(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶化セラミック膜の製造方法であって、基板上に、セラミックの非晶質又は部分結晶化プレカーサー膜を化学的方法に又は物理的方法により形成した後、前記プレカーサー膜を１０気圧から４００気圧の高圧気相中に熱処理することにより結晶化させることを特徴する結晶化セラミック膜の製造方法。
【請求項２】
前記高圧が前記揮発性物質の蒸気圧に由来する請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
前記揮発性物質が、酸素、水素、窒素、アルゴン、水蒸気、オゾン、二酸化炭素、一酸化炭素、酸化窒素、過酸化水素、有機溶媒、無機溶媒、有機酸、無機酸、有機アルカリ、無機アルカリ、金属塩溶液又はその混合物である請求項２記載の製造方法。
【請求項４】
前記高圧が高圧気体ジェットに由来する請求項１記載の製造方法。
【請求項５】
気体ジェットは酸素、水素、窒素、アルゴン、水蒸気、二酸化炭素、一酸化炭素、オゾン、酸化窒素又はその混合物からなる請求項４記載の製造方法。
【請求項６】
前記化学的方法が、化学気相蒸着、スピンコーテイング、ディッピング、又はゾルゲル法である請求項１記載の製造方法。
【請求項７】
前記物理的方法が、スパッタリング、電着法、電気泳動法、蒸発法、イオンビーム法、電子ビーム法、分子ビーム法、レーザー法である請求項１記載の製造方法。
【請求項８】
前記熱処理の温度が、６００℃以下である請求項１記載の製造方法。
【請求項９】
前記熱処理の温度が、５５０℃以下である請求項８記載の製造方法。
【請求項１０】
前記熱処理の温度が、５００℃以下である請求項９記載の製造方法。
【請求項１１】
前記セラミック膜が、強誘電性または常誘電性である請求項１記載の製造方法。
【請求項１２】
前記セラミック膜が、SrBi2Ta2O9、BaBi2Ta2O9、(SrxBa1-x)Bi2Ta2O9、(SrxBa1-x)(TayNb1-y)2O9、Pb(ZrxTi1-x)O3及びSr2(TaxNb1-x)2O7（ただし、xとyの範囲は０から１までである）よりなる群から選ばれる強誘電性セラミック膜である請求項１１記載の製造方法。
【請求項１３】
前記セラミック膜が、Ta2O5とPb3Nb4O13よりなる群から選ばれる常誘電性セラミック膜である請求項１１記載の製造方法。
【請求項１４】
前記セラミック膜の結晶構造が、岩塩型、閃亜鉛鉱型、ウルツ鉱型、ペロズスカイト型、複合ペロブスカイト型、層状ペロブスカイト型、パイロクロア型、コラングム型、チタン鉄鉱型、ルチル型、スピネル型、逆スピネル型、橄欖石型、蛍石型、逆蛍石型、塩化カルシウム型、タングステンブロンズ型、ニオブ酸リチウム型、タンタル酸ストロンチウム型、ケイ酸塩型、又はその混合型である請求項１記載の製造方法。
【請求項１５】
前記セラミック膜の結晶構造が、ペロズスカイト型、複合ペロブスカイト型、層状ペロブスカイト型、パイロクロア型、スピネル型、逆スピネル型、蛍石型、逆蛍石型、タングステンブロンズ型、又はその混合型である請求項１４記載の製造方法。
【請求項１６】
前記基板が、ケイ素、ガラス、セラミックス、メタル、高分子、又はその複合物からなる請求項１記載の製造方法。
【請求項１７】
前記熱処理の後、さらに１００℃から６００℃までの温度でセラミック膜を常圧で熱処理する請求項１記載の製造方法。
【請求項１８】
請求項１、２、４又は１７の方法によって得られた結晶化セラミック膜。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は結晶化セラミック膜の新規製造方法に関する。特に、化学的方法又は物理的方法により形成したセラミックの非晶質又は部分結晶化プレカーサー膜を高圧気相中で熱処理することにより、低温で結晶化セラミック膜を得る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セラミック膜は様々な性質と機能を持ち、各種の用途が開発された。セラミック膜で材料の表面を被覆すれば、腐蝕や磨耗を抑えることができる。又、セラミック膜は特殊な電気的特性を有するため、各種の電子デバイスと光電デバイスに利用することができる。電子デバイスに関しては、ＤＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ、圧電デバイス、コンデンサ、センサ、焦電デバイス、アクチュエータなどへの応用が開発された。又、強誘電体セラミック膜の自発分極によって、不揮発性ＲＡＭに応用することができ、または強誘電体の高い誘電率により、ＤＲＡＭの応用にも応用できる。光電デバイスに関しては、非線型光学デバイス、導電性膜、光電スイッチ、弾性表面波、光導波路、パイロセンサ、光電表示装置、反射膜、又は反射防止膜の応用が開発された。
【０００３】
セラミック膜を製造するため、各種の製造方法が開発された。これらの方法は、概ねに化学的方法と物理的方法に分けられる。化学的方法として、化学気相蒸着、スピンコーテイング、ディッピング、とゾルゲル法などが挙げられる。物理的プロセスとして、蒸発法、イオンビーム法、分子ビーム法、電子ビーム法、スパッタリング、レーザースパッタリングなどが挙げられる。一般的に、低温において基板上に形成した膜は殆ど非晶質又は部分結晶化しているものである。結晶化膜を得るため、成膜中の高温処理、又は成膜後の高温熱処理が必要である。高温熱処理で、セラミック膜と基板との反応が起りやすいため、膜の性質が大きく影響される。半導体の分野では、強誘電セラミック膜によく使われる基板はケイ素基板である。高温熱処理で、ケイ素は容易に酸化され、しかもケイ素とセラミック膜の成分が拡散しやくなり、ケイ素とセラミック膜の相互作用及び界面反応が起りやすい。このような界面反応によって、セラミック膜の成分は外れやすく、またケイ素がセラミック膜に拡散するため、セラミック膜と基板の性質は大きく劣化する。更に、高温熱処理によって、膜の粒子が成長しやすいため、膜の表面粗さが増し、その後のエッチングなどの処理に支障をもたらす。
【０００４】
従来の高温熱処理の欠点を改善するため、いくつかのプロセスが開発された。その内、水熱プロセスまた電気化学水熱プロセスは、基板を反応液に入れ、溶液と基板との化学反応によって膜を形成する方法である。このようなプロセスで、基板と反応溶液が直接に接触するため、強酸溶液と強アルカリ溶液を使用するとき、基板が腐蝕されやすく、半導体デバイスに不利である。レーザー、イオンビーム、電子ビーム、分子ビームなどの処理はセラミック膜の結晶化温度を低く抑えることができるが、ビームサーズは小さいため、大面積の膜を製造するのに難点がある。走査装置を併用すると、大面積の膜を作ることが可能であるが、走査スピートの制限があり、大量生産に不利である。または、レーザー、イオンビーム、分子ビーム、電子ビームのエネルギが高いため、セラミック膜の構造が破壊されやすく、欠陥が起りやすく、膜の性質が大きく影響される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上の問題点を解決するため、本発明の研究者は一連の実験を行った結果、新規なセラミック膜の結晶化方法を発明し、結晶化セラミック膜の低温製造プロセスを実現した。
【０００６】
本発明の目的は、セラミックの非晶質又は部分結晶化プレカーサー膜を低温で結晶化させる方法を提供することである。
【０００７】
本発明のもう一つの目的は、前記方法によって製造された結晶化セラミック膜を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、基板上に、セラミックの非晶質又は部分結晶化プレカーサー膜を化学的方法に又は物理的方法により形成した後、前記プレカーサー膜を５大気圧以上の高圧気相中に熱処理することにより結晶化させることを特徴する結晶化セラミック膜の製造方法を提供する。
【０００９】
本発明の高圧気相は、以下の方法によって実現することができるが、以下の方法に制限されない。即ち、揮発性物質の蒸気圧により高圧気相を生成する方法、又は高圧気体ジェットによる高圧気相を生成する方法が挙げられる。
【００１０】
セラミックスは無機の非金属化合物である。陰イオンの種類によって、酸化物、窒化物、硼化物、炭化物、ハロゲン化物、水素化物などが挙げられる。セラミックスの構造は岩塩型、閃亜鉛鉱型、ウルツ鉱、ペロブスカイト型、複合ペロブスカイト型、層状ペロブスカイト型、パイロクロア型、コランダム型、チタン鉄鉱型、ルチル型、スピネル型、逆スピネル型、橄欖石型、蛍石型、逆蛍石型、塩化カルシウム型、タングステンブロンズ型、ニオブ酸リチウム型、タンタル酸ストンチウム型、ケイ酸塩型とその混合型が挙げられる。
【００１１】
本発明の方法は特定なセラミック膜の成分または結晶構造に制限されない。一連の実験の結果、本発明がセラミック膜の成分と結晶構造と関係なく、有効的に膜の結晶化温度を低く抑えることができると確認された。
【００１２】
本発明の方法は以下のような構造を持つセラミック膜を製造することができるが、それに制限されない：岩塩型、閃亜鉛鉱型、ウルツ鉱、ペロブスカイト型、複合ペロブスカイト型、層状ペロブスカイト型、パイロクロア型、コランダム型、チタン鉄鉱型、ルチル型、スピネル型、逆スピネル型、橄欖石型、蛍石型、逆蛍石型、塩化カルシウム型、タングステンブロンズ型、ニオブ酸リチウム型、タンタル酸ストンチウム型、ケイ酸塩型とその混合型。
【００１３】
本発明で製造できる膜はたとえば、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９、ＢａＢｉ２Ｔａ２Ｏ９、（Ｓｒ，  Ｂａ）Ｂｉ２Ｔａ２Ｏ９、ＳｒＢｉ２（Ｔａ，  Ｎｂ）２Ｏ９、Ｐｂ（Ｚｒ，  Ｔｉ）Ｏ３、Ｓｒ２（Ｔａ，  Ｎｂ）２Ｏ７、ＰｂＴｉＯ３、Ｐｂ３Ｎｂ４Ｏ１３、Ｔａ２Ｏ５などがある、しかし本発明の方法は以上の膜に制限されない。その膜は強誘電性膜と常誘電性膜を含んでいる。
【００１４】
本発明の主な特徴は、高圧の気相環境で結晶化セラミック膜の形成を促進することにある。その圧力は、５大気圧以上であり、より好ましくは１０大気圧から４００大気圧までである。高圧の熱処理により、結晶化セラミック膜の形成プロセスは低温に起こることができる。本発明によって、結晶化セラミック膜、熱処理温度は６００℃以下に抑えることができる。好ましい熱処理温度は５５０℃以下で、より好ましい熱処理温度は５００℃以下である。さらに、高圧の熱処理の後、もう一度常圧で１００℃から６００℃までの温度で熱処理すると、膜の性質はさらに良くなる。
【００１５】
セラミック膜は化学的方法又は物理的方法により形成されることができる。化学的方法として、化学気相蒸着、スピンコーティング、ディッピング、及びゾルゲル法などが挙げられる。物理的方法として、電着法、電気泳動法、蒸発法、イオンビーム法、分子ビーム法、電子ビーム法、スパッタリング法、レーザー法などが挙げられる。
【００１６】
本発明の結晶化方法は、レーザー、イオンビーム、電子ビームなどの複雑な設置を必要とせずに大面積のセラミック膜を生成することができる。実施例中に、結晶化Ｐｂ（Ｚｒ，  Ｔｉ）Ｏ３膜を３００℃に形成させることができた。本発明のプロセスは有効的に従来の結晶化プロセスの温度を大幅に低減し、半導体プロセスと組み合わせることができ、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）や不揮発性ＲＡＭ（Ｎｏｎ−ｖｏｌａｔｉｌｅ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）への応用を可能とする。低温のプロセスで、基板や金属配線の酸化を抑えることができ、又は膜と基板の界面反応を抑えることができる。または膜の微構造もよくなり、膜の粒徑を小さくし、膜の平坦さを向上させることもできる。
【００１７】
本発明に使われる基板は特に制限されない。ケイ素、ガラス、セラミックス、高分子、金属、その複合物などが挙げられる。普通高温の結晶化プロセスで使えない低融点の材料（例えばガラスと高分子）は、本発明にも使える。又、基板は、平面のものに制限されず、湾曲した表面を有する基板を使うこともできる。
【００１８】
本発明の高圧気相を生成するのに使う揮発性物質は、加熱により蒸気を発生できる揮発性物質であればよい。揮発性物質として、ガスの場合は、酸素、窒素、水素、アルゴン、水蒸気、二酸化炭素、一酸化炭素、酸化窒素、オゾン、とその混合物が挙げられる。窒化物と炭化物の膜の場合は、不活性ガスはたとえば窒素やアルゴンは好ましい。揮発性液体を使う場合は、有機溶媒又は無機溶媒（例えば過酸化水素、アルコール、ケトン、エーテル、芳香族化合物）、有機アルカリ又は無機アルカリ（例えばアンモニア、アミン、アミド）、有機酸又は無機酸（例えば硝酸、塩酸、酢酸、硫酸）、金属塩溶液、及びその混合物が挙げられる。溶液を蒸気圧源として用いる場合は、溶液の量は少なくとも加熱温度下で充分な蒸気圧を作る程度でなければならない。しかし、溶液の量は加熱する前、膜と直接に接触しない程度制限しなければならない。高圧気体ジェットで膜の結晶化を促進することもできる。気体ジェットとして、酸素、水素、窒素、アルゴン、水蒸気、二酸化炭素、一酸化炭素、オゾン、酸化窒素、及びその混合物からなるものが挙げられる。
【００１９】
【実施例】
実施例１
ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９の化学量論に基づいて、２−エチルヘキサノン酸ストロンチウム塩、２−エチルヘキサノン酸ビスマス塩とタンタルエトキシドを混合し、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９のプレカーサーを作成した。混合したプレカーサーをＰｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉ基板にスピンコーテイングした。出来上がった膜を１５０℃で乾燥した後、再び３５０℃に１０分間熱処理し、有機溶媒を蒸発させた。その膜をＸ線回折で分析した結果、非晶質の膜を確認した。その膜を高圧チャンバに入れ、チャンバ内に蒸留水を入れた。入れた蒸留水の量は、加熱前に膜と直接に接触しない程度であった。続いて、２６０℃及び３００℃で２時間熱処理した。２６０℃のときの蒸気圧は４７．６大気圧で、３００℃ときの蒸気圧は７８．９大気圧であった。２６０℃で熱処理した後、膜は一部しか結晶化しなかったが、３００℃で熱処理した場合、図１が示すように、良好な結晶化を示すＸ線回折図パターンが観察された。この実施例により、高圧による結晶化膜の形成が証明された。
比較例１
実施例１のように、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９のプレカーサーを作成した後、Ｐｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉの基板上スピンコーティングした。出来上がった膜を電気炉で３００℃、２時間熱処理した。３００℃で加熱した後、その膜は非晶質のままであった。膜のＸ線回折図は図２に示めされている。
【００２０】
その膜を電気炉で７００℃に加熱した後、実施例１と同じ結晶性を有する膜を得た。したがって、実施例１の結晶化温度は比較例１より４００℃も低い結果となった。ＡＦＭの観察により、実施例１膜の粒徑は比較例より小さく、または実施例１膜の平坦さは比較例１の膜より良好であった。ＳＩＭＳの分析により、比較例１において７００℃で熱処理した膜中に、ビスマスは顕著に基板に拡散したことに対し、実施例１の膜にその現象はなかった。したがって、この高圧処理は有効的に膜の結晶化温度を低く抑制し、膜と基板との相互拡散を抑え、または膜の微構造を改善した。
実施例２
実施例１のように、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９のプレカーサーを作った。混合したプレカーサーをＰｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉ基板にスピンコーテイングした。出来上がった膜を１５０℃で乾燥した後、再び３５０℃で１０分間熱処理し、有機溶媒を蒸発させた。その膜をＸ線回折で分析した結果、非晶質の膜を確認した。その膜を高圧チャンバに入れ、チャンバ内にアンモニア水（ｐＨ＝１２）を入れた。入れたアンモニア水の量は、加熱前に膜と直接に接触しない程度であった。加熱中に、アンモニアが蒸発するため、蒸気圧力が大きくなった。３００℃に加熱すると、気圧は８９．４大気圧になった。その気圧は実施例１より大きい。３００℃で２時間熱処理した後、図３が示すように、良好な結晶化を示すＸ線回折パターンが観察された。この実施例により、アンモニア水の蒸気圧による高圧が結晶化膜の形成を促進したことが証明された。
実施例３
ＲＦ−スパッタリングでＰｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉ基板上にＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９の膜を形成した。ターゲットは固相反応法によって作られ、ターゲットと基板の距離は３センチ、スパッタリングの時間は３０分間であった。出来上がった膜を高圧チャンバに入れ、５６．５大気圧と２８０℃で２時間熱処理した。出来上がった膜のＸ線回折図は図４に示す。この図から分かるように、高圧気相の熱処理によって、スパッタリングで生成した膜の結晶化の促進が確認された。
実施例４
２−エチルヘキサノン酸ストロンチウム塩、２−エチルヘキサノン酸バリウム塩、２−エチルヘキサノン酸ビスマス塩、及びタンタルエトキシドを混合し、（Ｓｒ０．５Ｂａ０．５）Ｂｉ２Ｔａ２Ｏ９のプレカーサーとした。このプレカーサーをＰｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉ基板にスピンコーテイングした。出来上がった膜を１５０℃に乾燥した後、再び３５０℃に１０分間熱処理し、有機溶媒を蒸発した。その膜をＸ線回折で分析した結果、非晶質の膜を確認した。さらにその膜を高圧チャンバに入れ、チャンバ内に蒸留水を入れた。入れた蒸留水の量は、加熱前に膜と直接に接触しない程度であった。２８０℃で２時間熱処理した場合、気圧は５６．５大気圧であった。２８０℃での熱処理の後、良好な結晶化を示すＸ線回折パターンが観察された。この実施例は高圧により結晶化ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９固溶体膜の形成が促進されたことを実証した。
実施例５
２−エチルヘキサノン酸鉛塩、ジルコニウムｎ−プロポキシドとテトライソプロピルオルトチタネートを混合し、Ｐｂ（Ｚｒ０．５Ｔｉ０．４８）Ｏ３のプレカーサーを作成した。混合したプレカーサーをＰｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉ基板にスピンコーテイングした。出来上がった膜を１５０℃で乾燥した後、さらに３５０℃で１０分間熱処理し、有機溶媒を蒸発させた。その膜をＸ線回折で分析した結果、非晶質の膜を確認した。その膜を高圧チャンバに入れ、チャンバ内に蒸留水を入れた。入れた蒸留水の量は、加熱前に膜と直接に接触しない程度であった。３００℃で４時間熱処理した。そのときの気圧は７７．６大気圧であった。熱処理後、図５が示すように、良好な結晶化を示すＸ線回折パターンが観察された。この実施例は、高圧熱処理によって結晶化Ｐｂ（Ｚｒ０．５２Ｔｉ０．４８）Ｏ３膜の形成が促進されたことを実証した。
比較例２
実施例５のように、Ｐｂ（Ｚｒ０．５２Ｔｉ０．４８）Ｏ３のプレカーサーを生成した後、Ｐｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉの基板上にスピンコーティングした。出来上がった膜を電気炉で３００℃で４時間熱処理した。３００℃で加熱した後、その膜は非晶質のままであった。膜のＸ線回折図は図６に示めされている。実施例５と比較すると、本発明の高圧熱処理により結晶化Ｐｂ（Ｚｒ０．５２Ｔｉ０．４８）Ｏ３膜の形成が促進されたことを確認した。
実施例６
ＰｂＴｉＯ３の化学量論に基づいて、２−エチルヘキサノン酸鉛塩とテトライソプロピルオルトチタネートを混合し、ＰｂＴｉＯ３のプレカーサーを作成した。混合したプレカーサーをＰｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉ基板にスピンコーテイングした。出来上がった膜を１５０℃で乾燥した後、さらに３５０℃で１０分間熱処理し、有機溶媒を蒸発させた。その膜をＸ線回折で分析した結果、非晶質の膜を確認した。その膜を高圧チャンバに入れ、チャンバ内に蒸留水を入れた。入れた蒸留水の量は、加熱前に膜と直接に接触しない程度であった。３００℃で２時間熱処理した。そのときの気圧は７７．６大気圧であった。熱処理後、図７が示すように、良好な結晶化を示すＸ線回折パターンが観察された。この実施例は、高圧熱処理によって結晶化ＰｂＴｉＯ３膜の形成が促進されたことを実証した。
実施例７
Ｐｂ３Ｎｂ４Ｏ１３の化学量論に基づいて、２−エチルヘキサノン酸鉛塩とニオビウムエトキシドを混合し、Ｐｂ３Ｎｂ４Ｏ１３のプレカーサーを作成した。混合したプレカーサーをＰｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉ基板にスピンコーテイングした。出来上がった膜を１５０℃で乾燥した後、さらに３５０℃で１０分間熱処理し、有機溶媒を蒸発させた。その膜をＸ線回折で分析した結果、非晶質の膜を確認した。その膜を高圧チャンバに入れ、チャンバ内に蒸留水を入れた。入れた蒸留水の量は、加熱前に膜と直接に接触しない程度であった。３００℃で２時間熱処理した。そのときの気圧は７７．６大気圧であった。熱処理後、図８が示すように、良好な結晶化を示すＸ線回折パターンが観察された。この実施例は、高圧熱処理によって結晶化Ｐｂ３Ｎｂ４Ｏ１３膜の形成が促進されたことを実証した。
比較例３
実施例７のように、Ｐｂ３Ｎｂ４Ｏ１３のプレカーサーを作成した後、Ｐｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉの基板上スピンコーティングした。出来上がった膜を電気炉で３００℃で２時間熱処理した。３００℃で加熱した後、その膜は非晶質のままであった。膜のＸ線回折図は図９に示めされている。実施例７と比較すると、本発明は、高圧熱処理によって結晶化Ｐｂ３Ｎｂ４Ｏ１３膜の形成が促進されることを確認した。
実施例８
Ｐｂ３Ｎｂ４Ｏ１３の化学量論に基づいて、２−エチルヘキサノン酸鉛塩とニオビウムエトキシドを混合し、Ｐｂ３Ｎｂ４Ｏ１３のプレカーサーを作成した。混合したプレカーサーをＰｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉ基板にディッピングした。ディッピングするときの膜の移動速度は０．３  ｃｍ／ｓｅｃであった。出来上がった膜を１５０℃に乾燥した後、さらに３５０℃に１０分間熱処理し、有機溶媒を蒸発させた。その膜をＸ線回折で分析した結果、非晶質の膜を確認した。その膜を高圧チャンバに入れ、チャンバ内に蒸留水を入れた。入れた蒸留水の量は、加熱前に膜と直接に接触しない程度であった。３００℃で２時間熱処理した。そのときの気圧は７７．６大気圧であった。熱処理後、良好な結晶化を示すＸ線回折パターンが観察された。この実施例は、高圧熱処理によって結晶化Ｐｂ３Ｎｂ４Ｏ１３膜の形成が促進されたことを実証した。
実施例９
タンタルエトキシドをＴａ２Ｏ５のプレカーサーとして用いた。当該プレカーサーをＰｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉ基板にスピンコーテイングした。出来上がった膜を１５０℃で乾燥した後、さらに３５０℃で１０分間熱処理し、有機溶媒を蒸発させた。その膜をＸ線回折で分析した結果、非晶質の膜を確認した。その膜を高圧チャンバに入れ、チャンバ内に蒸留水を入れた。入れた蒸留水の量は、加熱前に膜と直接に接触しない程度であった。３５０℃で２時間熱処理した。そのときの気圧は１５６．４大気圧であった。熱処理後、良好な結晶化を示すＸ線回折パターンが観察された。この実施例は、高圧熱処理によって結晶化Ｔａ２Ｏ５膜の形成が促進されたことを実証した。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は低温でセラミック膜を結晶化させることができるため、熱処理のエネルギを減少することができ、高温の熱処理によって起る膜と基板の界面反応を抑えることができる。また、低温で得られた膜の粒径が小さく、膜のあらさを低くし、膜の平坦度を増加する。
【００２２】
本発明は高価かつ複雑な高エネルギの装置、例えばレーザー、イオンビーム、電子ビームなどの設備を必要とせず、設備のコストを低く抑えることができる。
【００２３】
本発明で製造した膜はＤＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ、積層コンデンサ、アクチュエータ、圧電デバイス、焦電デバイス、センサ、光電表示装置、光電スイッチ、非線形光学デバイス、導電性膜、反射膜と反射防止膜などに応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１においてスピンコーティングで得られたＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９プレカーサー膜を７８．９大気圧、３００℃、２時間の熱処理により得られた結晶化膜のＸ線回折図である。
【図２】比較例１においてスピンコーティングで得られたＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９プレカーサー膜を常圧、３００℃、２時間の熱処理により得られた膜のＸ線回折図である。
【図３】実施例２においてアンモニア水を使い、スピンコーティングで得られたＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９プレカーサー膜を８９．４大気圧、３００℃、２時間の熱処理により得られた膜のＸ線回折図である。
【図４】実施例３においてＲＦスパッタリングで得られた  ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９プレカーサー膜を５６．５大気圧、２８０℃、２時間の熱処理により得られた膜のＸ線回折図である。
【図５】実施例５においてスピンコーティングで得られたＰｂ（Ｚｒ０．５２Ｔｉ０．４８）Ｏ３プレカーサー膜を７７．６大気圧、３００℃、４時間の熱処理により得られた膜のＸ線回折図である。
【図６】比較例２においてスピンコーティングで得られたＰｂ（Ｚｒ０．５２Ｔｉ０．４８）Ｏ３プレカーサー膜を３００℃、４時間の熱処理により得られた膜のＸ線回折図である。
【図７】実施例６においてスピンコーティングで得られたＰｂＴｉＯ３プレカーサー膜を７７．６大気圧、３００℃、２時間の熱処理により得られた膜のＸ線回折図である。
【図８】実施例７においてスピンコーティングで得られたＰｂ３Ｎｂ４Ｏ１３プレカーサー膜を７７．６大気圧、３００℃、２時間の熱処理により得られた膜のＸ線回折図である。
【図９】比較例３においてスピンコーティングで得られたＰｂ３Ｎｂ４Ｏ１３プレカーサー膜を３００℃、２時間の熱処理により得られた膜Ｘ線回折図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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