[发明专利]铁电薄膜形成用组合物、铁电薄膜的形成方法及铁电薄膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种适合用于高容量密度的薄膜电容器的铁电薄膜形成用组合物、铁电薄膜的形成方法及通过该方法形成的铁电薄膜。

背景技术

作为这种铁电薄膜的制造方法，一般已知有如下方法：使用将各成分金属的醇盐或有机酸盐溶解于极性溶剂中的混合溶液，并涂布在金属基板上，干燥而形成涂膜，并加热到结晶化温度以上的温度进行烧结，由此对介电薄膜进行成膜(例如参照专利文献1、2)。

但是，当做成薄膜时，存在由基板的约束引起的大的应力作用，从而存在得不到充分的相对介电常数这样的问题(例如参照非专利文献1)。

因此，一直以来进行了通过添加微量元素来而改善相对介电常数的尝试(例如参照非专利文献2)。

而且，通过薄膜化，静电容量理论上变高，所以还一直进行了通过薄膜化改善静电容量的尝试。

而且，还进行了在PZT中掺杂Bi来改善绝缘耐压特性的尝试(例如参照专利文献3)。但是上述专利文献3中Bi只作为掺杂元素举出，实际上并不存在掺杂了的实施列。而且，也没有进行相对介电常数的测定。

专利文献1：日本专利公开昭60-236404号公报(第3页右下栏第11行～第4页左下栏第10行、第5页右上栏第10行～同页左下栏第17行)

专利文献2：日本专利公开平7-252664号公报(权利要求2，3，7，8、段落[0001]、[0035]、[0117]、[0118])

专利文献3：日本专利公开平8-153854号公报(权利要求3)

非专利文献1：セラミツクス，42，175-180(2007)(p.175左页第20行～第22行)

非专利文献2：S.B.Majumder，D.C.Agrawal，Y.N.Mohopatra，and R.S.Katiyar，“Effect of Cerium Doping on the Microstructure and ElectricalProperties of Sol-Gel Derived Pb1.05(Zr0.53-dCedTi0.47)O3(d＝10at％)ThinFilms”，Materials Science and Engineering，B98，2003，pp.25-32(Fig.2)

但是，若为了提高静电容量而弄薄所形成的铁电薄膜的膜厚，则泄漏电流密度变高，还有可能绝缘破坏，所以无法充分发挥作为电容器的性能。而且并不能说还充分地进行了通过添加微量元素来提高相对介电常数的尝试。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够用简单的方法比以往的铁电薄膜更大幅提高相对介电常数的、适合用于高容量密度的薄膜电容器的铁电薄膜形成用组合物、铁电薄膜的形成方法及通过该方法形成的铁电薄膜。

本发明的第1观点，即用于形成选自PLZT、PZT以及PT中的一种铁电薄膜的铁电薄膜形成用组合物，其特征在于，该组合物为用于形成采取混合复合金属氧化物形态的薄膜的液态组合物，所述混合复合金属氧化物在通式：(Pb_xLa_y)(Zr_zTi_(1-z))O₃(式中0.9＜x＜1.3，0≤y＜0.1，0≤z＜0.9)所示的复合金属氧化物A中，混合含有Bi的复合金属氧化物B，并且由有机金属化合物溶液构成，所述有机金属化合物溶液中，用于构成复合金属氧化物A的原料及用于构成复合金属氧化物B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，用于构成复合金属氧化物B的原料为正辛酸基通过其氧原子与金属元素键合的化合物。

本发明的第2观点，即基于第1观点的发明的铁电薄膜形成用组合物，其特征在于，用于构成复合金属氧化物A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2观点的发明的铁电薄膜形成用组合物，其特征在于，用于构成复合金属氧化物A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。

本发明的第4观点，即基于第1至第3观点的发明的铁电薄膜形成用组合物，其特征在于，相对于组合物中金属总量1摩尔以0.2～3摩尔的比例进一步含有稳定剂，所述稳定剂为选自β-二酮、β-酮酸、β-酮酯、含氧酸、二醇、三元醇、高级羧酸、烷醇胺及多元胺中的1种或2种以上。