JPH04219317A - チタン酸化物薄膜の製造方法 - Google Patents
チタン酸化物薄膜の製造方法Info
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- JPH04219317A JPH04219317A JP2417909A JP41790990A JPH04219317A JP H04219317 A JPH04219317 A JP H04219317A JP 2417909 A JP2417909 A JP 2417909A JP 41790990 A JP41790990 A JP 41790990A JP H04219317 A JPH04219317 A JP H04219317A
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Landscapes
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、いわゆるプラズマＣＶＤ
法でチタン酸化物薄膜を製造する方法に関する。
法でチタン酸化物薄膜を製造する方法に関する。
【０００２】
【発明の技術的背景とその問題点】チタン酸化物薄膜は
、かねてより半導体素子や高誘電体素子、さらには光電
気化学素子などいわゆる機能性薄膜素子として注目され
てきているが、近時、機能性薄膜素子の適用分野の急速
な拡大とあいまって、成膜の高性能化や成膜処理プロセ
スの最適化など成膜の品質面、成膜操作や装置面におい
ての種々の改良提案がなされてきている。しかして、チ
タン酸化物薄膜は、真空蒸着法やスパッタリング法、あ
るいは熱または光励起によるＣＶＤ法、さらにはプラズ
マ励起ＣＶＤ法などによる成膜方法が種々試みられてき
ているが、いずれの方法による場合も未だ得られる薄膜
の品質面においても、また成膜操作面においても、改善
すべき問題点が少なくない。ことに薄膜の結晶化度とそ
の均一性は、膜質の諸特性にきわめて影響が大きく、高
結晶化度の薄膜を効率よく均一に形成し得る工業的実施
容易な製造方法が強く希求されている。本発明者等は、
かねてより、チタン酸化物の半導体的特性や誘電体的特
性、さらには光化学的特性などに着目した機能性素材化
について種々の提案をおこなってきている。さらに本発
明者等は、前記の機能性特性についてチタン酸化物の薄
膜結晶化による機能性素子材の開発をはかるべく種々検
討を進めている。
、かねてより半導体素子や高誘電体素子、さらには光電
気化学素子などいわゆる機能性薄膜素子として注目され
てきているが、近時、機能性薄膜素子の適用分野の急速
な拡大とあいまって、成膜の高性能化や成膜処理プロセ
スの最適化など成膜の品質面、成膜操作や装置面におい
ての種々の改良提案がなされてきている。しかして、チ
タン酸化物薄膜は、真空蒸着法やスパッタリング法、あ
るいは熱または光励起によるＣＶＤ法、さらにはプラズ
マ励起ＣＶＤ法などによる成膜方法が種々試みられてき
ているが、いずれの方法による場合も未だ得られる薄膜
の品質面においても、また成膜操作面においても、改善
すべき問題点が少なくない。ことに薄膜の結晶化度とそ
の均一性は、膜質の諸特性にきわめて影響が大きく、高
結晶化度の薄膜を効率よく均一に形成し得る工業的実施
容易な製造方法が強く希求されている。本発明者等は、
かねてより、チタン酸化物の半導体的特性や誘電体的特
性、さらには光化学的特性などに着目した機能性素材化
について種々の提案をおこなってきている。さらに本発
明者等は、前記の機能性特性についてチタン酸化物の薄
膜結晶化による機能性素子材の開発をはかるべく種々検
討を進めている。
【０００３】ところでチタン酸化物の薄膜は、通常、チ
タン酸化物を原料とした真空蒸着法やチタン酸化物をタ
ーゲットしたスパッタリング法によって形成する方法が
とられているが、これらの方法は原料融点が高くきわめ
て高温の加熱処理を要したり、また薄膜の形成速度が遅
かったりする。一方、プラズマ励起下でチタン化合物を
ＣＶＤ法によって基板上にチタン酸化物薄膜を形成させ
る方法もよく知られている。この方法は比較的低温下で
成膜速度が大きいところから、近時種々の試みがなされ
てきている。しかしながら、この方法においても、基板
原子の薄膜中への拡散、常温にしたときの熱応力の発生
などを惹起し易く、このため前記成膜処理のより低温化
とかつ該低温化処理における結晶化度の高い成膜処理方
法が、強く希求されてきている。本発明者等は、前記課
題の改善をはかるべく種々検討を進めた結果、特定の基
板材料を用いて前記プラズマ励起下でＣＶＤ法反応で成
膜結晶化をおこなうことによって、前記問題点を解決し
得ることの知見を得、本発明を完成したものである。
タン酸化物を原料とした真空蒸着法やチタン酸化物をタ
ーゲットしたスパッタリング法によって形成する方法が
とられているが、これらの方法は原料融点が高くきわめ
て高温の加熱処理を要したり、また薄膜の形成速度が遅
かったりする。一方、プラズマ励起下でチタン化合物を
ＣＶＤ法によって基板上にチタン酸化物薄膜を形成させ
る方法もよく知られている。この方法は比較的低温下で
成膜速度が大きいところから、近時種々の試みがなされ
てきている。しかしながら、この方法においても、基板
原子の薄膜中への拡散、常温にしたときの熱応力の発生
などを惹起し易く、このため前記成膜処理のより低温化
とかつ該低温化処理における結晶化度の高い成膜処理方
法が、強く希求されてきている。本発明者等は、前記課
題の改善をはかるべく種々検討を進めた結果、特定の基
板材料を用いて前記プラズマ励起下でＣＶＤ法反応で成
膜結晶化をおこなうことによって、前記問題点を解決し
得ることの知見を得、本発明を完成したものである。
【０００４】
【発明の構成】すなわち、本発明は以下のとおりである
。
。
【０００５】（１）ハロゲン化チタンのガスと酸素ガス
とを、高周波放電によるプラズマ発生下で反応させて、
酸化マグネシウム基板上にチタン酸化物薄膜を形成させ
ることを特徴とするチタン酸化物薄膜の製造方法。
とを、高周波放電によるプラズマ発生下で反応させて、
酸化マグネシウム基板上にチタン酸化物薄膜を形成させ
ることを特徴とするチタン酸化物薄膜の製造方法。
【０００６】（２）ハロゲン化チタンが四塩化チタンで
あることを特徴とする請求項１のチタン酸化物薄膜の製
造方法。
あることを特徴とする請求項１のチタン酸化物薄膜の製
造方法。
【０００７】（３）基板が酸化マグネシウムの単結晶で
あることを特徴とする請求項１のチタン酸化物薄膜の製
造方法である。
あることを特徴とする請求項１のチタン酸化物薄膜の製
造方法である。
【０００８】本発明において、出発原料として用いるハ
ロゲン化チタンとしては、たとえば塩化チタン、臭化チ
タン、フッ化チタン、ヨウ化チタンなどが挙げられるが
、とりわけ四塩化チタンは最も好ましい。前記ハロゲン
化チタンは、ガス化されて高周波プラズマ発生ＣＶＤ反
応器へ導入される。該反応器へのハロゲン化チタンのガ
スの導入量は、そのガス流量が０．５〜２．０ｓｃｃｍ
が適当である。なおチタン酸化物薄膜は所望する機能性
特性に応じ、種々の特性付与成分を添加して複合系チタ
ン酸化物薄膜とすることもできる。
ロゲン化チタンとしては、たとえば塩化チタン、臭化チ
タン、フッ化チタン、ヨウ化チタンなどが挙げられるが
、とりわけ四塩化チタンは最も好ましい。前記ハロゲン
化チタンは、ガス化されて高周波プラズマ発生ＣＶＤ反
応器へ導入される。該反応器へのハロゲン化チタンのガ
スの導入量は、そのガス流量が０．５〜２．０ｓｃｃｍ
が適当である。なおチタン酸化物薄膜は所望する機能性
特性に応じ、種々の特性付与成分を添加して複合系チタ
ン酸化物薄膜とすることもできる。
【０００９】基板としては、酸化マグネシウムの単結晶
体、多結晶体が望ましく、この他に必要に応じ酸化マグ
ネシウムと異種成分との複合系酸化物なども挙げること
ができる。基板の温度は、３００〜６００℃であり、前
記温度範囲より低きに過ぎると所望の結晶性薄膜が得ら
れず、また高きに過ぎると急速に成膜化されるため均一
な結晶性薄膜が得られにくい。
体、多結晶体が望ましく、この他に必要に応じ酸化マグ
ネシウムと異種成分との複合系酸化物なども挙げること
ができる。基板の温度は、３００〜６００℃であり、前
記温度範囲より低きに過ぎると所望の結晶性薄膜が得ら
れず、また高きに過ぎると急速に成膜化されるため均一
な結晶性薄膜が得られにくい。
【００１０】高周波プラズマ発生ＣＶＤ反応器内の圧力
は、通常５０〜１５０ミリトール程度である。本発明に
おいて、プラズマＣＶＤ法によって成膜処理をおこなう
には、ハロゲン化チタンガスと酸素ガスとを流量を十分
制御しながら導入し、一方ヒーター上の基板と上部電極
との間にたとえば１３．５６ＭＨｚの高周波を印加しグ
ロー放電させてプラズマを発生させながら気相反応処理
して基板上に所望のチタンの酸化物薄膜を結晶成長させ
る。酸素ガスの流量は１．０〜４．０ｓｃｃｍが適当で
ある。プラズマ発生時間は、形成させる膜厚によっても
異なるが、通常１０〜３０分間である。また成膜速度は
通常５〜１００ｎｍ／分である。
は、通常５０〜１５０ミリトール程度である。本発明に
おいて、プラズマＣＶＤ法によって成膜処理をおこなう
には、ハロゲン化チタンガスと酸素ガスとを流量を十分
制御しながら導入し、一方ヒーター上の基板と上部電極
との間にたとえば１３．５６ＭＨｚの高周波を印加しグ
ロー放電させてプラズマを発生させながら気相反応処理
して基板上に所望のチタンの酸化物薄膜を結晶成長させ
る。酸素ガスの流量は１．０〜４．０ｓｃｃｍが適当で
ある。プラズマ発生時間は、形成させる膜厚によっても
異なるが、通常１０〜３０分間である。また成膜速度は
通常５〜１００ｎｍ／分である。
【００１１】
【実施例】実施例
四塩化チタンを加熱してガス化し、高周波プラズマ発生
ＣＶＤ反応装置内に導入するとともに、酸素ガスを導入
してこれらの流量比を表１に示す数値に保持しかつ真空
ポンプで排出しながら、ついでここに１３．５６ＭＨｚ
の高周波を表１に示した放電電力値で印加したところ、
ここにグロー放電が発生し、四塩化チタンはこのグロー
放電によるプラズマＣＶＤ反応で二酸化チタンとなり、
これが酸化マグネシウム単結晶（１００）よりなる基板
上に表１の成膜速度で薄膜が形成された。このようにし
て得られた二酸化チタン薄膜の厚みは６００ｎｍであっ
た。
ＣＶＤ反応装置内に導入するとともに、酸素ガスを導入
してこれらの流量比を表１に示す数値に保持しかつ真空
ポンプで排出しながら、ついでここに１３．５６ＭＨｚ
の高周波を表１に示した放電電力値で印加したところ、
ここにグロー放電が発生し、四塩化チタンはこのグロー
放電によるプラズマＣＶＤ反応で二酸化チタンとなり、
これが酸化マグネシウム単結晶（１００）よりなる基板
上に表１の成膜速度で薄膜が形成された。このようにし
て得られた二酸化チタン薄膜の厚みは６００ｎｍであっ
た。
【００１２】
【表１】
【００１３】比較例
実施例１において、基板の酸化マグネシウムを、ガラス
（Ｂａ−Ｂ−Ｓｉ系）に代えたことのほかは、同例の場
合と同様に処理した（二酸化チタン薄膜の厚みは６００
ｎｍであった）。
（Ｂａ−Ｂ−Ｓｉ系）に代えたことのほかは、同例の場
合と同様に処理した（二酸化チタン薄膜の厚みは６００
ｎｍであった）。
【００１４】前記の実施例及び比較例で得られた二酸化
チタン薄膜について、通常のＣｕＫα線によるＸ線回析
の測定をおこなった。
チタン薄膜について、通常のＣｕＫα線によるＸ線回析
の測定をおこなった。
【００１５】第１図のＸ線回析ピークは、実施例の薄膜
についてのものであって、二酸化チタンの高温安定相で
あるルチル型結晶の面指数（１１０）および（２２０）
によるもののみであり、しかも強度が大きい。このこと
は、得られた薄膜がルチル型の結晶であって、（１１０
）方向に完全に配向していることを示している。なお、
ＭｇＯのピークは基板のＸ線回析ピークを示す。
についてのものであって、二酸化チタンの高温安定相で
あるルチル型結晶の面指数（１１０）および（２２０）
によるもののみであり、しかも強度が大きい。このこと
は、得られた薄膜がルチル型の結晶であって、（１１０
）方向に完全に配向していることを示している。なお、
ＭｇＯのピークは基板のＸ線回析ピークを示す。
【００１６】第２図のＸ線回析ピークは、比較例の薄膜
についてのものであって、二酸化チタンのアナターゼ型
結晶の面指数（１０１）、（２００）、（２１１）およ
ひ（２２０）によるものであり、いずれも強度が小さい
。このことは得られた薄膜がアナターゼ型結晶であって
、配向性が弱いことを示している。
についてのものであって、二酸化チタンのアナターゼ型
結晶の面指数（１０１）、（２００）、（２１１）およ
ひ（２２０）によるものであり、いずれも強度が小さい
。このことは得られた薄膜がアナターゼ型結晶であって
、配向性が弱いことを示している。
【００１７】
【発明の効果】本発明は、結晶性の均一なチタン酸化物
薄膜を低い温度で製造する方法であって、機能性素子材
の展開をはかる上できわめて好適なものである。
薄膜を低い温度で製造する方法であって、機能性素子材
の展開をはかる上できわめて好適なものである。
【図１】実施例で得られた薄膜のＸ線回析図である。Ｒ
は二酸化チタンのルチル型結晶を示す。
は二酸化チタンのルチル型結晶を示す。
【図２】比較例で得られた薄膜のＸ線回析図である。Ａ
は二酸化チタンのアナターゼ型結晶を示す。
は二酸化チタンのアナターゼ型結晶を示す。
Claims (3)
- 【請求項１】ハロゲン化チタンのガスと酸素ガスとを、
高周波放電によるプラズマ発生下で反応させて、酸化マ
グネシウム基板上にチタン酸化物薄膜を形成させること
を特徴とするチタン酸化物薄膜の製造方法。 - 【請求項２】ハロゲン化チタンが四塩化チタンであるこ
とを特徴とする請求項１のチタン酸化物薄膜の製造方法
。 - 【請求項３】基板が酸化マグネシウムの単結晶であるこ
とを特徴とする請求項１のチタン酸化物薄膜の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2417909A JPH04219317A (ja) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | チタン酸化物薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2417909A JPH04219317A (ja) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | チタン酸化物薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04219317A true JPH04219317A (ja) | 1992-08-10 |
Family
ID=18525913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2417909A Pending JPH04219317A (ja) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | チタン酸化物薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04219317A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0866635A (ja) * | 1993-12-14 | 1996-03-12 | Toto Ltd | 光触媒薄膜及びその形成方法 |
| JP2002009355A (ja) * | 2000-06-22 | 2002-01-11 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 金属酸化物膜付き基板及び金属酸化物膜付き基板の製造方法 |
-
1990
- 1990-12-19 JP JP2417909A patent/JPH04219317A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0866635A (ja) * | 1993-12-14 | 1996-03-12 | Toto Ltd | 光触媒薄膜及びその形成方法 |
| JP2002009355A (ja) * | 2000-06-22 | 2002-01-11 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 金属酸化物膜付き基板及び金属酸化物膜付き基板の製造方法 |
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