(57)【要約】【課題】品質のそろったタンタルオキサイド薄膜を再現よく作成することが可能で、基板との密着性に優れ、クラックの少ない皮膜を形成することが可能であり、作成が容易で且つ製造コストが低廉なタンタルオキサイド薄膜の作成方法を提供する。【解決手段】グローブボックス内で無水トルエン３０ｍｌ中にタンタルペンタエトキシド０．６ｍｌを添加し混合する。この溶液の中へシリコン基板を３０分間浸漬する。その後、シリコン基板を取り出し、無水トルエン中ですすぎ、グローブボックスから取り出した後、さらにアセトン中で１０分間の超音波洗浄を行う。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
加水分解されることによってタンタルオキサイドが生成するタンタル化合物を含有し、水をほとんど含まないタンタル含有溶液を基材の表面に接触させるタンタル含有溶液接触工程と、
該タンタル含有溶液に接触させた該基材を有機溶媒で洗浄する有機溶媒洗浄工程とを備えることを特徴とするタンタルオキサイド薄膜の作成方法。
【請求項２】
タンタル含有溶液中に含有するタンタル化合物はタンタルアルコキシドであることを特徴とする請求項１記載のタンタルオキサイド薄膜の作成方法。
【請求項３】
タンタル含有溶液中に含有するタンタル化合物は五塩化タンタルであることを特徴とする請求項１記載のタンタルオキサイド薄膜の作成方法。
【請求項４】
フッ化タンタル塩とホウ酸と水とを含むフッ化タンタル塩−ホウ酸溶液を基材の表面に接触させるフッ化タンタル塩−ホウ酸溶液接触工程と、
該フッ化タンタル塩−ホウ酸溶液に接触させた該基材を溶媒で洗浄する溶媒洗浄工程とを備えることを特徴とするタンタルオキサイド薄膜の作成方法。
【請求項５】
フッ化タンタル塩−ホウ酸溶液のｐＨは１．５〜３．８の範囲とされていることを特徴とする請求項４記載のタンタルオキサイド薄膜の作成方法。
【請求項６】
フッ化タンタル塩はフッ化タンタルイオンのアルカリ金属塩であることを特徴とする請求項４又は５記載のタンタルオキサイド薄膜の作成方法。
【請求項７】
加水分解され、さらに脱水による縮重合が可能な有機シリコン化合物の重合皮膜を基材上に形成する重合皮膜形成工程と、
該重合皮膜に対して選択的なエネルギー照射を行い、該エネルギー照射された部分の該重合皮膜の表面を変化させることによってパターンを形成するパターニング工程とを備え、
該パターニング工程を行った後にタンタル含有溶液接触工程又はフッ化タンタル塩−ホウ酸溶液接触工程を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載のタンタルオキサイド薄膜の作成方法。
【請求項８】
重合皮膜形成工程は、有機シリコン化合物を含有する溶液を基材の表面に接触させることにより行うことを特徴とする請求項７記載のタンタルオキサイド薄膜の作成方法。
【請求項９】
重合皮膜形成工程は、有機シリコン化合物を含有する気相中に基材を置くことによリ行うことを特徴とする請求項７記載のタンタルオキサイド薄膜の作成方法。
【請求項１０】
重合皮膜に対する選択的なエネルギー照射は、紫外線照射であることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項記載のタンタルオキサイド薄膜の作成方法。
【請求項１１】
溶媒洗浄工程又は洗浄工程の後に、基材を焼成することによりタンタルオキサイド薄膜の結晶化を行う焼成工程を備えていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項記載のタンタルオキサイド薄膜の作成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタンタルオキサイド薄膜の作成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子デバイスの高度集積化により、従来使用されているＳｉＯ２やＳｉＮｘ等の誘電体に替わり、さらに優れた絶縁性能や大きな誘電率を有する誘電体が求められている。こうした中、タンタルオキサイドは電気絶縁性に優れ、誘電率も比較的高い（ε＝２０）ため、、ＭＯＳ−ＦＥＴのゲート膜、コンデンサー用誘電体薄膜、Ｄ−ＲＡＭの容量膜といった電子デバイスの材料として有望視されている。こうした電子デバイスの材料としてタンタルオキサイドを使用する場合には、薄膜の形状として使用される場合が多い。従来、こうしたタンタルオキサイド薄膜を作成する方法としては、ＣＶＤ法やスパッタ法といった気相法を用いる方法が良く知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、タンタルエトキシドを原料ガスとして用いたＭＯＣＶＤ法によるタンタルオキサイド薄膜の作成方法が記載されている。
【特許文献１】
特開２００１−１８９３０７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、タンタルオキサイド薄膜を気相法で作成しようとする場合、反応容器内部に原料ガスを導入したり、反応容器内を所定の温度や圧力としたり、スパッタ電極等の特別な電極を備えたりすることが必要となり、装置が複雑で高価なものとなる。また、気相法によるタンタルオキサイド薄膜の生成は反応容器内で行われるため、連続処理による大量生産には不向きである。そして、ひいてはタンタルオキサイド薄膜の作成に要する製造コストの高騰化を招来していた。
【０００５】
この点、ゾルゲル法を利用した湿式法によってタンタルオキサイド薄膜の作成することも考えられる（例えば特許文献２）。
【特許文献２】
特開２０００−２７３６４７号公報
【０００６】
この方法は、タンタルアルコキシド溶液中に水を存在させて加水分解し、さらに脱水縮合させてオリゴマーやポリマーとし、このオリゴマーやポリマーを基材の上に付着させて乾燥、さらに熱処理することによって、基材の上にタンタルオキサイド薄膜を形成させる方法である。この方法は作成のための装置が簡単であり、気相法に比べてタンタルオキサイド薄膜を安価な装置で製造することが可能となる。
【０００７】
しかし、ゾルゲル法を利用したタンタルオキサイド薄膜の作成方法では、溶液中での加水分解反応によって生成したオリゴマーやポリマーからなる微粒子が基材の上に物理的に付着することをその原理としている。このため、タンタルオキサイド薄膜形成時の微粒子−基材間や微粒子−微粒子間の結合力は、化学的な結合力より弱く、基材とタンタルオキサイド薄膜との密着性に劣り、厚い金属酸化物被膜を一度に形成させるとクラックが発生するという問題がある。このため、ゾルゲル法の手法を用いて基材との密着性に優れ、クラックがなく、均質で厚いタンタルオキサイド薄膜を形成させるためには、１回のタンタルオキサイド薄膜の形成工程で形成されるタンタルオキサイド薄膜の厚さをできるだけ薄くし、このタンタルオキサイド薄膜の形成工程を複数回行わなくてはならなかった。このため、タンタルオキサイド薄膜の製造に多大の時間を要し、結局は製造コストの高騰化を招来していた。
【０００８】
また、加水分解によってタンタルオキサイドを析出させてゾル化したゾル溶液は変化しやすく、常に同じ状態で管理することは極めて困難である。このため、品質のそろったタンタルオキサイド薄膜を再現よく作成することは困難であった。
【０００９】
本発明は上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、品質のそろったタンタルオキサイド薄膜を再現よく作成することが可能で、基材との密着性に優れ、クラックの少ない皮膜を形成することが可能であり、作成が容易で且つ製造コストが低廉なタンタルオキサイド薄膜の作成方法を提供することを解決すべき課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１発明のタンタルオキサイド薄膜の作成方法は、加水分解されることによってタンタルオキサイドが生成するタンタル化合物を含有し、水をほとんど含まないタンタル含有溶液を基材の表面と接触させるタンタル含有溶液接触工程と、該タンタル含有溶液に接触させた該基材を有機溶媒で洗浄する有機溶媒洗浄工程とを備えることを特徴とする
【００１１】
第１発明のタンタルオキサイド薄膜の作成方法では、まず、タンタル含有溶液接触工程として、タンタル含有溶液を基材の表面に接触させる。このタンタル含有溶液には、水がほとんど含まれていないので、タンタル含有溶液中に存在するタンタル化合物は、ほとんど加水分解することなく安定に存在している。そして、たまたま基材の表面に近づいたタンタル化合物分子のみが基材の表面に吸着している吸着水によって加水分解されてＴａ（ＯＨ）５となり、さらに基材表面に存在する水酸基と脱水縮合を起こして共有結合が形成されると考えられる。こうして、その基材表面に共有結合されたタンタル化合物は、さらに他のタンタル化合物と三次元的に脱水縮合を起こし、基材表面に強固に共有結合された、緻密なタンタルオキサイド薄膜を形成することとなる（下記化学反応式参照）。
【００１２】
【化１】
2005008467.tif 000002
【００１３】
このため、第１発明のタンタルオキサイド薄膜の作成方法によれば、単に基材の表面に対して物理的な吸着によってタンタルオキサイド薄膜が形成されるゾルゲル法と異なり、基材との密着性に優れ、クラックの少ないタンタルオキサイド薄膜を形成することが可能となる。
【００１４】
また、タンタル含有溶液中には、ほとんど水が含まれていないため、タンタル化合物はタンタル含有溶液接触工程中で加水分解を受けることなく安定に存在し、タンタル含有溶液の管理が容易となり、品質のそろったタンタルオキサイド薄膜を再現よく作成することができる。
【００１５】
さらに、このタンタルオキサイド薄膜の作成方法は、タンタル含有溶液を基材の表面に接触させた後、その基材を有機溶媒で洗浄するだけであり、作成に要する装置がきわめて簡単で作業の手間もそれほどかからないため、タンタルオキサイド薄膜を安価に製造することができる。タンタル含有溶液の基材表面への接触方法については特に限定はないが、基材をシリコン処理液に浸漬したり、はけ塗りしたり、スピンコート法を適用したりすることができる。
【００１６】
したがって、第１発明のタンタルオキサイド薄膜の作成方法によれば、品質のそろったタンタルオキサイド薄膜を再現よく作成することが可能で、基材との密着性に優れ、クラックの少ない皮膜を形成することが可能であり、作成が容易で且つ製造コストが低廉なタンタルオキサイド薄膜を提供することができる。
【００１７】
タンタルオキサイド薄膜を形成させるための基材の種類としては、特に制限はない。基材がシリコン単結晶、アモルファスシリコン、アルミナ、酸化チタンや酸化マグネシウム等の金属酸化物、ガラス、各種金属、ポリマー等、表面に水酸基を有し、水分子が吸着可能な基材であれば、好適に用いることができる。
【００１８】
また、タンタル化合物としては、加水分解によりタンタルオキサイドが生成する性質を有する化合物ならば用いることができる。このようなタンタル化合物として、下記化学式で表されるようなタンタルの化合物を用いることができる。
【００１９】
【化２】
2005008467.tif 000003
【００２０】
この中でも、タンタルアルコキシドは比較的安価に市販されており、適度な化学的活性を有するため、タンタル含有溶液が比較的長寿命となり、好適である。また、五塩化タンタルも比較的安価に市販されており、化学的活性が高いため、基材の表面にタンタルオキサイドが析出する速度も速くなり、好適である。
【００２１】
第２発明のタンタルオキサイド薄膜の作成方法は、フッ化タンタル塩とホウ酸と水とを含むフッ化タンタル塩−ホウ酸溶液を基材の表面に接触させるフッ化タンタル塩−ホウ酸溶液接触工程と、該フッ化タンタル塩−ホウ酸溶液に接触させた該基材を溶媒で洗浄する溶媒洗浄工程とを備えることを特徴とする。
【００２２】
第２発明のタンタルオキサイド薄膜の作成方法では、フッ化タンタル塩とホウ酸と水とを含むフッ化タンタル塩−ホウ酸溶液が基材の表面に接触されるフッ化タンタル塩−ホウ酸溶液接触工程において用いられるフッ化タンタル塩−ホウ酸溶液中にフッ化タンタル塩が含まれている。このフッ化タンタル塩は、水に溶けてフッ化タンタルイオンを生成し、さらに以下の（１）式に示される化学平衡が成立する。
【００２３】
【化３】
2005008467.tif 000004
【００２４】
この（１）式の右辺への反応によって生成したフッ素イオンは、さらにホウ酸と反応してフルオロホウ酸イオンとなる（式（２））。
【００２５】
【化４】
2005008467.tif 000005
【００２６】
こうしてホウ酸がフッ素イオンのスカベンジャーとしての役割を果たすことにより、（１）式の化学平衡は右側に偏ることとなりＴａ（ＯＨ）５が生成し、さらに基材表面の水酸基と脱水縮合して共有結合を形成し、さらに脱水縮合されてタンタルオキサイドとなる。この場合の脱水縮合反応はフッ化タンタル塩−ホウ酸溶液のｐＨをコントロールすることによって制御することが可能であり、フッ化タンタル塩−ホウ酸溶液中でタンタルオキサイドを生成させることなくＴａ（ＯＨ）５の状態を保つことができる。そして、発明者らの実験結果によれば、この状態のＴａ（ＯＨ）５は基材表面の水酸基との間で共有結合を形成し、さらに基材表面に共有結合されたＴａ（ＯＨ）５同士は脱水縮合されて、基材表面にタンタルオキサイドの薄膜が生成されることが分かった。こうして生成されたタンタルオキサイド薄膜は、基材表面で化学的に結合して生成したものであるため、ゾルゲル法のように物理的吸着で生成したタンタルオキサイド薄膜と異なり、基材との密着性に優れ、クラックの少ないタンタルオキサイド薄膜を形成することが可能となる。
【００２７】
また、フッ化タンタル塩−ホウ酸溶液中で生成したＴａ（ＯＨ）５は、ｐＨをコントロールすることによりほとんど加水分解を受けることなく安定に存在させることができるため、品質のそろったタンタルオキサイド薄膜を再現よく作成することができる。
【００２８】
さらに、このタンタルオキサイド薄膜の作成方法は、単にフッ化タンタル塩−ホウ酸溶液を基材表面に接触させた後、その基材を溶媒で洗浄するだけであり、作成に要する装置がきわめて簡単で、タンタルオキサイド薄膜を安価に製造することができる。フッ化タンタル塩−ホウ酸溶液の基材の表面への接触方法については特に限定はないが、基材をシリコン処理液に浸漬したり、はけ塗りしたり、スピンコート法を適用したりすることができる。
【００２９】
したがって、第２発明のタンタルオキサイド薄膜の作成方法によっても、品質のそろったタンタルオキサイド薄膜を再現よく作成することが可能で、基材との密着性に優れ、クラックの少ない皮膜を形成することが可能であり、作成が容易で且つ製造コストが低廉なタンタルオキサイド薄膜を提供することができる。
【００３０】
フッ化タンタル塩−ホウ酸溶液のｐＨは１．５〜３．８の範囲とされていることが好ましい。発明者らの実験結果によれば、ｐＨがこの範囲にあれば、フッ化タンタル塩−ホウ酸溶液中で生成したＴａ（ＯＨ）５が安定に存在できるためフッ化タンタル塩−ホウ酸溶液の寿命が長くなるとともに、薄膜の成長速度もある程度の速さを有することとなる。なお、フッ化タンタル塩−ホウ酸溶液のｐＨを１．５よりも小さくすれば、脱水縮合反応が促進され、溶液中でタンタルオキサイドが生成して溶液は濁るが、基材上へのタンタルオキサイド薄膜の成長速度は速くなる。一方、フッ化タンタル塩−ホウ酸溶液のｐＨを３．８よりも大きくすれば、脱水縮合反応が遅くなり、溶液中でのタンタルオキサイドの生成は抑制される。このため、基材上へのタンタルオキサイド薄膜の成長速度は遅くなるものの、基材との密着性に優れ、クラックの発生も生じ難くなる。
【００３１】
フッ化タンタル塩はフッ化タンタルイオンのアルカリ金属塩とすることができる。発明者らはフッ化タンタル塩としてフッ化タンタルカリウムを用いれば、確実に基材との密着性に優れ、クラックが少なく、作成が容易で且つ製造コストが低廉で、品質のそろったタンタルオキサイド薄膜が作成できることを確認した。
【００３２】
第１発明及び第２発明のタンタルオキサイド薄膜の作成方法は、前もって基材に対し以下の工程を行うことにより、所望のパターン形状のタンタルオキサイド薄膜とすることができる。すなわち、（１）重合皮膜形成工程として、加水分解され、さらに脱水による縮重合が可能な有機シリコン化合物の重合皮膜を基材上に形成し、（２）パターニング工程として、重合皮膜形成工程で基材上に形成された重合皮膜に対して選択的なエネルギー照射を行い、エネルギー照射された部分の重合皮膜の表面を変化させることによってパターンを形成する。こうしてパターニング工程を行った後にタンタル含有溶液接触工程又はフッ化タンタル塩−ホウ酸溶液接触工程を行うことによって、所望のパターンが形成されたタンタルオキサイド薄膜を得ることができる。
【００３３】
こうした方法によるタンタルオキサイド薄膜のパターン形成の原理は、以下のように説明される。すなわち、重合皮膜形成工程では、有機シリコン化合物が基材上で重合皮膜を形成し、疎水性の分子鎖が表面に突出することとなる。そして、パターニング工程において、この表面に存在する疎水性の分子鎖が選択的なエネルギー照射によって切断され、さらに水分の作用を受けてシラノール基が形成される。このため、パターニング工程を終えた重合皮膜表面は、選択的なエネルギー照射を受けたシラノール基領域と、選択的なエネルギー照射を受けていない疎水性分子鎖領域とから構成されることとなる。そしてさらに、タンタル含有溶液接触工程又はフッ化タンタル塩−ホウ酸溶液接触工程を行うことによって、シラノール基領域ではＴａ（ＯＨ）５が脱水縮合反応によって共有結合が形成され、タンタルオキサイド薄膜を形成する。一方、疎水性分子鎖領域ではシラノール基が存在しないため、こうした反応は起こらない。その結果、選択的なエネルギー照射を受けた部分にのみタンタルオキサイド薄膜のパターンがダイレクトに形成される。このため、基材上のタンタルオキサイド薄膜のパターンを極めて少ない工程数で複雑な装置を用いることもなく容易に製造することが可能となり、ひいてはタンタルオキサイド薄膜のパターン製造コストの大幅な低廉化が可能となる。
【００３４】
重合皮膜形成工程は、有機シリコン化合物を含有する溶液を基材の表面に接触させることにより行うことができる。こうであれば、基材上に極めて容易に重合皮膜を形成させることができる。有機シリコン化合物としては、加水分解され、さらに脱水による縮重合が可能な有機シリコン化合物であれば特に限定はない。このような有機シリコン化合物として、下式（３）〜（５）で示される化合物が挙げられる。また、これらの化合物を複数混合して用いることも可能である
【００３５】
【化５】
2005008467.tif 000006
【００３６】
また、有機シリコン化合物を含有する溶液の基材表面へのコーティングの方法については特に限定はないが、基材をシリコン処理液に浸漬したり、はけ塗りしたり、スピンコート法を適用したりしてコーティングすることができる。
【００３７】
重合皮膜形成工程は、有機シリコン化合物を含有する気相中に基材を置くことによリ行うこともできる。こうした気相法によって基材上に重合皮膜を形成した場合、均質な重合皮膜を得やすいという利点がある。
【００３８】
また、上記重合皮膜形成工程におけるエネルギー照射は、重合皮膜表面に存在する分子鎖を切断することが可能なエネルギー照射であれば採用することができる。このようなエネルギー照射としては、例えば紫外線照射、レーザー光照射、電子線照射、Ｘ線照射、イオンビーム照射等が挙げられる。エネルギー照射を紫外線照射によって行えば、フォトマスクを用いて所望のパターンを容易に形成することができる。
【００３９】
第１発明及び第２発明のタンタルオキサイド薄膜の作成方法は、溶媒洗浄工程又は洗浄工程の後に、基材を焼成することによりタンタルオキサイド薄膜の結晶化を行う焼成工程を備えていることができる。発明者らの実験結果によれば、溶媒洗浄工程又は洗浄工程を行うことによって基材上に形成されるタンタルオキサイド薄膜はアモルファス状態となっている。このため、さらに焼成工程を行ってタンタルオキサイドを結晶化させれば、誘電率をさらに高くすることが可能となる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施例１〜４を説明する。
【００４１】
（実施例１）
実施例１では、シリコン単結晶の基板上に以下の工程によってタンタルオキサイド薄膜のパターンを作成した。
【００４２】
＜重合皮膜形成工程＞
シリコン基板を約１ｃｍ四方の正方形に切り出し、その表面に紫外線を２時間照射する。この工程により、シリコン単結晶基板の全表面にシラノール基が確実に導入される。そして、グローブボックス内で２０ｍｌの無水トルエン中にオクタデシルトリクロロシラン（以下「ＯＴＳ」と略す）０．２ｍｌを添加して混合し、その混合溶液中に切り出したシリコン基板を５分間浸漬する。その後、シリコン基板を取り出し、無水トルエン中で洗浄した後、グローブボックスから出して乾燥機内で１２０°Ｃで５分間の乾燥を行う。こうして、シリコン基板上にＯＴＳの重合皮膜を形成した。
＜パターニング工程＞
次に、こうしてＯＴＳの重合皮膜が形成されたシリコン基板上にＴＥＭ用メッシュをフォトマスクとして利用し、紫外線を照射した。この工程により、下記式で示すように、ＯＴＳの重合皮膜に存在しているオクタデシル基が切断され、マイクロパターンが形成される。
【００４３】
【化６】
2005008467.tif 000007
【００４４】
＜タンタル含有溶液接触工程＞
グローブボックス内で無水トルエン３０ｍｌ中にタンタルペンタエトキシド０．６ｍｌを添加し混合する。この溶液の中へ、パターニング工程を終えたシリコン基板をクリップに挟んで宙吊りにした状態で３０分間浸漬する。
【００４５】
＜有機溶媒洗浄工程＞
その後、シリコン基板を取り出し、無水トルエン中ですすぎ、グローブボックスから取り出した後、さらにアセトン中で１０分間の超音波洗浄を行い、タンタルオキサイド薄膜パターンが形成された試験片１を得た。
【００４６】
評  価
上記の工程を経て得られた試験片１の表面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による写真撮影を行ったところ、図１で示すように、フォトマスクとして使用したＴＥＭ用のメッシュに相応して格子模様が観測された。また、ＳＥＭ観察において明るく見える格子部分及びＳＥＭ観察において暗く見える四角状の島部分についてＥＤＸによる局所分析を行った。その結果、暗く見える部分からはタンタル元素が検出され、明るく見える部分からはタンタル元素がほとんど検出されなかった。さらに、試験片のＸ線回折を行ったがシリコン以外の明確なピークは検出されなかった。以上の結果から、実施例１の方法により、シリコン基板上の紫外線を照射した部分に、選択的にアモルファスなタンタルオキサイド薄膜が析出されることが分かった。
【００４７】
さらに、こうして得られたタンタルオキサイド薄膜の熱に対する変化を調べるため、試験片１をいろいろな温度で２時間の加熱処理を行った後、ＸＲＤ及びＩＲの測定を行った。その結果、図２に示すように、６００°Ｃまでは特に顕著な回折ピークは認められなかったが、８００°Ｃでの熱処理では結晶性のタンタルオキサイドに基づく回折ピークが観測された。また、図３に示すように、ＩＲ測定の結果、８００°Ｃの熱処理で、水に基づく吸収が消失することが分かった。以上のＸＲＤ及びＩＲの測定結果から、シリコン基板上に形成されたアモルファスなタンタルオキサイド薄膜は、８００°Ｃの熱処理により脱水縮合し、結晶性のタンタルオキサイドとなることが分かった。
【００４８】
（実施例２）
実施例２では、タンタル含有溶液コーティング工程で使用するタンタル含有溶液として、タンタルテトラエトキシドの無水トルエン溶液の替わりに五塩化タンタルの無水トルエン溶液を用いた。すなわち、五塩化タンタル１．３２５ｇを無水トルエン３０ｍｌ中に添加し混合する。他の条件は実施例１と同じであり、詳細な説明を省略する。こうして、実施例２に係る試験片２を得た。
【００４９】
評  価
こうして得られた試験片２の表面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による写真撮影を行ったところ、実施例１の場合と同様、格子模様が観測され、ＳＥＭ観察によって暗く見える部分からのみ、ＥＤＸによってタンタル元素が確認された。また、試験片のＸ線回折を行ったがシリコン以外の明確なピークは検出されなかった。以上の結果から、実施例２では、実施例１よりさらに精度良くアモルファスなタンタルオキサイド薄膜によるパターン形成が可能であることが分かった。この原因は、五塩化タンタルはタンタルテトラエトキシドよりも水に対する反応性が大きいため、パターニング工程で紫外線照射領域に形成されたシラノール基に吸着している水分子によって極めて加水分解されやすくなるからであると考えられる。
【００５０】
また、こうして得られたタンタルオキサイド薄膜の熱に対する変化を調べるため、試験片１をいろいろな温度で２時間の加熱処理を行った後、ＸＲＤ及びＩＲの測定を行った。その結果、実施例１の場合と同様、８００°Ｃの熱処理によりアモルファスなタンタルオキサイド薄膜は脱水縮合し、結晶性のタンタルオキサイドとなることが分かった。
【００５１】
（実施例３）
実施例３では、Ｐ型シリコン基板上に、以下の工程によってタンタルオキサイド薄膜のパターンを作成し、さらに両面に金電極を形成してＭＯＳ−ＦＥＴを作成した。
【００５２】
＜タンタル含有溶液接触工程＞
グローブボックス内でタンタルペンタエトキシド０．６ｍｌを無水トルエン３０ｍｌ中に添加し混合する。この溶液の表面に１０ｍｍ×１０ｍｍのＰ型シリコン基板を浮かべ、３０分間浸漬する。
【００５３】
＜有機溶媒洗浄工程＞
その後、Ｐ型シリコン基板を取り出し、無水トルエン中ですすぎ、グローブボックスから取り出した後、さらにアセトン中で１０分間の超音波洗浄を行う。こうして、Ｐ型シリコン基板の片面にのみアモルファスなタンタルオキサイド薄膜を形成させ、さらに両面にマスクを載せ、スパッタリングによって金をコーティングして４ｍｍ×４ｍｍの面積の金電極を形成した。そして、この金電極に銀ペーストを用いてリード線を取り付け、図４に示すＭＯＳ−ＦＥＴを作成した。
【００５４】
評  価
上記の工程を経て得られた実施例３のＭＯＳ−ＦＥＴについて、いろいろな温度におけるＣ−Ｖ特性を測定した。結果を図５〜９に示す。これらの図からわかるように、実施例３で作成したＭＯＳ−ＦＥＴは、バイアス電圧に応じて容量特性が変化し、ＦＥＴとして機能することが分かった。また、各周波数における比誘電率の関係を図１０に示す。この図から、８００°Ｃで熱処理を行った場合の比誘電率が低周波数領域で大きくなることが分かる。これは、８００°Ｃの熱処理でアモルファスなタンタルオキサイド薄膜が結晶化することによるものと考えられる。
（実施例４）
実施例４では、シリコン単結晶基板上に以下の工程によってタンタルオキサイド薄膜のパターンを作成した。
【００５５】
重合皮膜形成工程及びパターニング工程は実施例１と同様であり、説明を省略する。
【００５６】
＜フッ化タンタル塩−ホウ酸溶液接触工程＞
Ｋ２ＴａＦ７１．８６６ｇとホウ酸０．９２８ｇとを量り取り、水１００ｍｌに溶解する。さらに塩酸によってｐＨを１．５〜３．８となるように調整する。こうして得られた溶液中へ、パターニング工程を終えたシリコン基板をクリップに挟んで宙吊りにした状態で４時間浸漬する。
【００５７】
＜溶媒洗浄工程＞
その後、シリコン基板を取り出し、蒸留水で洗浄し、自然乾燥することにより、実施例４のタンタルオキサイド薄膜パターンが形成された試験片４を得た。
【００５８】
評  価
上記の工程を経て得られた試験片４について、ＳＥＭ観察、ＥＤＸ測定、Ｘ線回折を行ったところ実施例１と同様の結果が得られた。以上のことから、実施例４の方法によっても、品質のそろったタンタルオキサイド薄膜を再現よく作成することが可能で、基板との密着性に優れ、クラックの少ない皮膜を形成することが可能であり、作成が容易で且つ製造コストが低廉となることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の方法で作成されたタンタルオキサイド薄膜表面のＳＥＭによる二次電子像写真である。
【図２】実施例１の方法で作成されたタンタルオキサイド薄膜のＸ線回折パターンの加熱による変化を示すグラフである。
【図３】実施例１の方法で作成されたタンタルオキサイド薄膜のＩＲスペクトルの加熱による変化を示すグラフである。
【図４】実施例３のＭＯＳ−ＦＥＴおよびインピーダンスアナライザーの模式図である。
【図５】実施例３のＭＯＳ−ＦＥＴの室温におけるＣ−Ｖ特性を示すグラフである。
【図６】実施例３のＭＯＳ−ＦＥＴの２００°ＣにおけるＣ−Ｖ特性を示すグラフである。
【図７】実施例３のＭＯＳ−ＦＥＴの４００°ＣにおけるＣ−Ｖ特性を示すグラフである。
【図８】実施例３のＭＯＳ−ＦＥＴの６００°ＣにおけるＣ−Ｖ特性を示すグラフである。
【図９】実施例３のＭＯＳ−ＦＥＴの８００°ＣにおけるＣ−Ｖ特性を示すグラフである。
【図１０】実施例３のＭＯＳ−ＦＥＴの各温度における比誘電率の周波数特性を示すグラフである。
【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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【図１０】
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