專利名稱：：具有極化兼容緩沖層的金屬絕緣體半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制作方法1、發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及薄膜集成電路元件的領(lǐng)域，特別是金屬絕緣體半導(dǎo)體(MIS)器件。該MIS器件進(jìn)一步含有用作絕緣體的鐵電材料。2、要說明的問題鐵電材料可以用作金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)器件的門絕緣體。在該應(yīng)用中，經(jīng)自發(fā)極化調(diào)節(jié)門式通道的導(dǎo)電作用。例如，通道導(dǎo)電狀態(tài)可以用作一種存貯狀態(tài)的指示器。硅基板是這些應(yīng)用中最常用的基板類型。當(dāng)鐵電材料直接沉積在硅表面時(shí)，就出現(xiàn)了因?yàn)殍F電極化強(qiáng)度大大降低或甚至完全耗散而出現(xiàn)的問題。這種鐵電極化強(qiáng)度的降低可以從電容對(duì)偏壓的滯后圖中正負(fù)方向切換曲線間的距離而被觀察到。正負(fù)方向切換曲線間的分離越小表明相應(yīng)的鐵電極化強(qiáng)度越少，相反，分離越大表明相應(yīng)的極化強(qiáng)度越大。金屬氧化物鐵電材料常規(guī)上要求在很高的溫度下燒制或退火以提供一種能顯示鐵電極化作用的晶格結(jié)構(gòu)。這種高的燒制溫度導(dǎo)致了鄰近薄膜層之間化合物的擴(kuò)散。這種擴(kuò)散的一個(gè)方面被認(rèn)為是產(chǎn)生形成在鐵電材料與硅基板之間的弱介電層。這種弱介電層起到寄生電容器的作用，同時(shí)通過產(chǎn)生表面電荷屏蔽了外電場(chǎng)，該表面電荷削弱了外電場(chǎng)作用于鐵電材料的能力。這種屏蔽效應(yīng)大幅度地降低了來自于鐵電材料的極化作用。寄生鐵電電容器效應(yīng)隨外電場(chǎng)而變化，隨之發(fā)生的屏蔽程度或通過鐵電電容器的有效電場(chǎng)降隨外電場(chǎng)而改變。以前嘗試用鐵電材料作為絕緣體生產(chǎn)MIS器件，所生產(chǎn)的具有電容-電壓曲線的器件存在許多問題。如上所述，一個(gè)主要問題是鐵電極化現(xiàn)象的減少，這種現(xiàn)象可能完全耗散。另一個(gè)問題是電容-電壓曲線以小角度升高而不是突然升高。這種小角度說明材料的切換分布在很寬的電壓范圍之內(nèi)。這種小角度升高就有可能由于噪聲的累積效應(yīng)使鐵電材料的極化狀態(tài)部分地切換。因此，含有小角度升高鐵電材料的電子存貯器易發(fā)生噪聲導(dǎo)致的讀取錯(cuò)誤。當(dāng)然，在極化狀態(tài)控制門電流的無破壞性讀出MOSFET鐵電存貯器中使用完全沒有極化作用的材料是不可能的。發(fā)明的概述本發(fā)明通過提供一種改進(jìn)的有可能用于電子存貯器的鐵電MIS器件(MFS或MFIS器件)，來克服上述問題。這種改進(jìn)包括基于鐵電材料的極化狀態(tài)和切換方向使電容-電壓曲線具有較寬的分離。此外，電容-電壓曲線的突然升高使MIS器件對(duì)噪聲的敏感較小。MIS器件包括一塊半導(dǎo)體基板，該半導(dǎo)體基板沉積有類似鈣鈦礦的金屬氧化物的層狀超晶格材料，和形成在該層狀超晶格材料上面的電極。此外，在層狀超晶格材料和半導(dǎo)體基板之間插入一緩沖層，該緩沖層可能用二氧化硅層覆蓋。本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施形式包括由n型摻雜或p型摻雜的硅形成的半導(dǎo)體基板。該層狀超晶格材料優(yōu)選為由鍶鉍鉭酸鹽、鍶鉍鈮酸鹽或鍶鉍鈮鉭酸鹽制成的一種室溫鐵電組合物。其他優(yōu)選的鐵電組合物包括與釩或鎢組分組合的上述物質(zhì)。層狀超晶格材料優(yōu)選具有一種可以用干燥方法獲得的C軸取向，為了得到一種層狀超晶格材料，提供一種含有有效量許多金屬組分的液體前體，將該前體涂于基板上，然后在紫外(UV)輻射下使前體干燥并使干燥后的前體退火。本器件顯示出一種極高水平的鐵電性電容-電壓特性。結(jié)果表明，厚度小于3000或甚至2000的薄膜，其陡然上升的正向切換電容曲線和負(fù)向切換電容曲線之間的分離窗超過5伏特。通過閱讀下面的公開內(nèi)容以及參考有關(guān)的附圖，本發(fā)明的其他顯著特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)昭示于本領(lǐng)域的熟練人員。附圖簡要說明圖1描繪了具有由鐵電層狀超晶格材料構(gòu)成的門或沉積在半導(dǎo)體基板上的緩沖層的一種MIS器件；圖2更詳細(xì)地描繪了圖1中的門器件；圖3描述了用于制造圖1中MIS器件的方法的工藝流程圖；圖4是描述生產(chǎn)用于生產(chǎn)圖1的MIS器件中的層狀超晶格材料的液體金屬有機(jī)前體的工藝流程圖；圖5描繪了電容對(duì)偏壓的關(guān)系圖，包括如從類似于圖1的MIS器件中獲得的數(shù)據(jù)；圖6是電容對(duì)電壓的關(guān)系圖，與圖4相類似，但包括從沒有如圖1中描繪的緩沖層的MIS器件中獲得的數(shù)據(jù)；圖7描繪了X光衍射測(cè)定的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)比較了非取向結(jié)晶結(jié)構(gòu)和UV取向?qū)訝畛Ц癫牧媳∧?。發(fā)明的詳細(xì)描述圖1描繪了發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施方案，即鐵電MOSFET器件20。器件20包括基板22，該基板優(yōu)選由p型摻雜硅形成，或者，更優(yōu)選由n型摻雜硅形成。常規(guī)的硅技術(shù)p型摻雜劑包括硼、鋁、鎵和銦。常規(guī)的n型摻雜劑包括磷、砷和銻。源/漏區(qū)域24和26是n型摻雜硅或p型摻雜硅。當(dāng)基板22是p型摻雜時(shí)，區(qū)域24和26為n型摻雜。相反，當(dāng)基板22為n型摻雜時(shí)，區(qū)域24和26為p型摻雜?；?2也可能由其他已知的基板材料來形成，如砷化鎵、藍(lán)寶石和石英。這里將集中討論硅技術(shù)器件，但本領(lǐng)域的熟練人員會(huì)明白其他類型基板的適用性。隔離層28優(yōu)選地在基板22上形成，該層由二氧化硅形成，可能是一種熱生成氧化物也可能是各種可商購的自旋玻璃(spin-onglass)。去除在分別與孔30、32和34相接觸區(qū)域的層28。在基板22頂部有緩沖層36其中心與孔30相接觸。緩沖層36的優(yōu)選材料包括氮化硅和氮化鈦，氮化硅最為優(yōu)選。層36用于補(bǔ)償基板22表面的不規(guī)則性。這些不規(guī)則性可能包括熱誘導(dǎo)的特征，例如開裂或粗糙，以及基板晶格中的點(diǎn)電荷缺陷?；?2的表面電荷缺陷特別對(duì)于鐵電器件會(huì)帶來許多問題，因?yàn)檫@些缺陷產(chǎn)生的場(chǎng)屏蔽效應(yīng)大幅度降低了穿過基板22的外電場(chǎng)。優(yōu)選使用硅或鈦的氮化物，因?yàn)檫@些氮化物還起到防止鄰近薄膜間雜質(zhì)跨層擴(kuò)散的作用。特別是層36防止了摻雜的硅組分從基板22向上的擴(kuò)散，這類擴(kuò)散可以產(chǎn)生大量的電荷阱，在沒有層36時(shí)，這些電荷阱會(huì)顯著損害門區(qū)域的電穩(wěn)定性。鐵電性門層38位于緩沖層36的頂部，優(yōu)選為一種鐵電金屬氧化物層狀超晶格材料。這里使用術(shù)語“層狀超晶格材料”是因?yàn)楸绢I(lǐng)域中沒有合適的術(shù)語來描述這類材料。層狀超晶格材料至少包括分別具有如下平均經(jīng)驗(yàn)分子式的三種Smolenskii類鐵電層狀超晶格材料(1)Am-1S2BmO3m+3；(2)Am+1BmO3m+1；以及(3)AmBmO3m+2，其中A表示類似鈣鈦礦的超晶格中A位金屬，B表示類似鈣鈦礦的超晶格材料中B位金屬，S表示生成超晶格的三價(jià)金屬，例如鉍或鉈，而m是足以平衡整個(gè)分子式電荷的數(shù)。其中m在整個(gè)分子式中是一個(gè)分?jǐn)?shù)，該分子式典型地給出具有許多不同的或混合的類似鈣鈦礦的層，每個(gè)層具有不同的整數(shù)值。這些混合的層狀超晶格材料實(shí)際上包含許多類似鈣鈦礦的層的混合物，這些層依據(jù)下面的分子式(4)具有整數(shù)的m值。分離層從溶液中自發(fā)產(chǎn)生而不需要分離沉淀的步驟。A位金屬和B位金屬可能包括具有相近離子半徑的陽離子混合物。在如分子式(1)所示的層狀超晶格材料中，根據(jù)下式，定義了熱力學(xué)有利于在厚度為m個(gè)八面體的層中氧八面體結(jié)構(gòu)的形成是熱力學(xué)有利的(4)(Am-1BmO3m+1)2-，其中m是大于1的整數(shù)，其他變量如上定義。這些層被有如下分子式的氧化鉍所分隔(5)(Bi2O2)2+，其中Bi即為分子式(1)中的S。生成超晶格的層，S，包括鉍(III)的氧化物，也可能包括其他相近尺寸的三價(jià)金屬陽離子，例如鉈(III)。如果鉍的存在超過化學(xué)計(jì)量要求的產(chǎn)生如式(1)所示的層狀超晶格材料的量，則它還在類似鈣鈦礦的晶格中起著A位金屬的作用。最優(yōu)選的層狀超晶格材料包括鍶鉍鉭酸鹽、鍶鉍鈮酸鹽和鍶鉍鈮鉭酸鹽。此外，提供這些包括釩和鎢的混合B位元素的材料是有利的。頂電極40優(yōu)選由貴重金屬形成，鉑即為最優(yōu)選的金屬。頂部絕緣體涂層42覆蓋電極40，其優(yōu)選為二氧化硅。金屬源/漏引線44和46分別被容納在相應(yīng)的接觸孔32和34內(nèi)并與源/漏區(qū)域24和26相接觸。引線44和46最優(yōu)選由鉑金屬制成。第二種氧化物涂層48形成在氧化物層42和引線44和46之上。接觸孔50通過氧化物涂層48而構(gòu)成并使線路層52與層40相接觸。層52優(yōu)選由鉑或鋁制成。器件20按一種具有無破壞性讀出(anondestructivereadout)能力的MOSFET存貯元件操作。鐵電性門層38或具有正向或具有負(fù)向切換極化狀態(tài)，它與相應(yīng)的電場(chǎng)有關(guān)。例如，當(dāng)引線46和44之間的電壓或電熱差低于最大切斷值時(shí)，該電場(chǎng)阻止電流從例如引線46向引線44的穿行通過門層38。最大切斷值優(yōu)選為6伏特或更低，優(yōu)選為3-5伏特。一旦完成層38的切換，所有金屬化層(40、44、46和52)的電壓就可以松弛而并不改變晶體管20的門調(diào)節(jié)狀態(tài)。特別是，門層38的極化狀態(tài)會(huì)無限期地保持直到穿過層38的另一個(gè)外電場(chǎng)誘導(dǎo)切換時(shí)為止。在其他極化狀態(tài)，如負(fù)向切換狀態(tài)，當(dāng)電壓差低于最大切斷值時(shí)，鐵電性門層38缺少足夠的電場(chǎng)以阻止電流從例如引線46向引線44的穿行。因此，作為存貯元件操作的器件20當(dāng)電流從引線46向引線44穿行時(shí)其值表示為“0”，而當(dāng)電流被阻斷通行時(shí)，其值表示為“1”。鐵電極化狀態(tài)的切換可以消耗或釋放電荷。用作鐵電層38的層狀超晶格材料允許給定的極化狀態(tài)長期駐留許多天、許多星期或更長的時(shí)間。因此，存貯狀態(tài)并不需要連續(xù)地短間隔更新(例如在動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存貯器(RAM)中的微秒級(jí)間隔)。鐵電性門層38中的材料的極化切換可以通過建立層38兩邊的電壓差以提供一種能夠切換薄膜層狀超晶格材料的極化狀態(tài)的相應(yīng)的外電場(chǎng)來完成?？梢酝ㄟ^使相對(duì)于引線44或46的線路層52的電壓升高到足以切換層38的值來產(chǎn)生電壓差。切換也可以通過提高相對(duì)于線路層52的引線44和46的電壓來完成。如果在層38兩邊加上外電場(chǎng)，則在各自的金屬化層就會(huì)有足夠大的電壓產(chǎn)生切換，切換還可以通過使層38兩邊加上矯頑切換場(chǎng)從而降低各個(gè)金屬化層(40、44、46和52)的電壓來完成。圖2描繪了本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施方案，即金屬鐵電半導(dǎo)體(“MFS”)器件60。器件60與圖1中的位于接觸孔30內(nèi)發(fā)現(xiàn)晶體管門層60基本相似，并且，其結(jié)果是，圖2中的各層保留與圖1的各層相一致的編號(hào)。除了器件20的實(shí)施方案外，器件60還可以應(yīng)用于其他電路中。優(yōu)選緩沖層36，其原因是它為鐵電層38的極化特性提供了極大的改進(jìn)。器件60最優(yōu)選的應(yīng)用是作為MOSFET的門(見圖1)，不過，器件60的重要單元可以在其他領(lǐng)域中得以應(yīng)用。在器件60的制造過程中會(huì)產(chǎn)生氧化現(xiàn)象，即在干燥后的鍶鉍鉭酸鹽前體溶液的氧退火過程中，最接近鐵電層38的氮化硅層36的一側(cè)被氧化。薄的二氧化硅氧化層62的形成是不希望的，但有時(shí)是不可避免的。以這種方式形成的層62可以起到寄生電容器(parasiticcapacitor)的作用，不過，實(shí)際上寄生效應(yīng)可以忽略不計(jì)。當(dāng)要求使鐵電層38在制造過程中使之通過曝露輻射而取向時(shí)，這種薄膜的效應(yīng)就顯得更有影響。因此，當(dāng)鐵電層38的形成通過輻射曝露而取向時(shí)，通過形成一硅層62來提高層62均勻性是優(yōu)選的。層62優(yōu)選是通過使氮化硅表面層在850℃的氧氣環(huán)境中退火30分鐘進(jìn)行氧化而形成。圖3描繪了制造MFS器件60的工藝流程圖。該方法將根據(jù)圖1和圖2的實(shí)施方案來討論，但對(duì)熟知本技術(shù)的人員會(huì)明白它在其他實(shí)施方案中的可應(yīng)用性。在步驟P70中，制備了用于容納其他層的基板22的硅片。通常水或溶劑清洗可以滿足對(duì)基板22的清潔。基板22優(yōu)選含有n型摻雜或p型摻雜硅，并可以根據(jù)為本領(lǐng)域的熟練人員所知的常規(guī)方法的要求來摻雜。大部分情況下，基板22有一層隔離層的涂層，例如氧化層28，它優(yōu)選用常規(guī)的方法來形成，包括在約500-1100℃的溫度范圍內(nèi)在擴(kuò)散爐中氧氣氛下焙烤硅片。接觸孔，如孔30，可以通過最接近器件60的安裝區(qū)域的層28來刻蝕。接觸孔30的刻蝕及源/漏區(qū)域24和26的進(jìn)一步摻雜可以根據(jù)本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員公知的常規(guī)方法來實(shí)現(xiàn)。接觸孔30的刻蝕和氧化層28的使用已在優(yōu)選的實(shí)施方案中被描述了，只是器件60的構(gòu)成并不要求作為重要元件的特征。步驟P72是一個(gè)經(jīng)過高度優(yōu)選的僅僅包括形成緩沖層36的步驟。氮化硅通過隨著基板加熱到700℃-1000℃的溫度范圍使低壓化學(xué)蒸汽沉積而形成?？蛇x擇的還有，氮化硅可以經(jīng)噴射得到優(yōu)選100-200的厚度，隨后基質(zhì)可以在N2氣中加熱或退火。優(yōu)選退火曲線包括在最高退火溫度約600℃下維持2小時(shí)到30分鐘，在5分鐘內(nèi)升溫至最高溫度以及5分鐘退溫。另一個(gè)可選擇的方案為用一定的原材料噴射成緩沖層。基板冷卻后，如果以后還要求使鐵電層38通過曝露輻射而取向，則步驟P72包括用一種二氧化硅層或自旋玻璃(spin-onglass)覆蓋。步驟P74包括含有在對(duì)溶液進(jìn)行熱處理時(shí)生成層狀超晶格材料的有效量的多種金屬組分的液體前體溶液的制備。這些溶液的設(shè)計(jì)目的在于得到各種類似鈣鈦礦的由氧化鉍層隔離的金屬氧化物層，并具有如上分子式(1)所示的平均經(jīng)驗(yàn)分子式。這些溶液由與相容的溶劑混合的基本上無水的聚烷氧基化金屬復(fù)合物所形成。前體更優(yōu)選地包含至少三種金屬。層38的極化性能在很大程度上取決于所選擇前體溶液的類型、所選擇試劑的純度以及溶液的后處理過程。涉及到這些前體的生產(chǎn)過程的其他詳細(xì)情況將在下面給出。在步驟P76中，來自步驟P74的前體溶液被涂敷于來自步驟P72的基板上。在環(huán)境溫度和壓力下將液體前體溶液傾倒在基板22的上表面，然后使基板在約1500RPM-2000RPM下旋轉(zhuǎn)約30秒以除去過量溶液并留下一薄層液體來進(jìn)行自旋涂布(spin-onapplication)。最優(yōu)選的旋轉(zhuǎn)速率為1500RPM。此外，液體前體也可能用霧化沉積技術(shù)來涂敷。步驟P78包括使步驟P76中的液體前體膜在約200℃-500℃的干空氣中的熱板上干燥。干燥時(shí)間和溫度應(yīng)該足以去除或充分焙燒液體薄膜中所有有機(jī)材料并剩下干燥后的金屬氧化物。干燥時(shí)間約為1-30分鐘。對(duì)于單級(jí)干燥，在空氣中400℃干燥溫度下持續(xù)約2-10分鐘是最優(yōu)選的。然而，更優(yōu)選的是以多步間隔來干燥該液體膜。例如，薄膜可以在260℃下干燥5分鐘接著在400℃下再干燥5分鐘。此外，還有在大于700℃的溫度下短暫加熱，如用鎢鎳燈在725℃使基板加熱30秒。干燥步驟P78在最終金屬氧化物結(jié)晶組合物中對(duì)得到可預(yù)見的或可重復(fù)的電子特性是很重要的。同時(shí)也可以將前體膜曝露于UV輻射下完成干燥。UV干燥會(huì)產(chǎn)生具有改進(jìn)電性能的帶C-軸取向的層狀超晶格材料。這種C-軸取向可以提高介電常數(shù)和源于相關(guān)層狀超晶格材料薄膜的漏電流值。在步驟P80中，如果步驟P78中的干燥膜厚度不合要求，則重復(fù)進(jìn)行步驟P76、P78和P80直到得到所要求的厚度。約1800-2000的厚度通常要求根據(jù)這里公開的參數(shù)涂上兩層0.130M-0.200M的前體溶液。在步驟P82中，使步驟P80中干燥后的前體殘留物退火形成層38的層狀超晶格材料。這一退火步驟是指第一退火以便與其他退火步驟相去別，然而，應(yīng)該明白的是在這種“第一退火”之前可以進(jìn)行其他退火步驟。例如，步驟P70和P72每一步都可能包括許多退火步驟。在步驟P82中，包括步驟P80中干燥后殘留物的基板22在450℃-1000℃氧氣氛下的擴(kuò)散爐中加熱30分鐘到2小時(shí)。步驟P82更優(yōu)選地雜600℃-800℃、最優(yōu)選的退火溫度約為600℃進(jìn)行8分鐘。步驟P82的第一退火步驟優(yōu)選具有推入/拉出過程，包括5分鐘“推入”爐子和5分鐘“拉出”爐子。所指的退火時(shí)間包括出入爐子時(shí)的升降溫時(shí)間。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，退火溫度和時(shí)間的精確控制對(duì)于得到一致且可重復(fù)的結(jié)果是非常有益的。在步驟P84中，通過使鉑噴射在鐵電層狀超晶格層28頂部沉積了使頂電極40。在步驟P86中，該器件用一種常規(guī)的照相平版印刷技術(shù)來形成布線圖案，如包括在步驟P84的離子刻蝕平版印刷品之后應(yīng)用光致抗蝕劑的技術(shù)。這種布線圖案的形成在步驟P88的第二退火之前進(jìn)行，以便使第四退火能從最終的集成電路(如器件20和60)中除去布線圖案的形成的應(yīng)力并校正由形成布線圖案的過程產(chǎn)生的缺陷。第二退火步驟，P88，與第一退火步驟P82以類似的方式進(jìn)行。最后的步驟P90完成器件并進(jìn)行評(píng)價(jià)。完成過程可能需要有其他層的沉積、接觸孔的離子刻蝕和其他步驟，這會(huì)使本領(lǐng)域的熟練人員所理解的。例如，這些步驟可以包括接觸孔32和34的形成、引線44和46的沉積和層42、48和50的提供來完成器件20。最終產(chǎn)品可能被鋸成獨(dú)立的單元以分隔許多已在這里同時(shí)生產(chǎn)的集成電路器件。制備步驟P74中的聚烷氧基化金屬前體的優(yōu)選的一般方法包括使金屬與一種醇(alkoxied)(如2-甲氧基乙醇)反應(yīng)生成一種金屬醇鹽以及使金屬醇鹽與一種羧酸(如2-乙基己酸)反應(yīng)形成一種如下分子式之一的金屬烷氧基羧酸鹽(6)(R′-COO)aM(-O-R)n，或(7)(R′-C-O)aM(-O-M′(-O-C-R″)b-1)n，其中M是具有外層價(jià)態(tài)為(a+n)的一種金屬陽離子，而M′是具有外層價(jià)態(tài)為b的一種金屬陽離子，M和M′優(yōu)選獨(dú)立地選自由鉭、鈣、鉍、鉛、釔、鈧、鑭、銻、鉻、鉈、鉿、鎢、鈮、釩、鋯、錳、鐵、鈷、鎳、鎂、鉬、鍶、鋇、鈦和鋅組成的組；R和R′為各自具有4-9個(gè)碳原子的烷基而R″為具有3-8個(gè)碳原子的烷基。后一種具有-O-M-O-M′-O-中心結(jié)構(gòu)的分子式是特別優(yōu)選的，這是因?yàn)樵谌芤褐行纬闪酥辽?0％的存在于最終固體金屬氧化物產(chǎn)品中的金屬-氧鍵。液體前體優(yōu)選為金屬醇鹽或金屬羧酸鹽，最優(yōu)選為用二甲苯或己烷溶劑稀釋到要求濃度的金屬烷氧基羧酸鹽。特別優(yōu)選使用基本無水的金屬烷氧基羧酸鹽，因?yàn)楸苊饬讼嚓P(guān)的能明顯縮短含有醇鹽配位體的溶液的貯存期限的水引發(fā)聚合反應(yīng)或凝膠。應(yīng)優(yōu)選避免或減少溶液中任何誘導(dǎo)水解組分的存在。水解后的前體，如常規(guī)的溶膠-凝膠也可能得以應(yīng)用，只是溶液粘度的增加會(huì)導(dǎo)致對(duì)旋轉(zhuǎn)涂布方法中形成的厚度的均勻性的損害，以及水解后溶液的質(zhì)量隨時(shí)間很快地下降。結(jié)果，水解后的溶膠經(jīng)過一段時(shí)間就愈加產(chǎn)生質(zhì)量不均勻的低質(zhì)量金屬氧化物膜。優(yōu)選方法是在需要時(shí)再制備這種前體溶液。如果氧八面體結(jié)構(gòu)的形成在可能的情況下是熱力學(xué)有利的話，前體溶液可能被設(shè)計(jì)成得到相關(guān)的層狀超晶格材料或鈣鈦礦。一般地，無論是類似鈣鈦礦的八面體結(jié)構(gòu)還是鈣鈦礦的八面體結(jié)構(gòu)，具有基本上相近的離子半徑的金屬陽離子之間可以進(jìn)行等價(jià)取代，即在各自的晶格位上不大于20％的半徑變化。這些取代通過在前體溶液中添加可替代金屬組分來進(jìn)行。前體溶液的優(yōu)選成分包括優(yōu)選的所需的鈣鈦礦的金屬或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分子式中具有化學(xué)計(jì)量平衡組合物的層狀超晶格材料。A位部分優(yōu)選通過使醇或羧酸與至少一種A位元素反應(yīng)而形成，A位元素選自由Ba、Bi、Sr、Pb、La、Ca組成的A位元素組及其混合物。B位部分優(yōu)選通過使醇或羧酸與至少一種B位元素反應(yīng)而得到，B位元素選自由Zr、Ta、Mo、W、V、Nb組成的B位元素組及其混合物。使用作為等價(jià)半徑的B位元素鈦，盡管是可能的，但是實(shí)際上因?yàn)橛行﹩栴}而不是優(yōu)選的，即，鈦會(huì)擴(kuò)散進(jìn)入其他集成電路元件中以及鈦離子中不同的價(jià)態(tài)會(huì)引起點(diǎn)電荷缺陷。即使如此，由于BST材料特殊的介電性能和長壽命，便使得接納這種鈦擴(kuò)散的可能性是值得的。對(duì)于層狀超晶格材料還添加一種三價(jià)生成超晶格的金屬，優(yōu)選為鉍。通過加熱，會(huì)在層狀超晶格材料中自發(fā)生成氧化鉍層，而過量的鉍還能為類似鈣鈦礦的晶格提供A位元素。圖4描述了基于本發(fā)明的在步驟P74中所采用的提供一種液體前體溶液的概括性的工藝流程圖。術(shù)語“前體”在本領(lǐng)域中的使用經(jīng)常是模糊的。它可能是指一種含有一種金屬的溶液，這種金屬與其他材料混合形成一種最終溶液；也可能是指一種含有幾種金屬并用于涂敷于基板作好準(zhǔn)備的溶液。在這里的討論中我們是指準(zhǔn)備型作為“前體”的前體，除非文章中有清楚的不同含意。在中間階段，該溶液可能被稱為“預(yù)前體”。優(yōu)選的用于生產(chǎn)初始金屬前體組分的金屬醇鹽、金屬羧酸鹽和金屬烷氧基羧酸鹽的液體溶液的生成過程的化學(xué)反應(yīng)概括如下(8)(9)(10)其中M是一種電荷為n的金屬陽離子；b為羧酸的摩爾數(shù)，在0-n的范圍內(nèi)；R′是有4-15個(gè)碳原子的烷基，而R是有3-9個(gè)碳原子的烷基。在步驟P92中，在上面方程式中以M表示的第一種金屬與醇和羧酸反應(yīng)生成一種金屬烷氧基羧酸鹽預(yù)前體。這一方法包括金屬與醇(如2-甲氧基乙醇)反應(yīng)生成如方程式(8)所示的金屬醇鹽，以及金屬醇鹽與羧酸(如2-乙基己酸)反應(yīng)生成如方程式(10)所示的金屬烷氧基羧酸鹽。在優(yōu)選的模式下，當(dāng)未反應(yīng)的金屬同時(shí)與醇和羧酸化合時(shí)還可以發(fā)現(xiàn)如方程式(9)所示的反應(yīng)。這種同時(shí)反應(yīng)是在一個(gè)回流冷凝器中進(jìn)行的，該回流冷凝器通過熱板加熱，熱板的溫度約為120℃-200℃，加熱時(shí)間為1-2天，完成醇鹽被羧酸鹽配位體的取代反應(yīng)。初始1-2天反應(yīng)的未期，回流冷凝器與大氣相通，監(jiān)測(cè)溶液的溫度觀察到一個(gè)分餾平頂，這就說明了溶液中的水和醇成分已經(jīng)基本消失，即平頂至少超過100℃，此時(shí)將溶液從熱源中移開。常壓蒸餾的溫度優(yōu)選為至少115℃，最優(yōu)選為約123-127℃。上面方程式中的金屬優(yōu)選選自由鉭、鈣、鉍、鉛、釔、鈧、鑭、銻、鉻、鉈、鉿、鎢、釩、鈮、鋯、錳、鐵、鈷、鎳、鎂、鉬、鍶、鋇、鈦、釩和鋅組成的組?？赡苁褂玫拇及?-甲氧基乙醇、1-丁醇、1-戊醇、2-戊醇、1-己醇、2-己醇、3-己醇、2-乙基-1-丁醇、2-乙氧基乙醇和2-甲基-1-戊醇。最優(yōu)選的醇為2-甲氧基乙醇?？赡苁褂玫聂人岚?-乙基己酸、辛酸和新癸酸。最優(yōu)選的羧酸為2-乙基己酸。通過使用一種相容的溶劑可以促進(jìn)步驟P92及其后續(xù)步驟中的反應(yīng)?？赡苁褂玫娜軇┌ǘ妆健?-甲氧基乙醇、正丁基乙酸酯、正二甲基甲酰胺、2-甲氧乙基乙酸酯、甲基異丁基酮、甲基異戊基酮、異戊醇、環(huán)己酮、2-乙氧基乙醇、2-甲氧基乙基醚、甲基丁基酮、己醇、2-戊醇、丁酸乙酯、硝基乙烷、嘧啶、1，3，5-三噁烷、異丁基異丁酸酯、異丁基丙酸酯、丙酸丙酯、乳酸乙酯、正丁醇、正戊醇、3-戊醇、甲苯、乙苯、辛烷以及其他許多溶劑。這些溶劑的沸點(diǎn)大于水的沸點(diǎn)，目的是在使前體在涂敷于基板之前使前體中的水可以蒸除。共溶劑之間應(yīng)該互溶并可以以不同比例互相混溶，特別是極性和非極性溶劑之間更是如此以使前體成分充分溶解。二甲苯和辛烷是特別優(yōu)選的非極性溶劑，正丁基乙酸酯是特別選的極性共溶劑。當(dāng)研究級(jí)純度(researchgradepurity)中的中間金屬試劑可以得到時(shí)，步驟P92的部分可以被省略。例如對(duì)于異丁醇鉭來說，唯一優(yōu)選的情況是，通過使金屬醇鹽與羧酸如2-乙基己酸根據(jù)方程式(10)反應(yīng)，用一種可接受的羧酸配位體取代異丁醇鹽組分。在典型的第二個(gè)步驟P94中，在金屬烷氧基羧酸鹽中可以加入有效量的金屬羧酸鹽、金屬醇鹽或二者以獲得一種具有化學(xué)計(jì)量平衡的超晶格金屬組分混合物的中間前體，這種超晶格金屬組分能夠制得用于層26的固體金屬氧化物。此時(shí)，混合物中優(yōu)選不包括鉍的化合物，如有必要應(yīng)在后續(xù)步驟中加入，因?yàn)殂G的化合物具有相對(duì)的熱不穩(wěn)定性。上述任何一種金屬都可以與上述任何一種羧酸反應(yīng)生成金屬羧酸鹽，同時(shí)上述任何一種金屬也可能與上述任何一種醇反應(yīng)生成醇鹽。這些反應(yīng)的進(jìn)行過程中特別優(yōu)選有少許過量的羧酸存在，目的是用羧酸配位體部分取·代醇鹽配位體。在步驟P96中，金屬烷氧基羧酸鹽、金屬羧酸鹽和/或金屬醇鹽的混合物經(jīng)過必要的加熱和攪拌形成金屬-氧-金屬鍵，同時(shí)使反應(yīng)過程中生成的低沸點(diǎn)有機(jī)物蒸發(fā)掉。根據(jù)一般化反應(yīng)理論，如果一種金屬醇鹽添加到金屬烷氧基羧酸鹽中，同時(shí)使溶液受熱，則發(fā)生如下反應(yīng)(11)(12)其中M和M′為金屬；R和R′如上述定義；R″優(yōu)選為具有約0-16個(gè)碳原子的烷基；a、b和x為整數(shù)，表示與M和M′的各種價(jià)態(tài)相對(duì)應(yīng)的相關(guān)取代基的相對(duì)量。一般地，方程式(11)的反應(yīng)會(huì)首先發(fā)生，因?yàn)榻饘俅见}比金屬羧酸鹽更容易發(fā)生反應(yīng)。如此，通常就形成具有低沸點(diǎn)的醚。這些醚從預(yù)前體中蒸發(fā)出去，留下具有降低的有機(jī)物含量的最終產(chǎn)物，并且部分地形成了最終所需的金屬氧化物的金屬-氧-金屬鍵。如果受熱充分，部分反應(yīng)式(12)也會(huì)發(fā)生生成金屬-氧-金屬鍵和酯。酯的沸點(diǎn)通常較高便會(huì)留在溶液中。當(dāng)最終前體涂敷到基板上以后，這些高沸點(diǎn)的有機(jī)物減緩了干燥過程，這可以減少開裂和缺陷；由此，在每種情況下，形成金屬-氧-金屬鍵提高了最終前體的性能。步驟P96大體上是一個(gè)蒸鎦過程，以隨反應(yīng)(11)和(12)進(jìn)行從溶液中除去揮發(fā)性物質(zhì)。溶液中揮發(fā)性物質(zhì)的去除驅(qū)動(dòng)了反應(yīng)的完成，即高的反應(yīng)效率。溶液中揮發(fā)性物質(zhì)的去除也起到了防止薄膜開裂和其他缺陷的作用，否則，這種缺陷可以與溶液中揮發(fā)性物質(zhì)的存在有關(guān)。因此，反應(yīng)(11)和(12)的進(jìn)行程度可通過溶液的加熱速率以及排出溶液的流體體積來監(jiān)測(cè)。溶液優(yōu)選加熱到至少115℃的沸點(diǎn)平頂，更優(yōu)選120℃，最優(yōu)選為123℃-127℃。若將金屬羧酸鹽加入金屬烷氧基羧酸鹽中并使混合物加熱，則有如下反應(yīng)發(fā)生(13)其中R-COOOC-R′是一種酸酐，符號(hào)含義如上所定義。這一反應(yīng)要求比上述反應(yīng)(11)和(12)有更可觀的熱量，并且反應(yīng)速率也低得多。除了上述生成金屬烷氧基羧酸鹽的反應(yīng)之外，還發(fā)生如下反應(yīng)(14)其中符號(hào)含義如上所定義。在過量羧酸存在下加熱，該反應(yīng)取代中間金屬烷氧基羧酸鹽部分，形成基本上完全的羧酸鹽；不過，目前認(rèn)為，在本發(fā)明的條件下，醇鹽被羧酸鹽所完全取代是不會(huì)發(fā)生的。羧酸的完全取代要求有足夠的熱量，即使如此可能也不會(huì)發(fā)生。步驟P96的最后，優(yōu)選在溶液中已經(jīng)形成金屬氧化物層26中的至少50％的金屬-氧鍵。反應(yīng)在一個(gè)敞口容器中進(jìn)行并由約120℃-約200℃的熱板加熱，直到監(jiān)測(cè)到溶液溫度出現(xiàn)一個(gè)分餾平頂，說明大部分水、醇、醚和其他反應(yīng)副產(chǎn)物已從溶液中除去，平頂至少超過100℃。此時(shí)，進(jìn)一步回流可以產(chǎn)生一定量的不希望出現(xiàn)的酯或酸酐副產(chǎn)物，這些副產(chǎn)物經(jīng)常難以用分餾的方法從溶液中除去。可以通過在步驟P94中添加金屬羧酸鹽的方法來徹底避免過量酸酐濃度的潛在復(fù)雜性，從而不需要再對(duì)溶液進(jìn)行可能需要的回流。步驟P98是一個(gè)可選擇的溶劑交換步驟，由于流體參數(shù)如粘度和粘合張力的可預(yù)計(jì)性，便有利于在各種各樣的前體溶液中使用一種通用溶劑，所述的這些流體參數(shù)在涂敷于基板后影響液體前體膜的厚度。經(jīng)過干燥的前體殘留物退火后，這些流體參數(shù)還影響相關(guān)的金屬氧化物膜的質(zhì)量和電性能。在步驟P98中，加入一定量的標(biāo)準(zhǔn)溶劑(如二甲苯或正辛烷)適于調(diào)整中間前體到超晶格成分所要求摩爾濃度。依據(jù)金屬氧化物材料的經(jīng)驗(yàn)分子式，這種摩爾濃度優(yōu)選范圍為約0.100M-約0.400M，并且，依據(jù)金屬氧化物材料可能在1升溶液中形成的摩爾數(shù)，最優(yōu)選為約0.130M-約0.200M。加入標(biāo)準(zhǔn)溶劑以后，使溶液加熱至足以蒸發(fā)出任何非標(biāo)準(zhǔn)溶劑的溫度，并使溶液達(dá)到所需的摩爾濃度。步驟P100優(yōu)選僅在包括鉍的層狀超晶格材料的前體中使用。鉍(Bi3+)是最優(yōu)選的產(chǎn)生超晶格的元素，鉍的預(yù)前體最優(yōu)選是三-2-乙基己酸鉍。由于鉍的預(yù)前體的相對(duì)不穩(wěn)定性，即大量的熱量能夠破壞配位鍵，從而對(duì)溶液制備卓越的薄膜金屬氧化物具有潛在的有害影響，因此優(yōu)選在繼步驟P96的加熱之后添加鉍的預(yù)前體。應(yīng)當(dāng)明白的是，鉍預(yù)前體經(jīng)常毫無問題地在步驟P92和P96的任何步驟中加入，在此意義上，步驟P100是可選擇的。在對(duì)前體溶液加熱過程中，存在有潛在的鉍揮發(fā)的問題，特別是對(duì)形成所要求的化學(xué)計(jì)量比例的層狀超晶格材料的干燥前體殘余物的高溫退火過程中更是如此。因此，在步驟P100中優(yōu)選添加約5％-約15％過量的鉍以補(bǔ)償前體溶液中鉍的損失。在600℃-850℃左右溫度下退火約1小時(shí)，前體溶液中過量的鉍組分通常為化學(xué)計(jì)量平衡的層狀超晶格產(chǎn)品所需要量的5％-15％。由于金屬氧化物產(chǎn)品形成期間過量的鉍并不完全揮發(fā)，殘余的過量的鉍組分可以起到A位材料的作用，從而導(dǎo)致了層狀超晶格晶體的點(diǎn)缺陷。在步驟P102中，將溶液充分混合均勻，如果最終溶液在幾天或幾星期內(nèi)不使用的話優(yōu)選在于燥的氮?dú)饣驓鍤獾亩栊原h(huán)境中貯存。這種預(yù)防性的貯存起到保證溶液中基本無水并避免了水引發(fā)聚合反應(yīng)和凝膠化的有害影響，以及由水引發(fā)醇配位體引的金屬組分的沉淀。即使如此，當(dāng)經(jīng)過優(yōu)選后的前體主要由與羧酸配位體和烷氧基羧酸鹽鍵合的金屬組成時(shí)，并不需要嚴(yán)格的干燥又惰性貯存的措施。對(duì)于反應(yīng)過程的典型性的討論已在上面給出，上述討論是概括性的，不受到局限。具體所發(fā)生的反應(yīng)與所使用的金屬、醇和羧酸有關(guān)，還有與加熱程度有關(guān)，這在下面將給出詳細(xì)的實(shí)施例。下面的非限定性實(shí)施例給出了本發(fā)明優(yōu)選的材料和實(shí)施方法。實(shí)施例1一種層狀超晶格前體溶液的制備表1中的前體成分來源于所注的供應(yīng)商，分裝成表中所示各種含量。表1</tables>將五丁醇鉭和252.85mmol的2-乙基己酸放入250ml的盛有40ml二甲苯的錐形燒瓶中，即每100mmol鉭約用50ml二甲苯。用50ml燒杯蓋住燒瓶促進(jìn)回流并使其內(nèi)容物與空氣中的水分隔離。使混合物在160℃的熱板上電磁攪拌并回流48小時(shí)形成基本上均勻的含有丁醇和2-乙基己酸鉭的溶液。應(yīng)該明白的是溶液中的丁醇鹽組分幾乎完全被2-乙基己酸取代，但在本實(shí)施例的加熱條件下沒有發(fā)生完全取代。在48小時(shí)以后，撤去50ml的燒杯，并使熱板溫度升高至200℃用于蒸鎦丁醇部分和水以去除溶液中的這些組分。溶液溫度一達(dá)到124℃就使燒瓶從熱板上移開，這個(gè)溫度表明所有的丁醇和水已從溶液中完全除去。使燒瓶和燒瓶的內(nèi)容物冷卻到室溫。鍶和50ml2-甲氧基乙醇溶劑加入冷卻后的混合物中反應(yīng)形成二-2-乙基乙酸鍶。在鍶的混合物中加入100ml二甲苯，然后將燒瓶及其內(nèi)容物一起再放回200℃的熱板上回流5小時(shí)，燒瓶上再蓋上50m1的燒杯，使之反應(yīng)主要生成如分子式(6)所示的鉭鍶烷氧基羧酸鹽的產(chǎn)物。移去燒杯并使溶液溫度升高到125℃以除去溶液中的2-甲氧基乙醇溶劑和醚、醇或水。從熱源移開后的燒瓶被冷卻到室溫。在冷卻后的溶液中加入三-2-乙基己酸鉍，并用200ml二甲苯進(jìn)一步稀釋形成前體溶液，在沒有鉍揮發(fā)的情況下，前體溶液可以形成0.200mol的SrB2.18Ta2O9.27。由此，本實(shí)施例表明，步驟P92，即金屬鍶、一種醇和一種羧酸的反應(yīng)可以在由五丁醇鉭和2-乙基己酸形成的烷氧基羧酸鉭溶液中發(fā)生。因此，步驟P92和P94可以在一種單一溶液中進(jìn)行，與圖4的順序相反。前體的配方被設(shè)計(jì)成在液體前體制備固體金屬氧化物的過程中用于補(bǔ)償鉍的揮發(fā)。特別地，Bi2.18組分包括約有9％過量(0.18)的鉍成分。經(jīng)過計(jì)算前面退火步驟時(shí)預(yù)期的鉍揮發(fā)，根據(jù)分子式(3)，前體溶液預(yù)期可以得到化學(xué)計(jì)量m＝2的材料，即每1升溶液中含0.2mol的SrBi2Ta2O9。實(shí)施例2具有氮化硅緩沖層的MFIS器件的形成用根據(jù)實(shí)施例1制備的前體溶液制成了器件60。一種常規(guī)的4英寸直徑的多晶P型摻雜硅片用水清洗后再用典型的RCA水清洗工藝干燥。在790℃下使用SiH2Cl3和NH3源低壓化學(xué)蒸汽沉積法形成了氮化硅層。包括氮化硅36的基板冷卻到室溫并插入一種旋轉(zhuǎn)涂機(jī)中。來自實(shí)施例1中的2ml等分0.2MSrBi2Ta2O9前體中加入1.08ml正丁基乙酸酯使?jié)舛日{(diào)節(jié)到0.13M，并使之經(jīng)過0.2μm的過濾器。使基板以1500rpm的轉(zhuǎn)速在常規(guī)的旋涂機(jī)中旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)用一個(gè)滴眼器將前體溶液在30秒內(nèi)涂敷于基板上。涂有前體的基板從旋涂機(jī)上移開并在140℃的熱板上的空氣中干燥2分鐘。再在260℃的第二熱板上的空氣中干燥4分鐘。基板還可以用一種HEATPULSE410型鎢一鹵素?zé)粞b置在氧氣中以725℃溫度下繼續(xù)干燥30秒，這一裝置可以從AGAssociatesInc.購買用作熱源。該鎢-鹵素?zé)襞莅?個(gè)J208V的燈泡(購自日本Ushio)，總功率1200W。燈的加熱程序?yàn)閺氖覝亻_始以100℃/秒升溫至725℃。旋涂和干燥程序再重量一次以增加如步驟P78所要求的層38的總厚度?；?包括層38處干燥后的前體材料)位于擴(kuò)散爐內(nèi)在800℃的氧氣環(huán)境中退火80分鐘，它包括5分鐘的推入和5分鐘的拉出爐子的時(shí)間在內(nèi)。用一種直流磁控管使鉑金屬噴射成2200的厚度?；逵靡环N常規(guī)的陰性抗蝕罩和氬離子刻蝕形成布線圖案。除去抗蝕劑以后，使器件在800℃的氧氣下退火40分鐘，包括5分鐘的推入和5分鐘的拉出擴(kuò)散爐的時(shí)間。這種方法可能用其他前體再次重復(fù)。實(shí)施例3沒有氮化硅緩沖層的MFS器件的形成除了步驟P72，即氮化硅層的沉積過程被省略外，進(jìn)行與實(shí)施例2相同的方法。因此，沒有氮化硅層36的器件60就這樣形成了。實(shí)施例4電容對(duì)電壓的測(cè)量結(jié)果對(duì)于實(shí)施例2和3中生產(chǎn)的樣品進(jìn)行了電子測(cè)量。用惠普4275ALCR儀測(cè)定并比較了電容電壓曲線。每個(gè)用于測(cè)試的方型單元的面積是16296μm2。測(cè)試條件為大氣壓下，17℃溫度，電壓振幅0.05V、頻率10000Hz。逆向測(cè)量之間的等待時(shí)間為2秒。圖5描繪了用實(shí)施例2中的方法制造的有氮化硅緩沖層的鍶鉍鉭酸鹽器件的電容電壓曲線。垂線110(沿著正向切換曲線)和112(沿著負(fù)向切換曲線)與對(duì)應(yīng)電容曲線的中點(diǎn)相交。位于正向切換曲線和負(fù)向切換曲線之間的區(qū)域即為鐵電現(xiàn)象，也就是分離窗(separationwindow)。線110和112表明分離窗中兩條曲線中點(diǎn)之間有6.6V的幅寬。各曲線還證實(shí)了每條曲線最高和最平頂之間有1.8×10-n法拉第的垂直升幅。各條曲線突然上升的特點(diǎn)以及曲線間的寬分離說明了在圖1實(shí)施方案中，樣品具有一種優(yōu)異的存貯單元或門。圖6描述了根據(jù)實(shí)施例3的方法制造的樣品的電容-電壓曲線。曲線中用114表示的區(qū)域顯示出圖5曲線中所沒有的“鵝頸”的特征。這種頸狀特征使要求的切換范圍拓寬至13V的間隔，這使得該器件在要求較低電壓下進(jìn)行充分切換的應(yīng)用中沒有多大的使用價(jià)值。與圖5相比，圖6的這種變形曲線是由于鉍、鉭和鍶組分?jǐn)U散進(jìn)入硅基板的緣故。這樣，在鐵電層和硅層之間的最終邊界中有許多阱勢(shì)從而缺少電穩(wěn)定性。因此，從圖5和6中可以明確氮化硅層36的加入穩(wěn)定了器件60的電結(jié)構(gòu)。實(shí)施例5層狀超晶格材料的UV取向?qū)嵤├?中的制造方法可以改變?yōu)樵谇绑w干燥過程中(圖3的步驟P78)使用曝露在UV輻射中的方法。UV曝露起到改變最終層狀超晶格材料的結(jié)晶取向的作用。UV光源優(yōu)選為丹尼爾遜燈。測(cè)得燈的光譜輸出范圍為180nm-約300nm，220nm時(shí)光強(qiáng)約9mW/cm2，260nm時(shí)光強(qiáng)15mW/cm2。這些波長選擇性將目標(biāo)對(duì)準(zhǔn)了前體溶液中的C-O鍵，使其易于離解?；逶谄芈队阪u-鹵素?zé)舻墓饩€下之前優(yōu)選先置于UV輻射下同時(shí)用140℃的熱板焙烤。根據(jù)實(shí)施例2中的方法，經(jīng)步驟P82制造了器件60，只是該方法中的步驟P78還包括干燥期間使前體曝露在丹尼爾遜燈的UV輻射中。制造過程提供了一種未形成布線圖案的不含鉑層40、卻具有UV取向的層狀超晶格材料的器件60。上面段落中的方法在丹尼爾遜燈關(guān)閉時(shí)再重復(fù)一次。在沒有UV輻射下制備了第二個(gè)樣品，并生產(chǎn)了非取向的層狀超晶格材料。分別對(duì)取向樣品和非取向樣品進(jìn)行X光衍射測(cè)量，證實(shí)了UV工藝制造的樣品具有C軸取向。每個(gè)樣品電容-電壓測(cè)量結(jié)果與圖5相似，指示具有寬的分離和陡切換率。取向樣品中漏電流較低，介電常數(shù)也較低。因此，與非取向樣品相比，取向樣品具有一種改進(jìn)的存貯壽命和較高操作速度。實(shí)施例6不同基板上的UV取向?qū)ζ渌纬稍诓煌迳系逆J鉍鉭酸鹽樣品進(jìn)行了實(shí)施例5比較性研究。這些測(cè)量結(jié)果確定了鍶鉍鉭酸鹽是否能夠在除氮化硅以外的其他基板上進(jìn)行取向。根據(jù)實(shí)施例1制備的前體溶液用于不同的基板并涂敷使之直接與各種包括n-Si，p-Si和Si/SiO2的基板層相接觸。圖7描繪了各種樣品的X光衍射測(cè)量結(jié)果。上部兩條曲線表示非取向樣品的結(jié)果，下部三條曲線表示取向樣品的結(jié)果。Y軸表示均勻吸收量定標(biāo)，它已專門調(diào)整到0-1000范圍內(nèi)的任意值，用來比較取向樣品和非取向樣品的數(shù)值。每一條曲線用其上形成有SrBi2Ta2O9材料的基板的類型來標(biāo)識(shí)。UV曝露樣品的C軸取向是很明顯的，例如在UV曝露樣品中，峰(0，0，10)實(shí)質(zhì)上的高強(qiáng)度水平。這個(gè)峰僅反映了C軸10位置上的強(qiáng)度值。圖7證明了UV輻射會(huì)使鐵電層38在各種基板上以同樣的方式取向。權(quán)利要求1.一種用于集成電路的、包括半導(dǎo)體基板和形成在所述基板上的緩沖層的鐵電器件，所述鐵電器件的特征在于在所述緩沖層上形成的一種鐵電材料；和一個(gè)頂電極。2.如權(quán)利要求1中所述的器件，其中，所述器件被可操作地配置以調(diào)節(jié)作為一種晶體管電路的一對(duì)源/漏區(qū)域。3.如權(quán)利要求1中所述的器件，其中，所述緩沖層包括一種氮化物。4.如權(quán)利要求1中所述的器件，其中，所述鐵電材料是一種層狀超晶格材料。5.如權(quán)利要求4中所述的器件，其中，所述層狀超晶格材料有一種輻射誘導(dǎo)的C軸取向。6.如權(quán)利要求5中所述的器件，其中，所述層狀超晶格材料選自由鍶鉍鉭酸鹽和鍶鉍鈮鉭酸鹽組成的組。7.如權(quán)利要求1中所述的器件，其中，所述鐵電材料的電容對(duì)偏壓的正向和負(fù)向切換曲線之間至少有5伏特的分離窗。8.一種制備用于集成電路的器件的方法，包括提供具有曝露表面的半導(dǎo)電基板和使一種緩沖層直接沉積在所述曝露表面的步驟，所述方法的特征在于在所述緩沖層上形成一層狀超晶格材料；和完成所述器件。9.如權(quán)利要求8中所述的方法，其中，所述形成一種層狀超晶格材料的步驟包括混合含有許多有效量金屬組分的液體前體溶液用來通過加熱所述薄膜以獲得一種層狀超晶格材料的步驟。10.如權(quán)利要求8中所述的方法，其中，所述形成一種層狀超晶格材料的步驟包括涂敷一種液體前體溶液以在所述基板上形成所述溶液的薄膜。11.如權(quán)利要求10中所述的方法，其中，所述形成一種層狀超晶格材料的步驟包括在所述基板上沉積所述液體前體溶液而形成一種薄的前體膜，以及在曝露于紫外輻射下干燥所述膜得到一種干燥的薄膜。12.如權(quán)利要求8中所述的方法，其中，所述沉積一種緩沖層的步驟包括氮化硅層的化學(xué)蒸汽沉積。13.如權(quán)利要求8中所述的方法，其進(jìn)一步的特征在于，在所述形成層狀超晶格材料的步驟之前，在所述緩沖層上形成氧化層的步驟。全文摘要一種MIS器件(20)包括半導(dǎo)體基板(22)、氮化硅緩沖層(24)、鐵電體金屬氧化物超晶格材料(26)、和貴金屬頂電極(28)。該層狀的超晶格材料(26)優(yōu)選是鍶鉍鉭酸鹽、鍶鉍鈮酸鹽或鍶鉍鈮鉭酸鹽。該器件按照一種優(yōu)選的方法構(gòu)成,該方法包括在層狀超晶格材料沉積之前在該半導(dǎo)體基板上形成氮化硅。該層狀超晶格材料優(yōu)選采用在該前體溶液被加熱時(shí)自發(fā)生成層狀超晶格的液體聚烷氧化金屬有機(jī)前體來沉積。在干燥前體液體期間的UV曝露使最終的晶體具有C－軸取向,并導(dǎo)致改進(jìn)的薄膜電性能。文檔編號(hào)C04B35/622GK1194060SQ96196432公開日1998年9月23日申請(qǐng)日期1996年8月19日優(yōu)先權(quán)日1995年8月21日發(fā)明者吾妻正道,卡洛斯·帕斯·德阿勞約申請(qǐng)人:塞姆特里克斯公司,松下電子工業(yè)株式會(huì)社