[发明专利]铁电薄膜形成用组合物的制造方法及其用途

说明书

本发明提供一种铁电薄膜形成用组合物的制造方法及其用途。该用于形成铁电薄膜的组合物的制造方法为PZT薄膜形成用组合物的制造方法，其特征在于，在0℃～10℃温度下对PZT薄膜形成用组合物前驱体进行至少30天的时效处理，所述PZT薄膜形成用组合物前驱体通过使相对于100质量%的组合物前驱体用原料以氧化物浓度换算包含23～38质量%的PZT前驱物质的组合物前驱体用原料与高分子反应而获得。

技术领域

本发明涉及一种适合用于高容量且高密度的薄膜电容器等的铁电薄膜形成用组合物的制造方法及其用途。

本申请对2013年3月25日申请的日本专利申请第2013-061723号主张优先权，并将其内容援用于此。

背景技术

日本特开昭60-236404号公报（权利要求1、说明书第5页左下栏第14行～同一页同一栏第16行）中公开有薄膜铁电体的制造方法。具体而言，首先，准备电介质形成前驱体溶液，该溶液通过在将选自低碳醇、β-二酮类等的至少一种作为主成分的有机溶剂中溶解选自钛酸铅（PT）、锆钛酸铅（PZT）等的一种电介质的形成前驱体而成。接着，在金属基板上涂布上述电介质形成前驱体溶液并进行干燥，以形成电介质形成前驱体的涂膜之后，以该涂膜中的有机物的分解温度以上且电介质的结晶化温度以下的温度进行预烧结。并且，反复进行该电介质形成前驱体溶液的涂布、干燥及预烧结，接着以电介质的结晶化温度以上的温度进行烧成或反复进行对金属板的电介质形成前驱体溶液的涂布、干燥及电介质的结晶化温度以上的温度下的烧成，由此在金属基板上形成2层以上的钛酸铅（PT）、锆钛酸铅（PZT）等薄膜，以获得薄膜铁电体。通过如此构成的薄膜铁电体的制造方法，能够在金属基板上形成具有所希望的膜厚且无传导并且进一步显示铁电性的电介质的结晶薄膜。

然而，利用上述方法来形成每一层都具有100nm以上的膜厚的PZT膜时会伴随产生龟裂和致使膜密度下降的问题，而较困难。为解决这些问题，尝试进行在溶液中添加用于缓和应力产生的高分子和DCCA（drying control chemical additive）、结晶性微细粉等的研究（例如参考日本特开2001-261338号公报（权利要求1、[0016]～[0024]段、表1）及J Sol-Gel Sci Technol(2008)47:316–325）。

然而，上述日本特开2001-261338号公报（权利要求1、[0016]～[0024]段、表1）及JSol-Gel Sci Technol(2008)47:316–325所公开的方法中存在无法使膜充分致密化，且容易产生龟裂，折射率特性和极化性不充分的问题。即，应用到薄膜电容器时存在容易产生龟裂且使泄漏电流变大，无法作为元件发挥作用的问题。并且，若折射率特性不充分则存在膜的密度低、无法获得充分的介电常数的问题。并且，若极化性不充分则同样存在无法获得充分的介电常数的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于形成膜致密且无龟裂，折射率特性和极化性优异的铁电薄膜的组合物的制造方法。

本发明人等通过深入研究发现如下内容，即经通过使相对于100质量%的组合物前驱体用原料以氧化物浓度换算包含23～38质量%的PZT前驱物质的组合物前驱体用原料与高分子反应而获得PZT薄膜形成用组合物前驱体的工序、及在0℃～10℃温度下对所述PZT薄膜形成用组合物前驱体进行至少30天的时效处理的工序，能够获得用于形成无龟裂且折射率特性和极化性优异的铁电薄膜的组合物。

本发明的第一观点为一种PZT薄膜形成用组合物的制造方法，其中，具有：通过使相对于100质量%的组合物前驱体用原料以氧化物浓度换算包含23～38质量%的PZT前驱物质的组合物前驱体用原料与高分子反应而获得PZT薄膜形成用组合物前驱体的工序；及在0℃～10℃温度下对所述PZT薄膜形成用组合物前驱体进行至少30天的时效处理的工序。其中，“对PZT薄膜形成用组合物前驱体进行至少30天的时效处理”是指“对PZT薄膜形成用组合物前驱体进行30天以上的时效处理”。