专利名称：：一种制备具有低漏电流和低极化疲劳性能的电器件的方法
背景技术：
：1.发明领域本发明涉及一种使用金属氧化物，例如钙钛矿和类钙钛矿层状超晶格材料，制备集成电路的方法，具体地说，涉及在制备用于集成电路的这类材料时使用紫外(“UV”)辐射。2.现有技术描述铁电类钙钛矿层状材料是已知的，被认为是表象珍品。术语“类钙钛矿”通常是指许多相互连接的氧八面体。主晶胞典型地由立方体内的氧八面体形成，立方体由氧原子占据立方体平面中心的大A位金属和占据立方体中心的B位元素所限定。在某些情况中，氧八面体可以保持没有A位元素。据报道，这些材料的退火温度通常超过1100℃，甚至达到1300℃，这就妨碍了它们在许多集成电路中的应用。铁电材料可以用在电子存储器中。通过用铁电材料代替传统DRAM电容电路的介质电容器材料，其相应的正负极化状态可以用来存储信息。此外，铁电存储密度受可从铁电材料中获得的极化度的限制。以前，薄膜铁电材料通常具有高极化疲劳率，这使得它们在长期使用中不可靠，因为随着使用极化度会下降。甚至与已知铁电材料联系在一起的控制逻辑不能读取材料的疲劳极化状态，因此不能储存或恢复信息单元。以前，层状超晶格材料通常具有高的介电常数，可以用作传统的介质材料。虽然如此，高漏电使得这些材料不适于用作高密度介质存储器，因为介质电容电路的充电或未充电状态必须频繁地检测和更新。高漏电流和长期不可靠在寻求集成电路存储器密化方面经常表现出明显的障碍。旋涂液淀积(spin-onliquiddeposition)方法过去已用来制造集成电路的绝缘体，如旋涂玻璃(SOG)，还已用于制备钙钛矿结构的金属氧化物，请参看G.MVest和S.Singaram的”Synthesisof“Metallo-organicCompoundsForMODPowdersandFilms”，MaterialsResearchSocietySymposiumProceedings，Vol.60，1986，pp.35-42；IEEETransactionsOnUltrasonics，Ferroelectrics，andFrequencyControl，Vol35，No.6，November1988，pp.711-717，以及“MetalorganicDeposition(MOD)ANonvacuum，Spin-on，Liquid-BasedThinFilmMethod”MaterialsResearchSocietyBulletinOctober1989，pp.48-53。然而，以这些方法制备的薄膜质量太差，不能用在集成电路上。紫外辐射已用作能源，在薄膜的汽相淀积中离解羟基键。请参看本发明人的US5,119,760。在现有技术中没有暗示说明UV辐射的使用可以解决金属氧化物介质，如钛酸锶，的高漏电问题。此外，也没有暗示说明UV辐射可以用来提高抗疲劳性或可从具有特定化学计算量组成的金属氧化物材料中获得的极化度。3.发明概述本发明克服了电子存储器，如DRAMs中的高疲劳度和高漏电问题。这一改进是通过使用UV辐射以使晶体颗粒定向和降低薄膜金属氧化物中的碳含量的方法得到的。该方法得到的金属氧化物具有优越的漏电和极化疲劳性能。广义地说，制造方法包括以下步骤提供基片和液体前体溶液，将前体涂布到基片上以形成一层液体薄膜，处理液体薄膜以形成固体金属氧化物薄膜。处理步骤包括使用UV辐射，它降低了最终金属氧化物中的碳含量，同时使金属氧化物颗粒沿给定的轴取向。金属氧化物材料最好由相应的液体前体溶液形成，溶液包括有效量的多种聚烷氧基金属物质，其量能产生具有前体溶液热处理所需化学计算量的金属氧化物材料。金属氧化物可以包括钙钛矿，更优选地，包括具有由相应层数的氧化铋分开的氧八面体层的类钙钛矿层状超晶格材料。最优选的层状超晶格材料包括具有不同类型的由相应层数的氧化铋层分开的氧八面体层。例如，不同类型氧八面体层可以包括具有一个八面体厚度的层和具有两个八面体厚度的层。用来形成薄膜的液体前体含有聚烷氧基金属复合物，如用兼容溶剂稀释到所需粘度或摩尔浓度的金属醇盐、金属羧酸盐、或金属烷氧基羧酸盐。由于在第一次退火之前，在溶液中形成至少50％的金属-氧键，这些键将存在于最终金属氧化物材料中，所以使用金属的烷氧基羧酸盐是优选的。由于其抗水解性，也优选使用金属烷氧基羧酸盐。优选的制备本发明前体溶液的方法包括使金属，如钡、锶、钽、或钛与醇(如2-甲氧基乙醇)反应以形成金属醇盐，使金属醇盐与羧酸(如2-乙基己酸)反应以形成如下通式中一个的金属烷氧基羧酸盐或金属醇盐(1)(R′-COO-)aM(-O-R)n′或(2)(R′-COO-)aM(-O-M′(-O-C-R″)b-1)n′其中M是价态为(a+n)的金属，M′是价态为b的金属，M和M′优选选自钽、钙、铋、铅、钇、钪、镧、锑、铬、铊、铪、钨、铌、锆、钒、锰、铁、钴、镍、镁、钼、锶、钡、钛和锌；R′是优选具有4-9个碳原子的烷基，R是优选具有3-8个碳原子的烷基。前体最好在使用前用二甲苯溶剂稀释；然而，也可以使用其它溶剂，如乙酸正丁酯或过量2-乙基己酸。当然，就象单独使用金属醇盐或金属羧酸盐一样，也可以接受金属醇盐、金属羧酸盐和金属烷氧基羧酸盐的混合物用作前体溶液。优选地，前体溶液在大气压下蒸馏到超过115℃，更优选地超过120℃，最优选地超过约123℃。这一蒸馏使前体溶液不含水、醚、轻醇、和其它挥发性物质，这些物质除引起溶液的不必要聚合外，还导致金属氧化物材料的裂解。处理步骤可以包括使液体薄膜暴露于真空、烘烤、退火或这些操作的结合。这一处理步骤最优选地包括在约200-500℃的中等温度下烘烤薄膜以使之干燥，然后，在约500-1000℃的温度下使前体退火。最优选的方法是烘烤或干燥步骤结合UV曝光与烘烤基片和液体前体以干燥前体。使用UV辐射稳定了铁电性质，并减少了漏电流。通过以下的描述并结合附图，本发明的各种特点、目的和优点将更加明了。附图简述图1描述了本发明的集成电路电容的横截面图；图2描述了制备1所示金属氧化物电容器的方法的工艺流程图；图3描述了漏电流密度对电压的曲线，比较标准方法的钽酸锶铋电容器与另一种薄膜由UV烘烤的钽酸锶铋电容器，标准方法的电容器的其薄膜是在热板上烘烤而不是用UV辐射烘烤的；图4描述了类似于图4的曲线，但包括具有不同于图3材料的化学计算量组成的钽酸锶铋样品的比较漏电流密度数据；图5描述了类似于图3和4的曲线，但包括从另一化学计算量的钽酸锶铋样品中获得的比较数据；图6描述了以极化对所施电场表示的标准方法的钽酸锶铋材料的极化滞后曲线；图7描述了图6的标准方法的钽酸锶铋材料的剩余极化值对所施电压的曲线；图8描述了图6的标准方法的钽酸锶铋材料的矫顽电场对有关电压的曲线；图9描述了类似于图6的极化滞后曲线，但包括从UV取向的具有与图6样品相同化学计算量的钽酸锶铋样品中获得的数据；图10描述了图9的UV取向钽酸锶铋材料的剩余极化值对所施电压的曲线；图11描述了UV取向的图9的钽酸锶铋材料的矫顽电场对有关电压的曲线；图12描述了从标准方法的钽酸锶铋材料获得的、以电流对时间表示的正上负下(positiveupnegtivedown)(PUND)转换测定值；图13描述了类似于图12的曲线，但包括具有与图12样品相同化学计算量的，UV取向的钽酸锶铋材料的PUND转换值；图14描述了从标准方法的钽酸锶铋材料获得的、以饱和极化对PUND转换循环次数表示的，耐极化疲劳度；图15描述了类似于图14的PUND曲线，但包括从UV取向的、与图14样品具有相同化学计算量的样品获得的极化疲劳测定值；图16描述了类似于图14和15的PUND曲线，但包括从与具有不同于图14和15样品化学计算量的标准方法钽酸锶铋材料获得的极化疲劳数据；图17描述了类似于图14、15和16的PUND曲线，但包括从与图16样品具有相同化学计算量的UV取向样品获得的数据；图18描述了钽酸锶铋材料的X射线衍射分析图，以每秒计数的强度对两倍布喇格角表示；图19描述了类似于图18的X射线衍射图，但包括从在加工过程中经受不同UV光条件的、相同化学计算量钽酸锶铋材料获得的数据；图20描述了类似于图18和19的X射线衍射图，但包括从在加工过程中经受另一不同UV光条件的、相同化学计算量钽酸锶铋材料获得的数据；图21描述了类似于图18、19和20的X射线衍射图，但包括从在加工过程中经受再一不同UV光条件的、相同化学计算量钽酸锶铋材料获得的数据；图22描述了类似于图18、19、20和21的X射线衍射图，但包括从在加工过程中经受还一不同UV光条件的相同化学计算量钽酸锶铋材料获得的数据；图23描述了具有相同化学计算量、但在不同UV光条件下加工的两种钽酸锶铋样品的早期区域矫顽电场曲线；图24描述了标准方法的钽酸锶铋样品的电容对电压曲线；图25描述了类似于图23的电容曲线，但包括从具有与图23品相同化学计算量的、UV取向的钽酸锶铋样品获得的数据。优选实例的详细描述图1描述了一个在基片上形成的薄膜电容器10，基片包括传统单晶硅晶片11，具有由传统氧化法形成的二氧化硅厚层12。在层12之上形成任选的钛粘结层13，接下来是第一电极铂层14。层13的厚度优选为100-200。层14的厚度优选为1000-2000。层13和层14优选由传统原子溅射技术形成，如DC磁控溅射或射频溅射。薄膜金属氧化物层15由具有介电和/或铁电性质的金属氧化物形成。层15按下面详细描述的方法制造，其厚度优选小于约4000，最好约2000。层15可以是钙钛矿，如钛酸钡锶或钛酸锶。层15优选为层状超晶格材料，最好混合层状超晶格材料。在这里，术语“钙钛矿”包括已知的通式为ABO3的材料，A和B是阳离子而O是氧阴离子组分。这一术语包括A和B是多重元素(multipeelements)的材料；如包括通式为A′A″BO3、AB′B″O3和A′A″B′B″O3的材料，其中A′、A″、B′和B″是不同的金属元素。优选地，A、A′、A″是选自Ba、Bi、Sr、Pb、Ca和La的金属，B、B′、B″是选自Ti、Zr、Ta、Mo、W和Nb的金属。术语A位和B位是指在钙钛矿氧八面体晶格中的特定位置。层状超晶格材料具有多个由相应层数的氧化铋层分开的类钙钛矿氧八面体层。尽管不是所有这类材料在室温下都具有铁电形为，但层状超晶格材料是典型的铁电材料。这些材料通常具有高的介电常数，不管它们是不是铁电材料，在高介电常数电容器上都是有用的。特别优选的层状超晶格材料包括混合层状类钙钛矿材料，具有不同类型的氧八面体结构。例如，具有一个八面体的厚度的第一氧八面体层可以通过氧化铋层与具有两个八面体厚度的氧八面体层分开。混合材料还可以包括具有相应厚度的两个和三个八面体，或三个和四个八面体层的混合物。层状超晶格材料的所有类型通常归纳为如下经验式A1w1-a1A2w2+a2···Ajwj+ajS1x1+s1S2x2+s2···Skxk+skB1y1+b1B2y1+b1···Bly1+b1Qz-2]]>(3)经验式(3)是指超晶格形成物质的化学计算平衡式。经验式(3)不代表晶胞的结构，也不试图将组分位到相应的层。在经验式(3)中，A1、A2…Aj代表类钙钛矿八面体结构中的A位元素，这些元素包括锶、钙、钡、铋、铅和其混合物，以及类似离子半径的其它金属。S1、S2…Sk代表超晶格母点元素，优选地只包括铋，但是也可以包括三价材料，如钇、钪、镧、锑铬和铊。B1、B2…B1代表类钙钛矿结构中的B位元素，可以是如钛、钽、铪、钨、镍、钒、锆和其它元素，Q代表阴离子，优选是氧，但也可以是其它元素，如氟、氯和它们的混合，如氟氧化物和氯氧化物等。经验式(3)的上标表示元素的价态，下标表示经验式化合物中特定元素的原子数。对于晶胞，下标表示晶胞中元素的平均原子数。该下标可以是整数或分数。也就是说，经验式(3)包括晶胞可以在整个材料中变化的情况，如在Sr.75Ba.25Bi2Ta2O9中，平均有75％的Sr是A位原子，而25％的Ba是A位原子。如果在化合物中只有一个A位元素，则由“A1”元素代表，w2…wj都是零。如果在化合物中只有一个B位元素，则由“B1”元素代表，y2…y1都是零，超晶格母点元素也类似。尽管经验式(3)写成了更普通的形式，通常的情况是有一个A位元素，一个超晶格母点元素，一个或两个B位元素，因为本发明包括A和B位以及超晶格母点可以是多元素的情况。z的值由下式求出(4)(a1w1+a2w2…+ajwj)+(s1x1+s2x2…+skxk)+(b1y1+b2y2…+bjyj)＝2z。层状超晶格材料不包括可以满足通式(3)的所有材料，只包括能在结晶过程中自发形成清晰晶层的组成。这一自发结晶通常通过由组成混合物热处理或退火来辅助。提高的温度有利于形成超晶格的物质有序成为热力学有利的结构，如类钙钛矿八面体。术语“超晶格母点元素”，对于S1，S2…Sk，是指这些元素在插入两类钙钛矿层之间的集中金属氧化物层的形式是特别稳定的，与超晶格母点元素在整个混合层状钙钛矿材料中的均匀无序分布相反。特别地，铋具有这样的离子半径，允许它既可以作为A位材料，又可以作为超晶格母点，但如果铋的量小于极限化学计算比例，则会自发集中作为非类钙钛矿铋氧化物层。在这里，术语层状超晶格材料也指掺杂层状超晶格材料。也就是说，任何包括在经验式(3)中的材料可以掺杂各种其它材料，如硅、锗、铀、锆、锡、铬、镝或铪。经验式(3)至少包括所有三种Smolenskii-型铁电层状超晶格材料，也就是说，具有以下经验式的那些(5)Am-1S2BmO3m+3；(6)Am+1BmO3m+1；和(7)AmBmO3m+2，其中A是类钙钛矿超晶格中的A位金属，B是是类钙钛矿超晶格中的B位金属，S是如铋和铊的三价超晶格母点金属，m是一个足以平衡总通式电荷的数。当m是分数时，总的平均经验式提供了多个不同的或混合的类钙钛矿层。通式(7)是优选的。在这里，最优选的层状类钙钛矿材料是“混合层状超晶格材料”。引入这一术语是因为没有合适的词或词语来描述这些材料。混合层状超晶格材料在这里包括具有至少三个相互连接层的金属氧化物，各层皆具有相应的离子电荷，(1)第一层(“A/B层”)可以含有A位金属，B位金属，或A位金属和B位金属，A/B层可具有或不具有类钙钛矿氧八面体晶格；(2)超晶格母点层；(3)第三层(“AB层”)含有A位金属和B位金属，AB层具有不同于A/B层晶格的类钙钛矿氧八面体晶格。这些材料的有用特点是形成超晶格金属的无定形溶液或无序单一混合物，当在氧气中被加热时，将自发产生热力学有利的层状超晶格。混合层状超晶格材料包括至少三种不同类型的离子层。最简单的一种是有一种超晶格母点层G和两种不同的氧八面体层，即L1和L2(A/B和AB层)。八面体层被超晶格母点层分开。因此可以观察到有序类钙钛矿层之间插入了G层的无序排列，如(8)GL1GL1GL2GL1GL2GL2G.在相应层的构成单元的亚晶胞结构中L1不同于L2。L1-结构(A/B)层类形成了钙钛矿层总数的百分比。这一百分比可以看作插入在两G层之间的给定类型的L层浓度导出的可能性δ。总的δ可能性等于1，对于给定层这些可能性是相互排斥的。L1和L2层也可以具有多个结构上相当于A位的部分或多个相当于B位的部分。例如，L1和L2层可以包两个结构上相当的B位金属，B和B′，它们具有类似的离子半径和价态。因此，B′元素在层L1和L2的平均经验通式中构成了总B位元素的百分比。对每一层的平均经验通式中的每一种金属都有给定通式部分α。其中L1和L2层是相同的，层状超晶格材料具有非混合的类型。更一般地，离子层可以在总的超晶格中按平均重复结构式自我重复(9)G{[(L1δ1)(∑i＝1JMiαi)][(L2δ2)(∑i＝1JMiαi)…[(Lkδk)(∑i＝1JMiαi)]}G…，其中G是具有三价金属的超晶格母点层；L含有A位和/或B位有与其它由相应整数下标1，2，和K表示的L层相比不同晶格材料的层；δ是找到形成特定晶格结构的层L的相互排斥可能性；αi是相应L层的平均经验式中的给定金属Mi的经验式部分；J是一个等于相应L层中金属Mi总数的整数。整个平均通式(9)包括多个不同的L层，由离子亚晶胞形成。A/B层最好是能具有A/B层平均经验式(10)的L层类型，(10)(Am-1BmOc)v，其中A是适用于A/B亚晶胞的A位金属；B是适用于A/B亚晶胞的B位金属；O是氧；m是其值至少为1的数；c是选自(3m+1)，(3m+0.5)和(3m)的值；S是三价超晶格母点元素；V中选自1+、1-、2-和3-的A/B层电荷。A/B层可以具有类钙钛矿八面体结构；然而，也可以包括以非钙钛矿结构排列的A位金属和/或B位金属。也就是说，上面的“A位金属”和“B位金属”是指具有适当离子半径以用于钙钛矿晶格中的金属阳离子，但是这些阳离子不需占据类钙钛矿晶格中的A位和B位位置。例如，(m＝1)材料不是类钙钛矿，因为它们没有A位元素，(m＝1)材料仍然包括在通式(11)内。合适的A位金属通常具有约0.9-约1.3的离子半径，而合适的B位金属通常具有约0.5-约0.8的离子半径。类钙钛矿AB层是优选包括经验式(11)的L层型(11)(A′n-1B′nO3n+1)v′，其中A′是类钙钛矿AB离子亚晶胞中的A位原子；B′是类钙钛矿AB离子亚晶胞中的B位原子；O是氧；n是其值为大于1的数；V′是选自1+、1-、2-和3-的第二通式电荷，优选为2-。在通式(11)中，A′、B′和n中至少一个不同于混合层状超晶格材料经验式(10)中的A/B层的A、B和m，特别优选的是n不同于m。超晶格母点层最好具有经验式(12)(S2O2)2+，其中S是三价超晶格母点元素铋和铊。相应于通式(11)的层按根据通式(9)和(10)平均各层的电荷的需要自我重复。通常地，对于每一相应于通式(9)的L层和每一相应于通式(10)的L层有一个相应于通式(11)的层。第二极16也优选由铂形成，厚度约为1000-2000，也通过传统的原子溅射技术在层15之上形成。在集成电路技术中，硅晶层11通常是作为“基片”。这里，术语“基片”更通俗一点讲是为另一层提供支撑的任何层或层的结合。例如，介电层15的基片18直接是铂第一电极14，但也可以广义地解释包括层11、12和13。我们出称完成的各个状态下的器件为晶片20，它包括此时已完成的所有层。正如现有技术中所知，电容器10可以包括其它常用的层，例如扩散阻挡层。许多其它材料可以用作前面讨论过的任何层，如氮化硅可用途绝缘层12，砷化镓、锑化铟、氧化镁、钽酸锶、蓝宝石或石英可以作为基片11，以及许多其它的粘结层、阻挡层、和电极材料。此外，应当理解图1不是指一个实际电子器件的任何特定部分的实际横截面图，而仅仅是一个理想化的代表，以用来比其它可能的方式更清楚和全面地说明本发明的结构和方法。例如，各层的相对厚度未按比例表示，因为，否则某些层，如基片11会太厚以致图中不能画出。电容器10最好形成集成电路储存器19的一部分，正如现有技术中所已知的，它包括其它电子器件，如晶体管、其它电容器等。其它器件未示出。例如，在DRAM中，储存器19可以包括一个含有行和列的存储单元的存储器阵列组件，每一个存储单元包括一个可操作地与电容器10联接的晶体管。此外，本发明方法制造的介电层15可以结合到其它器件中，如铁电FETs和电容器。图2描述了制造电容器10的工艺流程图。为了便于讨论，我们考虑在图2的方法中在步骤P28中未使用UV辐射。步骤P28中不使用UV的图2方法在这里称之为“标准方法”，因为这一方法用来制造“标准”金属氧化物电容器10以作为与按本发明方法制造的电容器10比较的基础。标准方法和本发明的UV方法都以图1的实施例进行讨论，但正好与根据具有铁电或介电电容器器件的任何集成电路器件的讨论一样。在步骤P22中提供并制备基片18。这一基片最好包括硅晶体11，其上用传统方法生长二氧化硅层12，如在扩散炉中在氧气氯下加热晶体11到约1100℃的温度。粘结层13(图1)选择地溅射在层12，接着溅射第一铂电极14。在步骤P24中，制备原料金属氧化物前体溶液。这一步骤可以在淀积金属氧化物介质15之前进行，但通常是预先制备好。溶液的制备步骤优选在惰性氩气或氮气氯下进行，或至少在干燥的空气中进行。优选的反应包括使金属烷氧基羧酸盐与金属醇盐或金属羧酸盐反应在以提供具有中心-O-M-O-M-O-结构的反应产品，如(13)(14)其中M和M′是金属；R和R′的定义与上面相同；R″是一个烷基，优选具有约0-16个碳原子；a、b和x是表示相应基团的相对量的整数，满足M和M′的相应价态。通常反应式(13)是主要的。因此，形成了具有低沸点的醚。从前体中沸腾而出的这些醚离开了最终产品，最终产品具有减少的有机物含量，部分形成了最终所要求的金属氧化物的金属-氧-金属键。如果加热充分，也会发生一些(14)的反应，产生金属-氧-金属键和酯。酯具有较高的沸点，残留在溶液中。在最终前体涂布到基片之后，这些高沸点有机物进行缓慢地干燥处理，这样能减少破裂和缺陷；因此，在每一情况下，形成了金属-氧-金属键并最终前体性能得到了改进。如果将金属羧酸盐添加到金属烷氧基羧酸盐中，加热混合物，会发生如下反应(15)其中R-COOOC-R′是一种酸酐，这一术语的定义与上面相同。这一反应需要比上面的反应(13)和(14)多很多的热量，进行的速度也慢得多。可以用过量的羧酸来加热式(13)-(15)的反应产物，以用羧酸配位体来取代烷氧化物配位体，所以了减少了羧化产物水解的可能性，延长了前体的贮存寿命。以在涂布到基片上之前前体中金属的量为基准，溶液的摩尔浓度优选调节到0.1-0.5摩尔Bi2标准化经验金属氧化物通式。在步骤P26中，前体溶液被涂布到基片18上，优选以1300RPM-2000RMP的速度旋转晶片约20-60秒。旋涂通常消耗约3ml前体溶液，最好在1500rpm下进行。作为选择，步骤P26可以包括使用喷雾淀积方法，这一技术公开在共同待审的申请07/993,380中。步骤P28包括烘烤前体，优选在空气或干燥的氮气中，并优选在约120℃-500℃烘烤足够长的时间以从液体薄膜中基本除去所有有机物，以产生固体金属氧化物薄膜15。可以预料，在烘烤过程之后，由于残留有机组分的焙烧，在最终金属氧化物产品中会有少量的碳残余物。例如，步骤P28可以在400℃下在空气中进行2分钟。步骤P28可以再分为连续的加热步骤，每一步的温度都比前面高。这种分步烘烤方法减少了对前体的热振荡，这种热振荡可能导致前体膜的起泡和破裂。分步烘烤方法包括以下连续步骤(1)在温度为120-160℃的热板上在空气中将基片烘烤1-5分钟；(2)在温度为240-280℃的热板上在空气中将基片烘烤2-6分钟；和(3)将基片暴露于电磁辐射源(不是UV)，可以将基片表面温度提高到至少约700℃，优选经最长40秒的时间。上述步骤(3)例如可以通过使用钨-卤灯(可见光谱)以在30秒内达到725℃的温度，包括以100℃/秒的速度从室温达到725℃。在步骤P30中，如果所得到的干燥膜不具有所需的厚度，则可以重复步骤P26和P28，直至获得了所需厚度。步骤P32包括使干燥的前体退火，以形成晶体金属氧化物层15。第一次退火优选在500℃-1000℃的温度下，在氧中进行30分钟到2小时。步骤P32优选在700℃-850℃，在氧气氛中以推拉法进行30-90分钟，包括5分钟推入扩散炉中和5分钟从炉中拉出。最优选的退火温度是800℃，80分钟。在P34中，器件用传统方法构图。第二电极16被溅射到工作区。器件通过涂布负或正抗蚀剂，然后通过离子刻蚀并除去抗蚀剂来构图。步骤P36包括使构图好的器件退火以除去构图缺陷。第二次退火优选达到第一次退火的最高温度50度内的最高温度。以降低中中间层的热应力。例如，在第一次在800℃下退火后，优选在800℃下进行30分钟的第二次退火。步骤P38包括，如果必要的话，通过添加附加层和进一步的退火完成该器件。在上面的讨论中，省略了应用UV辐射。紫外光优选作为步骤P28的一部分使用，但是，也可以作为步骤P24和P32的一部分使用，其效果较少。UV光谱的波长为约4-400纳米(“nm”)。用于本发明的特别优选的UV辐射段具有约180-300nm的波长，最优选约220-约260nm的波长。选择的这一波长是针对前体中的C-O键的离解。在步骤P28中优选通过可调准分子激光器来应用UV辐射，然而，出可以使用其它可接受的激光源，如DanielsonUV光源或氘(D2O)灯。步骤P28的UV曝光技术包括在长至约10分钟内，在5-20mW/cm2的强度下曝光。特别优选的紫外波长用来离解前体溶液中的碳氧δ键，离解的有机配位体和其它组分可以从基片中以蒸汽的形式除去。与在未用集中UV辐射时形成的“标准”金属氧化物比较，这一UV诱导离解提供了具有减少了碳含量的金属氧化物。UV辐射还影响按本方法生产的金属氧化物材料的晶粒形成，正如在X射线衍射强度峰值中通过c-轴取向的差别所证实的。这一UV影响的晶体形成的特征还在于明显改变了金属氧化物的电学性质，即极化疲劳和漏电得到了改进。下面的非限制性实施例描述了实施本发明的优选材料和方法。实施例1-7用来描述提供可以用在步骤P24中的原料前体溶液的优选方法。实施例1制备钽酸锶铋液体前体溶液表1的前体组分从指定的市场获得，并细分以获得所示的部分。在下表中，“FW”表示分子量，“g”表示克，“mmoles”表示毫摩尔，“Equiv”表示溶液中的当量数。表1</tables>将五丁氧基钽和2-乙基己酸放入盛有40ml二甲苯的250ml的锥形烧瓶中，即每100mmol钽约50ml二甲苯。烧瓶上盖一50ml的烧杯以辅助回流并隔绝空气中的水份。该混合物在160℃的热板上用磁棒搅拌48小时并回流，以形成基本均匀的含有丁醇和2-乙基己酸钽的溶液。应当理解，溶液中的丁氧基部分几乎完全被2-乙基己酸所取代，但是在该实施例的加热参数中并不完全取代。在48小时届满后，移开50ml的烧杯，热板温度升高到200℃以蒸馏丁醇、水和醚组分，从溶液中除去这些组分。当溶液第一次达到124℃时，表示基本所有的丁醇、水和醚已从溶液中除去，从热板上移开烧瓶。烧瓶和其内容物冷却到室温。向烧瓶内的冷却混合物中加入锶和50ml2-甲氧基乙醇溶剂，以及100ml二甲苯溶剂。将烧瓶和其内容物返回到200℃的热板上，再用50ml的烧杯盖上，回流5小时，按反应式(13)和(14)形成钽-锶的烷氧基羧酸盐复合物。移开烧杯，允许溶液温度上升到125℃以从中除去2-甲氧基乙醇溶液，以及溶液中的任何醚、醇或水。从热源上移开后，烧瓶冷却到室温。将三-2-乙基己酸铋加入到冷却的溶液中，并用二甲苯进一步稀释到200ml以形成预前体溶液，这一溶液每升可以形成0.002摩尔的SrBi2.1Ta2O9.15没有铋的挥发。设计前体配方以补偿在固体金属氧化物的制造中预计从液体前中挥发的铋。相对于通式(5)，Bi2.10部分包括过量的约5％(0.10)铋。考虑到在接下来的退火步骤中预计铋的挥发后，可以预料到预前体溶液能产生按通式(3)的化学计算为n＝2的材料，即0.2摩尔的SrBi2Ta2O9/升溶液。实施例2制备含有2-乙基己酸钽的二甲苯溶液的预前体表2中的组分是从市场购得的，细分以获得所示的部分。表2</tables>将五丁氧基钽和2-乙基己酸放入盛有30ml二甲苯的250ml的锥形烧瓶中，烧瓶上盖一50ml的烧杯以辅助回流并隔绝空气中的水份。这一混合物在160℃的热板上用磁棒搅拌48小时并回流，形成基本均匀的含有丁醇和2-乙基己酸钽的溶液。溶液中的丁氧基部分几乎完全被2-乙基己酸所取代，但是在该实施例的加热参数中并不完全取代。在48小时届满后，移开50ml的烧杯，热板温度升高到200℃以蒸馏除去溶液中所有的丁醇。当溶液第一次达到124℃时，从热板上移开烧瓶。烧瓶和其内容物冷却到室温。向热溶液中添加二甲苯稀释到摩尔浓度0.4mmol钽/克溶液，溶液从热源上移开冷却到室温。实施例3制备含有2-乙基己酸铋的二甲苯和石脑油溶液的预前体表3中的组分是从市场购得的，细分以获得所示的部分。表3</tables>三-2-乙基己酸铋的石脑油溶液注入到250ml的烧瓶中与二甲苯混合，得到0.4毫摩尔铋/克的溶液。振荡烧瓶中的溶液使之基本均匀。由于铋原子和其相应的羧酸根配位体之间的键会断裂，所以不必补充加热。实施例4制备含有2-乙基己酸铌的二甲苯溶液的预前体表4</tables>五-2-乙基己酸铌的二甲苯溶液注入到250ml的烧瓶中与另外的二甲苯混合，得到0.4毫摩尔浓度/克的溶液。振荡烧瓶中的溶液使之基本均匀，且不需加热。实施例5制备所设计的钽酸锶铋液体前体溶液以用于形成混合排列的L1和L2层状超晶格材料使用前述实施例中的预前体溶液可以制备钽酸锶铋前体溶液，该前体溶液包括能形成83％钽酸锶L2和17％钽酸盐L1金属氧化物部分的相对比例组分。将2ml等份的实施例1的0.200M的前体溶液放入250ml的烧瓶中，即可以以产生0.4毫摩尔SrBi2Ta2O9的足量前体溶液。将0.210g等份的实施例3的2-乙基己酸铋溶液(0.4毫摩尔Bi3+/g)加入到烧瓶中，再将0.100g等份的实施例2的2-乙基己酸钽溶液(0.4毫摩尔Ta5+/g)加入到烧瓶中。振荡烧瓶内的组分至均匀状态。应注意到通过使用普通的二甲苯溶剂从各实施例得到的前体溶液的混合是很便利的。考虑到在下面的为生产固体金属氧化物的高温退火过程中铋的挥发，所得到的混合物包括5％过量的铋。通过对干燥的前体残留物退火，可以设计前体溶液中组分的相对比例，以生产出具有经验式Sr0.833Bi2Ta1.833O8.417的层状超晶格材料。这一材料包括多个排列的层L1、L2和G，也就是说，按通式(12)的(Bi2O2)2+的超晶格母点层，按通式(11)的83％的(SrTa2O7)2-的L2层，按通式(10)的17％的(TaO3.5)2-的L1层。这些通式不计入过量的铋部分，因为过量的铋部分用于在700-850℃的退火中补偿铋的挥发损失。当然，由于在溶液中有5％过量的铋部分，在形成固体金属氧化物的过程中当没有铋挥发时，应调节经验式。剩余的过量铋与过量的钽B位原子一起用作A位材料。其它混合层状超晶格前体溶液可以按以下关系形成(16)为了比较，通过将每一下标乘以{2/(2+2X)}，下标归上化到Bi2的值。实施例6用于形成混合晶体的L1和L2层状超晶格材料的钽酸锶铋铌液体前体溶液通过使用前述实施例的预前体溶液，制备包括相对比例组分的能形成17∶83的L1(m＝1)和L2(n＝2)金属氧化物层部分混合物的钽酸锶铋铌前体溶液。将2ml等份的0.200M的实施例1的前体溶液放入250ml的烧瓶中。将0.200g等份的实施例3的2-乙基己酸铋溶液(0.4毫摩尔Bi3+/g)添加到烧瓶中，再将0.100g等份的实施例4的2-乙基己酸铌溶液(0.4毫摩尔Nb5+/g)添加到烧瓶中。振荡烧瓶中的混合组分至均匀状态。通过使用普通的二甲苯溶剂，各实施例中的前体溶液的混合是便利的。通过对干燥的前体残留物退火，可以设计前体溶液中组分的相对比例，以生产出具有通式Sr0.833Bi2Nb0.167Ta1.667O8.417的层状超晶格材料。这一材料包括按通式(9)排列的混合L1、L2材料层。前体设计允许在整个L1和L2材料中等量取代五价B位原子Ta5+(离子半径0.68)和Nb5+(离子半径0.69)。根据化学计算平衡的17∶83L1和L2铌酸锶铋钽材料混合物，G是通式(12)的(Bi2O2)2+。L1代表具有按通式(10)的经验式(Nb0.091Ta0.909O3.5)2-的17％的L层。L2包括双八面体金属组的厚度，具有按通式(11)的经验式(SrNb0.182Ta1.818O7)2-。基于添加的L1(铌)材料量(0.2/(1+0.2)＝0.17)，δ1是0.17。对于L2层，δ2是0.83。对于L1层部分，基于添加的铌量，M1α1是0.091，基于添加的钽量，M2α2是0.909。对于L2层部分，对于锶A位金属，M1α1是1.0，对于铌B位金属，M2α2是0.182；对于钽B位金属，M2α2是1.818。实施例7制备钛酸锶液体前体溶液用于制造ABO3钙钛矿钛酸锶的前体溶液是使用表5中的组分制备的，这些组分都是从市场上购买的。锶和50ml2-甲氧基乙醇放入2-乙基己酸中。搅拌溶液，并加热到最大温度115℃，以蒸发掉所有轻烃和水，并生产锶的烷氧基羧酸盐。异丙氧基钛(titaniumisoproporide)溶解在50ml甲氧基乙醇中，搅拌并加热到115℃，以蒸发掉异丙醇和水。混合锶和钛的溶液，并搅拌加热到最大温度125℃以蒸发到体积为60.0ml。表5形成前体的反应剂</tables>所得前体的浓度是每升0.533摩尔SrTiO3。就在使用前，通过向5ml上述SrTiO3溶液中加入25ml二甲苯进行交换，并搅拌和加热到最大温度128℃，以蒸发出7ml，得到体积为23ml的浓度为每升0.116摩尔SrTiO3的最终溶液。实施例8示范性的层状超晶格材料用与实施例1-6类似的方法生产可以产生列于下表6的层状超晶格材料的前体。应注意的是前体优选含有过量5％的铋，但过量的铋并未反映在表6中。在表6中，术语“X值”是指通式(16)中的变量X。表7根据以下通式形成混合L1和L2层状超晶格材料的前体G{[(L1δ1)(Σi=1jMii)][(L2δ2)(Σi=1jMiα1)]...]]>[(Lkδk)(Σi=1jMiαi)]}G,]]>*G是(Bi2O2)2+，**这些式未考虑相应前体该液中5％的过量铋。实施例9不用UV方法生产标准金属氧化物样品使用实施例1的钽酸锶铋进行图2的制造方法。制备常规4英寸多晶晶片以接受实施例1的SrBi2Ta2O9溶液。制备过程包括在1100℃下，在氧气中按传统方法扩散炉烘烤，以产生一层厚的二氧化硅敷层12(参看图1)。包括氧化物12的基片冷却到室温，插入到真空室进行传统DC磁控溅射。使用的放电电压为95伏，电流为0.53安培，溅射压力为0.0081乇，在氧化物层12上溅射160厚的钛金属。然后，使用放电电压130伏，电流为0.53安培，在钛金属之上溅射厚度为2200的铂。基片(包括钛和铂金属)在扩散炉中，在氮气氛中，在450℃下退火2小时10分钟。这一时间包括5分钟推入炉中和5分钟从炉中拉出。所得结构包括图1中的层13和14。在步骤P24中，2ml实施例1的0.2M的SrBi2Ta2O9前体用1.08ml乙酸正丁酯调节到0.13M，并通过0.2μm过滤器。基片在传统的旋涂机中以1500rpm旋转。旋转时，用滴眼器(eyedroper)将前体溶液涂布到基片上，时间为30秒。涂布了前体的基片从旋涂机中移出，在空气中，在140℃的热板上干燥2分钟。基片在另一260℃的热板上再干燥4分钟。基片在氧气中在725℃下，使用从AG-associatesInc.购得的HEATPULSE410钨-卤灯设备作为热源再干燥30秒。钨卤灯泡包括八个J208V灯泡(从日本的Ushio购得)，总功率为1200W。加热曲线包括以100℃/秒的速度从室温升温到725℃。旋涂和干燥重复两次以增加层15的总厚度。在这一实施例中，在连续的三个烘烤步骤中，基片都不暴露于UV辐射。在层15位置处的包括干燥前体材料的基片在氧气氛中(O2)中，在800℃下，在扩散炉中退火80分钟。这一时间包括5分钟推入炉中，5分钟从炉中拉出。与前面一样，使用DC磁控溅射2200厚的金属铂。基片使用传统的负抗蚀剂掩膜和氩离子刻蚀构图。在除去抗蚀剂后，器件在氧气氛下在800℃下退火40分钟，包括5分钟推入炉中，5分钟从炉中拉出。这一方法可以选择其它前体形成表6中所列的任何一种金属氧化物材料。实施例10使用UV方法生产一种取向金属氧化物样品使用实施例1的前体，按同样方式重复实施例9的制造技术，例外的是在步骤P28中进一步包括在150℃的热板和在270℃的热板烘烤的整个时间内将基片暴露于UV辐射。所用的UV源是Danielson灯，该灯能产生180nm-约300nm的光谱，其强度在220nm为9mW/CM2，在260nm为15mW/CM2。当基片暴露于钨卤灯时不暴露于UV辐射。这一方法可以选择其它前体形成表6中所列的任何一种金属氧化物材料。实施例11漏电流测定的比较含有按实施例9标准方法的Sr0.909Bi2Ta1.909O8.682样品的电容器10可操作地连接到HewlitPackard4145A半导体分析仪(皮安)上以测定漏电流。按实施例10制各的包括UV辐射取向的Sr0.909Bi2Ta1.909O8.682样品的电容器10也进行同样的测定。图3为所获得的数值的曲线图，包括以每cm2安培计(对数)的电流对纵坐标电压的曲线。数据点是在0-10V的范围内以0.05V的增量获得的。在1V-8V内两种样品的漏电流密度都在10-7-10-8内变动。较直间隔线部分表示在2-8V内由单一电荷转移机理主导。标准样品(由虚线表示)比UV取向样品基本上大一半。因此，可以看出，在干燥过程中的UV处理在钽酸锶铋材料中具有较低(较好)的漏电流密度。按实施例9制备的标准Sr0.833Bi2Ta1.833O8.417样品进行漏电流测定，同时，按实施例10制备的UV取向Sr0.833Bi2Ta1.833O8.417样品也进行漏电流测定，图4描述了其漏电流密度的log(安培/cm2)对电压的曲线。同样，UV取向样品具有较低的漏电流密度，在1-10伏内比标准样品小0.5-0.25个数量级。与UV取向样品比较，对按实施例9制备的标准SrBi2Ta2O9品进行漏电流测定。图5描述了其结果。同样，UV取向样品的漏电流密度比标准样品小0.2-0.5个数量级。实施例12极化比较测定在包括HewlitPackard3314A振荡器和HewlitPackard54502A数字化示波器的未补偿的Sawyer-Tower电路中，对包括厚度为1600的标准Sr0.909Bi2Ta1.909O8.682材料的电容10进行极化滞后测定。在20℃使用正弦波函数从薄膜获得了测定结果，正弦波的频率为10,000Hz，电压振幅为0.25、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0和7.0伏。图6描述了所获得的每一振幅下的极化滞后曲线。X轴是单位为KV/cm的电场，Y轴是观察到的剩余极化，单位为μC/cm2。在电压大于约5伏后剩余极化值(2Pr)上升到约21μC/cm2，滞后曲线上的急剧上升的、准矩形的、方框性质说明良好的铁电存储转换性能。图7是图6中每一滞后环的剩余极化对施加电压的曲线，说明施加的电压大于2V时标准方法Sr0.909Bi2Ta1.909O8.682样品完全转换。图8是图6的每一极化环中矫顽电场对施加电压的曲线，说明为转换标准方法样品需要约54.4KV/cm的矫顽电场。为了比较，UV取向Sr0.909Bi2Ta1.9093O8.682样品进行相同的滞后测定。图9类似于图6的极化滞后曲线，说明对于UV取向样品，在电压超过约5V时，2Pr极化下降到11.5μC/cm2。图10是图9的每一滞后环中剩余极化对施加电场的曲线，说明在施加的电场大于约2V时，标准方法Sr0.909Bi2Ta1.909O8.682样品完全转换，图11是图9的每一极化环路中矫顽电场对施加电压的曲线，说明为转换标准样品需要约70KV/cm的矫顽电场。使用较小的电压增量0.13V对标准方法和UV取向样品Sr0.909Bi2Ta1.909O8.682重复进行极化测定。图23描述了两种样品的结果，用来比较极化曲线的初始区域。在早期施加0.3-1.0V电压时，UV取向样品具有较陡的上升。在曲线的这一区域内较陡的上升是相对于标准方法样品的性能改进，因为标准方法材料的上升越平缓使这一材料对噪声诱导的部分极化转换越敏感。UV取向样品更抗电噪声的影响。实施例13PUND转换测定为进行PUND转换测定，将标准方法Sr0.833Bi2Ta1.833O8.417样品与HewlitPackard8115A双通道脉冲发生器、HewlitPackard54502A数字化示波器，以及50欧姆电阻负载连接。PUND转换曲线以毫微秒对电流安培纵坐标表示。PUND曲线是由已知方法产生的，先用一负向使样品初始化，然后，在一组四个电压脉冲下测定流过电阻负载的电流，四个脉冲是一个正(P)脉冲，第二个正或上脉冲(U)，一个负脉冲(N)，和另一个负或下脉冲(D)。所有脉冲都具有相同的绝对幅度。第一负脉冲确保材料开始时有负极化。第一正脉冲，“P”，使材料向正极化转换。因为样品已正极化，第二脉冲，或“U”，测定了正向的剩余极化与饱和极化之间的变化。类似地，“N”脉冲测定了负向转换电流，而“D”脉冲测定了负向的剩余极化与饱和极化之间的变化。对于标准存储单元的结构(不是所有的结构))，PUND曲线说明了材料在非挥发铁电转换存储器应用上的适用性。通常要求“P”和“N”曲线与“U”和“D”曲线很好地分开，在标准结构中产生大的信号。还要求所有曲线快速下降到低值，曲线的迅速下降说明材料接通电流(completecurrent)，迅速地产生了信号。这就是所谓的“快速转换”材料。在这一测试中，转换时间通常是下落到最大幅度的10％时所用的时间，因为10％的水平通常是在典型的集成电路的噪声范围内。图12包括标准方法Sr0.909Bi2Ta1.909O8.682L1和2混合样品的PUND转换曲线，是一电流安对时间毫微秒的曲线。测定值是用方波振荡频率10,000Hz，用电压幅度5V获得的。这些曲线说明铁电材料具有短的存储转换时间，在小于约60毫微秒内实际上已完成了存储转换，即使是在负向转换曲线中也是这样的。UV取向Sr0.909Bi2Ta1.909O8.682样品也进行比较PUND转换测定。图13描述了PUND结果。存储转换时间非常短，即使是负向转换周期也在小于65秒的时间内实现了转换。对于两种样品，都观察到转换时间很好地下落入了能用于集成电路存储器的可接受的极限范围内。实施例14比较耐疲劳测定对标准方法和UV取向的SrBi2Ta2O9和Sr0.909Bi2Ta1.909O8.682材料，分别重复实施例13的PUND转换测定109次循环。图14是饱和极化度μC/cm2对转换循环对数值的图，描述了从标准方法SrBi2Ta2O9样品获得的数据。四根标有p、u、n或d曲线表示得到相应曲线的PUND转换循环的相应部分。p和n曲线表明在109次循环中大约下降12％和7％。这一疲劳水平说明标准样方法品的极化在转换条件下非常不稳定，如果这些条件在使用环境下经常发生的话，则不适宜用作存储器材料。图15是类似于图14的耐疲劳性的图，但描述了从UV取向SrBi2Ta2O9样品获得的结果。图15说明，UV取向样品在109次循环中基本没有发生疲劳。因此UV取向样品适合于在普通条件下用作存储器材料。图16是类似于图14和15的图，但描述了从标准方法Sr0.909Bi2Ta1.909O8.682样品获得的数据。曲线表明，在109次循环后p曲线下降约11％，n曲线下降约14％。因此，这一材料不适合于在普通条件下用作存储器材料。图17是类似于图14、15和16的图，但描述了从UV取向Sr0.909Bi2Ta1.909O8.682样品获得的数据。在循环后，在实验精度极限内，p和n曲线基本不出现疲劳。因此，这些材料适合于在普通条件下用作存储器材料。实施例15在不同方法步骤中进行UV退火的影响按实施例9制备各种SrBi2Ta2O9样品，但步骤P28的干燥和UV曝光条件按以下描述改变。这些方法生产的不同样品分别标记为MS1-N、MS1-L、MS2-N、MS2-L、MS3-N、MS3-L、MS4-N和MS4-L。要没有铋的挥发时，所有样品都由同一具有足以生产平均通式为SrBi2.18Ta2.0O927的金属氧化物的金属组分的前体溶液制造。步骤P28的工艺条件如表7所述。例如，MS1-N和MS1-L样品都经UV光照5分钟，同时在150℃和/或270℃下干燥。MS2-N和MS2-L样品都在270℃下干燥5分钟期间经UV光照。MS1-L样品在第一次退火前也经UV光照，如MS*-L样品的剩余物一样。这些工艺条件取代了实施例9中步骤P28的条件。表7P28的变化</tables>*UV光照在旋转前施加到前体上(5分钟，150℃)对最终样品进行测定，以确定其厚度、薄层的介电常数、在约3伏下的2Pr极化、以及在约3伏下的2Ec。这些结果列于下表3中。表3</tables>*UV光照在旋转前施加到前体上(5分钟，150℃)MS1-N和MS1-L样品的介电常数只有各MS2、MS3以及MS4样品的一半。这些样品与其它样品比较，具有明显较低的介电常数和较高的2Ec。因此，可以看出，在步骤P28的金属氧化物形成的前期干燥阶段中应用UV的效果比在其它阶段应用大。实施例16X射线衍射测定实施例15的各SrBi2.18Ta2.0O9.27“MS”样品进行传统的X射线衍射分析，其结果示于图18-22中。图18-22中的每一幅都描述了由冲击辐射的光电二极管计数的每秒的数量(CPS)的X射线强度对二倍Bragg角的关系。X轴表示BraggX射线分光仪的圆周距离，被转化为二倍Bragg角(2Θ)。每一峰值都标有相应于2Θ值的距离，每秒的计数强度和晶格点的确定(在括号内)，它们都是按本领域内的技术人员可以理解的传统方法确定的。图18和19描述了MS1-N和MS1-L样品的结果，它们基本上相同。类似地说明，当在退火前在干燥步骤中已经施用了紫外辐射后接着进行UV辐射时，在样品退火前进行紫外辐射的形为基本不会产生超晶格材料中晶体的再取向。图20(MS2-N)、21(MS3-N)和22(MS4-N)描述了与MS1样品比较的明显差异。特别地，MS2-N、MS3-N和MS4-N样品非常相似，与MS1样品比较，其峰值强度有明显的差异。例如，(006)、(008)和(0010)晶格点在MS1-N(图18)中具有比在MS3-N(图21)中较大的强度值；如，峰(006)在MS1-N中的强度值是887，而在MS3-N中峰强度值是170。图18还表明峰(020)的强度为207，图21表明峰(020)的强度为1087。887/207(图18)的量与170/1087(图21)的量比较，说明相对于在图18中的晶格点(020)晶格点(006)具有较大的相对丰度(abundance)。因此，UV辐射已在这些具有相同化学计算量的材料中诱导了晶格的改变。类似的相对丰度的不同也出现在峰(008)和(0010)中。这些值表明MS1样品在直角坐标系(abc)中具有较大的c-轴晶粒取向。图18-21的结构因子的数学分析说明MS1-N和MS1-L样品沿c-轴具有明显的再取向。这一分析是可能的，因为由入射到与具有适当的Bragg角的平面(HPL)上所致的衍射辐射强度，可以通过传统的方式作为结构因子的平方计算出来。UV诱导取向倾向于c-轴的这一观察结果被以下事实所证实Millet指数值(111)、(113)、(020)和(135)峰强度在样品MS1-N中比在不接受UV辐射的MS3-N中丰度小。结合这些铁电材料在介电常数、极化度、和场强的巨大差异，及晶体沿c-轴再取向的证据，表明晶粒中的铁电畴也在晶体结构中再取向，因此，与具有相同平均配方的非UV加工的或“标准”样品相比，提供了具有明显不同电学性质的UV加工铁电材料。实施例17除去碳杂质实施例15的MS1-N和MS3-N样品经受X射线光电光谱(XPS)分析，以确定在最终样品中是否有任何碳杂质存在。应当理解，XPS技术的精度仅在20％内。结果表明，MS1样品的平均通式是C4SrBi2.3Ta3.4O11.5，MS3-N样品的平均通式是C9.6SrBi2.4Ta3.4O10.7。MS1-N和MS3-N材料分别用作在基片上光DC磁控溅射淀积的靶。溅射后，MS1-N样品的平均通式是SrBi1.5Ta2.9O9.5，MS3-N样品的平均通式是C9.5SrBi2.3Ta3.3O9.8。这一结果表明，初始样品含有碳杂质，这些杂质来自干燥和退火步骤中的有机物质的烧结。XPS技术仅能用于分析材料的表面，所以，对确定初始产品的内部碳含量，溅射是必要的。溅射可以减少MS1-N样品中的碳含量，它是UV干燥的起始材料。相反，溅射不能从MS3-N样品中除去碳，它不暴露于UV辐射处理。因此，高碳含量弥漫了MS3-N样品的整个结构，正如溅射材料中的碳含量所反映的。与之相反，MS1-N样品相对地不含碳。提高MS3-N样品的碳含量，可相应地提高MS3-N样品的极化度，这一点是已知的。然而，在超晶格中的高浓度杂质，如碳，在极化状态重复转换时，会诱导加速不可逆疲劳损害的点缺陷。实施例13的疲劳测定证实了这一发现，因为含有碳杂质的样品具有低的耐疲劳性。因此，可以看出，UV辐射在从超晶格中除去碳是成功的。实施例18电容测定标准方法Sr0.909Bi2Ta1.909O8.682样品可操作连接地到HewletPackard4275ALCR计上以在20℃下进行电容对电压的测定。根据偏置电压-5～5V增量0.200V，调制频率为100,000Hz振幅为0.026V的正弦波函数。图24描述了电容F/μm2与偏置电压的关系。在0V附近峰值电容超过约1.25×10-14F/μm2。在5V范围内下降到约7.5×10-15F/μm2。这一结果表示薄膜材料具有非常高的电容。为了比较，UV取向Sr0.909Bi2Ta1.909O8.682样品也进行与标准方法样品相同的测定。图25描述了其结果。在0V附近峰值电容超过约7×10-15F/μm2。在5V范围内下降到约5.3×10-15F/μm2。UV取向样品的相对较低的电容在DRAM电路及类似电路中具有特殊的优点。例如，DRAM读出放大器可以用来驱动到几个DRAM作为共漏极的毕特线(bitline)。电容器通常将毕特线与地连接，寄生电容的其它例子存在于相关电路中。这些电容需要DRAM电路必须在相对高电压(相应于操作温度)下操作，以克服这些电容。使用低电容的UV取向样品具有降低所需操作电压的优点。这里已描述了使用紫外辐射以制造用于数字存储器，如DAM的金属氧化物集成电路电容器的方法。应当理解，在附图中示出的和在说明书描述的具体实例是示例性的，而不是用来限定本发明的。此外，很明显，本领域内的技术人员在不离开本发明概念的情况下，可以对所述实例作出许多利用和改动。这些结构和方法可以与许多其它不同的结构和方法结合。可以使用等同的材料、不同的材料厚度、淀积基片的其它方法和电极层。还有一点也是很明显的，即列举的加工步骤在实例中可以不同的顺序进行，或等同结构和方法可以替换所描述的结构和方法。本领域的技术人员可理解，上面描述的优选方案可以在不脱离本发明的真实范围和精神的情况下作明显的改动。因此，本发明者在这里声明，为了保护他们在本发明内的所有权利，他们的发明依赖等同物规则。权利要求1.一种制造低漏电流、薄膜金属氧化物电学器件(20)的方法，所述方法包括以下步骤提供基片(11，12，13，14)和一种含有多种金属物质的液体前体，其量足以由于所述前体退火产生固体金属氧化物(15)；和将所述液体前体涂布到所述基片上，在所述基片上形成液体薄膜；和在足以形成干燥金属氧化物薄膜的条件下干燥所述基片上的所述液体薄膜；所述方法的特征在于以下步骤将所述前体、所述液体薄膜、和所述干燥氧化物薄膜的至少一种暴露于紫外辐射源，紫外辐射源具有足以使所述金属氧化物薄膜中的电学性质发生改变；此后将所述干燥的金属氧化物薄膜退火。2.根据权利要求1的方法，所述紫外辐射的波长为约180nm-约300nm。3.根据权利要求2的方法，所述紫外辐射的强度在220nm时至少约9mW/cm2而在260nm时至少约15mW/cm2。4.根据权利要求1的方法，其中所述曝光步骤与所述基片和所述液体薄膜的烘烤步骤在约120℃-约500℃下同时进行。5.根据权利要求1的方法，其中所述提供步骤包括以聚烷氧基化金属复合物的形式供应所述前体。6.根据权利要求5的方法，其中所述聚烷氧基化金属复合物具有如下通式(R′-COO-)aM(-O-M′(-O-C-R″)b-1)n，其中M是外价态(outervalence)为(a+n)的金属，M′是外价态为b的金属，M和M′优选分别选自钽、钙、铋、铅、钇、钪、镧、锑、铬、铊、铪、钨、铌、锆、钒、锰、铁、钴、镍、镁、钼、锶、钡、钛、和锌；R′是优选具有4-9个碳原子的烷基；R是优选具有3-8个碳原子的烷基。7.根据权利要求1的方法，其中所述提供步骤包括混合所述有效量的所述金属以形成所述金属氧化物的层状超晶格材料。8.根据权利要求7的方法，其中所述层状超晶格材料是混合层状超晶格材料。9.根据权利要求7的方法，其中所述层状超晶格材料包括钽酸锶铋。10.根据权利要求7的方法，其中所述层状超晶格材料包括钽酸锶铋铌。11.根据权利要求1的方法，其中所述曝光步骤包括向所述液体前体施用紫外辐射。12.根据权利要求1的方法，其中所述曝光步骤包括在约120℃-500℃的温度下烘烤所述液体薄膜。13.根据权利要求8的方法，其中所述曝光步骤包括在约400℃下在空气中烘烤约12分钟。14.根据权利要求1的方法，其中所述曝光步骤包括在约120℃-500℃的温度下第一次烘烤所述液体薄膜，然后对所述固体薄膜进行UV辐射。15.根据权利要求14的方法，其中所述第一次烘烤是在干燥的氮气或空气中在120℃-160℃下进行的。16.根据权利要求14的方法，其中所述曝光步骤进一步包括在所述涂敷步骤后在约240℃-280℃下进行第二次烘烤。17.根据权利要求8的方法，其中所述曝光步骤进一步包括在所述第二次烘烤步骤后进行第二次紫外辐射步骤。18.一种用于薄膜电容器、集成电路等的金属氧化物晶体材料，包括紫外辐射处理过的具有第一通式的液体淀积金属氧化物，所述辐射处理过的金属氧化物形成具有第一极化度和沿晶轴的第一晶体取向的第一晶体材料；所述第一极化度和所述第一晶体取向不同于第二极化度和第二晶体取向，所述第二极化度和第二晶体取向是从具有与第一通式相同的第二通式、但在没有足够的紫外光条件下处理以影响电学和晶体性质的比较样品确定的。19.根据权利要求18的材料，与所述第二晶体材料比较，所述第一晶体材料具有降低了的碳含量。全文摘要由溶剂中的液体聚烷氧基化的金属复合物形成的前体溶液(P22)被涂布到基片上形成金属氧化物薄膜(P26)。液体薄膜在空气中在高至500℃的温度下烘烤(P28),同时用波长为180nm－300nm的UV进行辐射。薄膜在提高的温度下二次烘烤,同时在一次或二次烘烤进行UV辐射。然后,薄膜在700℃—850℃的温度下退火(P32)以产生薄膜固体金属产品。或者,对液体前体进行UV辐射,薄膜可以用UV辐射退火,或对前体、在烘烤之前或之后对薄膜结合使用UV辐射和/或UV退火。文档编号H01L27/115GK1179231SQ96192611公开日1998年4月15日申请日期1996年3月14日优先权日1995年3月17日发明者吾妻正道,拉里·D·麦克米兰,卡洛斯·A·帕斯·德·阿劳约,迈克尔·C·斯科特申请人:塞姆特里克斯公司,松下电子工业株式会社