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Dokumentenidentifikation DE69720986T2 11.12.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0894155
Titel ZUSAMMENSETZUNG UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON METALLOXYDFILMEN
Anmelder Symetrix Corp., Colorado Springs, Col., US;
Mitsubishi Materials Corp., Omiya, Saitama, JP
Erfinder UCHIDA, Hiroto, Colorado Springs, US;
SOYAMA, Nobuyuki, Colorado Springs, US;
KAGEYAMA, Kensuke, Omiya, JP;
OGI, Katsumi, Omiya, JP;
BACON, W., Jeffrey, Colorado Springs, US;
SCOTT, C., Michael, Colorado Springs, US;
McMILLAN, D., Larry, Colorado Springs, US;
PAZ DE ARAUJO, A., Carlos, Colorado Springs, US
Vertreter Gille Hrabal Struck Neidlein Prop Roos, 40593 Düsseldorf
DE-Aktenzeichen 69720986
Vertragsstaaten DE, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 23.12.1997
EP-Aktenzeichen 979541778
WO-Anmeldetag 23.12.1997
PCT-Aktenzeichen PCT/US97/23510
WO-Veröffentlichungsnummer 0098028466
WO-Veröffentlichungsdatum 02.07.1998
EP-Offenlegungsdatum 03.02.1999
EP date of grant 16.04.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.12.2003
IPC-Hauptklasse C23C 18/12

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Flüssigabscheidungstechniken und insbesondere diejenigen, die flüssige Vorläufer- bzw. Präkursorlösungen zur Abscheidung von dünnen Metalloxidfilmen für eine Verwendung bei integrierten Schaltkreisen verwenden. Die flüssigen Lösungen schließen ein Esterlösungsmittel und ein Metallcarboxylat mit einem Metall oder Metallen in wirksamen Mengen zum Erhalt eines Metalloxids einer gewünschten Stöchiometrie nach einer Trocknung und einem Brennen der flüssigen Lösung ein.

2. Beschreibung des Problems

Flüssige Vorläuferlösungen werden manchmal in der Halbleiterindustrie zur Erzeugung von dünnen Metalloxidfilmen verwendet. Diese Lösungen schließen typischerweise eine Mischung aus metallorganischen Verbindungen, z. B. Metallalkoxide, Metallcarboxylate oder Metallalkoxycarboxylate, ein. Die metallorganischen Verbindungen werden in relativen Verhältnissen, die ein Metalloxid einer gewünschten Stöchiometrie bei einer Trocknung und einem Brennen der flüssigen Vorläuferlösung ergeben, vermischt. Metallacetate werden oft aufgrund der überlegenen filmbildenden Eigenschaften, die von kurzkettigen Carboxylaten herrühren, verwendet. Metallacetate weisen langfristig betrachtet Löslichkeitsschwierigkeiten auf und neigen dazu, aus der Lösung auszufallen.

Die Verwendung von flüssigen Vorläuferlösungen beschleunigt das Herstellungsverfahren, indem die Notwendigkeit eines Sputterns der Metalle vermieden wird. Im Vergleich dazu ist das Sputtern ein kompliziertes auf Ausprobieren basierendes Verfahren, das ein großes Ausmaß an Testversuchen benötigt, bevor eine gewünschte Stöchiometrie der Metalle in einer festen Lösung nach dem Brennen gebildet werden kann. Andererseits werden flüssige Vorläuferlösungen mit ihren eigenen Problemen in Verbindung gebracht. Flüssige Vorläuferlösungen müssen vor Ort in der Herstellungseinrichtung, in der sie benötigt werden, hergestellt werden, da es oft unmöglich ist, die flüssigen Vorläufer weit im Voraus ihrer Anwendung herzustellen. Diese Notwendigkeit ergibt sich aus der Tatsache, dass die flüssigen Vorläuferlösungen nicht gut lagerfähig sind, nachdem sie anwendungsfertig gemacht worden sind. Diese Lösungen können mit der Zeit aufgrund von weiterlaufenden chemischen Reaktionen abgebaut werden.

Vest et al., Synthesis of Metallo-organic Compounds for Mod Powders and Films, Mat. Res. Soc. Symp. Proc., Bd. 60 (1986), lehrt die Herstellung von Metallcarboxylaten aus einer doppelten Zersetzungsreaktion, die von einer Ammoniumseife ausgeht. Metallcarboxylate werden hergestellt, um Neodecancarbonsäure- und 2-Ethylhexancarbonsäureliganden einzuschließen. Vest et al. lehrt alternativ die Herstellung von Metallcarboxylaten unter Verwendung einer doppelten Zersetzungsreaktion, die von einer Aminseife ausgeht. Zusätzlich reagiert in einer Metathese-Reaktion ein Metallalkoxid mit einem Metallcarboxylat. Diese Metathese-Reaktion erzeugt ein Metallalkoxycarboxylat und ein Alkoholnebenprodukt. Xylole und Wasser werden als die bevorzugten Lösungsmittel für diese Reaktionen verwendet. Vets et al. versuchte diese Vorläufer in im Wesentlichen reiner Form herzustellen. Daher waren diese Metallcarboxylate nie in einem Zustand, der eine Anwendung bei einem Substrat für integrierte Schaltkreise ermöglicht.

Melnick et al., Process Optimization and Characterization of Device Worthy Sol-gel Based PZT for Ferroelectric Memories, Ferroelectrics (1990), erörtert die Verwendung von Sol-Gelen zur Herstellung von Leitungs-Zirconiumtitanatfilmen für eine Verwendung in integrierten Schaltkreisen. Diese Veröffentlichung lehrt eine säurekatalysierte Kondensationsreaktion, die die Metallalkoxid-Vorläuferlösung polymerisiert. Ein bedeutendes Problem bei der Kondensationsreaktion ist, dass sie mit der Zeit weiterläuft. Daher kann eine Sol-Gel-Lösung, die am Morgen hergestellt wurde, am Nachmittag nicht verwendbar sein. Zusätzlich kann die Sol-Gel-Lösung Metalloxidfilme mit unterschiedlichen Dicken im Verlaufe des Vormittages erzeugen. Diese Inkonsistenz führt letztendlich zu Schwierigkeiten bezüglich der Leistungsmerkmale der erzeugten Vorrichtungen. Daher ist es sehr unwahrscheinlich, dass eine Sol-Gel-Lösung von einer chemischen Erzeugerfabrik zu einer Halbleiterfabrik, in der die Lösung verwendet werden wird, ohne ein zusätzliches Mischen in der herstellenden Fabrik zu transportieren. Die Notwendigkeit eines zusätzlichen Mischens kann zu stöchiometrischen Fehlern führen, die einen gesamten Produktionsdurchlauf beeinflussen können.

Sheriff, U.S. 5.034.550, lehrt die Bildung von gemischten aus zwei Schwermetallen bestehenden Alkoxid-Carboxylat-Zusammensetzungen. Diese Zusammensetzungen werden durch die Umsetzung eines Schwermetalltetraalkoxids und eines Schwermetalltricarboxylats gebildet. Die Lösung wird erhitzt, um ein destillierbares kurzkettiges Esternebenprodukt (z. B. ein Acetat-Nebenprodukt) zu entfernen. Das Alkoxycarboxylat- Reaktionsprodukt wird in Toluol, Butanol, Heptan, Methanol und Ethylether gelöst.

Watanabe et al., U.S. 5.434.102, lehrt die Umsetzung eines Metallcarboxylats mit einem Metallalkoxid unter Bildung eines Metallalkoxycarboxylats. Das Metallalkoxycarboxylat wird weiter unter Erhitzen in Gegenwart eines Metallcarboxylats unter Bildung einer Verbindung mit einer Metall-Sauerstoff-Metall-Brücke umgesetzt. Das '102-Patent führt geeignete Lösungsmittel, einschließlich kurzkettige Ester, wie Butylacetat, 2-Methoxyethylacetat und 2-Ethoxyethylacetat, auf.

Bei dem Verfahren des '102-Patents und bei ähnlichen Verfahren werden Acetate als Co- Lösemittel zur Steigerung oder Verbesserung der Bedeckung eines gegebenen Vorläufer- Anwendungsschrittes verwendet. Der Hauptteil eines Vorläufer-Lösemittels besteht am gewöhnlichsten aus Xylolen. Die Zugabe eines polaren (z. B. Acetat) Co-Lösemittels ist angeraten, wenn die Vorläufer-Metallverbindung stark elektropositiv ist. Die am meisten bevorzugten polaren Co-Lösemittel sind 2-Methoxyethanol und n-Butylacetat. Das Acetatlösemittel ist ein kurzkettiger Ester, von dem angenommen wird, dass er ein Lösen von anderen Lösungsbestandteilen optimiert, wobei er auch eine gute Stufenabedeckung erlaubt. Längerkettige Ester werden herkömmlicher Weise nicht verwendet. Andere nützliche Lösemittel schließen Xylole und 2-Methoxyethanol ein, die unter ökologischen, die gesetzlichen Vorschriften betreffenden und gesundheitlichen Gesichtspunkten nicht wünschenswert sind.

Ein Problem tritt manchmal während der Lagerung der Vorläufer-Lösungen, wie denjenigen, die in dem Patent 5.434.102 beschrieben sind, auf. Metallcarboxylat-Lösungen in Xylolen und n-Butylacetat neigten dazu, mit dem n-Butylacetat-Co-Lösemittel in einer Umesterungsreaktion zu reagieren. Diese Reaktion trat typischerweise zwischen einem Erdalkalimetall-2-ethylhexanoat und dem n-Butylacetat unter Bildung eines Erdalkalimetallacetats auf, welches aus der Lösung ausfällt. Diese Ausfällung verschlechtert die Leistungsmerkmale der Überzugslösungen, indem eine Erniedrigung bezüglich einer Molarität oder eine stöchiometrische Unausgewogenheit bezüglich der gewünschten Metalloxidzusammensetzung, die den Lösungsbestandteilen entspricht, verursacht wird.

Ein vergleichbares Problem wird bei in der WO-A-94 10084 beschriebenen Vorläufer- Lösungen beobachtet.

Diese Lösungen werden hergestellt, indem ein Metall mit einem Alkohol und einer Carbonsäure unter Bildung eines Metallalkoxocarboxylats umgesetzt wird. In einem zweiten Schritt können ein Metallcarboxylat, ein Metallalkoxid oder beides zugegeben werden, und die Lösung wird erhitzt. In einem letzten Schritt wird die erhaltene Lösung mit einem Lösemittel verdünnt. Eine Anzahl von verschiedenen Lösemitteln, einschließlich Esterlösemitten, die von niederen Carbonsäuren mit vier oder weniger Kohlenstoffatomen abgeleitet sind, kann verwendet werden.

Es besteht ein Bedarf nach einem alternativen Lösemittel, das eine flüssige Vorläufer- Lösung mit guten substratbenetzenden Charakteristika, einer ausreichenden Filmstärke zur Vermeidung von Brüchen während des Trocknungs- und Brennverfahrens und eine gute langfristige Lagerfähigkeit zur Verfügung stellt, falls stark elektropositive Metalle in Lösung vorliegen.

Lösung zu dem Problem

Die vorliegende Erfindung löst die Probleme, die zuvor umrissen wurden, indem eine Vorläufer-Lösung zur Verfügung gestellt wird, die nicht mit kurzkettigen Estern in Lösung unter Ausfällung von stark elektropositiven Metallen reagiert. Die Lösung kann verwendet werden, um hochwertige dünne Metalloxidfilme auf Substraten für integrierte Schallkreise zu bilden. Die Lösungen besitzen eine extrem lange Lagerzeit, wobei sie konsistente und überlegene Filmqualitäten zur Verfügung stellen. Die hier beanspruchte Erfindung löst auch das Umweltproblem der früheren Xylole und 3-Methoxyethanol enthaltenden Lösungen, indem die Verwendung dieser Substanzen vermieden wird.

Flüssige Vorläufer der hier beanspruchten Erfindung schließen ein Esterlösungsmittel ein, dass aus einer Carbonsäure mit einer Kohlenstoffskelettlänge im Bereich von fünf bis zehn Kohlenstoffatomen und einem Alkanol besteht. Die Vorläufer schließen auch einen Metallcarboxylatanteil mit mindestens einem Metallcarboxylat in einer wirksamen Menge zur Erzeugung eines Oxids des Metalls beim Brennen des Metallcarboxylatanteils ein.

Das Esterlösemittel selbst ist aus einer Vereinigung einer Carbonsäure und eines Alkanols gebildet. Die Carboxylatgruppe kann ein geradkettiges Carbboxlat sein, jedoch ist es mehr bevorzugt ein verzweigtes Carboxylat mit einem Alkansubstituent, der von dem zweiten oder dritten Kohlenstoff der Carboxylatgruppe abzweigt. Beispiele von nützlichen Esterlösemitteln schließen Ethylisovalerat, Ethylcaproat, Ethylheptanoat, Ethyl-2- ethylhexanoat, Ethylcaprylat und Ethylcaprat, Methyl-3-methoxyprropionat, Ethyl-3- ethoxypropionat und Ethyllävulinat (4-Oxopentansäureethylester) ein. Das Esterlösungsmittel trägt mindestens 20 Gewichts-% zu der Vorläufer-Lösung bei. Das Metallcarboxylat der flüssigen Vorläufer-Lösung weist vorzugsweise eine Normalität in dem Esterlösemittel in dem Bereich von 0,1 bis 0,4 Mol pro Kilogramm auf, um eine Verwendung der Lösung bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen zu fördern. Der Ausdruck "Metallcarboxylat" ist dabei so definiert, dass er sowohl Metallcarboxylate als auch Metallalkoxycarboxylate einschließt.

Die flüssige Vorläufer-Lösung ist vorzugsweise frei von kurzkettigen Estern, wie Acetaten, und mehr bevorzugt frei von Estern mit einem Carboxylatliganden mit einer Kohlenstoffkette von vier Kohlenstoffen oder weniger.

Die zuvor erwähnten auf einem Esterlösemittel basierenden Lösungen sind insbesondere nützlich, falls das Metallcarboxylat ein stark elektropositives Metall, wie ein Erdalkalimetall, einschließt. Auf einem Esterlösemittel basierende Lösungen sind insbesondere vorteilhaft, wenn sie verwendet werden, um geschichtete Übergittermaterialien, wie die Strontium-Bismuth-Tantalat-Materialien, die in der U.S. 5.434.102 erörtert werden, herzustellen. Die auf einem Esterlösemittel basierenden Lösungen sind insbesondere auch nützlich, um ABO&sub3;-Perowskite, wie Bariumstrontiumtitanat, herzustellen. Die Verwendung von auf einem Esterlösemittel basierenden Lösungen stellt eine hohe Ausbeute an elektronisch kompetenten dünnen Filmen zur Verfügung, und diese Filme weisen außergewöhnlich hohe Dielektrizitätskonstanten auf. Die mit diesen Lösungen erzeugten ferroelektrischen Materialien weisen auch sehr hohe Polarisierbarkeiten auf.

Diese Vorläufer-Lösungen werden auf ein Substrat für integrierte Schaltkreise aufgetragen, getrocknet und in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre gebrannt, um einen dünnen Metalloxidfilm zu erzeugen.

Beschreibung der Zeichnungen

Die Fig. 1 zeigt eine Molekülformel eines unverzweigten Carbonylesters für eine Verwendung als ein Läsemittel in Metallcarboxylat- oder Metallalkoxycarboxylat- Lösungen gemäß der vorliegenden Erfindung;

die Fig. 2 zeigt eine Molekülformel eines α-verzweigten Carbonylesters für eine Verwendung als ein Lösemittel in Metallcarboxylat- oder Metallalkoxycarboxylat-Lösungen gemäß der vorliegenden Erfindung;

die Fig. 3 zeigt eine Molekülformel eines β-verzweigten Esters für eine Verwendung als ein Lösemittel in Metallcarboxylat- oder Metallalkoxycarboxylat-Lösungen gemäß der vorliegenden Erfindung;

die Fig. 4 zeigt eine Molekülformel eines Alkoxyesters für eine Verwendung als ein Lösemittel in Metallcarboxylat- oder Metallalkoxycarboxylat-Lösungen gemäß der vorliegenden Erfindung;

die Fig. 5 zeigt eine Molekülformel eines Ketoesters für eine Verwendung als ein Lösemittel in Metallcarboxylat- oder Metallalkoxycarboxylat-Lösungen gemäß der vorliegenden Erfindung;

die Fig. 6 zeigt eine Molekülformel eines unverzweigten Metallcarboxylats für eine Verwendung in Kombination mit den Esterlösemitteln gemäß der vorliegenden Erfindung;

die Fig. 7 zeigt eine Molekülformel eines α-verzweigten Carbonylmetallcarboxylats für eine Verwendung in Kombination mit den Esterlösemitteln gemäß der vorliegenden Erfindung;

die Fig. 8 zeigt eine Molekülformel eines β-verzweigten Carbonylmetallcarboxylats für eine Verwendung in Kombination mit den Esterlösemitteln gemäß der vorliegenden Erfindung;

die Fig. 9 zeigt eine Molekülformel eines Metallallcoxycarboxylats für eine Verwendung in Kombination mit den Esterlösemitteln gemäß der vorliegenden Erfindung;

die Fig. 10 zeigt eine Molekülformel eines Metallketocarboxylats für eine Verwendung in Kombination mit den Esterlösemitteln gemäß der vorliegenden Erfindung;

die Fig. 11 zeigt ein schematisches Prozessdiagramm für eine Verwendung bei einer Herstellung von auf einem Ester basierenden Lösungen der vorliegenden Erfindung; die Fig. 12 zeigt eine Kondensatorvorrichtung, die unter Verwendung von Lösungen gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;

die Fig. 13 zeigt ein schematisches Prozessdiagramm, das die Verwendung der auf einem Ester basierenden Lösungen zur Erzeugung eines integrierten Schaltkreises zeigt; und

die Fig. 14 zeigt eine Polarisationshysteresekurve, die von einem Metalloxid erhalten wurde, das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.

Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsform

Die Figuren 1-5 zeigen bevorzugte Esterlösemittel für eine Verwendung in der vorliegenden Erfindung. Diese Ester werden als Lösemittel mit Metallcarboxylaten gemischt, um flüssige Lösungen zu Verfügung zu stellen, die bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen verwendet werden.

Die Fig. 1 zeigt ein unverzweigtes Esterlösemittel (d. h. eines mit einer unverzweigten Carboxylatgruppe), wobei C für Kohlenstoff steht, O für Sauerstoff steht, R&sub1; für eine Alkylgruppe mit einem bis fünf Kohlenstoffen steht, R&sub2; für eine Alkylgruppe mit vier bis acht Kohlenstoffen steht, und die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome in R&sub1; und R&sub2; größer als vier und geringer als zwölf ist. Beispielhafte Ester, die durch die Fig. 1 beschrieben sind, schließen Ethylcaproat, Ethylheptanoat, Ethylcaprylat und Ethylcaprat ein.

Die Fig. 2 zeigt ein Esterlösemittel mit einer α-verzweigten Carbonylgruppe (d. h. eine, die eine Alkanverzweigung an dem zweiten Kohlenstoffatom der Carboxylatgruppe aufweist), wobei R&sub1; und R&sub2; wie zuvor definiert sind; R&sub3; ist eine Alkylgruppe mit zwischen einem und drei Kohlenstoffen; R&sub2; und R&sub3; weisen zusammen mehr als zwei Kohlenstoffe und weniger als sieben Kohlenstoffe auf; und R&sub1;, R&sub2; und R&sub3; weisen zusammen mehr als drei Kohlenstoffe und weniger als zwölf Kohlenstoffe auf. Beispielhafte Ester gemäß der Fig. 2 schließen Ethyl-2-ethylhexanoat ein.

Die Fig. 3 zeigt einen Ester mit einer β-verzweigten Carbonylgruppe (d. h. eine, die eine Alkanverzweigung an dem dritten Kohlenstoffatom der Carboxylatgruppe aufweist), wobei R&sub1;, R&sub2; und R&sub3; wie zuvor definiert sind; R&sub2; und R&sub3; weisen zusammen mehr als einen Kohlenstoff und weniger als sieben Kohlenstoffe auf; und R&sub1;, R&sub2; und R&sub3; weisen zusammen mehr als vier Kohlenstoffe und weniger als zehn Kohlenstoffe auf Ein beispielhafter Ester gemäß der Fig. 3 schließt Ethylisovalerat ein.

Die Fig. 4 zeigt eine Alkoxyesterverbindung, bei der R&sub4; für eine Alkylgruppe mit zwischen einem und vier Kohlenstoffen steht, R&sub5; für eine Alkylgruppe mit einem bis drei Kohlenstoffen steht, und R&sub4; und R&sub5; zusammen zwischen drei und vier Kohlenstoffen aufweist. Beispielhafte Ester gemäß der Fig. 4 schließen Methyl-3-methoxypropionat und Ethyl-3-ethoxypropionat ein.

Die Fig. 5 zeigt eine Ketoesterverbindung, bei der R&sub4; und R&sub5; wie zuvor definiert sind, und R&sub4; und R&sub5; zusammen zwischen drei und vier Kohlenstoffatome aufweisen. Eine beispielhafte Esterverbindung gemäß der Fig. 5 ist Ethyllävulinat (4-Oxopentansäureethylester).

Die Figuren 6-10 zeigen bevorzugte Metallcarboxylate für eine Verwendung in Lösung mit den Esterverbindungen der Figuren 1-5. Die Fig. 6 zeigt ein unverzweigtes Metallcarboxylat, bei der R&sub2; zuvor definiert ist; R ist eine aliphatische Kohlenstoffkette mit zwischen einem und fünf Kohlenstoffen; M ist ein Metall mit Valenzbedingungen von n; und n und x sind ganze Zahlen, so dass n > x ≥ 0 ist. Es ist insbesondere bevorzugt, dass das Metallcarboxylat der Fig. 6 mit einem primären Ester der Fig. 1 verwendet wird.

Die Fig. 7 zeigt ein α-verzweigtes Metallcarboxylat (verzweigt am zweiten Kohlenstoff der Carbonylgruppe), wobei R, R&sub2;, R&sub3;, n, x und M zuvor definiert sind, und R&sub2; und R&sub3; weisen zusammen zwischen zwei und sechs Kohlenstoffatome auf. Es ist insbesondere bevorzugt, dass das Metallcarboxylat der Fig. 7 mit dem sekundären Ester der Fig. 2 verwendet wird.

Die Fig. 8 zeigt ein β-verzweigtes Metallcarboxylat (verzweigt am dritten Kohlenstoff der Carbonylgruppe), wobei R, R&sub2;, R&sub3;, n, x und M zuvor definiert sind, und R&sub2; und R&sub3; weisen zusammen zwischen zwei und sechs Kohlenstoffatome auf. Es ist insbesondere bevorzugt, dass das Metallcarboxylat der Fig. 8 mit einem tertiären Ester der Fig. 3 verwendet wird.

Die Fig. 9 zeigt ein Metallalkoxycarboxylat, wobei R, R&sub5;, n, x und M zuvor definiert sind. Es ist insbesondere bevorzugt, dass das Metallcarboxylat der Fig. 9 mit der Alkoxyesterverbindung der Fig. 4 verwendet wird.

Die Fig. 10 zeigt ein Metallketocarboxylat, wobei R, R&sub5;, n, x und M zuvor definiert sind. Es ist insbesondere bevorzugt, dass das Metallcarboxylat der Fig. 10 mit der Alkoxyesterverbindung der Fig. 5 verwendet wird.

Die sich auf die Figuren 1-10 beziehende Erörterung erwähnt Substituenten oder Gruppen R&sub1; bis einschließlich R&sub5;. Diese Gruppen können jedweder aliphatischer Kohlenwasserstoff sein, sie sind jedoch am bevorzugtesten Alkylgruppen.

In der Vergangenheit wurden Acetate als polare Co-Lösemittel in einem auf Xylolen basierenden System verwendet. Die Schwierigkeit bei der Verwendung eines Acetats als Co-Lösemittel liegt darin, dass die Lösungskinetiken die Lösung und Neubildung des Metallallcoxycarboxylat-Vorläufers benötigen. In ähnlicher Weise ist ein Acetat ein Ester, der sich in einen Carboxylatteil und einen Alkylteil einteilen lässt. Zum Beispiel ist im Falle des n-Butylacetats der Carboxylatteil von Essigsäure abgeleitet. Der Alkanteil ist von n-Butan abgeleitet. In den Figuren 1-3 ist der Alkanteil R&sub1; und der Carboxylatteil ist alles links von R&sub1;.

Ein spezifisches Problem, welches die vorliegende Erfindung vermeidet, ist, dass ein Lösungsgleichgewicht es erfordert, dass der Carboxylatligand des Metallalkoxycarboxylats oder einer Metallcarboxylat-Vorstufe (siehe Gleichungen (4)-(7) unten) von dem Metall dissoziiert. Falls gleichfalls ein Acetatester-Lösungsmitel in der Lösung vorhanden ist, dissoziiert der Acetatligand von seinem entsprechenden Alkan. Der Acetatligand kombiniert dann mit dem Metall und der Carboxylatligand mit dem Alkan, d. h. ein Umesterungsreaktion tritt auf. Das resultierende Metallacetat ist viel weniger als das Metallcarboxylat oder Metallalkoxycarboxylat in einem System aus Xylolen löslich und fällt folglich aus der Lösung aus.

Die vorliegende Erfindung vermeidet die Schwierigkeit einer Ausfällung, die durch die Umesterungsreaktion verursacht ist, da eine Umesterungsreaktion mit den Estern, die in den Figuren 1-5 gezeigt sind, ein Metallcarboxylat mit mittlerer Kettenlänge erzeugt, welches nicht aus dem Esterlösmittel ausfällt. Die längere Carboxylatkette hält die metallorganische Verbindung in Lösung. Gleichzeitig unterliegen dünne Filme, die durch Trocknen und Brennen der Lösung erzeugt wurden, keiner Blasenbildung, reißen nicht und blättern nicht ab, d. h. die Lösungen behalten ausgezeichnete Filmqualitäten für eine Verwendung in Anwendungen mit integrierten Schaltkreisen bei.

Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von Derivaten oder Homologen der Verbindungen, die in den Figuren 6-10 gezeigt sind, in Kombination mit den Esterlösemitteln, die in den Figuren 1-5 gezeigt sind. In diesem Kontext zeigt die Fig. 11 ein schematisches Verfahrensdiagramm zur Herstellung einer bevorzugten Lösung, die ein Esterlösemittel gemäß einer der Figuren 1-5 einschließt, in Kombination mit einem Derivat der Metallcarboxylate, die in den Figuren 6 und 9 gezeigt sind. Diese Lösungen können unterschiedliche Metallcarboxylate mit einer Vielzahl an Metallen in Anteilen, die ein Metalloxid mit einer gewünschten Stöchiometrie bei einer Trocknung und einem Brennen der flüssigen Lösung ergeben.

Die Fig. 11 zeigt ein Verfahren P20. In dem Schritt P22 werden ein Metall, Carbonsäure und Alkohol mit einem der Esterlösemittel, die in den Figuren 1-5 gezeigt sind, vereinigt. Die in den Gleichungen (1)-(3) gezeigten Reaktionen schreiten unter Bildung von Metallalkoxiden, Metallcarboxylaten und Metallalkoxycarboxylaten wie folgt voran:

(1) Alkoxide-M+n + nR'-OH → M(-O-R')n + n/2H&sub2;

(2) Carboxylate-M+n + n(R'-COOH) → M(-OOC-R')n + n/2H&sub2;

(3) Alkoxycarboxylate-M(-O-R")n + bR'-COOH + Wärme → (R"-O-)n-bM(-OOC-R')b + bHOR',

wobei M für ein Metallkation mit einer Ladung von n steht; b für ein molares Äquivalent im Bereich von 0 bis n steht; R" ist vorzugsweise eine Alkylgruppe mit 4 bis 15 Kohlenstoffatomen und R' ist vorzugsweise eine Alkylgruppe mit zwischen 3 und 9 Kohlenstoffatomen. Die Reaktion der Gleichung (1) ist exotherm; und normalerweise schreitet sie mit der schnellsten Geschwindigkeit zur Erwärmung der Lösung voran. Die Reaktion, die in der Gleichung (2) gezeigt ist, schreitet zu einem geringeren Ausmaß voran.

Ein Erwärmen der Lösung, wie es in der Gleichung (3) gezeigt ist, ist sehr bevorzugt, da es ein Metallalkoxycarboxylat ergibt und da das Erhitzen verwendet wird, um flüchtige organische Stoffe und Wasser von der Lösung abzudestillieren. Eine Erwärmung zum Destillieren ist am meisten bevorzugt, da jedwedes in der Lösung zurückgebliebenes Wasser dazu tendiert, mit dem Metallalkoxid der Gleichung (1) zu reagieren und den gewünschten Reaktionsprozess zu behindern. Es ist wünschenswert, flüchtige organische Stoffe zu entfernen, die relativ schnell trocknen und manchmal ein Reissen oder Abschälen der dünnen Filme während dem Herstellungsverfahren des integrierten Schaltkreises verursachen. Diese Erwärmung wird vorzugsweise für acht bis vierundzwanzig Stunden in einem Temperaturbereich von 100ºC bis 200ºC und mehr bevorzugt in einem Bereich von 115ºC bis 140ºC durchgeführt. Eine Erwärmung kann bei höheren Temperaturen durchgeführt werden, jedoch wird dies mit einer thermischen Zersetzung der Reaktanten und der Produkte einhergehen.

Der Schritt P24 schließt die Addition eines Metallalkoxids oder eines Metallcarboxylats an die Vorstufe des Schritts P24 ein. In dem Schritt P26 wird die vereinigte Lösung vorzugsweise mit einer Destillation von flüchtigen Fraktionen unter Eliminierung von Wasser und organischen Stoffen mit einem tiefen Siedepunkt wie zuvor erwärmt erhitzt. Die Zugabe eines Alkoxids zusammen mit einer Erwärmung erzeugt endotherme Reaktionen gemäß der Formeln (4) oder (5), wie nachfolgend gezeigt:

(4) (R'-COO-)xM(-O-R')a + M'(-O-R''')b → (R'-COO-)xM(-O-M'-(O-R''')b-1)a + aR"-O-R'''

(5) (R'-COO-)xM(-O-R")a + xM'(-O-R''')b → (R"-O-)aM(-O-M'-(O- R''')b-1)x + xR'- COO-R'

wobei M und M' Metalle sind; R' und R" wie zuvor definiert sind; R''' für eine Alkylgruppe mit vorzugsweise zwischen einem und sechszehn Kohlenstoffen steht; und a, b und x sind ganze Zahlen, die molare Äquivalente angeben, die die jeweiligen Valenzzustände von M und M' erfüllen.

Im allgemeinen erfolgt die Reaktion der Gleichung (4) schneller als die anderen. Daher werden Ether mit geringen Siedepunkten im allgemeinen gebildet. Diese Ether kochen aus dem Prä-Vorläufer aus und lassen ein Endprodukt mit einem erniedrigten organischen Gehalt zurück und die Metall-Sauerstoff-Metall-Bindungen des entgültigen erwünschten Metalloxids sind bereits teilweise gebildet. Falls das Erwärmen ausreichend ist, wird etwas von der Reaktion (5) auch auftreten, was Metall-Sauerstoff-Metall- Bindungen und Ester bildet. Diese Ester weisen im allgemeinen höhere Siedepunkte auf und verbleiben in Lösung. Diese Ester verlangsamen den Trocknungsprozess nachdem die letztendliche Vorstufe auf ein Substrat aufgetragen ist, was tendenziell ein Reissen und das Auftreten von Defekten erniedrigt. Daher wird in beiden Fällen Metall- Sauerstoff-Metall-Bindungen gebildet und die Leistungsmerkmale des endgültigen Vorläufers ist verbessert.

Das Esternebenprodukt der Gleichung (5) ist nur in sehr geringer prozentualer Menge vorhanden (d. h. weniger als etwa fünf bis zwanzig Prozent des Lösungsgewichts) und übersteigt selten zehn Prozent. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Gehalt an langkettigen Estern der Vorläufer-Lösung gesteigert, indem eine größere Menge eines Esterlösemittels von einer Quelle außerhalb der in der Fig. 5 gezeigten Reaktion zugegeben wird. Diese Reaktion kann in einer Lösung nach der Zugabe eines Esterlösemittels voranschreiten.

Der Schritt P24 schließt die Zugabe eines Metallcarboxylats zu dem Metallalkoxycarboxylat unter Erwärmen der Mischung ein, wobei die folgende Reaktion auftritt:

(6) (R'-COO-)xM(-O-R")a + xM'(-OO-CR''')b → (R"-O-)aM(-O-M'(-OOC-R''')b-1)x + xR'-COOOC-R"

wobei R'-COOOC-R" für ein Säureanhydrid steht und die Ausdrücke wie zuvor definiert sind. Diese Reaktion benötigt deutlich mehr Wärme als die obigen Reaktionen (4) und (5) und verläuft mit einer viel geringeren Geschwindigkeit. Die Reaktionsprodukte der Gleichungen (4)-(6) können mit einem Überschuß an Carbonsäure erhitzt werden, um weiter Carboxylatliganden mit Alkoxidliganden zu substituieren, wodurch die Hydrolisierfähigkeit der carboxylierten Produkte erniedrigt wird und die Vorläuferlagerzeit erhöht wird.

Zusätzlich zu den obigen Reaktionen, die Metallalkoxycarboxylate erzeugen, treten Reaktionen, wie:

(7) M(-OR')a + aHO&sub2;C&sub8;H&sub1;&sub5; + Wärme → M(-O&sub2;C&sub8;H&sub1;&sub5;)a + aHOR',

wobei die Ausdrücke wie zuvor definiert sind, auf. Diese Reaktion unter Erwärmen in der Gegenwart eines Überschusses an Carbonsäure substituiert den Alkoxidteil der Metallalkoxycarboxylat-Zwischenstufe unter Bildung eines im wesentlichen vollen Carboxylats; jedoch tritt eine vollständige Substitution der Alkoxide durch die Carboxylate nicht bei den hier offenbarten Parametern auf Eine vollständige Substitution der Carboxylate benötigt eine wesentlich höhere Erwärmung und selbst dann könnte sie nicht einfach auftreten.

Die Reaktionen, die in den Gleichungen (1)-(7) gezeigt sind, treten vorzugsweise in einem der Esterlösemittel, die in den Figuren 1-5 gezeigt sind, auf; jedoch können auch andere Lösemittel verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Co-Lösemittel, z. B. Xylole (Sdp. 137-138) oder Octan (Sdp. 125) verwendet werden, um eine der in den Gleichungen (1)-(7) gezeigten Reaktionen zu fördern. Es wird dann wünschenswert, das Co- Lösemittel aus der Lösung zu entfernen, jedoch ist es notwendig, das Lösemittel spezifisch auszuwählen, um ein Co-Lösemittel mit einem geringeren Siedepunkt als das aus den Figuren 1-5 ausgewählte Esterlösemittel zur Verfügung zu stellen. Das Co-Lösemittel wird einfach aus der Lösung abdestilliert, um den Ester zurückzulassen.

Polare oder apolare Co-Lösemittel können auch zugegeben werden, um die Metallcarboxylate besser löslich zu machen oder um eine bessere substratbenetzende Fähigkeit zur Verfügung zu stellen. Geeignete Co-Lösemittel schließen Xylole, 2-Methoxyethanol, N- Dimethylformamid, Methylisobutylketon, Methylisoamylketon, Isoamylalkohol, Cyclohexanon, 2-Ethoxyethanol, 2-Methoxyethylether, Methylbutylceton, Hexylalkohol, 2- Pentanol, Nitroethan, Pyriminidin, 1,3,5-Trioxan, Ethyllactat, n-Butanol, n-Pentanol, 3- Pentanol, Toluol, Ethylbenzol, Octan, Nonan und Decan ein. Diese Lösung wird vorzugsweise von kurzkettigen Estern, wie Acetaten, Butyraten und Propionaten, frei gehalten.

Die Verwendung eines herkömmlichen oder standardmäßigen Lösemittels, welches von einer Vielzahl von Vorläuferlösungen mit jeweils äquivalenten Molaritäten für verschiedene empirische Metalloxidformeln geteilt wird, bietet ähnliche Fluidparameter, wie eine Viskosität und eine Adhäsionsspannung. Diese einheitlichen Fluidparameter stellen eine Vorhersagbarkeit der Leistungsmerkmale zur Verfügung, d. h. unterschiedliche Lösungen können auf im wesentlichen die gleiche Art und Weise verwendet werden, um Filme ähnlicher Qualität mit verschiedenen Zusammensetzungen, die den jeweiligen Metallgehalten der jeweiligen Lösungen entsprechen, herzustellen. Zum Beispiel könnte eine 0,2 M Bariumstrontiumtitanat-Vorläuferlösung im wesentliche auf die gleiche Art und Weise wie eine 0,2 M Blei(lead)zirconiumtitanat-Vorläuferlösung verwendet werden.

Am Ende des Schrittes P28 wird das Standardesterlösemittel vorzugsweise in einer Menge zugegeben, die geeignet ist, um den Zwischenstufen-Vorläufer auf eine gewünschte Molarität, die einer empirischen Metalloxidformel entspricht, einzustellen. Diese Molarität liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 0,100 M bis etwa 0,400 M, als Mole der stöchiometrischen empirischen Formel des gewünschten Metalloxids bestimmt, und ist am meisten bevorzugt etwa 0,200 M. Nach der Zugabe des Esterllösemittels wird die Lösung erneut auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, um jedwede nichtstandardmäßigen Lösemittel abzudestillieren und eine Lösung mit der gewünschten Molarität zurückzulassen.

Der Schritt P30 schließt eine Zugabe von thermisch sensiblen Materialien zu der von dem Schritt P28 abgeleiteten Lösung ein. Gewisse metallorganische Verbindungen sind thermisch instabil, am meisten erwähnenswert diejenigen, die Bi³&spplus; einschließen. Bismuth ist das am meisten bevorzugte ein Übergitter erzeugende Element und der Bismuth-Prä- Vorläufer ist am meisten bevorzugt Bismuth-tri-2-ethylhexanoat. Die Zugabe von Bismuth-Prä-Vorläufern im Anschluss an die Erwärmung des Schritts P30 ist aufgrund von der relativen Instabilität dieser Prä-Vorläufer bevorzugt, d. h. eine wesentliche Erwärmung könnte koordinative Bindungen mit potentiell verschlechternden Wirkungen auf die Fähigkeit der Lösung, überlegene dünne Metalloxidfilme zu Verfügung zu stellen, brechen. Es sollte verstanden werden, dass der Schritt P30 optional in dem Sinne ist, das Bismuth-Prä-Vorläufer oft ohne Schwierigkeiten in jedem der Schritte P22, P24, P26 und P28 zugegeben werden können.

Es gibt andere Spezialprobleme im Hinblick auf die Möglichkeit von Bismuth während einer Erwärmung der Vorläuferlösung und insbesondere während einem Hochtemperaturbrennen des getrockneten Vorläufer-Rückstands zur Bildung eines geschichteten Übergittermaterials mit den gewünschten stöchiometrischen Anteilen flüchtig zu sein. Demgemäß ist es in dem Schritt P30 bevorzugt, zwischen etwa 5% und etwa 15% Überschuß Bismuth zum Zwecke einer Kompensation von antizipierten Bismuthverlusten der Vorläuferlösung zuzugeben. Bei Brenntemperaturen im Bereich zwischen etwa 600ºC und etwa 850ºC für einen Zeitraum von etwa einer Stunde liegt dieser überschüssige Bismuthrest in der Vorläuferlösung typischer Weise im Bereich wischen 5% und 9% der anteiligen Menge, die für ein stöchiometrisch ausgeglichenes Produkt benötigt wird.

Der Schritt P32 schließt ein Vermischen der Lösung bis im wesentlichen zur Homogenität ein. Die Lösung wird unbegrenzt gelagert, bis sie für eine Verwendung benötigt wird. Demgemäß können große Produktionsläufe für eine Lagerung gefahren werden, wobei kleine Aliquote für eine Verwendung wie benötigt verwendet werden. Gemäß diesem Verfahren hergestellte Lösungen weisen typischer Weise eine Lagerlebensspanne von über einem Jahr oder mehr auf. Somit können die Lösungen gelagert werden, bis sie benötigt werden, z. B. ein Monat, drei Monate, sechs Monate oder mehr als ein Jahr.

Die Gleichungen (1) -(7) können auf jedes Metall als M und M' angewendet werden. Bevorzugte Metalle für eine Verwendung in den Gleichungen (1)-(7) schließen diejenigen der Gruppen 2-8, 10, 11, 14 und 15 des Periodensystems (neue IUPAC-Nomenklatur) sowie die Lanthaniden-Metalle ein. Besonders bevorzugte Metalle schließen Tantal, Calcium, Bismuth, Blei, Yttrium, Scandium, Lanthan, Cer, Neodym, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, D ysprosium, Antimon, Chrom, Thallium, Haflujum, Wolfram, Niob, Vanadium, Zirconium, Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel, Magnesium, Molybdän, Strontium, Barium, Titan und Zink ein.

Die Fig. 12 zeigt einen ferroelektrischen Dünnfilm-Kondensator 100, der unter Verwendung von Lösungen gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. Der Kondensator 100 schließt einen Wafer 102 ein, der aus jedem Wafermaterial für integrierte Schaltkreise, wie Galliumarsenid, Saphir und Quarz, hergestellt seien kann. Der Wafer 102 ist vorzugsweise aus n- oder p-dotiertem Silicium oder mehr bevorzugt aus n-dotiertem Silicium hergestellt. P-Dotierungsmittel für herkömmliche Siliciumtechnologien schließen Bor, Aluminium, Gallium und Indium ein. Herkömmliche n-Dotierungsmittel schließen Phosphor, Arsen und Antimon ein. Diese Diskussion wird sich auf Vorrichtungen auf Grundlage von Siliciumtechnologien konzentrieren, jedoch ist für den Fachmann ihre Anwendbarkeit auf andere Substrattypen ersichtlich.

Eine Isolationsschicht 104 wird vorzugsweise auf den Wafer 102 gebildet. Diese Isolationsschicht ist vorzugsweise aus Siliciumdioxid, das ein thermisch aufgewachsenes Oxid seien kann, gebildet oder eine der im Handel erhältlichen Varianten eines Spin-on- Glasses.

Eine Titanhaftschicht 106 ist dann auf die Isolationsschicht 104 zu einer Dicke von etwa 200 Å bis 400 Å gesputtert. Eine Platinelektrode 108 wird auf die Haftschicht 106 zu einer Dicke von etwa 2000 Å gesputtert. Eine Metalloxidschicht 110 wird auf die Elektrode 108 abgeschieden und eine oberste Elektrode 112 ist eine gesputterte obere Schicht 112.

Wie er hier verwendet, wird steht der Ausdruck "Substrat" für alle unterliegenden Schichten, die andere Schichten stützen. Somit ist der Wafer 102 ein Substrat für die Oxidschicht 104, die in Kombination mit dem Wafer 102 ein Substrat für die Haftschicht 106 ist.

Die Metalloxidschicht 112 wird unter Verwendung von Lösungen gemäß der vorliegenden Erfindung abgeschieden. Diese Lösungen werden speziell gemischt, um eine gewünschte Stöchiometrie in dem entgültigen Metalloxid zur Verfügung zu stellen. Die Metalle reagieren mit dem Luftsauerstoff, wenn die Lösungen gebrannt werden, um ein kristallines Metalloxid mit der gewünschten Stöchiometrie zu ergeben. Bevorzugte Metalloxide schließen Perowskite mit einer gut bekannten ABO&sub3;-Struktur ein, wobei A und B für Metallatome stehen, die die richtige Größe und Ladung zur Besetzung der entsprechenden A-Stellen und B-Stellen in dem Perowskit-Gitter aufweisen. Perowskite sind wegen ihrer extrem hohen dielektrischen Konstanten und langer Nutzungsdauer bevorzugt. Besonders bevorzugte Perowskite schließen Bariumstrontiumtitanat ("BST", insbesondere (Ba0,7Sr0,3)TiO&sub3;) und Bleizirconiumtitanat ("PZT") ein. Einige Mischungen dieser Materialien sind zusätzlich zu ihren hohen Dielektrizitätskonstanten ferroelektrisch. (Ba0,7Sr0,3)TiO&sub3; ist in dem typischen Temperaturbetriebsbereich für integrierte Schaltkreisvornchungen nicht ferroelektrisch und weist eine relativ hohe Dielektrizitätskonstante im Vergleich zu anderen BST-Materialien in diesen Temperaturbereichen auf.

Geschichtete Übergittermaterialien sind insbesondere für die Schicht 106 bevorzugt, wenn es erwünscht ist, die Schicht 110 als ein Ferroelektrikum zu gestalten. Der Ausdruck "geschichtetes Übergittermaterial" wird hier verwendet, da kein gut definierter akzeptierter Ausdruck im Stand der Technik zur Beschreibung dieser Materialtypen existiert. Geschichtete Übergittermaterialien schließen mindestens alle drei ferroelektrischen geschichteten Übergittermaterialien vom Smolenski-Typ ein, nämlich diejenigen mit der jeweiligen empirischen Durchschnittsformel:

(8) Am-1S&sub2;BmO3m+3;

(9) Am+1BmO3m+1; und

(10) AmBmO3m+2,

wobei A ein A-Stellen-Metall in einem Perowskit-ähnlichen Übergitter ist, B ein B- Stellen-Metall in einem Perowskit-ähnlichen Übergitter ist, S ein dreiwertiges ein Übergitter erzeugendes Metall, wie Bismuth oder Thallium, ist, und m eine Zahl ist, die ausreicht, um die Gesamtladung der Formel auszugleichen. Falls m eine gebrochene Zahl in der Gesamtformel ist, steht die Formel typischer Weise für eine Vielzahl von verschiedenen oder gemischten Perowskit-ähnlichen Schichten mit jeweils einem unterschiedlichen ganzen Wert. Die A-Stellen-Metalle und die B-Stellen-Metalle können Mischungen aus Kationen mit ähnlichen Jonenradien einschließen.

Die ein Übergitter erzeugenden Schichten, S, schließen Oxide von Bismuth(III) ein und können auch andere ähnlich große dreiwertige Metallkationen, wie Thallium(III), einschließen. Bismuth fungiert auch als ein A-Stellen-Metall in dem Perowskit-ähnlichen Gitter, falls es im Überschuß zu der stöchiometrisch benötigten Menge zur Erzeugung des geschichteten Übergittermaterials gemäß der Formel (I) vorhanden ist. Die am meisten bevorzugten geschichteten Übergittermateralien schließen Strontiumbismuthtantalat, Strontiumbismuthniobat, Strontiumbismuthniobtantalat ein. Zusätzlich kann es vorteilhaft sein, diese Materialien mit einer Mischung aus B-Stellen-Elementen, einschließlich Vanadium und Wolfram, zu versehen. Der Kondensator 100 wird mit herkömmlichen Photolithographietechniken zu einem integrierten Schaltkreis gestaltet.

Die Fig. 13 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens P200 zur Herstellung des Kondensators 100 (siehe Fig. 12). In dem Schritt P202 wird ein Siliciumwafer als der Wafer 102 (siehe Fig. 12) für den Empfang von zusätzlichen Schichten hergestellt: Ein herkömmlicher Wasser- oder Lösemittelwaschgang genügt, um den Wafer 102 zu reinigen. Der Wafer 102 enthält vorzugsweise n-dotiertes oder p-dotiertes Silicium und kann wie benötigt gemäß den herkömmlichen Protokollen, die dem Fachmann bekannt sind, dotiert werden. Der Schritt P204 schließt die Herstellung einer flüssigen Vorläuferlösung mit einer Vielzahl von Metallresten in wirksamen Mengen zum Erhalt eines gewünschten Metalloxids, z. B. ein geschichtetes Übergittermaterial oder ein Perowskit, bei einer thermischen Behandlung der Lösung ein. Die Vorstufen schließen mehr bevorzugt mindestens drei Metalle als eine Mischung von verschiedenen metallorganischen Verbindungen ein. Die Leistungsmerkmale der Metalloxidschicht 110 (siehe Fig. 12) hängt zum großen Teil von dem Typ der gewählten Vorläuferlösung, von der Reinheit der gewählten Reagenzien und der anschließenden Weiterverarbeitung der Lösung ab. Weitere die Herstellung dieser Vorläufer betreffende Details sind vorangehend in der Erörterung der Fig. 11 zur Verfügung gestellt. Die Haftschicht 104 und die Bodenelektrode 106 sind vorzugsweise auf eine Position durch herkömmliche Vakuumsputterverfahren aufgetragen.

In dem Schritt P206 wird die flüssige Lösung aus dem Schritt P204 auf das Substrat aus dem Schritt P204 aufgetragen. Das Auftragen wird vorzugsweise durchgeführt, indem die flüssige Vorläuferlösung bei Umgebungstemperatur und Druck auf die oberste Oberfläche des Substrats 102 aufgetropft wird und dann der Wafer bei etwa 1500 UpM bis 2000 UpM für etwa 30 Sekunden zur Entfernung von jedwedem Überschuß und zum Zurücklassen eines dünnen flüssigen Filmrückstandes rotiert wird. Die am meisten bevorzugte Rotationsgeschwindigkeit ist 1500 UpM. Alternativ kann der flüssige Vorläufer durch eine Nebelabscheidungstechnik aufgebracht werden.

Der Schritt P208 schließt ein Trocknen des flüssigen Vorläuferfilms aus dem Schritt P206 auf einer heißen Platte bei einer Temperatur von etwa 200ºC bis 500ºC in einer trockenen Luftatmosphäre ein. Die Trocknungszeit und Temperatur sollte ausreichend sein, um im wesentlichen alle organischen Materialien aus dem flüssigen dünnen Film zu entfernen oder calcinieren und um einen getrockneten Metalloxidrückstand zurückzulassen. Die Trocknungszeit liegt vorzugsweise zwischen etwa einer Minute und etwa dreißig Minuten. Für eine einstufige Trocknung ist eine Trocknungstemperatur von 400ºC über einen Zeitraum von etwa zwei bis zehn Minuten an der Luft am meisten bevorzugt. Es ist jedoch mehr bevorzugt, den flüssigen Film in abgestuften Intervallen zu trocknen. Zum Beispiel kann der Film für fünf Minuten bei 260ºC und für fünf Minuten bei 400ºC getrocknet werden. Zusätzlich ist es bevorzugt, den Trockenzyklus mit einem kurzen Erhitzungsintervall bei einer Temperatur oberhalb von 700ºC, z. B. unter Verwendung einer Wolfram-Nickel-Lampe zum Erhitzen des Substrats auf 725ºC für 30 Sekunden, zu beenden. Dieser schnelle thermische Erwärmungs- und Abkühlzyklus fördert eine Kernbildung und kleine Kristallkomgrößen und fördert auch eine Entfernung der verbleibenden organischen Reste aus dem getrockneten Vorläuferfilm. Der Trockenschritt P208 ist notwendig, um vorhersagbare und wiederholbare elektronische Eigenschaften in den entgültigen Metalloxidkristallzusammensetzungen zu erhalten.

Falls bei dem Schritt P210 der getrocknete Film aus dem Schritt P208 nicht die gewünschte Dicke aufweist, werden dann die Schritte P206 und P208 nach Bedarf wiederholt, bis die gewünschte Dicke erhalten wird. Eine Dicke von etwa 1800 Å bis 2000 Å benötigt typischer Weise zwei Überzuge mit einer 0,130 M bis 0,022 M Vorläuferlösung unter den hier offenbarten Parametern.

Bei dem Schritt P212 wird der getrocknete Vorläuferrückstand aus dem Schritt P208 unter Bildung der Metalloxidschicht 110 gebrannt (siehe Fig. 12). Dieser Brennschritt wird als das erste Brennen bezeichnet, um ihn von anderen Brennschritten zu unterscheiden; jedoch können andere Brennschritte vor dem "ersten Brennen" vorkommen. Zum Beispiel kann ein Schritt P202 viele Brennschritte umfassen. Bei dem Schritt P212 wird der Wafer 102 einschließlich des getrockneten Vorläuferrückstandes aus dem Schritt P208 in einem Diffusionsofen in einer Sauerstoffatmosphäre bei einer Temperatur im Bereich zwischen 450ºC und 1000ºC über einen Zeitraum zwischen dreißig Minuten und zwei Stunden erhitzt. Der Schritt P212 wird mehr bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 600ºC und 800ºC durchgeführt, wobei die am meisten bevorzugte Brenntemperatur bei etwa 600ºC für achtzig Minuten liegt. Das erste Brennen des Schritts P212 tritt vorzugsweise in einem Einschub/Herauszieh-Verfahren, das fünf Minuten für das "Einschieben" in den Ofen und fünf Minuten für das "Herausziehen" aus dem Ofen einschließt. Die angegebenen Brennzeiten schließen die Zeit ein, die verwendet wird, um thermische Rampen in und aus dem Ofen zu schaffen. Bei einem kommerziellen Herstellungsverfahren ist es vorteilhaft, eine genaue Regulierung aller Brenntemperaturen und -zeiten zum Zwecke einer Bereitstellung von konstistenten und wiederholbaren Ergebnissen vorzusehen.

Bei dem Schritt P214 wird eine oberste Elektrode 40 vorzugsweise durch Sputtern von Platin auf die ferroelektrische Übergitterschicht 28 abgeschieden.

Die Vorrichtung wird dann in einem Schritt P216 durch eine herkömmliche Photoithographie, z. B. eine, die die Verwendung eines Photoresistmaterials gefolgt von einer Ionenätzlithographie einschließt, gestaltet. Diese Gestaltung wird vorzugsweise vor dem zweiten Brennen des Schrittes P218 durchgeführt, so dass das vierte Brennen Spannung aus dem Gestalten aus dem resultierenden integrierten Schalkreis (z. B. einer, der den Kondensator 100 wie in der Fig. 12 gezeigt einschließt) entfernt und jedwede Defekte, die durch das Gestaltungsverfahren erzeugt wurden, korrigiert werden. Das zweite Brennen des Schrittes P218 wird vorzugsweise auf eine ähnliche Art und Weise wie das erste Brennen des Schrittes P212 durchgeführt.

In dem Schritt P220 wird die Vorrichtung vervollständigt und bewertet. Die Vervollständigung kann die Abscheidung von zusätzlichen Schichten, ein Ionenätzen von Kontaktlöchern und andere Verfahren nach sich ziehen, wie es dem Fachmann ersichtlich ist. Zum Beispiel könnten diese Verfahren die Bildung eines Transistors oder eines ferroelektrischen DRAM-Schaltkreises unter Verwendung des Kondensators 100 einschließen.

Die folgenden Beispiele geben bevorzugte Materialien und Verfahren zur Ausführung der vorliegenden Erfindung an.

BEISPIEL 1 Herstellung einer Strontiumbismuthniobtantalat-Vorläuferlösung

Die folgenden Bestandteile wurden von den angegebenen Lieferanten gekauft und in den in der Tabelle 1 gezeigten Anteilen eingewogen.

Tabelle 1

Das Tantal-(V)-butoxid, Niob-(V)-butoxid und der 30,34 g-Teil an 2-Ethylhexansäure wurden zusammen mit 40 ml Ethylisovalerat in einen Erlenmeyerkolben, der mit einem Rückflusskühler ausgestattet war, gegossen. Die Mischung wurde auf einer Heizplatte bei 160ºC für 18 Stunden unter ständigem Rühren erhitzt. Die Lösung wurde von der Heizplatte entfernt und auf unter 100ºC abgekühlt. Das Strontiummetall wurde zu der heißen Lösung zusammen mit 6,1 g 2-Ethylhexansäure zugegeben. Die Mischung in dem Erlenmeyerkolben wurde erneut bei 160ºC auf einer Heizplatte erhitzt und für eine halbe Stunde reagieren gelassen, bis das Strontiummetall vollständig gelöst war. Die Lösung wurde für zusätzliche drei Stunden nach der Auflösung des Strontiummetalls refluxiert. Ein Destillationskopf und ein Claisen-Kondensator wurden dann auf dem Kolben angebracht und etwa 50 ml des Lösemittels wurden bei einer Destillationstemperatur im Bereich von 70-115ºC abdestilliert. Die Lösung stand bis zum Erreichen von Raumtemperatur. Das Bismuth-2-ethylhexanoat wurde zu der Lösung zugegeben. Die Konzentration der Lösung wurde auf 0,2 m/kg durch Zugabe von Ethylisovalerat zu der Lösung eingestellt und das Gesamtgewicht der Lösung betrug 100 g.

Die resultierende Lösung entsprach einem gewünschten Metalloxid mit der obigen Smolenskii-Formel (8), d. h. Am-1S&sub2;BmO3m+3, wobei m 2 ist und angenommene Bismuthverflüchtigungsverluste bei dem Brennen liegen bei etwa zehn Prozent. Die Lösung wurde entworfen, um ein Metalloxid mit der Stöchiometrie SrBi&sub2;(Nb0,8Ta1,2)O&sub9; nach Verflüchtigungsverlusten zu ergeben. BEISPIEL 2

Herstellung einer 0,15 mol/kg SrBi2,18Nb0,8Ta1,2O&sub9;-Lösung in Methyl-3-methoxypropionat Tabelle 2

Tantal-(V)-ethoxid (9,75 g, 24,00 mmol), Niob-(V)-ethoxid (5,09 g, 16,00 mmol) und der 2-Ethylhexansäure (30,34 g, 210,4 mmol) und Methyl-3-methoxypropionat (40 ml) wurden in einen Erlenmeyerkolben, der mit einem Rückflusskühler ausgestattet war, eingemessen. Die Mischung wurde auf einer Heizplatte bei 130ºC für 18 Stunden unter ständigem magnetischen Rühren erhitzt, von der Heizplatte entfernt und auf 100ºC abgekühlt. Strontiummetall (1,752 g, 20,00 mmol) und 2-Ethylhexansäure (6,1 g, 42,3 mmol) wurden in die heiße Mischung eingewogen, die dann auf die Heizplatte zum Erhitzen bei 140ºC für eine halbe Stunde zurückgestellt wurde, bis das Strontiummetall vollständig gelöst war. Die Lösung wurde für zusätzliche drei Stunden refluxiert, und danach wurde der Kolben von der Heizplatte entfernt. Etwa 50 ml Lösemittel wurden im Vakuum in dem Temperaturbereich von 50-120ºC verdampft. Die verbliebene Lösung wurde bei Raumtemperatur gehalten. Bismuth-2-ethylhexanoat (Bi 22% in Hexan, 41,41 g, 43,6 mmol) wurde in die Lösung gegeben und die Konzentration der Lösung wurde auf 0,15 mol/kg durch Zugabe von Methyl-3-methoxypropionat eingestellt. Das Gesamtgewicht der entgültigen Lösung betrug 133,3 g. Die Lösung wurde entworfen, um SrBi&sub2;Nb0,8Ta1,2O&sub9; zu ergeben, wobei ein zehnprozentiger Bismuthverflüchtigungsverlust einberechnet wurde. REFERENZBEISPIEL 3

Herstellung einer 0,15 mol/kg SrBi2,18Nb0,7Ta1,3O&sub9;-Lösung in Ethylcaprylat und Ethylbutylat Tabelle 3

Tantal-(V)-ethoxid (10,56 g, 26,00 mmol), Niob-(V)-ethoxid (4,45 g, 14,00 mmol) und der 2-Ethylhexansäure (30,34 g, 210,4 mmol), n-Octan (40 ml) und Ethylcaprylat (20 ml) wurden in einen Erlenmeyerkolben, der mit einem Rückflusskühler ausgestattet war, eingemessen. Die Mischung wurde auf einer Heizplatte bei 130ºC für 18 Stunden unter ständigem magnetischen Rühren erhitzt. Die Lösung wurde auf eine Temperatur von unter 100ºC abgekühlt. Strontiummetall (1,752 g, 20,00 mmol) und 2-Ethylhexansäure (6,1 g, 42,3 mmol) wurden in die heiße Mischung eingewogen, die auf die Heizplatte zum Erhitzen bei 140ºC zurückgestellt wurde. Die erhitzte Mischung wurde für eine halbe Stunde umgesetzt, bis das Strontiummetall vollständig gelöst war. Das Erhitzen wurde für weitere 3 Stunden fortgesetzt und der Kolben wurde von der Heizplatte entfernt. Etwa 60 ml Lösemittel wurden im Vakuum in dem Temperaturbereich von 50-140ºC verdampft. Die Lösung stand bis zum Erreichen von Raumtemperatur. Bismuth-2- ethylhexanoat (Bi 22% in Hexan, 41,41 g, 43,6 mmol) wurde in die Lösung gegeben und die Konzentration der Lösung wurde auf 0,15 mol/kg durch Zugabe von Ethylbutylat eingestellt. Das Gesamtgewicht der entgültigen Lösung betrug 133,3 g. REFERENZBEISPIEL 4

Herstellung einer 0,2 mol/kg SrBi2,20Ta2,0O&sub9;-Lösung in Ethylisovalerat und Ethylisobutylat Tabelle 4

Tantal-(V)-ethoxid (16,24 g, 40,00 mmol), 2-Ethylhexansäure (30,34 g, 210,4 mmol) und Ethylisovalerat (40 ml) wurden in einen Erlenmeyerkolben, der mit einem Rückflusskühler ausgestattet war, eingemessen. Die Mischung wurde auf einer Heizplatte bei 1 50ºC für 18 Stunden unter ständigem magnetischen Rühren erhitzt. Der Kolben wurde von der Heizplatte entfernt und auf unter 100ºC abgekühlt. Strontiummetall (1,752 g, 20,00 mmol) und 2-Ethylhexansäure (6,1 g, 42,3 mmol) wurden in die heiße Mischung eingewogen, die dann auf die Heizplatte zum Erhitzen bei 150ºC zurückgestellt wurde. Die Mischung wurde für eine halbe Stunde unter Erhitzen umgesetzt, bis das Strontiummetall vollständig gelöst war. Die Lösung wurde fur zusätzliche 3 Stunden refluxiert. Der Kolben wurde von der Heizplatte entfernt und etwa 50 ml Lösemittel wurden im Vakuum in dem Temperaturbereich von 50-120ºC verdampft. Die Lösung stand bis zum Erreichen von Raumtemperatur und Bismuth-2-ethylhexanoat (Bi 22% in Hexan, 41,08 g, 44,0 mmol) wurde in die Lösung gegeben. Die Konzentration der Lösung wurde auf 0,20 mol/kg durch Zugabe von Ethylisovalerat eingestellt. Das Gesamtgewicht der entgültigen Lösung betrug 100 g.

REFERENZBEISPIEL 5 Herstellung einer 0,15 mol/kg SrBi2,20Ta2,0O&sub9;-Lösung in einem Ethylisovalerat- und Ethylisobutylat-Lösemittelsystem

Eine 0,15 mol/kg-Lösung wurde hergestellt, indem Ethylisobutylat zu 50 g der 0,20/kg- Lösung des Referenzbeispiels 4 zugegeben wurde. Das Gesamtgewicht der entgilltigen Lösung betrug 66,66 g. BEISPIEL 6

Herstellung einer 0,20 mol/kg Ba0,7Sr0,3TiO&sub3;-Lösung in Methyl-3-methoxypropionat Tabelle 5

Das Titan-(IV)-isopropoxid (5,69 g, 20,00 mmol), 2-Ethylhexansäure (12,69 g, 88,0 mmol) und Methyl-3-methoxypropionat (60 ml) wurden in einen Erlenmeyerkolben, der mit einem Rückflusskühler ausgestattet war, eingemessen. Die Mischung wurde auf einer Heizplatte bei 150ºC für 19 Stunden unter ständigem magnetischen Rühren erhitzt. Der Kolben wurde von der Heizplatte entfernt und auf unter 100ºC abgekühlt. Bariummetall (1,923 g, 14,00 mmol), Strontiummetall (0,526 g, 6,00 mmol) und 2-Ethylhexansäure (6,35 g, 44,0 mmol) wurden in die heiße Mischung eingewogen. Der Kolben wurde auf die Heizplatte zum Erhitzen bei 140ºC zurückgestellt und für eine halbe Stunde umgesetzt, bis das Barium- und Strontiummetall vollständig gelöst war. Die Lösung wurde für zusätzliche 3 Stunden refluxiert. Der Kolben wurde von der Heizplatte entfernt und etwa 40 ml Lösemittel wurden im Vakuum in dem Temperaturbereich von 50-140ºC verdampft. Die Lösung stand bis zum Erreichen von Raumtemperatur und die Konzentration der Lösung wurde auf 0,20 mol/kg durch Zugabe von Methyl-3-methoxypropionat eingestellt. Das Gesamtgewicht der entgültigen Lösung betrug 100,0 g. BEISPIEL 7

Herstellung einer 0,20 mol/kg Ba0,7Sr0,3TiO&sub3;-Lösung in Ethylisovalerat Tabelle 6

Das Titan-(IV)-isopropoxid (5,69 g, 20,00 mmol), 2-Ethylhexansäure (12,69 g, 88,0 mmol) und Ethylisovalerat (60 ml) wurden in einen Erlenmeyerkolben, der mit einem Rückflusskühler ausgestattet war, eingemessen. Die Mischung wurde auf einer Heizplatte bei 150ºC für 18 Stunden unter ständigem magnetischen Rühren erhitzt. Die Lösung wurde auf 100ºC abgekühlt. Bariummetall (1,923 g, 14,00 mmol), Strontiummetall (0,526 g, 6,00 mmol) und 2-Ethylhexansäure (6,35 g, 44,0 mmol) wurden in die heiße Mischung eingewogen. Der Kolben wurde auf die Heizplatte zum Erhitzen bei 140ºC zurückgestellt und für eine halbe Stunde umgesetzt, bis das Barium- und Strontiummetall vollständig gelöst war. Die Lösung wurde für zusätzliche 3 Stunden refluxiert. Der Kolben wurde von der Heizplatte entfernt und etwa 40 ml Lösemittel wurden im Vakuum in dem Temperaturbereich von 50-140ºC verdampft. Die Lösung stand bis zum Erreichen von Raumtemperatur und die Konzentration der Lösung wurde auf 0,2 mol/kg durch Zugabe von Ethylisovalerat eingestellt. Das Gesamtgewicht der entgültigen Lösung betrug 1,00 g.

BEISPIEL 8 Herstellung einer integrierten Schaltkreiskondensatorvorrichtung

Ein Kondensator 100 wurde unter Verwendung einer auf einem Ester basierenden Lösung, die gemäß dem Beispiel 1 hergestellt worden war, hergestellt. Ein herkömmlicher vier Inch durchmessender polykristalliner p-dotierter Siliciumwafer wurde mit Wasser unter Verwendung eines typischen RCA-Wasserreinigungs-Verfahrens gespült und getrocknet. Eine Pt/Ti-Elektrode (2000 Å/200 Å) wurde unter Verwendung eines DC- Magnetrons auf das Substrat gesputtert.

Ein 2 ml-Aliquot des 0,2 N-SrBi&sub2;Ta&sub2;O&sub9;-Vorläufers aus dem Beispiel 1 wurde auf eine Konzentration von 0,13 N durch Zugabe von Ethylisovalerat eingestellt und durch einen 0,2 um-Filter geschickt. Das Substrat wurde bei 1500 UpM in einer herkömmlichen Rotationsbeschichtungsvorrichtung rotiert. Ein Augentropfer wurde während des Rotierens für 30 Sekunden verwendet, um eine Vorläuferlösung auf das Substrat aufzutragen. Das mit dem Vorläufer beschichtete Substrat wurde aus der Rotationsbeschichtungsvorrichtung entfernt und an der Luft für 2 Minuten auf einer 140ºC heißen Heizplatte getrocknet. Das Substrat wurde an der Luft für weitere vier Minuten auf einer zweiten Heizplatte bei 260ºC getrocknet. Das Substrat kann für weitere dreißig Sekunden in Sauerstoff bei 725ºC unter Verwendung einer HEATPULSE 410-Wolfram-Halogenlampen-Hitzequellen-Vorrichtung, die von der AG Associates Inc. erworben wurde, getrocknet werden. Die Wolframhalogenbirnen schlossen acht J208 V-Birnen (erworben von der Ushio of Japan) mit einer Gesamtleistung von 1200 W ein. Das Lampenerwärmungsprofil schloss eine 100ºC/Zweiter Anstieg auf 725ºC von Raumtemperatur ein. Das Rotationsbeschichten und das Trocknungsverfahren wurden ein zweites mal wiederholt, um die Gesamtdicke des getrockneten Vorläuferfilms zu erhöhen.

Das Substrat (einschließlich eines getrockneten Vorläufermaterials) wurde in Sauerstoff (O&sub2;)-Atmosphäre achtzig Minuten lang bei 800ºC in einem Diffusionsofen gebrannt. Diese Zeitspanne schloss einen fünfminütigen Einschubvorgang in den Ofen und einen fünfminütigen Herausziehvorgang aus dem Ofen ein.

Platinmetall wurde unter Verwendung eines DC-Magnetrons zu einer Dicke von 2200 Å aufgesputtert. Das Substrat wurde unter Verwendung einer herkömmlichen Negativresistmaske und Argonionenätzen gestaltet. Nach Entfernung des Resistmaterials wurde die Vorrichtung in Sauerstoff bei 800ºC für vierzig Minuten einschließlich eines flinfrninütigen Einschubvorgangs in den Diffusionsofen und eines fünfminütigen Herausziehvorgangs aus dem Ofen gebrannt.

Die Fig. 14 zeigt eine Polarisationshysteresekurve des resultierenden Kondensators. Die Kurve zeigt ausgezeichnete ferroelektrische Leistungsmerkmale mit einer kastenförmigen rechtwinkeligen Form und einer 2Pr-Polarisation von etwa 28 uC/cm².


Anspruch[de]

1. Flüssige Lösung, bestehend im Wesentlichen aus einem Esterlösungsmittel und einem Metallcarboxylat mit einem Metall oder Metallen in einer wirksamen Menge, um ein Metalloxid einer gewünschten Stöchiometrie beim Trocknen und Brennen der flüssigen Lösung zu erhalten, wobei das Esterlösungsmittel aus einer Carbonsäure mit einem Kohlenstoffgerüst aus 5 bis 10 Kohlenstoffatomen und einem Alkanol besteht und mindestens 20 Gew.-% der flüssigen Lösung ausmacht.

2. Flüssige Lösung, bestehend im Wesentlichen aus einem Esterlösungsmittel und einem Metallcarboxylat mit einem Metall oder Metallen in einer wirksamen Menge, um ein Metalloxid einer gewünschten Stöchiometrie beim Trocknen und Brennen der flüssigen Lösung zu erhalten, wobei das Esterlösungsmittel Methyl-3-methoxypropionat und ein Alkanol ist und mindestens 20 Gew.-% der flüssigen Lösung ausmacht.

3. Lösung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Lösungsmittel und das Metallcarboxylat weiter durch Molekülformeln gekennzeichnet sind, die gewählt sind als a und b, c und d, e und f, g und h oder i und j, wobei a, b, c, d, e, f, g, h, i und j sich in der Gruppe befinden, bestehend aus:

a)

in der R&sub1; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub2; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit vier bis acht Kohlenstoffatomen ist; und R&sub1; und R&sub2; zusammen fünf bis elf Kohlenstoffatome aufweisen;

b)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub2; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit drei bis neun Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanforderungen von n ist; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist;

c)

in der R&sub1; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub2; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit drei bis acht Kohlenstoffatomen ist; R&sub3; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis vier Kohlenstoffatomen ist; R&sub1; und R&sub2; zusammen zwei bis sechs Kohlenstoffatome aufweisen; und R&sub1;, R&sub2; und R&sub3; zusammen vier bis elf Kohlenstoffatome besitzen;

d)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub2; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit drei bis neun Kohlenstoffatomen ist; R&sub3; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis drei Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; R&sub2; und R&sub3; zusammen zwei bis sechs Kohlenstoffatome aufweisen; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist;

e)

in der R&sub1; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub2; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit drei bis acht Kohlenstoffatomen ist; R&sub3; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis vier Kohlenstoffatomen ist; R&sub1; und R&sub2; zusammen zwei bis sechs Kohlenstoffatome aufweisen; und R&sub1;, R&sub2; und R&sub3; zusammen fünf bis elf Kohlenstoffatome besitzen;

f)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub2; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit drei bis neun Kohlenstoffatomen ist; R&sub3; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis drei Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; R&sub2; und R&sub3; zusammen zwei bis sechs Kohlenstoffatome aufweisen; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist;

g)

in der R&sub4; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis vier Kohlenstoffatomen ist; R&sub5; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis zwei Kohlenstoffatomen ist; und R&sub4; und R&sub5; zusammen drei bis vier Kohlenstoffatome aufweisen;

h)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub5; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis zwei Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist;

i)

in der R&sub4; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis vier Kohlenstoffatomen ist; R&sub5; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis zwei Kohlenstoffatomen ist; und R&sub4; und R&sub5; zusammen zwei bis vier Kohlenstoffatome aufweisen; und

j)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub5; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis zwei Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist.

4. Lösung gemäß Anspruch 1 oder 2, in der das Metallcarboxylat durch eine Molekülformel gekennzeichnet ist, die aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus:

a)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub2; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit drei bis neun Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist.

b)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub2; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit drei bis neun Kohlenstoffatomen ist; R&sub3; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis drei Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; R&sub2; und R&sub3; zusammen zwei bis sechs Kohlenstoffatome aufweisen; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist;

c)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub2; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit drei bis neun Kohlenstoffatomen ist; R&sub3; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis drei Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; R&sub2; und R&sub3; zusammen zwei bis sechs Kohlenstoffatome aufweisen; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist;

d)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub5; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis zwei Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist;

e)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub5; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis zwei Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist;

f)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub2; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit drei bis neun Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist;

g)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub2; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit drei bis neun Kohlenstoffatomen ist; R&sub3; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis drei Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; R&sub2; und R&sub3; zusammen zwei bis sechs Kohlenstoffatome aufweisen; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist;

h)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub2; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit drei bis neun Kohlenstoffatomen ist; R&sub3; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis drei Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; R&sub2; und R&sub3; zusammen zwei bis sechs Kohlenstoffatome aufweisen; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist;

i)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub5; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis zwei Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist; und

j)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub5; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis zwei Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist

5. Die Lösung gemäß Anspruch 1, wobei das Esterlösungsmittel aus der Gruppe gewählt wird, die aus Ethylisovalerat, Ethylcaproat, Ethylheptanoat, Ethyl-2-ethylhexanoat, Ethylcaprylat und Ethylcaprat, Ethyl-3-ethoxypropionat und Ethyllevulinat besteht.

6. Lösung gemäß Anspruch 4, wobei das Metallcarboxylat eine Molarität in dem Lösungsmittelteil im Bereich von 0,1 Mol/kg bis 0,4 Mol/kg aufweist, bestimmt als eine stöchiometrische Menge, entsprechend einer empirischen Formel der gewünschten Stöchiometrie.

7. Lösung gemäß Anspruch 1, in der das Metalloxid ein Perowskit ist.

8. Lösung gemäß Anspruch 1, in der das Metalloxid ein geschichtetes Übergittermaterial ist.

9. Lösung gemäß Anspruch 8, in der das geschichtete Übergittermaterial aus der Gruppe gewählt wird, die aus Strontiumbismuthtantalat, Strontiumbismuthniobat und Strontiumbismuthniobtantalat besteht.

10. Verfahren zur Herstellung eines Metalloxid-Dünnfilms, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist:

Vorsehen (P204) einer Lösung, welche mindestens ein Esterlösungsmittel, wie es in Anspruch 1 oder Anspruch 2 definiert ist, und ein Metallcarboxylat enthält;

Auftragen (P206) der Lösung auf ein Substrat (102, 104, 106, 108);

Trocknen (P208) der Lösung; und

Brennen (P212) der Lösung in einer Sauerstoff enthaltenden Umgebung, um einen von der Lösung abgeleiteten Metalloxidfilm bereitzustellen.

11. Lösung gemäß Anspruch 10, bei der der Vorsehungsschritt das Lösungsmittel und das Metallcarboxylat mit Molekülformeln einschließt, die als a und b, c und d, e und f, g und h, oder i und j gewählt sind, wobei a, b, c, d, e, f, g, h, i und j sich in der Gruppe befinden, die besteht aus:

a)

in der R&sub1; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub2; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit vier bis acht Kohlenstoffatomen ist; und R&sub1; und R&sub2; zusammen fünf bis elf Kohlenstoffatome aufweisen;

b)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub2; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit drei bis neun Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanforderungen von n ist; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist;

c)

in der R&sub1; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub2; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit drei bis acht Kohlenstoffatomen ist; R&sub3; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis vier Kohlenstoffatomen ist; R&sub1; und R&sub2; zusammen zwei bis sechs Kohlenstoffatome aufweisen; und R&sub1;, R&sub2; und R&sub3; zusammen vier bis elf Kohlenstoffatome besitzen;

d)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub2; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit drei bis neun Kohlenstoffatomen ist; R&sub3; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis drei Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; R&sub2; und R&sub3; zusammen zwei bis sechs Kohlenstoffatome aufweisen; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist;

e)

in der R&sub1; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub2; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit drei bis acht Kohlenstoffatomen ist; R&sub3; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis vier Kohlenstoffatomen ist; R&sub1; und R&sub2; zusammen zwei bis sechs Kohlenstoffatome aufweisen; und R&sub1;, R&sub2; und R&sub3; zusammen fünf bis elf Kohlenstoffatome besitzen;

f)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub2; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit drei bis neun Kohlenstoffatomen ist; R&sub3; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis drei Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; R&sub2; und R&sub3; zusammen zwei bis sechs Kohlenstoffatome aufweisen; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist;

g)

in der R&sub4; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis vier Kohlenstoffatomen ist; R&sub5; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis zwei Kohlenstoffatomen ist; und R&sub4; und R&sub5; zusammen drei bis vier Kohlenstoffatome aufweisen;

h)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub5; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis zwei Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist;

i)

in der R&sub4; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis vier Kohlenstoffatomen ist; R&sub5; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis zwei Kohlenstoffatomen ist; und R&sub4; und R&sub5; zusammen zwei bis vier Kohlenstoffatome aufweisen; und

j)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub5; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis zwei Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist.

12. Verfahren gemäß Anspruch 10, bei der der Bildungsschritt das Vereinigen des Esterlösungsmittels mit dem Metallcarboxylat einschließt, eine Molekülformel aus der Gruppe aufweisend, die aus folgendem besteht:

a)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub2; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit drei bis neun Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist.

b)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub2; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit drei bis neun Kohlenstoffatomen ist; R&sub3; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis drei Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; R&sub2; und R&sub3; zusammen zwei bis sechs Kohlenstoffatome aufweisen; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist;

c)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub2; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit drei bis neun Kohlenstoffatomen ist; R&sub3; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis drei Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; R&sub2; und R&sub3; zusammen zwei bis sechs Kohlenstoffatome aufweisen; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist;

d)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub5; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis zwei Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist;

e)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub5; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis zwei Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist;

f)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub2; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit drei bis neun Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist;

g)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub2; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit drei bis neun Kohlenstoffatomen ist; R&sub3; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis drei Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; R&sub2; und R&sub3; zusammen zwei bis sechs Kohlenstoffatome aufweisen; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist;

h)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub2; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit drei bis neun Kohlenstoffatomen ist; R&sub3; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis drei Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; R&sub2; und R&sub3; zusammen zwei bis sechs Kohlenstoffatome aufweisen; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist;

i)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub5; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis zwei Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist; und

j)

in der R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis fünf Kohlenstoffatomen ist; R&sub5; eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit einem bis zwei Kohlenstoffatomen ist; M das Metall mit den Wertigkeitsanfordernissen von n ist; und n und x ganze Zahlen sind, so dass n > x ≥ 0 ist.







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