用化學氣相沉積法由烷氧化鉍制備鐵電薄膜的制作方法

專利名稱：用化學氣相沉積法由烷氧化鉍制備鐵電薄膜的制作方法
對有關專利申請的交叉參考本發明涉及1997年11月20日提交的U.S.S.N.08/975,087，其標題為“用低溫化學氣相沉積法形成可用于鐵電存儲器裝置中的含鉍薄膜”。
本申請也涉及1998年12月9日提交的共同未決的申請U.S.S.N.09/208,542，其標題為“用鉍酰胺化物經低溫CVD方法制備鐵電薄膜”；1998年12月9日提交的U.S.S.N.09/208,544，其標題為“用鉍芳基化物經低溫CVD方法制備鐵電薄膜”；和1998年12月9日提交的U.S.S.N.09/208,543，其標題為“用鉍羧酸鹽經低溫CVD方法制備鐵電薄膜”。
背景技術：
本發明涉及通過一種氧化鉍前體的分解在底物表面上用化學氣相沉積方法提供含氧化鉍的薄膜。
由于鐵電體材料在諸如固定存儲器方面的應用，近來年對鐵電體的關注已經增加。在這些存儲器中，信息是通過放在電容器兩片極板間的鐵電薄膜的極化來儲存的，電容器被連接到一只晶體管上以形成一個存儲單元，它控制著連向電容器的電子學示值讀數的存取。
儲存于存儲單元中的信息可通過對薄的鐵電膜施加一個電場并反轉極化方向來改變。
鐵電無序存取的存儲器(FERAMS)不像DRAMS(動態無序存取的存儲器)，它在電源關閉時仍保存著儲存的信息。此外，它們不需要重新循環。用于存儲器應用方面的鐵電體所需的電學性質包括(a)低的矯頑磁場，它使盡可能低的電壓源得以應用；(b)高的殘余極化，它對于信息存儲的高可靠性是必需的；(c)最小的疲勞損耗，它對于長的使用壽命是必需的；(d)沒有印跡，因為印跡會改變存儲的信息。
鍶鉍鉭酸鹽(SrBi2Ta2O9)(SBT)是一種能滿足所有這些要求的鐵電材料，因此做出了巨大努力來使這種材料結合到存儲器裝置中去。用溶膠-凝膠法加入了SBT的電容器，具有良好的電學性質。但是這種溶膠-凝膠方法只能提供低的SBT集成密度。為達到更高的SBT集成密度，必須用另外的方法，諸如化學氣相沉積法(CVD)。
發明概述一方面，本發明的特色是一種在底物上形成含有鉍金屬氧化物薄膜的方法，它是通過在一種溶液中溶解氧化鉍的前體、分解這種前體以形成氧化鉍，再在低于450℃的溫度下在底物上沉積氧化鉍而實施的。包含至少一個烷氧基的鉍絡合物被用作氧化鉍的前體。
本發明這方面的實施方案包含以下特色中的一種或多種。
沉積溫度可以低于400℃，含氧化鉍的薄膜也可通過下述方法來提供，即加上分解氧化鍶前體和氧化鉭前體的步驟，以分別形成氧化鍶和氧化鉭，然后在底物上沉積氧化鉍、氧化鍶和氧化鉭。
氧化鉍、鍶、鉭的薄膜可以鐵電性薄膜被沉積，也可通過退火工藝轉化成鐵電性薄膜。
含鉍的金屬氧化物薄膜是通過把底物放入CVD室中、把底物加熱到低于450℃的沉積溫度、往CVD室中引入氧化鉍、鍶、鉭前體的蒸氣、分解氧化鉍、鍶、鉭的前體、并在底物上沉積這些氧化物而實施的。氧化鉍、鍶、鉭的前體可以在一種氧化劑存在的條件下通過氧化分解來實施分解，其中氧化劑的實例包括O2、單線態O2、O3、H2O2、N2O、NOx(1≤x≤3)，以及下游的氧等離子體，并且其中氧化劑的濃度為流入CVD室中的總氣體和蒸氣量的5％至95％之間。O2和N2O中的至少一種可被用作氧化劑。這種氧化劑可以在CVD室中這樣形成，即通過對CVD室施用等離子體、紫外光、加熱、加敏化劑或用離子束來把氧化劑分子轉化成活性的氧化劑。
氧化鉍的前體可具有Bi(OR)3、Bi(OR)2(OR’)、或Bi(OR)(OR’)(OR”)這樣的通式，其中每個R、R’和R”可獨立地是烷基、芳基或甲硅烷基。例如，R可以是叔戊基、戊基、叔丁基、丁基、異丙基、丙基、乙基、甲基、苯基、芳基或SiR3基，其中R可以是叔丁基、丁基、異丙基、丙基、乙基或甲基。氧化鉍前體的實例還進一步包括Bi(OtBu)3和Bi(OCMe2Et)3。氧化鉍前體也可包含一個烷氧基、一個苯氧基或一個給體原子諸如N、O、或S。例如，前體中可包括-CH2CH2-N(CH3)2基。
沉積在底物上的含鉍金屬氧化物可具有如(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-這樣的通式，其中A是Bi3+、L3+、L2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Pb2+、或Na+；B是Fe3+、Al3+、Sc3+、Y3+、L3+、L4+、Ti4+、Nb5+、Ta5+、W6+或Mo6+，并且L是Ce4+、La3+、Pr3+、Ho3+、Eu2+或Yb2+，其中1≤m≤5。這種含鉍的金屬氧化物也可具有Bi2WO6；BiMO3這樣的通式，其中M是Fe或Mn；Ba2BiMO6其中M是V、Nb或Ta；Pb2BiMO6，其中的M是V、Nb或Ta；Ba3Bi2MO9，其中的M是Mo或W；Pb3Bi2MO9，其中的M是Mo或W；Ba6BiMo18，其中的M是Mo或W；Pb6BiMO18，其中的M是Mo或W；KBiTi2O6或K2BiNb5O15。這些金屬氧化物可通過分解含有上述金屬的前體來得到。
含鉍的金屬氧化物薄膜也可以是SBT衍生物。這類衍生物的實例包括SrBi2Ta2O9、SrBi2Ta2-xO9、其中0≤x≤2；SrBi2Nb2O9；Sr1-xBaxBi2Ta2-yNbyO9，其中0≤x≤1，0≤y≤2；Sr1-xCaxBi2Ta2-yNbyO9，其中0≤x≤1，0≤y≤2；Sr1-xPbxBi2Ta2-yNbyO9，其中0≤x≤1，0≤y≤2；以及Sr1-x-y-zBaxCayPbzBi2Ta2-pNbpO9，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，并且0≤p≤2。金屬氧化物的一種元素可以被諸如Ce、La、Pr、Ho、Eu和Yb這樣的金屬所取代。
氧化鍶的前體通常具有Sr(thd)2或Sr(thd)2加合物這樣的通式，并可包含聚醚和聚胺。聚醚的通式為R-O-(CH2CH2O)n-R’，其中2≤n≤6，并且每個R和R’可以獨立地是一個烷基、一個芳基或氫。聚胺的通式為R-NR”-(CH2CH2NR”)n-R’，其中2≤n≤6，每個R和R’可以獨立地是一個烷基、一個芳基或氫，并且R”可以是H、Me、Et或Pr。氧化鍶的前體中也可含有四甘醇二甲醚、三甘聚二甲醚、N，N，N’，N”，N”-五甲基-二亞乙基三胺或N，N，N’，N”，N，N-六甲基-三亞乙基四胺。氧化鍶的前體也可以是烷氧化鍶、烷氧化鍶與烷氧化鉭和烷氧化鈮的混合物、或烷氧化物的一種Lewis堿加合物，其中的Lewis堿是四甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、N，N，N’，N”，N”-五甲基-二亞乙基三胺或者N，N，N’，N”，N，N-六甲基-三亞乙基四胺。
氧化鉭的前體一般具有Ta(OR)5-n(X)n的通式，其中的R是Me、Et、Pr、iPr、Bu、iBu、tBu、戊基或異戊基，其中X為β-二酮，其中1≤n≤5。例如前體可以是Ta(OiPr)4(thd)。氧化鉭的前體可以是一種烷氧化物，包括五(乙氧化)鉭、五(異丙氧化)鉭、五(叔丁氧化)鉭或五(叔戊氧化)鉭。
氧化鉍、鍶、鉭的前體被溶解于一種脂肪、環狀脂肪或一種芳香溶劑中，其中可包含諸如醇、醚、酯、胺、酮或醛這樣的官能基。例如，氧化鉍、鍶、鉭的前體可被溶于諸如一種醇的溶劑中。例如，叔丁醇可被用作Bi(OtBu)3的溶劑，叔戊醇可被用作Bi(OCMe2Et)3的溶劑。供選擇地，前體也可被溶解于比例分別約為8∶2∶1的THF、iPrOH和一種Lewis堿的混合物中，或比例分別約為5∶4∶1的辛烷、癸烷和五甲基-二亞乙基三胺的混合物中。進一步，氧化鉍前體也可溶解于一種含有Lewis堿加合物的溶液中。
含有前體的溶液通過蒸發器被蒸發。例如，含有氧化鉍前體的溶液在130℃至220℃之間蒸發，氧化鍶和氧化鉭前體的溶液在170℃至240℃之間蒸發。一種諸如Ar、He或N2的惰性氣體被加入到溶液的蒸氣中，并把惰性氣體和蒸氣的混合物輸往CVD室中。例如，這種混合物包含的氧化鉍、氧化鍶和氧化鉭的前體的蒸氣的比約為2∶1∶2，最好是前體在蒸氣混合物中的濃度依賴于一些因素，包括蒸發溫度、蒸發器中的壓力、氣體和蒸氣的流速、所需薄膜的化學計量以及CVD室的幾何形狀。
在CVD室中，底物被加熱到300℃至450℃的沉積溫度。CVD室中的壓力被維持在0.001托至760托之間，例如在0.1托至10托之間。一種另外的惰性氣體被加到CVD室中，其中這種惰性氣體的濃度可從流入CVD室中的總氣體和蒸氣的10％變化至90％，例如，從30％至50％。優選地，前體的蒸氣、氧化劑和一種惰性氣體在標準條件下測量時，以1毫升/分至15000毫升/分的總流速被引入CVD室中。所需的流速也可依賴于氣體和蒸氣混合物的溫度和壓力、所需薄膜的化學計量以及CVD室的幾何形狀。氧化物在2分鐘至2小時之間的時間內被沉積在底物上，例如，在2分鐘至15分鐘之間的時間內。沉積后，薄膜在600℃至800℃的溫度下被加熱5分鐘至3小時之間的時間。
底物最好包括硅、n-摻雜的硅、p-摻雜的硅、SiO2、Si3N4、GaAs、MgO、Al2O3、ZrO2、SrTiO3、BaTiO3或PbTiO3。含鉍的金屬氧化物薄膜被沉積在配置于底物上的下電極上，底物包含一個晶體管。下電極通過插頭連接到晶體管上。下電極可包含諸如Pt、Pd、Au、Ir或Rh這類金屬；或導電性金屬氧化物諸如IrOx、RhOx、RuOx、OsOx、ReOx或WOx，其中0≤x≤2；或導電性金屬氧化物諸如TiNx、ZrNx、WNyTaNy，其中0≤x≤1.0，0≤y≤1.7；或一種超導性氧化物諸如YBa2Cu3O7-x，其中0≤x≤1，以及Bi2Sr2Ca2、Cu3O10。下電極可以是Pt電極。
第一中間層可裝在下電極和插頭之間。第一中間層的實例包括Ti粘附層和氮化鈦的擴散阻擋層。第二中間層也可安裝在下電極和金屬氧化物層之間。第二中間層的實例包括籽晶層、導電層和具有高介電常數的介電層。插頭可包含W和Si，并被連接到下電極和MOS場效應晶體管的源/漏電極上。這種薄膜也可被用作鐵電性電容器的薄鐵電膜，鐵電存儲器，和/或鐵電場效應晶體管，例如，金屬鐵電半導體和金屬鐵電絕緣半導體。
底物可在曝露于金屬氧化物前體的蒸氣之前和/或之后用惰性氣體和氧化劑的混合物進行沖洗。加熱、分解和沉積過程可在底物上實施至少兩次，底物也可從室中取出，用至少一個中間過程處理、諸如快速的熱處理，然后再放回室中。
CVD的操作條件也可以改變。例如，在底物處于室內的同時，混合物中前體、氧化劑和惰性氣體的組成可被改變。沉積溫度和沉積壓力也可以改變。氧化鉍的前體可以在沉積開始和此后30分鐘之間的期間被輸往CVD室中；然后氧化鉍的濃度降低。在別的方法中，底物在室內在低于450℃的溫度下被加熱至少兩次，或者底物在室內在低于450℃的溫度以及至少有O2和O3氧化劑中的一種存在的條件下被加熱。
在另一方面，本發明的特色為提供一種在底物上形成金屬氧化物薄膜的方法，它是通過把底物在低于450℃的溫度下加熱，并往底物上引入氧化鉍前體的蒸氣來實施的。含有至少一個烷氧基的鉍絡合物被用作氧化鉍的前體。這種氧化鉍的前體在底物表面分解而形成氧化鉍，后者即沉積在底物表面上。
像這里所用的，術語“氧化鉍的前體”是指任何Bi絡合物，它可以降解而形成氧化鉍。氧化鉍前體的實例包括烷氧化鉍，后者具有Bi(OR)3、Bi(OR)2(OR’)或Bi(OR)(OR’)(OR”)的結構，其中每個R、R’和R”可獨立地是一個烷基或一個芳基。烷氧化鉍也包括上述前體的衍生物。
在化學氣相沉積法中使用烷氧化鉍作為氧化鉍的前體有許多優點。烷氧化鉍包含相對容易裂開的Bi-O鍵。結果，烷氧化鉍可在較低的溫度下被分解。在較低溫度下分解和沉積降低了氧化鉍往底部電極和底物上的遷移。預先已存在的結構的降解因此被減至最小。還有，烷氧化鉍不需要氧作為共反應劑來形成氧化鉍層。相信這有助于氧化鉍的保形沉積。
除非另外指定，這里所用的所有技術和科學術語，都與本發明所屬的專業技術人員所普遍理解的意義相同，雖然類似或等價于這里所描述的方法和材料可用于實踐中或用來試驗本發明，合適的方法和材料還是在下面進行了描述。這里敘述的所有出版物、專利申請、專利、以及其它參考材料全部在此引入作為參考。在有不一致的情況下，包括定義，均以本說明書為準。此外，這些材料、方法和實施例都僅僅是說明性的，并不想被它們所限制。
本發明的其它方面和優點可從以下詳盡的說明和從權利要求中看得很清楚。
附圖簡述

圖1是用鐵電存儲器的存儲單元示意圖。
圖2是并入帶晶體管的疊式存儲電容器中的SBT層的示意圖。
圖3是顯示Bi(OEt)3在氬氣(左邊)和在氧氣中(右邊)的STA分析結果的圖形。
圖4是顯示Bi(OiPr)3在氬氣(左邊)和在氧氣(右邊)中的STA分析結果的圖形。
圖5是顯示Bi(OtBu)3在氬氣(左邊)和在氧氣(右邊)中的STA分析結果的圖形。
圖6是顯示Bi(OtPe)3在氬氣(左邊)和在氧氣(右邊)中的STA分析結果的圖形。
發明詳述化學氣相沉積法可在底物表面上提供氧化鉍、鍶、鉭的薄膜。這種底物然后可被用來制造諸如存儲單元這類裝置。
參照圖1，儲存單元是通過把鐵電材料層1放在電容器2的兩個板極之間。電容器2被連接到晶體管3，它有位線4和字線5，并控制著連向電容器的電子學示值讀數的存取。鐵電層1通過極化以固定存儲方式來存儲信息。
參照圖2，鐵電SBT層9被并入帶有晶體管的疊形電容器以形成一個存儲單元。疊形電容器安裝在晶體管的頂部，電容器的下電極6通過由聚Si或W做成的插頭與MOSFET(金屬氧化物半導體場效應管的縮寫)的漏電極相連。鐵電層9被安置在下電極6和上電極10之間。
化學氣相沉積法(CVD)被用來提供圖1和2中的鐵電層。例如，CVD被用來把Bi、Sr、Ta的金屬氧化物層沉積在Pt/Ti/SiO2/Si底物上。在CVD過程中，底物被放在低壓CVD室中并被加熱到沉積溫度。前體被蒸發然后被輸往CVD室。前體的蒸氣在底物表面上分解，金屬氧化物分子被沉積在底物上以形成薄膜。通過CVD方法形成的金屬氧化物薄膜比用其它方法產生的膜具有較高的順應能力和更好的階躍范圍。CVD方法進一步的優點包括高的膜均勻性、高的膜密度、生長很薄的薄膜的能力、高的信息通過量和低的制造成本。
用于氧化鉍的前體含Bi-O鍵的烷氧化鉍是比較容易裂開的。烷氧化鉍也包含其它能在較低溫度裂開的鍵。還有，當烷氧化鉍被用作氧化鉍的前體時，不需要氧作為共反應試劑來形成氧化鉍層。相信烷氧化鉍的這些性質有助于烷氧化鉍有利的分解機理和氧化鉍的保形沉積。
氧化鉍可以在例如300℃的低溫被沉積。鉍、鍶和鉭的氧化物可以所需要的膜化學計量，諸如Bi2O3-SrO-Ta2O5一起沉積。用烷氧化鉍作為氧化鉍的前體所獲得的膜呈現出在膜片內組成的高度均一性、對表面結構的高度順應性以及每批產品的高度重現能力。通過低溫沉積形成的鉍、鍶、鉭氧化物的薄膜一般不是鐵電性的，但可通過沉積后的處理，諸如退火，使之轉化成鐵電性的Aurivilius相。
用作氧化鉍前體的烷氧化鉍一般具有Bi(OR)3、Bi(OR)2(OR’)或Bi(OR)(OR’)(OR”)這樣的結構，其中每個R、R’和R”可獨立地是一個烷基、芳基或甲硅烷基。例如，R可以是叔戊基、戊基、叔丁基、丁基、異丙基、丙基、乙基、甲基、苯基、芳基或SiR3基，其中R是叔丁基、丁基、異丙基、丙基、乙基或甲基。烷氧化鉍的實例包括Bi(OC5H11)3、Bi(OCMe2Et)3、Bi(OtBu)3和Bi(OiPr)3。
烷氧化鉍也包括上面討論過的前體的衍生物。它們還包括烷基中含有像N、O或S這類給體原子的衍生物。例如，-CH2CH2-N(CH3)2基可被并入一種烷氧化鉍中來提供前體Bi(O-CH2CH2-N(CH3)2)3。
所有這些分子都能在很低的溫度下遭受氧化分解。因此，這些分子可以一種受控制的和可再現的方式產生氧化鉍。有關這些前體制備方法的其它信息可從以下參考文獻中的一種式多種當中找到A.P.Pisarevskii等人，Inorg.Chem.35(6)，第84頁(1990)；W.A.Hermann等人，Chem.Ber.126，第1127頁(1993)；R.G.Goel等人，J.Organomet.Chem.36，第323頁(1972)；Y.Okuhara等人，第9次國際鐵電體國際專題研討會文集，用于MOCVD和MOD的新鐵電體源材料的進展，第133i頁(1997)；Y.Kojima等人，集成的鐵電體，18，第183頁(1997)；JP 9067197；JP9077592；JP8339716；含鉍的金屬氧化物沉積在底物上的含鉍金屬氧化物一般具有以下結構(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-，其中A是Bi3+、L3+、L2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Pb2+、或Na+，B是Fe3+、Al3+、Sc3+、Y3+、L3+、L4+、Ti4+、Nb5+、Ta5+、W6+或Mo6+，其中L代表鑭系金屬諸如Ce4+、La3+、Pr3+、Ho3+、Eu2+或Yb2+。m值為1、2、3、4、或5。這些含鉍的金屬氧化物主要不是鐵電性的，但可通過退火工藝把它們轉化成具有層狀鈣鈦礦結構諸如一種Aurivilius相的鐵電性的氧化物。含鉍金屬氧化物的實例進一步還包括Bi2WO6；BiMO3，其中M是Fe或Mn；Ba2BiMO6，其中M是V、Nb或Ta；Pb2BiMO6，其中M是V、Nb或Ta；Ba3Bi2MO9，其中M是Mo或W；Pb3Bi2MO9，其中M是Mo或W；Ba6BiMO18，其中M是Mo或W；Pb6BiMO18，其中M是Mo或W；KBiTi2O6；和K2BiNb5O15。
有關這些金屬氧化物制備方法的其它信息可從以下參考文獻的一種或兩種中找到T.Kodas and M.J.Hampden-Smith，“TheChemistry of Metal CVD”，Wiley(1994)和W.S.Rees，“CVD ofNonmetals”，Wiley(1996)。
用于氧化鍶的前體
Sr(thd)2或Sr(thd)2(四甘醇二甲醚)一般被用作氧化鍶的前體，其中thd代表2，2，6，6-四甲基-庚烷-2，5-二酮。
這種加合物的其它配體可以是聚醚類，例如R-O-(CH2CH2O)n-R’，其中2≤n≤6并且其中每個R和R’可獨立地是一個烷基、一個芳基或氫；或聚胺類，例如R-NR”-(CH2CH2NR”)n-R’，其中2≤n≤6，并且其中每個R和R’可獨立地是烷基、芳基和氫、并且R”是H、Me、Et或Pr。
Sr(thd)2加合物可包括與四甘醇二甲醚(MeO-(CH2CH2O)4-Me)、三甘醇二甲醚(MeO-(CH2CH2O)3-Me、N，N，N’，N”，N”-五甲基-二亞乙基三胺(Me2N-(CH2CH2NMe)2-Me)或N，N，N’，N”M，N-六甲基-三亞乙基四胺(Me2N-(CH2CH2NMe)3-Me)的加合物。
氧化鍶前體的其它實例包括烷氧化物、與Ta/Nb烷氧化物混合的烷氧化物以及烷氧化物的Lewis堿加合物，其中的Lewis堿是四甘醇二甲醚(MeO-(CH2CH2O)4-Me)、三甘醇二甲醚(MeO-(CH2CH2O)3-Me、N，N，N’，N”，N”-五甲基-二亞乙基-三胺(Me2N-(CH2CH2NMe)2-Me)或N，N，N’，N”，N，N-六甲基-三亞乙基-四胺(Me2N-(CH2CH2NMe)3-Me)。
用于氧化鉭的前體氧化鉭的前體一般具有Ta(OR)s-n(X)n的結構，其中R是甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、戊基或異戊基，X是β-二酮并且1≤n≤5，例如，Ta(OiPr)4(thd)可被用作氧化鉭的前體。
烷氧化物也可被用作氧化鉭的前體。實例包括，但不限于，五(乙氧化)鉭、五(異丙氧化)鉭、五(叔丁氧化)鉭、五(叔戊氧化)鉭、烷氧化鉭和包含這些配體混合物的鉭絡合物。
SBT鉭酸鍶鉍一般具有結構SrBi2Ta2O9，或它的衍生物中的一種，諸如SrBi2Ta2-xNbxO9，其中0≤x≤2；SrBi2Nb2O9；Sr1-xBaxBi2Ta2-yNbyO9，其中0≤x≤1，0≤y≤2；
Sr1-xCaxBi2Ta2-yNbyO9，其中0≤x≤1，0≤y≤2；Sr1-xPbxBi2Ta2-yNbyO9，其中0≤x≤1，0≤y≤2；Sr1-x-y-zBaxCayPbzBi2Ta2-pNbpO9，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1和0≤p≤2；SBT也包括這樣的上述化合物，其中的一種或多種元素被鑭系元素諸如Ce、La、Pr、Ho、Eu和Yb中的一種金屬所取代和/或摻雜。
溶液混合物最好是把液體輸送CVD法用于本發明方法中。在液體輸送CVD過程中，鉍、鍶、鉭的氧化物的前體被溶解于一種溶劑或一種混合溶液中，然后以液相送往蒸發器。溶劑的實例包括，但不限于脂肪的、環狀脂肪的或芳香的溶劑，它們可帶有諸如醇、醚、酯、胺、酮和/或醛這類官能基。也可以用這些溶劑的混合物，例如，分別以8∶2∶1之比配成的THF、iPrOH和一種Lewis堿的混合物，以及以大約5∶4∶1之比配成的辛烷、癸烷和五甲基-二亞乙基三胺的混合物。
當使用烷氧基相同的烷氧化鉍(Bi(OR)3)諸如Bi(OtBu)3和Bi(OCMe2Et)3時，Lewis堿加合物被用來提供鍶、鉍、鉭氧化物前體的液體輸送用的合適溶液。過量的醇使烷氧化鉍的遷移變得容易，并且過量的Lewis堿改進了穩定作用和第II族物種，即Sr(thd)2四甘醇二甲醚或Sr(thd)2多胺的遷移。溶液的相容性在控制溶液的遷移和輸送方面以及在延長蒸發器的壽命方面卻是很關鍵性的。
為了與溶液中的烷氧化鉍具有相容性，氧化鉭的前體可被改變。例如，在通常用的Ta(OiPr)4(thd)中用(OtBu)配體取代(OiPr)可以改進溶液的長期的相容性和貯存期。還有，溶液組份的同一性可維持更長的時間而不會有配體的交換以及前體最終的不可控制的降解發生。進一步的詳情被描述于1998年6月30日提交的目前未決的專利申請U.S.S.N.09/107,861，標題為“非晶形沉積金屬氧化物陶瓷膜”，該專利申請在此引入作為參考。
蒸發工藝鉍、鍶、鉭氧化物的前體在這些氧化物被送往CVD室之前被蒸發。例如，前體溶液可在一臺或多臺內蒸器中被蒸發。這種前體溶液可包含所有三種前體，或者也可以用多種溶液，其中每種溶液中可含有一種或多種前體。
在用單一源液體輸送的CVD工藝中，烷氧化鉍與氧化鍶和氧化鉭的前體協同地被蒸發。因此，必須制備一種包含所有三種前體的溶液。另外一種方法是在一個蒸發器中蒸發烷氧化鉍，而在第二個蒸發器中蒸發氧化鍶和氧化鉭的前體。對制造SBT層來說第一種方法是優選的，因為它比較容易，并因為它允許受控制的沉積。
在多蒸發器方法中也可采用一些輸送方法。前體在公開的溶液中被貯存，每種溶液在一臺分開的蒸發器中被蒸發。然后把蒸氣混合并送往CVD室中的底物表面。另外，氧化鍶和氧化鉭的前體被貯存在分開的溶液中，在蒸發前把它們，例如，用一種液體輸送系統來混合。混合后的溶液被送往單一的蒸發器中。氧化鉍的前體被送往第二臺蒸發器中，在前體蒸發之后，把蒸發混合并送往CVD室中。
在另一種工藝中，氧化鍶和氧化鉭的前體作為前體混合物，貯存于一種溶液中并被送往單一的蒸發器。氧化鉍的前體則被送往第二臺蒸發器，在前體被蒸發之后，把蒸氣混合并送往CVD室中。另外，氧化鉍的前體可以在一臺蒸發器中被蒸發，而氧化鍶和氧化鉭的前體在第二臺蒸發器中蒸發。然而，代替在兩個分開的儲器中貯存氧化鍶和氧化鉭的前體，也可以制備兩種溶液混合物，其中每種溶液都含有氧化鍶和氧化鉭的前體，但有不同的濃度。這樣做可以使氧化鍶和氧化鉭的前體更精確地被混合。有關CVD工藝的其它知識可在以下參考材料的一種或多種中找到。1996年11月27日提交的美國專利申請U.S.S.N 08/758,599，標題為“利用不相似的前體組成用于化學氣相沉積法中的多蒸發器試劑供給系統”；美國專利No.5,536,323；美國專利No.5,337,651；美國專利No.5,431,957；美國專利No.5,362,328；美國專利No.5,204,314。
氧化劑鉍、鍶和鉭的氧化物的前體在一種氧化劑存在的條件下通過氧化分解反應被分解。O2通常被用作一種氧化劑。然而，在薄膜沉積過程中用更活潑的氧化劑可以改進沉積的效率。這些其它氧化劑的實例包括單線態氧、O3、H2O2、N2O，NOx(1≤x≤3)和下游氧等離子體。
氧化劑的濃度可維持在流入VCD室的總氣體和蒸氣的5％至95％之間的水平上。O2和N2O當中至少一種可被用作氧化劑。氧化劑可從外部來源諸如氣罐提供給CVD室，也可在CVD室中形成，即通過把CVD室中的分子轉化成一種活潑氧化劑，這可通過對CVD室施加等離子體、紫外光、加熱、用一種敏化劑或離子束等來完成。
O3可形成氧游離基O-，它可以和氧化鉍、氧化鍶和/或氧化鉭的前體反應。這一反應可以在邊界層內發生，例如，通過把O-游離基插入Bi-O鍵中，或通過經歷一種電環合雙分子反應。當O3與一種含有苯基的前體反應時，O3可能從另一面進攻苯環并裂解這種分子，產生諸如O＝BiPh3這樣的中間產物，后者或者是分解回到BiPh3，或者經歷重排而形成(PhO)BiPh2。底物表面的化學性質也可能被O3所影響。例如，吸附的O原子的數量可能增加，或者表面的電化學勢和它的電導性可能被改變。O3也可能在含鉍的金屬氧化物膜在CVD室中生長的過程中影響它表面的化學性質。
NO和NO2可以與，例如，已經在邊界層中的前體進行反應。此外，NO和NO2可被吸附在底物上，與來自前體分解反應的中間產物反應，或增加底物進行進一步化學反應的表面電勢。
H2O2可以和邊界是層中或非均相表面上的前體進行反應。H2O2可在底物上形成OH和OOH基并為前體提供新的分解反應途徑。
單線態O2(1O2)是一種很有效的氧化劑，它可通過在一種敏化劑諸如玫瑰紅存在的條件下用光照射三線態氧3O2來形成，也可以用波長在200納米以下的光直接照射3O2來形成，例如可以用低壓汞燈/激基締合物激光直接照射。
為形成下游氧等離子體，可將前體蒸氣與一種氧等離子體混合。等離子體中的活性物種是單一的O原子、活化的O2分子和O3。等離子體是在氧化劑與前體蒸氣混合之前產生的。這一技術有效地修飾了CVD工藝，使前體不必直接暴露于在等離子體中存在的高平動能中。參看G.Lucovsky等人，J.Vac.Sci，Tech，A4，第681頁(1986)；Van Buskirk等人，J.vac，sci.Tech.A10(4)，第1578頁(1992)。
在沉積含鉍的金屬氧化物薄膜時使用氧化劑提供了一些益處，一般，氧化劑可以允許在低溫將氧化鉍沉積在底物上。氧化劑也穩定化和增進了在低壓時氧化鉍的沉積。氧化劑還對以所需要的相沉積含鉍的金屬氧化物膜有幫助。
CVD工藝底物被加熱到300℃至500℃的沉積溫度范圍內。優選把底物加熱到低于450℃的溫度。室內的壓力維持在0.1和10托之間。一種載氣諸如Ar、He或N2、氧化劑諸如O2、單線態O2、O3、N2O、NOx(1≤x≤3)以及下游氧等離子體也被送往CVD室。總的氣流被維持在1至15,000sccm之間，其中sccm代表在標條件，即0℃和1大氣壓下測量的以毫升/分鐘為單位的體積流速，沉積時間在30至60分鐘范圍內。
SBT的CVD工藝可以在不同的沉積溫度下實施。例如，這種CVD工藝在諸如430℃的溫度會以氟石相產生非鐵電性薄膜。通過在600℃至820℃之間，例如在750℃退火一小時，上述薄膜即被轉化為鐵電性的Aurivilius相。沉積的薄膜的結構依賴于許多不同的沉積參數，雖然其中沉積溫度具有最明顯的影響。例如，在較低的溫度，例如350℃，沉積得到的薄膜主要是無定形的。
在高溫，例如在650℃，CVD工藝產生的薄膜為結晶的非鐵電相，諸如氟石相，或者它已經是鐵電性的Aurivilius相。通過在800℃退火(鐵退火)，這種非鐵電性的SBT層可被轉化為鐵電性的Aurivilius相，或者存在的鐵電性薄膜的電學性質可得到改進。
另外，沉積也可以在兩種不同的溫度下進行。例如，在CVD工藝的開始階段，沉積比工藝過程其余階段更多的氧化鉍，以補償由于在沉積和/或退火過程中消耗進入下電極中所造成的氧化鉍的損失，可能是有益的。同樣，在開始階段對成核作用加以控制也可能是有幫助的，即使這樣做會降低生長速率。在成核作用步驟之后，在沉積的第二步驟中改變條件以達到高生長速率。對相控制來說成核作用是非常重要的，并且可能對組成控制也非常重要，例如，如果膜的組成依賴于表面的性質的話。
實施例1TGA和DSC研究結果STA，即熱解重量分析法(TGA)和示差掃描量熱法(DSC)的結合，在氬和氧兩種氛圍中進行。用提純過的烷氧化鉍，通過在每種氣體氛圍中控制加熱(10℃/分鐘)來實施遷移和穩定性的比較。
Bi(OEt)3、Bi(OiPr)3、Bi(OtBu)3和Bi(OiPe)3的STA結果被分別顯示于圖3、4、5和6中。左邊一列顯示烷氧化鉍在Ar中的STA結果，右邊一列顯示烷氧化鉍在O2中的STA結果。
如這些圖所說明的，乙氧化物和異丙化物材料在Ar、He和O2兩者中的傳輸過程中均呈現熱分解。相信這些過程產生了低聚的物種并在繼續加熱時進一步分解。但對于在Ar中的Bi(OtBu)3和Bi(OC(Me)2Et)3，數據顯示丁氧化物在175℃和戊氧化物在210℃的升華點。兩種化合物呈現在氬氣中的熱傳輸并且在O2中直到190℃的溫度仍是穩定的。
這些烷氧化鉍具有優良的蒸發特性并顯示出對O2氣的足夠的穩定性，從而避免在氣相中形成顆粒。因此相信烷氧化鉍與Sr和Ta的烷氧化物一起，或混合的Sr/Ta烷氧化物，可被用作SBT前體的單一來源的溶液和液體的輸運。
實施例2相容性研究在某些條件下，烷氧化物可顯示出在比例分別為8∶2∶1的THF、iPrOH和四甘醇二甲醚的溶液混合物中與Sr(thd)2的快速配體交換。例如，烷氧化物配體可與β-二酮配體交換，產生烷氧化物β-二酮前體的混合物。配體交換也可與氧化鉭的前體發生，這時平衡或配體交換的速率是溶劑組成和溫度的函數。平衡可導致改變前體的同一性并因而影響在“閃”蒸過程中的熱穩定性和氣相傳輸性。
如果觀察到前體的配體交換，則應該使用具有同樣配體的前體。為避免配體交換，專醇被用作溶劑時，應該使用含有與烷氧化物的烷氧基配體相同烷氧基的溶劑。另外，前體可被貯存在分開的溶液中，后者在分開的蒸發器中被蒸發。
實施例3低溫CVD方法把Pt/Ti/SiO2/Si底物(100納米Pt在10納米Ti上)放入CVD室中。底物的溫度通過電阻加熱器維持在300℃至500℃之間，例如維持在430℃，室壓在0.5托至5托之間，例如為1托。總的氣體流速為500至2,000sccm之間，例如為1,300sccm。O2被用作氧化劑、氧氣量為總氣體流量的20％至80％之間，例如為40％，沉積時間為30至60分鐘。
Bi(OtBu)3、(三叔丁氧基鉍)Sr(thd)2(四甘醇二甲醚)和Ta(OtBu)4(thd)分別被用作氧化鉍、氧化鍶和氧化鉭的前體。氧化鍶和氧化鉭的前體被貯存在比例分別為8∶2∶1的THF、iProH和四甘醇二甲醚的溶液中。溶液的濃度為0.3摩爾鉭前體和0.15摩爾鍶前體。這溶液用泵送到閃蒸器中，并在不銹鋼玻璃料上在210℃至230℃之間被蒸發。前體溶液的輸送速率為0.05-0.30毫升/分鐘之間，例如0.15毫升/分鐘。一種載氣諸如Ar也以200-800sccm，例如400sccm的速率被輸入。對于直徑為1.6厘米的玻璃料，這些流速給出有效的蒸發結果。
在第二種方法中，Bi(OtBu)3被分開貯存在癸烷、十二碳烷和聚胺的溶液混合物中。Sr源變為聚胺加合物諸如Sr(thd)2聚胺以增進相容性。烷氧化鉍的濃度為，例如，0.1摩爾，這溶液被輸往溫度維持在200℃的第二臺蒸發器中。對于直徑為1.6厘米的不銹鋼玻璃料，液體輸送速率可用0.05-0.30毫升/分鐘，例如0.15毫升/分鐘，載氣流速為200-800sccm，例如400sccm。蒸發后，氧化鍶和氧化鉭前體的蒸氣與烷氧化鉍蒸氣混合。這些蒸氣經噴頭輸往CVD室中，噴頭中蒸氣與O2以及另外的Ar混合，以便調節總的氣流和O2含量。對于氧化鍶和氧化鉭兩種的前體，Ar載體的氣體流速為400sccm，對于烷氧化鉍，Ar載體流速為300sccm，還有180sccm另外的Ar和520sccm的O2。
在進行DVD過程后，薄膜在750℃退火60分鐘或在800℃退火15分鐘，以便形成鐵電Aurivilius相。
實施例4高溫CVD方法化學氣相沉積也可在高溫下進行，例如在600℃。前體和沉積條件與低溫方法所用的條件相同。高溫方法得到的膜是非鐵電的氟石相、鐵電的Aurivilius相或這些相的混合物。
進行CVD過程后，沉積的膜在750℃退火60分鐘或在800℃退火15分鐘，以便形成和/或完全結晶成鐵電的Aurivilius相。
實施例5多步的CVD方法也可以用一種多步的方法，其中開始的2-10分鐘使用一種不同的沉積條件，以便在鄰近Pt下電極的那部份膜中產生比膜的其它部分更高的Bi含量。增加了氧化鉍前體的量在開始的2-10分鐘內被輸往CVD室中，例如，通過增加第二臺烷氧化鉍蒸發器的液體輸送速率。在這一步的所有其它參數以及第二步的所有參數，都和一步方法中所用的相同。
應該理解，雖然本發明已結合其詳盡的說明書加以描述，但上述說明書僅供說明而不是想限制本發明的范圍，后者應由所附的權利要求的范圍來界定。其它方面、益處和修改均落在以下權利要求的范圍之內。
權利要求
1.一種在底物上形成含有氧化鉍薄膜的方法，所說的方法包括在溶液中溶解一種氧化鉍的前體，其中所說的氧化鉍前體含有至少一個烷氧基；在低于450℃的溫度下分解所說的氧化鉍前體；在低于450℃的溫度下沉積所說的氧化鉍在所說的底物上。
2.權利要求1的方法，其中分解所說前體和沉積所說氧化鉍的步驟都是在低于400℃的溫度下發生的。
3.權利要求1的方法，它進一步包括在低于450℃的溫度下分解氧化鍶的前體和氧化鉭的前體并把所說的氧化鍶和氧化鉭沉積在所說的底物上。
4.權利要求3的方法，其中所說的氧化鍶和氧化鉭的前體在分解之前被溶解在一種溶液中。
5.權利要求1的方法，它進一步包括把所說的薄膜通過一種退火工藝轉化為鐵電性薄膜。
6.權利要求1的方法，其中所說的薄膜是以鐵電性薄膜沉積的。
7.權利要求4的方法，其中所說的方法還進一步包括把所說的底物放進一種室中；加熱所說的底物到低于450℃的沉積溫度；把所說的氧化鉍前體、所說的氧化鍶前體和所說的氧化鉭前體的蒸氣引入所說的室中；分解所說的氧化鉍、氧化鍶和氧化鉭的前體成為它們的氧化物；沉積所說的氧化物在所說的底物上。
8.權利要求7的方法，其中所說前體的分解包括把一種氧化劑引入所說的室中；通過氧化分解把所說的前體轉化成所說的氧化物。
9.權利要求8的方法，其中所說的氧化劑包含以下氧化劑中的至少一種O2、單線態O2、O3、H2O2、N2O、NOx，其中x值為1、2或3，以及下游的氧等離子體。
10.權利要求9的方法，其中所說的氧化劑占流入所說室中的總的氣體和蒸氣的5％至95％之間。
11.權利要求8的方法，共中至少有兩種不同的氧化劑被引入所說的室中。
12.權利要求9的方法，其中所說的氧化劑包含O2和N2O中的至少一種。
13.權利要求8的方法，其中所說的氧化劑是通過在所說的室中應用等離子體、紫外光、熱、一種敏化劑和離子束中的至少一種，來把一種分子轉化為一種活化的氧化劑而形成的。
14.權利要求1的方法，其中所說的氧化鉍的前體具有Bi(OR)3、Bi(OR)2(OR’)或Bi(OR)(OR’)(OR”)的通式，其中R、R’、R”各自獨立地是烷基、芳基或甲硅烷基。
15.權利要求14的方法，其中所說的氧化鉍的前體是Bi(OR)3，其中R是權戊基、戊基、叔丁基、丁基、異丙基、丙基、乙基、甲基、苯、芳基或SiR3，其中R是叔丁基、丁基、異丙基、丙基、乙基或甲基。
16.權利要求15的方法，其中所說的氧化鉍的前體是Bi(OtBu)3或Bi(OCMe3Et)3。
17.權利要求1的方法，其中所說的氧化鉍的前體包含一個烷氧基、苯氧基、甲硅烷基或一個選自N、O、和S的給體原子。
18.權利要求17的方法，其中所說的氧化鉍的前體包含-CH2-CH2-N(CH3)2基。
19.權利要求1的方法，其中所說的薄膜包含Ca、Ba、Pb、Na、Fe、Al、Sc、Y、Ti、Nb、W、Mo、Ce、La、Pr、Ho、Eu和Yb中的至少一種。
20.權利要求19的方法，其中所說的薄膜包含具有下式的化合物(Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+1)2-，其中A是Bi3+、L3+、L2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Pb2+或Na+，B是Fe3+、Al3+、Sc3+、Y3+、L3+、L4+、Ti4+、Nb5+、Ta5+、W6+或Mo6+，其中L是選自Ce4+、La3+、Pr3+、Ho3+、Eu2+、Yb2+并且m值為1、2、3、4或5。
21.權利要求20的方法，其中所說的薄膜包含選自以下化合物中的一種Bi2WO6；BiMO3，其中M是Fe或Mn；Ba2biMO6，其中M是V、Nb或Ta；Pb2BiMO6，其中M是V、Nb或Ta；Ba3Bi2MO9，其中M是Mo或W；Pb3Bi2MO9，其中M是Mo或W；Ba6BiMO18，其中M是Mo或W；Pb6BiMO18，其中M是Mo或W；KBiTi2O6；和K2BiNb5O15。
22.權利要求1的方法，其中所說的薄膜含有一種具有選自以下通式的化合物SrBi2Ta2O9；SrBi2Ta2-xNbxO9，其中0≤x≤2；SrBi2Nb2O9；Sr1-xBaxBi2Ta2-yNbyO9，其中0≤x≤1，0≤y≤2；Sr1-xCaxBi2Ta2-yNbyO9，其中0≤x≤1，0≤y≤2；Sr1-xPbxBi2Ta2-yNbyO9，其中0≤x≤1，0≤y≤2；Sr1-x-y-zBaxCayPbzBi2Ta2-pNbpO9，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1和0≤p≤2。
23.權利要求22的方法，其中所說化合物中的至少一種元素可被選自以下的一種金屬所取代Ce、La、Pr、Ho、Eu和Yb。
24.權利要求3的方法，其中所說的氧化鍶的前體是Sr(thd)2或Sr(thd)2加合物。
25.權利要求24的方法，其中所說的氧化鍶的前體含有聚醚和聚胺中的至少一種。
26.權利要求25的方法，其中所說的聚醚具有RO-(CH2CH2O)n-R’的通式，其中2≤n≤6，并且其中每個R和R’獨立地是一個烷基、一個芳基或氫。
27.權利要求25的方法，其中所說的聚胺具有R-NR”-(CH2CH2NR”)n-R’的通式，其中2≤n≤6，并且其中每個R和R’獨立地是一個烷基、一個芳基或氫、R”是H、Me、Et或Pr。
28.權利要求27的方法，其中所說的氧化鍶的前體中含有以下化合物當中的至少一種四甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、N，N，N’，N”，N”-五甲基-二亞乙基三胺和N，N，N’，N”，NN-六甲基-三亞乙基四胺。
29.權利要求27的方法，其中所說的氧化鍶的前體是烷氧化鍶、與烷氧化鉭和烷氧化鈮相混合的烷氧化鍶或烷氧化鍶的一種Lewis堿加合物，其中的Lewis堿是四甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、N，N，N’，N”，N”-五甲基-二亞乙基-三胺，或N，N，N’，N”，N，N-六甲基-三亞乙基四胺。
30.權利要求3的方法，其中所說的氧化鉭的前體具有Ta(OR)5-n(X)n的通式，其中R是Me、Et、Pr、iPr、Bu、iBu、tBu、戊基或異戊基，X是β-二酮并且其中n是1、2、3、4或5。
31.權利要求30的方法，其中所說的氧化鉭的前體是Ta(OiPr)4(thd)。
32.權利要求30的方法，其中所說的氧化鉭的前體是一種烷氧化物，它包含以下化合物中的至少一種五(乙氧化)鉭、五(異丙氧化)鉭、五(叔丁氧化)鉭和五(叔戊氧化)鉭。
33.權利要求4的方法，其中至少一種所說的前體被溶解在一種含有脂肪、環狀脂肪和芳香族溶劑當中的至少一種的溶液中，所說的溶劑包括醇、醚、酯、胺、酮和醛基中的至少一種官能基。
34.權利要求33的方法，其中所說的氧化鉍、氧化鍶和氧化鉭的前體被溶解于所說的溶液中。
35.權利要求34的方法，其中所說的溶劑是一種醇。
36.權利要求35的方法，其中所說的醇是叔丁醇，所說的氧化鉍的前體是Bi(OtBu)3。
37.權利要求35的方法，其中所說的溶劑是叔戊醇并且所說的氧化鉍的前體是Bi(OCMe2Et)3。
38.權利要求33的方法，其中所說的溶液含有由THF、iPrOH和一種Lewis堿分別以約8∶2∶1之比形成的混合物。
39.權利要求33的方法，其中所說的溶液含有由辛烷、癸烷和五甲基-二亞乙基三胺分別以約5∶4∶1之比組成的混合物。
40.權利要求33的方法，其中所說的氧化鉍的前體被溶解在一種含有Lewis堿加合物的溶液中。
41.權利要求33的方法，其中所說的溶液通過至少一種蒸發器被蒸發。
42.權利要求41的方法，其中所說的溶液在130℃至220℃的溫度下被蒸發。
43.權利要求41的方法，其中所說的溶液在170℃至240℃的溫度下被蒸發。
44.權利要求41的方法，其中一種惰性氣體被加到所說溶液的蒸氣中，并把所說惰性氣體和蒸氣的混合物提供給所說的室中，所說的惰性氣體包含Ar、He和N2氣當中的至少一種。
45.權利要求44的方法，其中所說的混合物含有以約2∶1∶2之比組成的氧化鉍、氧化鍶和氧化鉭的所說前體的蒸氣。
46.權利要求7的方法，其中所說的氧化物在300℃至450℃溫度之間被沉積。
47.權利要求7的方，人中所說的室中的壓力在0.001托至760托之間。
48.權利要求47的方法，其中所說的室中的壓力在0.1托至10托之間。
49.權利要求8的方法，其中一種另外的惰性氣體被加到所說的室中，所說的惰性氣體含有Ar、He和N2當中的至少一種，并且其中所說的另外的惰性氣體含量占總的流入所說室中的氣體和蒸氣的10％至90％之間。
50.權利要求3的方法，其中所說的氧化物是在2分鐘和2小時之間的時間內沉積在所說的底物上。
51.權利要求3的方法，其中所說的氧化物是在2分鐘和15分鐘之間的時間內沉積在所說的底物上。
52.權利要求5的方法，其中所說的薄膜被加熱到600℃至800℃之間的溫度5分鐘至3小時。
53.權利要求41的方法，其中所說的基本上由氧化鉍組成的前體的蒸氣，在開始沉積和此后30分鐘之間的時期內被送往所說的室中。
54.權利要求1的方法，其中所說的底物至少包含Si、n-摻雜的硅、p-摻雜的硅、SiO2、Si3N4、GaAs、MgO、Al2O3、ZrO2、SrTiO3、BaTiO3和PbTiO3中的一種。
55.權利要求1的方法，其中所說的薄膜被沉積在配置于所說底物的下電極上，所說的底物包含一個在其中的晶體管，所說的下電極通過插頭連接到所說的晶體管上。
56.權利要求55的方法，其中所說的下電極包含以下物質當中的至少一種選自Pt、Au、Ir和Rh的一種金屬；選自IrOx、RhOx、RuOx、OsOx、ReOx、WOx的一種導電金屬氧化物，其中x值為0、1或2；選自TiNx、ZrNx、和WNyTaNy的一種導電金屬氮化物，其中0≤x≤1.0并且0≤y≤1.7；選自YbBa2Cu3O7-x，其中0≤x≤1和Bi2Sr2Ca2Cu3O10的一種超導氧化物。
57.權利要求55的方法，其中所說的下電極是一種Pt電極。
58.權利要求55的方法，其中在所說的下電極和所說的插頭之間至少有一層第一中間層，所說的第一中間層包含至少一層粘附層和一層擴散阻擋層。
59.權利要求55的方法，其中在所說的下電極和所說的金屬氧化物薄膜之間至少有一層第二中間層，所說的第二中間層包含至少一層籽晶層、一層導電層和一層介電層。
60.權利要求55的方法，其中所說的插頭被連接到所說的下電極和MOS鐵電效應晶體管的漏電極上，所說的插頭基本上由W或Si組成。
61.權利要求55的方法，其中所說的薄膜被用作鐵電電容器的薄鐵電性薄膜。
62.權利要求55的方法，其中所說的薄膜被用作鐵電存儲器的薄鐵電性薄膜。
63.權利要求62的方法，其中所說的薄膜被用作鐵電場效應晶體管的薄的鐵電薄膜。
64.權利要求8的方法，其中所說的底物在被暴露于所說的金屬氧化物的前體的蒸氣之前，用一種惰性氣體和所說的氧化劑的混合物進行清洗。
65.權利要求8的方法，其中所說的底物在暴露于所說前體的蒸氣之后，用一種惰性氣體和氧化劑的混合物進行清洗。
66.權利要求7的方法，其中至少有一種所說的加熱、分解和沉積過程要在所說的底物上實施至少兩次。
67.權利要求8的方法，其中所說的底物被從所說的室中移出，用至少一種中間過程處理并再返回到所說的室中。
68.權利要求41的方法，其中所說前體在所說混合物中的組成，在所說底物被放入所說的室中時被改變。
69.權利要求44的方法，其中所說的惰性氣體在所說的混合物中的組成，在所說底物被放入所說的室中時被改變。
70.權利要求8的方法，其中所說氧化劑的組成在所說的底物被放入所說的室中時被改變。
71.權利要求7的方法，其中所說的沉積溫度在所說的底物被放入所說的室中時被改變。
72.權利要求7的方法，其中在所說的室中的壓力在所說的底物被放入所說的室中時被改變。
73.權利要求7的方法，其中所說的底物在所說的室內部在低于450℃的溫度被加熱至少兩次。
74.權利要求7的方法，其中所說的底物在所說的室內部在低于450℃的溫度、在O2和O3中至少一種存在的條件下被加熱。
75.權利要求8的方法，其中所說前體的所說蒸氣、所說的氧化劑和含有Ar、He和N2當中至少一種的惰性氣體，以在標準條件下測量為1毫升/分至15,000毫升/分的總的流速被引入所說的室中。
76.一種在底物上形成薄膜的方法，所說的方法包含加熱所說的底物至低于450℃的溫度；往所說的底物上引入氧化鉍前體的蒸氣，其中所說的氧化鉍的前體含有至少一個烷氧基，所說的前體在所說底物的表面上分解而形成氧化鉍，所說的氧化鉍被沉積在所說的底物的表面上。
全文摘要
化學氣相沉積被用來在加熱的底物上通過分解一些氧化物的前體而在該底物表面上形成氧化鉍、氧化鍶和氧化鉭的薄膜。氧化鉍的前體是一種鉍的絡合物，它包含至少一個烷氧基并且可在低于450℃的溫度條件下分解和沉積。用低溫CVD方法獲得的氧化鉍、鍶、鉭的薄膜主要是非鐵電性的薄膜，但可通過后續的加熱過程而轉化成鐵電性薄膜。
文檔編號C23C16/448GK1537178SQ99815966
公開日2004年10月13日 申請日期1999年12月6日 優先權日1998年12月9日
發明者F·S·欣特邁爾, P·C·范布斯基爾克, J·F·雷德爾, B·C·亨德里克斯, T·H·鮑姆, D·A·德斯羅徹爾斯克里斯托斯, F S 欣特邁爾, 亨德里克斯, 德斯羅徹爾斯克里斯托斯, 范布斯基爾克, 雷德爾, 鮑姆 申請人:因芬尼昂技術股份公司, 先進技術材料公司