[发明专利]介电薄膜形成用组合物、介电薄膜的形成方法及介电薄膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种未包含对环境的负载较大的物质且适合用于薄膜电容器的介电薄膜形成用组合物、介电薄膜的形成方法及通过该方法形成的介电薄膜。

背景技术

以往，作为介电薄膜形成用组合物，一直使用例如钛酸钡系组合物或铅系复合钙钛矿系材料等铁电材料。

另一方面，近年来，在全球范围内的环保运动不断高涨的情况下，期待开发未包含对环境的负载较大的Ba或Pb的新颖的介电薄膜形成用组合物。

另外，当制造包含Ba、Pb等的介电薄膜形成用组合物时，出于对环保的考虑，需要对在制造工序中产生的废液进行处理的处理设备等特殊设备，因此在制造成本方面也要求开发未包含这些物质的介电薄膜形成用组合物。

作为上述未包含对环境的负载较大的物质的新颖的介电薄膜形成用组合物，发表了如下研究内容，即利用使用了Ca源、Cu源及Ti源的溶胶-凝胶液，从该溶胶-凝胶液制作CaCu₃Ti₄O₁₂(以下称为CCTO)膜，并对所得到的CCTO膜的特性进行调查的研究(例如参考非专利文献1)。该非专利文献1中，将各元素源溶解于有机溶剂中来制备溶胶-凝胶液，通过利用该溶胶-凝胶液的旋涂法制作CCTO膜，作为在溶胶-凝胶液的制备中使用的有机溶剂利用了2-乙基己酸。

另外，从其比电阻特性考虑，CCTO还可以用作气敏传感器材料(例如参考专利文献1)。该专利文献1中，将各元素源溶解于有机溶剂中，作为用于溶胶-凝胶反应的催化剂进一步加入醋酸并制备溶胶-凝胶液，通过利用该溶胶-凝胶液的电纺丝法制作由CCTO构成的纳米纤维，并对其进行热压接合来制造了气敏传感器。

专利文献1：日本专利第4523582号公报(权利要求2、段落[0027]、[0069]、[0070])

非专利文献1：A.Dixit et al.，“Dielectric Properties of Sol-gel-derived Calcium Copper Titanate and Calcium Barium Copper Titanate Thin Films”，Defence Science Journal，Vol.57，No.1，January2007，pp.55-60

但是，示于上述以往的非专利文献1中的CCTO膜作为介电材料具有良好的介质特性，但在将2-乙基己酸用作有机溶剂来制备的溶胶-凝胶液中，存在如下缺点，即在成膜时产生涂膜不均匀(条纹)，得不到平滑的薄膜之类的缺点。

并且，示于上述以往的专利文献1中的由CCTO构成的纳米纤维作为气敏传感器材料具有高灵敏度特性，但利用醋酸作为催化剂制备了其前体即溶胶-凝胶溶液，醋酸使涂膜性恶化，并使涂膜表面产生不均匀，因此溶胶-凝胶溶液的保存性也较差，导致生成沉淀，因此不能称之为适合得到平滑的薄膜的溶胶-凝胶液。

发明内容

本发明的目的在于提供一种未包含对环境的负载较大的物质且能够用简单的方法制作适合用于薄膜电容器的介电薄膜且保存稳定性优异、涂膜性良好的介电薄膜形成用组合物、介电薄膜的形成方法及通过该方法形成的介电薄膜。

本发明的第1观点，即一种介电薄膜形成用组合物，为用于形成呈通式：Ca_(4-3x)Cu_3xTi₄O₁₂(式中0.5≤x≤1.1)所示的复合金属氧化物形态的薄膜的液状介电薄膜形成用组合物，由用于构成复合金属氧化物的原料以提供上述通式所示的金属原子比的比例溶解于有机溶剂中的有机金属化合物溶液构成，所述有机溶剂以具有通式：C_nH_2n+1COOH(其中n为2～6的整数)所示的直链或者1条或2条以上侧链的羧酸为主成分。

本发明的第2观点，即基于第1观点的发明，其中，用于构成上述复合金属氧化物的原料进一步为有机基团通过其氧原子或氮原子与金属元素键合的化合物。

本发明的第3观点，即基于第1或第2观点的发明，其中，用于构成上述复合金属氧化物的原料进一步为选自金属醇盐、金属二醇络合物、金属三元醇络合物、金属羧酸盐、金属β-二酮络合物、金属β-二酮酯络合物、金属β-亚氨基酮络合物及金属氨基络合物中的1种或2种以上。