DE3916622C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein CVD-Verfahren zum Abscheiden
dünner Au- oder Cu-Schichten auf einem Substrat
sowie eine Vorrichtung hierfür. Insbesondere befaßt sich die
Erfindung mit einem CVD-Verfahren und einer Vorrichtung zum
Abscheiden eines sehr dünnen Metallüberzugs, der insbesondere für
eine metallische Schaltung und eine elektrische Zwischenschicht
verbindung einer mehrschichtigen Schaltung bei einer integrier
ten Halbleiterschaltung bestimmt ist.
Eine Abnahme der Größe oder Breite der Schaltungen z. B. Leiterbahnen,
elektrische Verbindungsleitungen, und eine Zunahme der Anzahl der Schichten
bei einer integrierten Halbleiterschaltung wurden gefordert, um einen stei
genden Integrationsgrad erreichen zu können. Auch wurde eine Abnahme der
Größe oder des Durchmessers der Öffnungen (Kontaktöffnungen
und Durchgangsöffnungen) für den elektrischen Anschluß der
Schaltungen zwischen der Mehrzahl von Schichten gefordert.
Unter diesen Umständen wird es zunehmend schwieriger, diese
Öffnungen mit einem Metall gemäß einem üblichen Verfahren, wie
dem Vakuumaufdampfen und -niederschlagen oder dem Zerstäuben
zu füllen. Ferner bewirkt die Abnahme der Breite der Schaltung
bzw. der Leitungsführung eine Zunahme der Stromdichte. Eine
übliche Aluminiumleitungsführung neigt infolge der Elektronen
wanderung bzw. der elektrischen Bewegung zum Brechen, wenn die
Stromdichte ansteigt, oder die Neigung zum Brechen ist auf die
Spannungswanderung zurückzuführen. Daher gibt es eine Grenze
hinsichtlich der Verwendung von Aluminium als Schaltungs- bzw.
Leitungsführungsmaterial. Wolfram und Molybdän haben einen ho
hen Wanderungswiderstand, aber auch einen derartig hohen elek
trischen Widerstand, daß eine integrierte Halbleiterschaltung,
in der Leitungsführungen aus Wolfram oder Molybdän verwendet
werden, nicht mit einer hohen Geschwindigkeit betreibbar ist.
Daher ist die Verwirklichung eines Verfahrens zum Ausbilden
einer Kupferleitung oder einer Goldleitung erwünscht, die je
weils einen geringen elektrischen Widerstand und einen hohen
Wanderungswiderstand haben, und zwar mit Hilfe der Verfahrens
weise des chemischen Aufdampfens (CVD). Insbesondere besteht
ein großes Bedürfnis nach einem selektiven Aufdampfverfahren
(selektives CVD-Verfahren), mittels dem eine Öffnung selektiv
mit Kupfer oder Gold gefüllt werden kann.
CVD-Verfahren zum Abscheiden von Kupfer sind in den US-PSen
28 33 575 und 27 04 728 angegeben. Bei beiden Verfahren wird Kupfer
auf der gesamten Oberfläche eines Substrates unabhängig von
dem Material der Oberfläche des Substrates abgeschieden. Daher
sind diese Verfahrensweisen nicht geeignet, eine sehr kleine
Öffnung mit Kupfer auszufüllen. Viele selektive Abscheidungsver
fahren unter Verwendung von CVD wurden im Zusammenhang mit
Wolfram, Molybdän und Aluminium angegeben.
In US-PS 36 97 342 ist ein Verfahren zum selektiven Abscheiden
von Kupfer auf einem Substrat gemäß dem CVD-Verfahren ange
geben. Bei diesem Verfahren macht man sich das konkurrierende
Fortschreiten des Ätzens eines Substratmaterials zusammen
mit der Abscheidung eines Metalls auf einem Substrat zunutze.
Dies bedeutet, daß ein Gas oder ein Dampf aus Hexafluorace
tylacetonat-Kupfer als ein Ausgangsmaterial zusammen mit Fluor
wasserstoffsäure oder Schwefelfluorid als ein Ätzgas in eine
Reaktionskammer geleitet wird, um gleichzeitig eine Ätzreak
tion mit dem Substrat, das aus borhaltigem, phosphorhaltigem oder
natriumhaltigem Glas hergestellt ist, und eine Kupferabscheidungsreak
tion auf einer Wolfram-Chrom- oder Siliziumoxidschicht zu bewir
ken, die auf dem Substrat gebildet wird, um hierdurch selektiv
an dem gegebenen Teil des Substrats ein Kupferwachstum bzw.
ein Abscheiden von Kupfer zu bewirken.
Gemäß dem üblichen, selektiven Kupferabscheidungsverfahren der
vorstehend genannten Art jedoch ändert sich die Form eines
Substrates, wenn die Kupferabscheidung fortschreitet, da man
sich die konkurrierende Fortschreitung des Ätzens des Mate
rials des Substrats zusammen mit der Schichtabscheidung der vor
stehend genannten Art zunutze macht. Dies führt zu großen Un
genauigkeiten hinsichtlich der Abmessungen des erhaltenen Ge
bildes, welche nicht zu Feinbearbeitungstechniken passen.
Ferner ist es bei dem üblichen, selektiven Abscheidungsverfahren
nicht möglich, selektiv ein Metall im Innern von Durchgangs
öffnungen oder Kontaktöffnungen abzuscheiden, um eine elektrische
Verbindung zwischen Leitungsteilen der mehrschichtigen Anord
nung zu bewirken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein CVD-Verfahren zum selektiven
Abscheiden von Gold oder Kupfer an einem vorbestimmten Bereich
eines Substrats bereitzustellen, ohne daß eine zusätzliche
Ätzung erforderlich ist.
Weiterhin soll nach der Erfindung eine Vorrichtung angegeben
werden, mittels der auf stabile Weise das selektive Züchten
von Gold oder Kupfer erreicht werden kann.
Die Lösung der genannten Aufgabe wird mit den Merkmalen der
Patentansprüche erreicht.
Bei dieser Lösung geht die Erfindung von folgenden Grundge
danken aus.
Die dünnen Gold- oder Kupferschichten werden auf einem
Substrat mit Musterungen aus zwei unterschiedlichen Materialien
durch thermische Zersetzung eines Ausgangsmaterials
abgeschieden. Durch geeignete Wahl der Temperatur wird
erreicht, daß das Ausgangsmaterial erst auf der Oberfläche des
Substrats zersetzt wird. Die unterschiedlichen Materialien
der Muster beeinflussen durch katalytische Wirkung unter
schiedlich die Zersetzungsreaktion des Ausgangsmaterials und
bewirken somit eine selektive Abscheidung.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen
darin, daß es insbesondere
gut für metallische Leitungen in einer integrierten
Halbleiterschaltung geeignet ist,
insbesondere für eine sehr dünne metallische Leitung geeignet ist, die der
art ausgelegt ist, daß man den Integrationsgrad einer integrier
ten Halbleiterschaltung verstärken kann, und
insbesondere für elektrische Zwischenschichtverbindungen in einer integrier
ten Halbleiterschaltung geeignet ist.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfin
dung zeichnet sich ein Verfahren zum Züchten einer dünnen me
tallischen Schicht durch folgende Schritte aus:
Erwärmen eines organischen Komplexes oder einer organo
metallischen Verbindung aus Gold oder Kupfer als ein Ausgangs
material zum Verdampfen desselben,
Erwärmen eines Substrats, das auf der Fläche ein Metall oder eine Silizium-Metallverbindung als ein erstes Material und ein Oxid oder ein Nitrid als ein zweites Material hat, auf eine Temperatur die gleich oder höher als die Zersetzungs temperatur ist, wobei die Aufdampfung auf das erste Material aus einem Dampf des Ausgangsmaterials vorgenommen wird, und
der Dampf mit dem in Dampf überführten Ausgangsmaterial bei einer Temperatur gehalten wird, die niedriger als die Zersetzungstemperatur desselben ist und zusammen mit einem reduzierenden Gas auf das erwärmte Substrat geleitet wird, um selektiv eine dünnen metallischen Schicht aus Gold oder Kupfer nur auf der Oberfläche des ersten Materials abzuscheiden.
Erwärmen eines Substrats, das auf der Fläche ein Metall oder eine Silizium-Metallverbindung als ein erstes Material und ein Oxid oder ein Nitrid als ein zweites Material hat, auf eine Temperatur die gleich oder höher als die Zersetzungs temperatur ist, wobei die Aufdampfung auf das erste Material aus einem Dampf des Ausgangsmaterials vorgenommen wird, und
der Dampf mit dem in Dampf überführten Ausgangsmaterial bei einer Temperatur gehalten wird, die niedriger als die Zersetzungstemperatur desselben ist und zusammen mit einem reduzierenden Gas auf das erwärmte Substrat geleitet wird, um selektiv eine dünnen metallischen Schicht aus Gold oder Kupfer nur auf der Oberfläche des ersten Materials abzuscheiden.
Hierbei kann der organische Komplex oder die organische Ver
bindung wenigstens ein Element enthalten, das aus der Gruppe
gewählt ist, die β-Diketonat-Verbindungen von Kupfer oder Gold
und Cyclopentadienyl-Verbindungen von Kupfer oder Gold umfaßt.
Der organische Komplex oder die organometallische Verbindung
kann wenigstens ein Teil enthalten, das aus der Gruppe gewählt
ist, die Bis(acetylacetonato)-Kupfer, Bis(hexafluoroacetylacetonato)-
Kupfer, Bis(dipivaloylmethanato)-Kupfer, Dimethyl- Goldhexafluoro
acetylacetonat, Cyclopentadienyltriethylphosphin-Kupferkomplex
und Dimethyl-Goldacetylacetonat umfaßt.
Das erste Material kann wenigstens einen Teil enthalten, der
aus der Gruppe gewählt ist, die Aluminium, Kupfer, Gold, Sili
zium, Titan, Wolfram, Chrom, Molybdän, Zirkonium, Tantal, Vana
din und Siliziumverbindungen umfaßt. Das zweite Material
kann wenigstens ein Teil enthalten, das aus der Gruppe ge
wählt ist, die Siliziumoxid, Siliziumnitrid und Titannitrid
umfaßt.
Der organische Komplex oder die organometallische Verbindung
kann Bis(hexafluoroacetylacetonato)-Kupfer sein, die durch Er
wärmen auf eine Temperatur von 50 bis 150°C zur Bildung von
Dampf verdampft werden kann, der dann mittels einer Gasaus
stoßöffnung, die auf eine Temperatur gleich oder höher als 50°C
aber niedriger als 200°C erwärmt ist, auf das Substrat gelenkt
werden kann, das auf eine Temperatur von 250 bis 450°C
erwärmt ist.
Der organische Komplex oder die organometallische Verbindung
kann Bis(acetylacetonat)-Kupfer oder Dimethyl-Gold-Acetyl
acetonat sein, das durch Erwärmen bei einer Temperatur von
100 bis 150°C zur Bildung eines Dampfes verdampft werden
kann, der dann mittels einer Gasausstoßöffnung, die auf eine
Temperatur von 100°C oder höher, aber niedriger als 200°C er
wärmt ist, auf das Substrat gerichtet wird, das auf eine Tem
peratur von 200 bis 450°C erwärmt ist.
Der organische Komplex oder die organometallische Verbindung
kann Bis(dipivaloylmethanat)Kupfer oder Dimethyl-Gold-Hexa
fluoroacetylacetonat sein, welche durch Erwärmung auf eine
Temperatur von 70 bis 180°C zur Bildung eines Dampfes ver
dampft werden kann, der dann mittels einer Gasausstoßöffnung,
die auf eine Temperatur von 70°C oder höher, aber niedriger
als 200°C erwärmt ist, auf das Substrat gelenkt wird, das auf
eine Temperatur von 200 bis 450°C erwärmt ist.
Der organische Komplex oder die organometallische Verbindung
kann ein Cyclopentadienyl-triethylphosphin-Kupferkomplex sein,
der mittels Erwärmung auf eine Temperatur von 50 bis 120°C
zur Bildung eines Dampfes verdampft werden kann, der dann mit
tels einer Gasausstoßöffnung, die auf eine Temperatur gleich
oder größer als 50°C, aber niedriger als 200°C erwärmt ist,
auf das Substrat gelenkt wird, das auf eine Temperatur von
200 bis 350°C erwärmt ist.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
weist ein Verfahren zum Abscheiden eines dünnen metallischen
Überzugs folgende Schritte auf:
Ausbilden einer isolierenden Schicht aus einem Oxid oder einem Nitrid auf einem Halbleitersubstrat,
Ausbilden einer Öffnung in einem vorbestimmten Bereich der isolierenden Schicht, um teilweise die Fläche des Sub strats in einem dem vorbestimmten Bereich zugeordneten Be reich freizulegen,
Ausbilden einer Grundierungsschicht aus wenigstens einem Element auf der freigelegten Fläche, welches aus der Gruppe gewählt ist, die Aluminium, Silizium, Titan, Wolfram, Chrom, Molybdän, Zirkonium, Tantal, Vanadin und Siliziumverbindungen umfaßt,
Erwärmen eines organischen Komplexes oder einer organo metallischen Verbindung von Gold oder Kupfer als ein Ausgangs material zum Verdampfen desselben,
Erwärmen des Substrats auf eine Temperatur gleich oder höher als die Zersetzungstemperatur auf der Grundierungs schicht aus einem Dampf des Ausgangsmaterials, und
Zuführen des Dampfes aus dem verdampften Ausgangsmaterial, das unter einer Temperatur gehalten wird, die niedriger als die Zersetzungstemperatur desselben ist, zusammen mit einem reduzierenden Gas auf das erwärmte Substrat, um selektiv ei ne dünne metallische Schicht aus Gold oder Kupfer lediglich auf der Grundierungsschicht abzuscheiden.
Ausbilden einer isolierenden Schicht aus einem Oxid oder einem Nitrid auf einem Halbleitersubstrat,
Ausbilden einer Öffnung in einem vorbestimmten Bereich der isolierenden Schicht, um teilweise die Fläche des Sub strats in einem dem vorbestimmten Bereich zugeordneten Be reich freizulegen,
Ausbilden einer Grundierungsschicht aus wenigstens einem Element auf der freigelegten Fläche, welches aus der Gruppe gewählt ist, die Aluminium, Silizium, Titan, Wolfram, Chrom, Molybdän, Zirkonium, Tantal, Vanadin und Siliziumverbindungen umfaßt,
Erwärmen eines organischen Komplexes oder einer organo metallischen Verbindung von Gold oder Kupfer als ein Ausgangs material zum Verdampfen desselben,
Erwärmen des Substrats auf eine Temperatur gleich oder höher als die Zersetzungstemperatur auf der Grundierungs schicht aus einem Dampf des Ausgangsmaterials, und
Zuführen des Dampfes aus dem verdampften Ausgangsmaterial, das unter einer Temperatur gehalten wird, die niedriger als die Zersetzungstemperatur desselben ist, zusammen mit einem reduzierenden Gas auf das erwärmte Substrat, um selektiv ei ne dünne metallische Schicht aus Gold oder Kupfer lediglich auf der Grundierungsschicht abzuscheiden.
Dieses Verfahren kann ferner nach dem Schritt zum selektiven
Abscheiden von Gold oder Kupfer den folgenden Schritt aufweisen:
Ausbilden einer metallischen Schicht, die aus einem Element hergestellt ist, welches aus der Gruppe gewählt ist, die Aluminium, Gold und Kupfer umfaßt, wobei diese metallische Schicht auf der verbleibenden isolierenden Schicht und der sehr dünnen metallischen Schicht aus Gold oder Kupfer aus gebildet wird. Die Grundierungsschicht kann auf dem Source/ Drain-Bereich des Halbleitersubstrats ausgebildet werden, und die metallische Schicht kann eine Leitungsschicht sein, während die dünne metallische Schicht aus Gold oder Kupfer eine Schicht sein kann, welche dazu dient, den Source/Drain- Bereich mit der Leitungsschicht elektrisch zu verbinden.
Ausbilden einer metallischen Schicht, die aus einem Element hergestellt ist, welches aus der Gruppe gewählt ist, die Aluminium, Gold und Kupfer umfaßt, wobei diese metallische Schicht auf der verbleibenden isolierenden Schicht und der sehr dünnen metallischen Schicht aus Gold oder Kupfer aus gebildet wird. Die Grundierungsschicht kann auf dem Source/ Drain-Bereich des Halbleitersubstrats ausgebildet werden, und die metallische Schicht kann eine Leitungsschicht sein, während die dünne metallische Schicht aus Gold oder Kupfer eine Schicht sein kann, welche dazu dient, den Source/Drain- Bereich mit der Leitungsschicht elektrisch zu verbinden.
Das Halbleitersubstrat kann aus Silizium bestehen.
Das Halbleitersubstrat kann aus GaAs hergestellt sein. Die
metallische Schicht kann gemäß einem chemischen Dampfauftrags
verfahren aufgebracht werden.
Nach dem Schritt zur Ausbildung der metallischen Schicht kön
nen beim Verfahren ferner folgende Schritte vorgesehen sein:
Ausbilden einer zweiten isolierenden Schicht auf der metallischen Schicht,
Ausbilden einer Öffnung in einem vorbestimmten Bereich einer zweiten isolierenden Schicht, um teilweise die metalli sche Schicht freizulegen,
Abscheiden eines dünnen metallischen Films aus Gold oder Kupfer auf der freiliegenden Fläche der metallischen Schicht, um hiermit die Öffnung auszufüllen, und
Ausbilden einer zweiten metallischen Schicht auf der ver bleibenden zweiten isolierenden Schicht und der dünnen metal lischen Schicht aus Gold oder Kupfer.
Ausbilden einer zweiten isolierenden Schicht auf der metallischen Schicht,
Ausbilden einer Öffnung in einem vorbestimmten Bereich einer zweiten isolierenden Schicht, um teilweise die metalli sche Schicht freizulegen,
Abscheiden eines dünnen metallischen Films aus Gold oder Kupfer auf der freiliegenden Fläche der metallischen Schicht, um hiermit die Öffnung auszufüllen, und
Ausbilden einer zweiten metallischen Schicht auf der ver bleibenden zweiten isolierenden Schicht und der dünnen metal lischen Schicht aus Gold oder Kupfer.
Jeweils die metallische Schicht und die zweite metallische
Schicht können eine Schicht aus einer Verbindung sein, die
aus der Gruppe gewählt ist, die Aluminium, Gold und Kupfer um
faßt, und welche eine Mittelschicht einer Schichtkonstruk
tion bildet, wobei die Mittelschicht zwischen zwei Schichten
angeordnet ist, die jeweils wenigstens aus einem Element
hergestellt sind, das aus der Gruppe gewählt ist, welche
Aluminium, Titan, Chrom, Zirkonium, Wolfram, Molybdän, Tantal,
Vanadin und Siliziumverbindungen hiervon umfaßt.
Gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform nach der Er
findung weist ein Verfahren zum Abscheiden einer sehr dünnen
metallischen Schicht folgende Schritte auf:
Ausbilden einer zweiten Schicht, die aus einem Oxid oder einem Nitrid besteht, auf einer Grundierungsschicht, die als eine erste Schicht dient und aus einem Metall oder einer Silizium-Metall-Verbindung hergestellt ist,
Ausbilden einer Öffnung in einem vorbestimmten Bereich der zweiten Schicht, um teilweise die Fläche der Grundierungs schicht in einem dem vorbestimmten Bereich zugeordneten Be reich freizulegen;
Erwärmen eines organischen Komplexes oder einer organo metallischen Verbindung von Gold oder Kupfer als ein Aus gangsmaterial, um dasselbe zu verdampfen,
Erwärmen der Grundierungsschicht zusammen mit der zwei ten Schicht auf eine Temperatur gleich oder größer als die Zersetzungstemperatur auf der Grundierungsschicht für einen Dampf aus dem Ausgangsmaterial, und
Zuführen des Dampfs des verdampften Ausgangsmateriales, das eine Temperatur hat, die niedriger als die Zersetzungs temperatur ist, zusammen mit einem reduzierenden Gas auf die erwärmte Grundierungsschicht und die zweite Schicht, um selektiv einen dünnen metallischen Film aus Gold oder Kupfer nur auf der freiliegenden Fläche der Grundierungsschicht ab scheiden.
Ausbilden einer zweiten Schicht, die aus einem Oxid oder einem Nitrid besteht, auf einer Grundierungsschicht, die als eine erste Schicht dient und aus einem Metall oder einer Silizium-Metall-Verbindung hergestellt ist,
Ausbilden einer Öffnung in einem vorbestimmten Bereich der zweiten Schicht, um teilweise die Fläche der Grundierungs schicht in einem dem vorbestimmten Bereich zugeordneten Be reich freizulegen;
Erwärmen eines organischen Komplexes oder einer organo metallischen Verbindung von Gold oder Kupfer als ein Aus gangsmaterial, um dasselbe zu verdampfen,
Erwärmen der Grundierungsschicht zusammen mit der zwei ten Schicht auf eine Temperatur gleich oder größer als die Zersetzungstemperatur auf der Grundierungsschicht für einen Dampf aus dem Ausgangsmaterial, und
Zuführen des Dampfs des verdampften Ausgangsmateriales, das eine Temperatur hat, die niedriger als die Zersetzungs temperatur ist, zusammen mit einem reduzierenden Gas auf die erwärmte Grundierungsschicht und die zweite Schicht, um selektiv einen dünnen metallischen Film aus Gold oder Kupfer nur auf der freiliegenden Fläche der Grundierungsschicht ab scheiden.
Gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform nach der Er
findung weist ein Verfahren zum Abscheiden eines dünnen metalli
schen Films folgende Schritte auf:
Ausbilden einer ersten isolierenden Schicht auf einem Halbleitersubstrat,
Ausbilden einer Öffnung in einem vorbestimmten Bereich der ersten isolierenden Schicht, um teilweise die Fläche des Substrats freizulegen,
Ausbilden einer polykristallinen Siliziumschicht auf der verbleibenden ersten isolierenden Schicht und der freigelegten Fläche des Substrats,
Ausbilden einer Grundierungsschicht auf der polykristal linen Siliziumschicht, wobei die Grundierungsschicht wenig stens ein Element aufweist, das aus der Gruppe gewählt ist, die Aluminium, Titan, Wolfram, Molybdän, Chrom, Zirkonium, Tantal, Vanadin und Siliziumverbindungen hiervon umfaßt,
Ausbilden der polykristallinen Siliziumschicht in Ver bindung mit der Grundierungsschicht,
Ausbilden einer zweiten isolierenden Schicht auf der verbleibenden Grundierungsschicht,
Ausbilden einer Öffnung in einem vorbestimmten Bereich der zweiten isolierenden Schicht, um teilweise die Fläche der verbleibenden Grundierungsschicht freizulegen,
Erwärmen eines organischen Komplexes oder einer organo metallischen Verbindung von Gold oder Kupfer als ein Aus gangsmaterial, um dasselbe zu verdampfen,
Erwärmen des Substrats auf eine Temperatur gleich oder höher als die Zersetzungstemperatur auf der verblei benden Grundierungsschicht von einem Dampf des Ausgangs materials, und
Zuführen des Dampfs des verdampften Ausgangsmaterials, das unter einer Temperatur von niedriger als der Zersetzungs temperatur steht, zusammen mit einem reduzierenden Gas auf das erwärmte Substrat, um selektiv eine dünne metallische Schicht aus Gold oder Kupfer nur auf der freigelegten Fläche der verbleibenden Grundierungsschicht abzuscheiden.
Ausbilden einer ersten isolierenden Schicht auf einem Halbleitersubstrat,
Ausbilden einer Öffnung in einem vorbestimmten Bereich der ersten isolierenden Schicht, um teilweise die Fläche des Substrats freizulegen,
Ausbilden einer polykristallinen Siliziumschicht auf der verbleibenden ersten isolierenden Schicht und der freigelegten Fläche des Substrats,
Ausbilden einer Grundierungsschicht auf der polykristal linen Siliziumschicht, wobei die Grundierungsschicht wenig stens ein Element aufweist, das aus der Gruppe gewählt ist, die Aluminium, Titan, Wolfram, Molybdän, Chrom, Zirkonium, Tantal, Vanadin und Siliziumverbindungen hiervon umfaßt,
Ausbilden der polykristallinen Siliziumschicht in Ver bindung mit der Grundierungsschicht,
Ausbilden einer zweiten isolierenden Schicht auf der verbleibenden Grundierungsschicht,
Ausbilden einer Öffnung in einem vorbestimmten Bereich der zweiten isolierenden Schicht, um teilweise die Fläche der verbleibenden Grundierungsschicht freizulegen,
Erwärmen eines organischen Komplexes oder einer organo metallischen Verbindung von Gold oder Kupfer als ein Aus gangsmaterial, um dasselbe zu verdampfen,
Erwärmen des Substrats auf eine Temperatur gleich oder höher als die Zersetzungstemperatur auf der verblei benden Grundierungsschicht von einem Dampf des Ausgangs materials, und
Zuführen des Dampfs des verdampften Ausgangsmaterials, das unter einer Temperatur von niedriger als der Zersetzungs temperatur steht, zusammen mit einem reduzierenden Gas auf das erwärmte Substrat, um selektiv eine dünne metallische Schicht aus Gold oder Kupfer nur auf der freigelegten Fläche der verbleibenden Grundierungsschicht abzuscheiden.
Hierbei kann die Grundierungsschicht auf einer polykristalli
nen Siliziumschicht ausgebildet werden, wobei eine Schicht aus
einem elektroleitenden, metallischen Nitrid dazwischen ausge
bildet ist.
Die Grundierungsschicht kann auf der polykristallinen Silizium
schicht mit einer Schicht aus einem elektroleitenden metalli
schen Nitrid und einer Schicht aus einer Silizium-Metall-Ver
bindung ausgebildet werden, die dazwischen vorgesehen ist.
Gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform nach der Er
findung weist ein Verfahren zum Abscheiden einer dünnen metalli
schen Schicht folgende Schritte auf.
Ausbilden einer ersten isolierenden Schicht auf einem Halbleitersubstrat,
Ausbilden einer Öffnung in einem vorbestimmten Bereich der ersten isolierenden Schicht, um teilweise die Fläche des Substrats freizulegen,
Ausbilden einer polykristallinen Siliziumschicht auf der verbleibenden ersten isolierenden Schicht und der frei gelegten Fläche des Substrats,
Nachbilden der polykristallinen Siliziumschicht,
Ausbilden einer zweiten isolierenden Schicht auf der verbleibenden, polykristallinen Siliziumschicht,
Ausbilden einer Öffnung in einem vorbestimmten Bereich der zweiten isolierenden Schicht, um teilweise die Fläche der verbleibenden polykristallinen Siliziumschicht freizu legen,
Ausbilden auf der freigelegten Fläche der verbleibenden polykristallinen Siliziumschicht von einer Grundierungs schicht, die wenigstens ein Element aufweist, das aus der Gruppe gewählt ist, die Aluminium, Titan, Wolfran, Molybdän, Chrom, Zirkonium, Tantal, Vanadin und Siliziumverbindungen hier von umfaßt, um hiermit die Öffnung auszufüllen,
Erwärmen eines organischen Komplexes oder einer organo metallischen Verbindung von Gold oder Kupfer als ein Aus gangsmaterial, um dasselbe zu verdampfen,
Erwärmen des Substrats auf eine Temperatur gleich oder höher als die Zersetzungstemperatur auf der Grundierungs schicht von einem Dampf des Ausgangsmaterials, und
Zuführen des Dampfs des verdampften Ausgangsmaterials, das unter einer Temperatur steht, die niedriger als die Zer setzungstemperatur ist, zusammen mit einem reduzierenden Gas auf das erwärmte Substrat, um selektiv eine dünne metalli sche Schicht aus Gold oder Kupfer nur auf der Fläche der Grun dierungsschicht abzuscheiden.
Ausbilden einer ersten isolierenden Schicht auf einem Halbleitersubstrat,
Ausbilden einer Öffnung in einem vorbestimmten Bereich der ersten isolierenden Schicht, um teilweise die Fläche des Substrats freizulegen,
Ausbilden einer polykristallinen Siliziumschicht auf der verbleibenden ersten isolierenden Schicht und der frei gelegten Fläche des Substrats,
Nachbilden der polykristallinen Siliziumschicht,
Ausbilden einer zweiten isolierenden Schicht auf der verbleibenden, polykristallinen Siliziumschicht,
Ausbilden einer Öffnung in einem vorbestimmten Bereich der zweiten isolierenden Schicht, um teilweise die Fläche der verbleibenden polykristallinen Siliziumschicht freizu legen,
Ausbilden auf der freigelegten Fläche der verbleibenden polykristallinen Siliziumschicht von einer Grundierungs schicht, die wenigstens ein Element aufweist, das aus der Gruppe gewählt ist, die Aluminium, Titan, Wolfran, Molybdän, Chrom, Zirkonium, Tantal, Vanadin und Siliziumverbindungen hier von umfaßt, um hiermit die Öffnung auszufüllen,
Erwärmen eines organischen Komplexes oder einer organo metallischen Verbindung von Gold oder Kupfer als ein Aus gangsmaterial, um dasselbe zu verdampfen,
Erwärmen des Substrats auf eine Temperatur gleich oder höher als die Zersetzungstemperatur auf der Grundierungs schicht von einem Dampf des Ausgangsmaterials, und
Zuführen des Dampfs des verdampften Ausgangsmaterials, das unter einer Temperatur steht, die niedriger als die Zer setzungstemperatur ist, zusammen mit einem reduzierenden Gas auf das erwärmte Substrat, um selektiv eine dünne metalli sche Schicht aus Gold oder Kupfer nur auf der Fläche der Grun dierungsschicht abzuscheiden.
Gemäß einer sechsten bevorzugten Ausführungsform nach der Er
findung wird eine Vorrichtung zum Abscheiden einer dünnen metalli
schen Schicht angegeben, welche aufweist:
eine Reaktionskammer, welche evakuierbar ist,
eine Substrathalteeinrichtung zum Halten und Erwärmen eines Substrats, wobei die Substrathalteeinrichtung in der Reaktionskammer vorgesehen ist,
einen Ausgangsmaterialbehälter, welcher ein Ausgangs material aufnimmt,
eine Erwärmungseinrichtung zum Verdampfen des Ausgangs materials in dem Ausgangsmaterialbehälter,
eine Gasausstoßeinrichtung, die Gasausstoßöffnungen hat, mittels welchen ein Dampf aus dem Ausgangsmaterial zusammen mit einem reduzierenden Gas ausgestoßen werden kann, wobei die Gasausstoßeinrichtung mit dem Ausgangsmaterialbehälter verbunden ist und die Gasausstoßöffnungen in einer Fläche der Gasausstoßeinrichtung vorgesehen sind, die der Substrathalte einrichtung im Innern der Reaktionskammer gegenüberliegt, und
eine Wärmeaustauscheinrichtung zum Umwälzen eines Wärme austauschmediums zu der Nähe der Gasausstoßöffnungen der Gas ausstoßeinrichtung.
eine Reaktionskammer, welche evakuierbar ist,
eine Substrathalteeinrichtung zum Halten und Erwärmen eines Substrats, wobei die Substrathalteeinrichtung in der Reaktionskammer vorgesehen ist,
einen Ausgangsmaterialbehälter, welcher ein Ausgangs material aufnimmt,
eine Erwärmungseinrichtung zum Verdampfen des Ausgangs materials in dem Ausgangsmaterialbehälter,
eine Gasausstoßeinrichtung, die Gasausstoßöffnungen hat, mittels welchen ein Dampf aus dem Ausgangsmaterial zusammen mit einem reduzierenden Gas ausgestoßen werden kann, wobei die Gasausstoßeinrichtung mit dem Ausgangsmaterialbehälter verbunden ist und die Gasausstoßöffnungen in einer Fläche der Gasausstoßeinrichtung vorgesehen sind, die der Substrathalte einrichtung im Innern der Reaktionskammer gegenüberliegt, und
eine Wärmeaustauscheinrichtung zum Umwälzen eines Wärme austauschmediums zu der Nähe der Gasausstoßöffnungen der Gas ausstoßeinrichtung.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung er
geben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeich
nung. Darin zeigt:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht eines
Beispiels einer Vorrichtung zum Abscheiden einer
dünnen metallischen Schicht, welche zur Durchfüh
rung des Verfahrens nach der Erfindung verwendet
wird,
Fig. 2 ein modellhaftes Diagramm zur Verdeutlichung der
Bedingungen, unter denen eine selektive Abscheidung
gemäß der Erfindung bewirkt wird,
Fig. 3A-3C Querschnittsansichten von Strukturen, die man ge
mäß den Hauptschritten eines Beispiels des Ver
fahrens nach der Erfindung erhält, gemäß dem man
eine Leitungsführung für die elektrische Verbin
dung aus einem Halbleitersubstrat erhält,
Fig. 4A-4D Querschnittsansichten von Strukturen, die man
gemäß den Hauptschritten gemäß einem weiteren
Beispiel des Verfahrens nach der Erfindung erhält,
gemäß dem mehrschichtige Leitungen mit einer elek
trischen Verbindung zwischen denselben gebildet
werden,
Fig. 5A-5D Querschnittsansichten von Strukturen, die man ge
mäß den Hauptschritten eines weiteren Beispiels
des Verfahrens nach der Erfindung erhält, gemäß
dem man mehrschichtige Leitungen mit elektrischen
Verbindungen dazwischen erhält,
Fig. 6 und 7 Querschnittsansichten von jeweiligen mehrschich
tigen Schaltungsstrukturen, die man beim Verfahren
gemäß der Erfindung erhält,
Fig. 8A und 8B Querschnittsansichten von Strukturen, die man
gemäß den Hauptschritten eines weiteren Beispiels
des Verfahrens gemäß der Erfindung erhält, gemäß
dem man mehrschichtige Schaltungen bzw. Leitungs
verbindungen mit elektrischen Verbindungen dazwi
schen erhält,
Fig. 9 eine Querschnittsansicht einer weiteren mehrschich
tigen Schaltungsstruktur, die man beim Verfahren
nach der Erfindung erhält, und
Fig. 10 eine schematische Querschnittsansicht eines Bei
spiels einer Vorrichtung zum Abscheiden einer dünnen
metallischen Schicht gemäß der Erfindung.
Nachstehend werden Beispiele der Erfindung unter Bezugnahme
auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung zum selektiven
Abscheiden einer dünnen Gold- oder Kupferschicht auf einem vorbe
stimmten Bereich oder vorbestimmten Bereichen der Fläche ei
nes Probensubstrats. Diese Vorrichtung ist ähnlich wie eine
übliche Vorrichtung zum Vakuumaufdampfen
ausgelegt. Eine Reaktionskammer 1 kann über eine Evakuierungs
öffnung 2 mit Hilfe eines Pumpensystems, das in Fig. 1 nicht
gezeigt ist, evakuiert werden. Eine Aufnahmeeinrichtung oder
ein Probensubstrathalter 3 zum Halten eines Probensubstrats 4
mittels Flachfedern 5 ist in der Reaktionskammer 1 vorgesehen.
Eine Heizeinrichtung 6 ist in den Probensubstrathalter 3 ein
gebaut und kann das Probensubstrat 4 auf eine vorbestimmte
Temperatur erwärmen. Ein Ausgangsmaterialbehälter 7, welcher
ein Ausgangsmaterial 8 aufnimmt, das ein organischer Komplex
oder eine organometallische Verbindung von Gold oder Kupfer
sein kann, ist außerhalb der Reaktionskammer 1 vorgesehen.
Eine Gasausstoßplatte 9, die dem Probensubstrathalter 3 im
Innern der Reaktionskammer 1 gegenüberliegt, ist über eine
Leitung 10 und ein Ventil 11 mit dem Ausgangsmaterialbehälter
7 verbunden. Die Gasausstoßplatte 9 hat eine Vielzahl von sehr
kleinen Gasausstoßöffnungen 12. Der Ausgangsmaterialbehälter 7,
die Leitung 10 und das Ventil 11 sind mit Hilfe einer Heiz
einrichtung 13 auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt, wäh
rend die Gasausstoßplatte 9 auf eine vorbestimmte Temperatur
mit Hilfe einer eingebauten Heizeinrichtung 14 erwärmt ist.
Alternativ kann der Ausgangsmaterialbehälter 7 in einem thermo
statischen Raum angeordnet werden. Ein reduzierendes Trägergas,
wie Wasserstoffgas, wird über eine Leitung 15 in den Ausgangs
materialbehälter 7 eingeleitet. Mit der Bezugsziffer 16 ist ein
O-Ring und mit der Bezugsziffer 17 ein Gestell bezeichnet. Ein
Dampf des Ausgangsmaterials 8, das durch Erwärmen im Ausgangs
materialbehälter 7 verdampft wurde, wird zusammen mit dem Was
serstoffgas durch die Gasausstoßöffnungen 12 ausgestoßen und
auf die Fläche des Probensubstrats 4 geleitet, welches mittels
des Probensubstrathalters 3 gehalten ist. Während einer Anzahl
von Versuchen hat sich gezeigt, daß der Dampf des Ausgangs
materials 8 für das Material auf der Fläche des Probensubstrats
4 derart aufnahmefähig ist, daß er auf einem spezifischen Ma
terial zersetzt wird, das aus der Gruppe gewählt ist, die
Aluminium, Titan, Chrom, Zirkonium, Wolfram, Molybdän, Tantal,
Vanadin und Siliziumverbindungen derselben umfaßt, um hierauf
Gold oder Kupfer zu züchten. An dem anderen spezifischen Mate
rial, das aus der Gruppe gewählt ist, die Metalloxide, wie
Siliziumoxid, und metallische Nitride, wie Siliziumnitrid und
Titannitrid umfaßt, nicht zersetzt wird, so daß darauf kein
Gold oder Kupfer abgeschieden wird. Dies hängt mit einem Unter
schied hinsichtlich der katalytischen Wirkung auf der redu
zierenden Zersetzungsreaktion des Dampfes aus dem Ausgangs
material 8 mit dem reduzierenden Gas zwischen den beiden Ar
ten von Materialien zusammen. Wenn man daher die vorstehend
beschriebene Materialwahl als Material für die Oberfläche des
Probensubstrats wählt, kann man ein Abscheiden von Gold oder
Kupfer auf der gesamten Oberfläche des Probensubstrats er
reichen, während man bei der Verwendung des Materials der
vorstehend genannten Art in einem vorbestimmten Bereich oder
vorbestimmten Bereichen der Fläche des Probensubstrats und
das Material gemäß der letztgenannten Art bei den anderen
Bereichen der Fläche der Bodensubstrates man ein selektives
Abscheiden von Gold oder Kupfer nur am vorbestimmten Bereich der
Fläche des Probensubstrats erzielen kann. Beim Bewirken dieses
selektiven Wachstums bzw. Abscheidens ist es wichtig, in ent
sprechender Weise die Temperaturen der Gasausstoßöffnungen 12,
d.h. der Gasausstoßplatte 9, und des Probensubstrats 4, ein
zustellen. Fig. 2 zeigt in typischer Weise die Änderung der
Abscheidung von Gold oder Kupfer in Abhängigkeit von den
Temperaturen der Gasausstoßöffnung und des Probensubstrats.
Im Bereich A, an dem die Temperatur der Gasausstoßöffnung 12
gleich oder niedriger als die Erstarrungs- oder Ausscheidungs
temperatur Tv des Ausgangsmaterials ist, verfestigt sich der
Dampf des verdampften Ausgangsmaterials an der Gasausstoß
platte 9, so daß er nicht in einem gasförmigen Zustand aus
gestoßen wird. Daher liegt diese Zone in einem Temperaturbe
reich, bei dem kein Abscheiden von Gold oder Kupfer unabhängig
von der Temperatur des Probensubstrats 4 auftritt. Im Bereich B,
bei dem die Temperatur der Gasausstoßöffnung 12 gleich oder
größer als die Zersetzungstemperatur Td des Dampfes des Aus
gangsmaterials 8 ist, wenn dieser durch die Öffnungen 12 geht,
wird der Dampf aus dem Ausgangsmaterial 8 zersetzt und Gold
oder Kupfer erreicht dann in Atomform oder molekularer Form
die Fläche des Probensubstrats 4, um auf der gesamten Fläche
des Probensubstrats 4 unabhängig von den Materialien der Fläche
des Probensubstrats 4 zu wachsen. Daher muß die Temperatur
der Gasausstoßöffnung 12 nicht nur größer als die Verfestigungs-
oder Ausscheidungstemperatur Tv des Ausgangsmaterials 8 sein,
sondern sie muß auch niedriger als die Zersetzungstemperatur Td
des Dampfs aus dem verdampften Ausgangsmaterial 8 sein. Wenn
andererseits die Temperatur des Probensubstrats 4 niedriger
als die Zersetzungstemperatur Ts des Dampfs aus dem Ausgangs
material 8 auf dem spezifischen Material ist, auf dem Gold
oder Kupfer selektiv abgeschieden werden kann, zersetzt sich
der Dampf aus dem Ausgangsmaterial, der auf die Fläche des
Probensubstrats 4 geleitet wird, nicht, so daß kein Abscheiden
von Gold oder Kupfer hierauf erfolgt. Die Zone C entspricht
einem solchen Temperaturbereich. Nur in der Zone D, in der
die Temperatur der Gasausstoßöffnungen 12 oder jene der Gas
ausstoßplatte 9 größer als die Verfestigungs- und Ausschei
dungstemperatur Tv eines organischen Komplexes oder einer or
ganometallischen Verbindung von Gold oder Kupfer als Aus
gangsmaterial 8 und niedriger als die Zersetzungstemperatur TD
hiervon ist, wobei zugleich die Temperatur des Probensubstrats
4 wenigstens gleich der Zersetzungstemperatur Ts des Dampfs
aus dem Ausgangsmaterial ist, wenn dieser auf dem spezifischen
Material vorhanden ist, auf dem Gold oder Kupfer selektiv ab
geschieden werden soll, kann Gold oder Kupfer auf dem vorbestimm
ten Bereich der Fläche des Probensubstrats 4 wachsen. Zusätzlich
ist noch anzugeben, daß, wenn die Gasausstoßplatte 9 aus einem
Metall, wie Aluminium oder Titan hergestellt ist, die beiden
vorstehend genannten Zersetzungstemperaturen TD und Ts im we
sentlichen gleich sind. In der Zone E, in der die Temperatur
des Probensubstrats 4 den Wert von TH überschreitet und zu hoch
ist, werden die Kristallkörner aus Gold oder Kupfer, die se
lektiv auf dem Probensubstrat 4 wachsen, in unzweckmäßiger Wei
se grob, so daß man eine rauhe Oberfläche erhält. Der Wert
von TH ist nicht bestimmt. Die Temperatur des Probensubstrats 4
sollte höher als Ts, aber vorzugsweise nicht höher als Ts
plus etwa 200°C sein. Insbesondere wenn das Verfahren nach der
Erfindung bei einem Verfahren zum Herstellen einer integrierten
Halbleiterschaltung zur Anwendung kommen soll, wird es nicht
bevorzugt, die Temperatur des Probensubstrats in einem so hohen
Maße zu erhöhen.
Als ein Ausgangsmaterial können β-Diketonat-Verbindungen von
Kupfer oder Gold, wie Bis(acetylacetonato)-Kupfer, Bis(hexa
fluoroacetylacetonato)-Kupfer, Bis(dipivaloylmethanato)-Kupfer,
Dimethyl-Gold-Hexafluoroacetylacetonat oder Dimethyl-Gold-
Acetylacetonat oder Cyclopentadienyl-Verbindungen von Kupfer
oder Gold, wie Cyclopentadienyl-Trithylphosphin-Kupfer oder
Gemische hiervon verwendet werden.
Bei der Durchführung eines Versuches wurde Bis(hexafluoracetyl
acetonato)-Kupfer als ein Ausgangsmaterial für das selektive
Abscheiden von Kupfer verwendet. Bis(hexafluoracetylacetonato)-Kupfer,
das im Ausgangsmaterialbehälter 7 vorhanden war, wurde auf
70°C erwärmt und dann zusammen mit Wasserstoffgas als ein Trä
gergas aus den Gasausstoßöffnungen 12 der Gasausstoßplatte 9
ausgeblasen, um auf die Fläche eines Probensubstrats 4 gelei
tet zu werden. Wenn die Temperatur der Gasausstoßöffnungen 12,
die Temperatur des Probensubstrats 4, der Durchsatz des Wasser
stoffgases und der Druck im Innern der Reaktionskammer 1 je
weils auf 150°C, 350°C, 100 ml/min und 1000 Pa eingestellt
waren, trat eine Zersetzungsreaktion weder auf den Metalloxi
den, wie Siliziumoxid, noch auf den metallischen Nitriden, wie
Siliziumnitrid und Titannitrid auf, und zugleich wuchs Kupfer
mit einer Rate von etwa 10 µ/min auf den Metallen, wie Aluminium,
Titan, Wolfram, Chrom, Molybdän, Zirkonium, Tantal und Vanadin
sowie auf metallischen Siliziumverbindungen hiervon. Auf den
Flächen der Materialien, wie Siliziumoxid, Siliziumnitrid und
Titannitrid, auf denen keine Ablagerung von Kupfer auftrat,
wurde kein Ätzen beobachtet. Wenn das Wachstum von Kupfer auf
einem Metalloxidfilm und einem Metallnitridfilm erfolgte, die
jeweils wenigstens eines der vorstehend genannten Metalle hat
ten, und Metallsiliziumverbindungen auf einer vorgegebenen Zone
hiervon unter denselben vorstehend genannten Bedingungen vor
handen waren, wuchs Kupfer nur selektiv auf dem Metall oder
den Silizium-Metall-Verbindungen mit einer Rate von nur etwa
100 Å/min. Dieses selektive Wachstum war ein echtes oder
wirkliches selektives Wachstum ohne eine Beteiligung eines
Ätzens des Metalloxid- oder Nitridfilms.
Wenn die Temperatur des Ausgangsmaterialbehälters, die Tem
peratur der Gasausstoßöffnung, die Temperatur des Proben
substrats, der Durchsatz des Wasserstoffgases und der Druck
im Innern der Reaktionskammer jeweils in den Bereichen von
50 bis 150°C, 50 bis 200°C, 250 bis 450°C, 100 bis 1000 ml/min
und 200 bis 5000 Pa waren, konnte ein selektives Wachstum von
Kupfer bewirkt werden. Wenn die Temperatur der Gasausstoßöff
nung 200°C überschritt, schied sich Kupfer auf der gesamten
Oberfläche eines Probensubstrats ab.
Obgleich die vorstehend angegebenen Bereiche der Bedingungen
bestimmt wurden, wenn man eine Vorrichtung zur Anwendung brach
te, die eine zylindrische Reaktionskammer mit einem Durchmes
ser von 30 cm, einen Probensubstrathalter mit einem Durch
messer von 20 cm, eine Gasausstoßplatte mit einem Durchmesser
von 20 cm, welche zahlreiche Öffnungen mit jeweils einem Durch
messer von 1 mm enthielt, einen Abstand zwischen dem Proben
halter und der Gasausstoßplatte sich auf 5 cm belief und ein
Ausgangsmaterialbehälter 150 g eines Ausgangsmaterials ent
hielt, aufweist, sind der Durchsatz eines Gases und der Druck
im Innern einer Reaktionskammer in Abhängigkeit von der Form
der Vorrichtung genau wie bei anderen Halbleiterverfahrenswei
sen veränderlich.
Eine analoge Reaktion kann man dadurch erhalten, daß man nicht
nur die Temperatur eines Substrats in dem Bereich von 200 bis
450°C einstellt, sondern auch die Temperatur des Ausgangsma
terialbehälters in dem Bereich von 100 bis 150° im Falle von
Bis(acetylacetonato)-Kupfer sowie Dimethyl-Gold-Acetylacetonat
und auf den Bereich von 70 bis 180°C im Falle von Bis(dipi
valoylmethanato)-Kupfer sowie Dimethyl-Gold-Hexafluor-Acetyl
acetonat einstellte. Beim Cyclopentadienyltriethylphosphin-
Kupferkomplex erhält man eine analoge Reaktion, wenn man die
Temperatur des Ausgangsmaterialbehälters in dem Bereich von 50
bis 120°C, die Temperatur eines Substrats in dem Bereich von
200 bis 350°C und den Druck im Innern der Reaktionskammer auf
einen Bereich von 500 bis 5000 Pa einstellte, wobei Wasserstoff
gas als Trägergas in das System eingeführt wird. Die vorste
hend genannten Ausgangsmaterialien können auch in Mischungen
verwendet werden.
Fig. 3A bis 3C zeigen ein Beispiel, bei dem ein selektives
Metallwachstum nach der Erfindung auf eine Anordnung einer Lei
tungsführung für eine elektrische Verbindung angewandt wurde,
die man aus einem Halbleitersubstrat erhält. Dieses Beispiel
bezieht sich auf die Ausbildung einer Leitungsführung für
eine elektrische Verbindung von Source/Drain eines MOSFET.
Eine isolierende Schicht 19, wie ein Siliziumoxidfilm, wird
auf einem Halbleitersubstrat 18, wie einem Siliziumsubstrat,
gebildet. Eine Öffnung 19A, die bis zur Oberfläche des Halblei
tersubstrats 18 reicht, wird in der isolierenden Schicht 19
mit Hilfe einer üblichen lithographischen Methode ausgebildet.
Anschließend erfolgt eine Dotierung mit einem Dotierungsmittel
zur Bildung eines Source/Drain 18A (Fig. 3A). Anschließend wird
selektiv entsprechend Fig. 3B eine Diffusionssperrschicht 20
aus Wolfram, Molybdän, Titan, Zirkonium, Chrom, Tantal, Vanadin
oder Siliziumverbindungen hiervon auf der freigelegten Fläche
des dotierten Halbleitersubstrats 18A (Source/Drain) mit Hilfe
einer üblichen Methode, wie mittels Sprühauftragen, ausge
bildet. Anschließend wird entsprechend Fig. 3C Gold oder Kupfer
21 selektiv auf der Diffusionssperrschicht 20 gemäß dem Ver
fahren entsprechend dem Beispiel 1 abgeschieden, um hiermit
die Öffnung auszufüllen. Auf diese Weise erhält man eine elek
trische Anschlußverbindung, ausgehend von der vorbestimmten
Stelle des Halbleitersubstrates durch das Gold oder Kupfer 21,
das als eine Leitungsführung gewachsen ist. Die Diffusions
sperrschicht 20 dient nicht nur als eine Grundierungsschicht,
um zu ermöglichen, daß Gold oder Kupfer selektiv hierauf
wächst, sondern sie hat auch die Aufgabe zu verhindern, daß
Gold oder Kupfer in den Source/Drain-Teil diffundiert.
Fig. 4A bis 4D zeigen ein Verfahren zum Herstellen einer mehr
schichtigen Leitungsstruktur unter Verwendung des Verfahrens
zum Abscheiden einer sehr dünnen metallischen Schicht gemäß der
Erfindung, sowie eine mehrlagige Leitungsstruktur, die hier
durch hergestellt wird.
Eine erste Leitungsschicht 22 aus Aluminium, Kupfer oder Gold
ist auf der isolierenden Schicht 19 ausgebildet und Gold oder
Kupfer 21 ist in der Öffnung 19A auf dem Halbleitersubstrat 18
vorgesehen, welches den in Fig. 3C gezeigten Aufbau hat, den
man gemäß den Schritten nach den Fig. 3A bis 3C (Fig. 4A) er
hält. Siliziumoxid wird auf einer isolierenden Zwischenschicht
23 auf der ersten Leitungsschicht 22 aufgebracht und dann teil
weise zur Bildung einer Öffnung 23A darin (Fig. 4B) gemäß einer
üblichen Lithographiemethode geätzt. Anschließend wird Kupfer
oder Gold 24 selektiv im Innern der Öffnung 23A, d.h. auf der
freigelegten Fläche der ersten Leitungsschicht 22, gemäß dem
Verfahren nach dem Beispiel 1 abgeschieden, um die Öffnung 23A
hierdurch auszufüllen und hierdurch die obere Fläche (Fig. 4C)
eben zu machen. Wie schließlich in Fig. 4D gezeigt ist, wird
eine zweite Leitungsschicht 25 aus Aluminium, Kupfer oder Gold
mit Hilfe einer üblichen Verfahrensweise gebildet. Auf diese
Weise erhält man eine elektrische Verbindung von Source/Drain
18A - metallischer Schicht 21 - Leitungsschicht 22 - metalli
scher Schicht 24 - Leitungsschicht 25 zur Vervollständigung
einer mehrschichtigen Schaltungseinheit.
Zusätzlich ist noch anzugeben, daß die erste Leitungsschicht
22 und die zweite Leitungsschicht 25 unter Anwendung der Vor
richtung nach Fig. 1 gemäß einem CVD-Verfahren ausgebildet wer
den können. Insbesondere wird ein organischer Komplex oder ei
ne organometallische Verbindung aus Aluminium, Kupfer oder
Gold als ein Ausgangsmaterial verdampft, um einen Dampf aus
dem Ausgangsmaterial herzustellen, der dann aus den Gasaus
stoßöffnungen, die auf eine Temperatur gleich oder höher als
die Zersetzungstemperatur des Ausgangsmaterials erwärmt wurden,
ausgestoßen, um ein Abscheiden von Aluminium, Kupfer oder Gold
auf der gesamten Oberfläche einschließlich der Flächen der
isolierenden Schicht 19 (23) und ein selektives Wachstum von
Gold oder Kupfer 21 (24) zu erreichen, so daß eine sehr dünne
Schicht aus Aluminium, Kupfer oder Gold gebildet wird, die dann
entsprechend einem vorbestimmten Muster vorgesehen sein kann,
wenn eine Leitungs- bzw. Leiterschicht gebildet werden soll.
Fig. 5A bis 5D zeigen ein Beispiel, bei dem das Verfahren zum
Züchten einer sehr dünnen metallischen Schicht nach der Erfin
dung für eine elektrische Verbindung einer ersten Leitungs
schicht, die aus polykristallinem Silizium besteht, mit einer
zweiten Leitungsschicht, die aus einem Metall besteht, über
eine isolierende Zwischenschicht zwischen der ersten und zweiten
Leiterschicht verwendet wird.
Wie in Fig. 5A gezeigt ist, wird polykristallines Silizium 26
auf der oberen Fläche einschließlich der Fläche einer Silizium
oxidschicht 19 und jener des dotierten Substrats 18A zum
Zwecke des Bildens einer Elektrode für das Source/Drain-Teil
18A eines Halbleitersubstrats 18 abgeschieden. Anschließend
wird eine Grundierungsschicht 27 aus wenigstens einem Mate
rial, das aus der Gruppe gewählt ist, die Titan, Wolfram,
Chrom, Molybdän, Zirkonium, Tantal, Vanadin und Siliziumverbin
dungen hiervon umfaßt, auf der erhaltenen polykristallinen
Siliziumschicht 26 gemäß einem üblichen Verfahren ausgebildet.
Anschließend, wie dies in Fig. 5B gezeigt ist, werden die
polykristalline Siliziumschicht 26 und die Grundierungsschicht
27 in einem solchen Muster ausgebildet, daß man eine Elektrode
erhält, und anschließend wird eine isolierende Schicht 23
aufgebracht, in der dann eine Öffnung 23A ausgebildet wird.
Anschließend wird entsprechend Fig. 5C Kupfer oder Gold 24
selektiv im Innern der Öffnung 23A gemäß dem Verfahren nach
Beispiel 1 abgeschieden, um diese Öffnung 23A mit diesem Material
auszufüllen und die obere Fläche eben zu machen.
Schließlich wird entsprechend Fig. 5D eine zweite Leiterschicht
25, die aus einem Metall, wie Aluminium, ausgebildet ist, auf
der vorstehend angegebenen oberen Fläche zur Vervollständigung
des mehrschichtigen Leiters ausgebildet.
Fig. 6 und 7 zeigen weitere Arten von mehrschichtigen Leitungs
strukturen, die man beim Verfahren nach der Erfindung erhält.
Die Struktur nach Fig. 6 zeichnet sich dadurch aus, daß eine
Schicht 28 aus einem elektroleitenden, metallischen Nitrid,
wie Titannitrid, zwischen einer polykristallinen Silizium
schicht 26 und einer metallischen Schicht 27 vorgesehen ist,
wie dies unmittelbar in Fig. 5D gezeigt ist, um zu verhindern,
daß Gold oder Kupfer 24 nach unten diffundiert, so daß hier
durch die Zuverlässigkeit der Struktur verbessert wird. Die
metallische Nitridschicht 28 wird dadurch hergestellt, daß ein
Metall, wie Titan, auf dem polykristallinen Silizium abgeschie
den bzw. aufgebracht wird und diese entsprechend einem üblichen
Verfahren nitriert wird.
Die Struktur nach Fig. 7 zeichnet sich dadurch aus, daß ein
Oberflächenteil einer polykristallinen Siliziumschicht 26,
wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, zu einer metallischen Silizium
verbindungsschicht 29 mit Hilfe einer üblichen Legierungsmetho
de umgewandelt wird, um den elektrischen Widerstand der Struk
tur herabzusetzen.
Wenn die polykristalline Siliziumschicht 26 und die Grundierungs
schicht 27, welche zu dem selektiven Wachstum beitragen, nicht
gleichzeitig in dem Schritt entsprechend Fig. 5B mit einem
Muster ausgebildet werden können, kann man anstelle hiervon die
folgende Verfahrensweise in Betracht ziehen. Wie in Fig. 8A
gezeigt ist, ist eine polykristalline Siliziumschicht 26 in
einem Muster zur Bildung einer Elektrode vorgesehen und im
Anschluß daran wird hierauf eine isolierende Zwischenschicht
23 ausgebildet, in der eine Öffnung 23A vorgesehen wird. An
schließend wird eine Grundierungsschicht 30 aus Aluminium,
Titan, Wolfram, Molybdän, Chrom, Zirkonium, Tantal, Vandin oder
Siliziumverbindungen hiervon auf der freigelegten Fläche der
verbleibenden polykristallinen Siliziumschicht 26 mit Hilfe
eines üblichen Verfahrens ausgebildet. Anschließend wird ent
sprechend Fig. 8B Kupfer oder Gold 24 selektiv im Innern der
verbleibenden Öffnung 23A gemäß dem Verfahren entsprechend dem
Beispiel 1 abgeschieden.
Fig. 9 zeigt eine mehrschichtige Leitungsstruktur, die gegen
über der Leitungsstruktur nach Fig. 4D hinsichtlich des Lei
stungsverhaltens weiter verbessert ist. Ein Unterschied der
Struktur nach Fig. 9 von jener nach Fig. 4D ist darin zu sehen,
daß die Leitungsschichten 31 aus Kupfer, Gold oder Aluminium
jeweils zwischen Schichten 32 aus Aluminium, Titan, Chrom,
Zirkonium, Wolfram, Molybdän, Tantal, Vanadin oder Silizium
verbindungen hiervon vorgesehen sind. Die Schichten 31 und 32
werden mit Hilfe eines CVD-Verfahrens ausgebildet. Die elek
trische Verbindung zwischen den Leitungsschichten wird unter
Verwendung von Kupfer oder Gold 24 hergestellt, das selektiv
gemäß dem vorstehend genannten Verfahren nach der Erfindung
abgeschieden wird.
Wenn Aluminium als Leitermaterial verwendet wird, bildet der
direkte Kontakt desselben mit selektiv gezüchtetem Gold oder
Kupfer 24 durch eine Wärmebehandlung eine Legierung, die einen
hohen elektrischen Widerstand hat. Die Bildung einer solchen
Legierung kann verhindert werden, wenn man wenigstens eines
der Elemente Titan, Chrom, Zirkonium, Wolfram, Molybdän, Tantal,
Vanadin und Siliziumverbindungen hiervon als Material für
die Schichten 32 verwendet, da die vorstehend angegebenen Ma
terialien eine Diffusion von
Aluminium nach oben und unten verhindern können.
Wenn Kupfer oder Gold als ein Leitermaterial verwendet wird,
erzielt man eine Herabsetzung des elektrischen Widerstands
und eine Verbesserung des Wanderungswiderstandes, und daher
wird ermöglicht, daß irgendeines der Metalle, umfassend Alu
minium, Titan, Chrom, Zirkonium, Wolfram, Molybdän, Tantal, Vana
din und Siliziumverbindungen hiervon als das Material für
die Grundierungsschichten verwendet werden kann, welche zu
dem selektiven Wachstum von Kupfer und Gold 24 ihren Beitrag
leisten. In diesem Fall dienen die Grundierungsschichten 32
ferner zur Verbesserung der Adhäsion der Leiterschichten 31
mit einer isolierenden Zwischenschicht 23, und es wird im Falle
des Verwendens von Kupfer eine Korrosion desselben verhindert.
Obgleich nur ein Teil eines MOSFET um den Source/Drain-Be
reich desselben jeweils in den Fig. 3A bis 3C, 4A bis 4D,
5A bis 5D, 6, 7, 8A, 8B und 9 gezeigt ist, ist die Erfindung
hierauf natürlich nicht beschränkt, und es ist ersichtlich,
daß die Erfindung ein weites Anwendungsgebiet zur Ausbildung
von Schaltungen und Leitungen in Halbleitereinrichtungen hat.
Im Hinblick auf das Halbleitersubstrat selbst ist das Ver
fahren nach der Erfindung nicht auf die Kombination mit einem
Siliziumsubstrat beschränkt, sondern es kann in Kombination
mit Verbundhaltleitersubstraten einschließlich GaAs-Substraten
angewandt werden.
Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung zum selek
tiven Metallabscheiden nach der Erfindung. Ein Wärmeaustausch
medium, wie ein Silkonöl, zirkuliert von einem Wärmetauscher 33
über Leitungen 34 und 35 zu der Nähe der Gasausstoßöffnungen 12
einer Gasausstoßplatte 9. Die Temperatur der Gasausstoßplatte
9, die einem erwärmten Probensubstrat 4 gegenüberliegt, kann
sich leicht durch Strahlungs- oder Leitungswärme von dem Proben
substrat ändern. Die Umwälzung des Wärmeaustauschmediums, das
auf eine konstante Temperatur von beispielsweise 150°C mit
Hilfe des Wärmetauschers 33 in Fig. 10 aufgewärmt wird, kann
die Temperatur der Gasausstoßöffnungen 12 konstant halten, um
zu ermöglichen, daß Gold oder Kupfer stabil über eine lange
Zeitperiode hinweg abgeschieden werden kann.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß nach der
Erfindung ein dünner Film bzw. sehr dünne Schicht aus Gold
oder Kupfer unter Selbstanpassung mit Hilfe des Materials
einer Grundierungsschicht ausgebildet werden kann, die sich
von den darumliegenden weiteren Schichten unterscheidet. Daher
kann das Verfahren nach der Erfindung verwendet werden, um
sehr kleine, tiefe Kontaktöffnungen und/oder Durchgangsöffnun
gen mit einem Metall in einer Schaltung einer Halbleiterein
richtung auszufüllen; dadurch erhält man eine Erhöhung
des Integrationsgrads der Schaltungsmuster sowie eine
Abnahme von deren Kapazität. Ferner trägt das Verfahren
nach der Erfindung zum Planieren der Kontaktteile bei.
Auch erreicht man nach der Erfindung einen niedrigen elek
trischen Widerstand im Vergleich zu jenen Verfahren, bei denen
Wolfram und Molybdän beim üblichen selektiven Abscheiden verwen
det werden, es wird ein Hochgeschwindigkeitsarbeiten unter
Minimierung der auf die Schaltungen zurückgehenden Zeitverzöge
rung verwirklicht und eine mehrschichtige Schaltung wird einfach
dadurch bereitgestellt, daß selektiv Gold oder Kupfer auf Alumi
nium oder Titan abgeschieden wird, auf denen das selektive
Abscheiden von Aluminium schwierig ist, wodurch sich der Integra
tionsgrad einer Halbleitereinrichtung erhöhen läßt. Wie oben
angegeben läßt sich bei der Anwendung der Erfindung eine
Verstärkung des Integrationsgrades einer Halbleitereinrichtung
sowie ein beschleunigtes Arbeiten derselben erzielen.
Claims (25)
1. CVD-Verfahren zum selektiven Abscheiden dünner Au- oder
Cu-Schichten auf einem Substrat, dessen Oberfläche
Musterungen aus einem ersten Material aus Metallen oder
metallischen Siliciumverbindungen und Musterungen aus
einem zweiten Material aus Oxiden oder Natriden aufweisen,
durch thermische Zersetzung eines Ausgangsmaterials
in der Dampfphase, das aus einem organischen Au- oder
Cu-Komplex oder einer organmetallischen Au- oder Cu-
Verbindung besteht,
dadurch gekennzeichnet,
a) daß das Substrat mit den Musterungen auf eine Tempe
ratur erwärmt wird, die in einem Bereich von maximal
200°C oberhalb der Zersetzungstemperatur des Aus
gangsmaterials auf dem ersten Material liegt, und
b) daß der Dampf aus dem Ausgangsmaterial bei einer
Temperatur unterhalb der Zersetzungstemperatur
zusammen mit einem reduzierenden Gas auf das erwärmte
Substrat geleitet wird, um die Au- oder Cu-Schicht
nur auf dem Muster aus dem ersten Materials abzu
scheiden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Ausgangsmaterial aus β-Diketonato-Verbindungen von
Kupfer oder Gold und Cyclopentadienyl-Verbindungen von
Kupfer oder Gold ausgewählt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Ausgangssignal aus Bis(acetylacetonato)-Kupfer,
Bis(hexafluoroacetylacetonato)-Kupfer, Bis(dipivaloylme
thanato)-Kuper, Dimethyl-hexafluoro-acetylacetonato-
gold, Cyclopentadienyl-trietghylphosphin-kupferkomplex
und Dimethyl-acetylacetonato-gold ausgewählt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das erste Material aus Aluminium,
Kupfer, Gold, Silizium, Titan, Wolfram, Chrom, Molybdän,
Zirkonium, Tantal, Vanadin und Siliziumverbindungen
hiervon ausgewählt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das zweite Material aus Siliziumoxid,
Siliziumnitrid und Titannitrid ausgewählt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal Bis(hexafluo
roacetylacetonato)-Kupfer ist, das durch Erwärmen auf
eine Temperatur von 50 bis 150°C verdampft wird, und daß
der Dampf dann über eine Gasausstoßöffnung, die auf eine
Temperatur von mindestens 50°C und niedriger als 200°C
erwärmt ist, auf das auf 250 bis 450°C erwärmte Substrat
geleitet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial Bis(acetylaceto
nato)-Kupfer oder Dimethyl-acetylacetonato-gold ist, die
durch Erwärmen auf eine Temperatur von 100 bis 150°C
verdampft werden, und daß der Dampf dann über eine
Gasausstoßöffnung, die auf eine Temperatur von
mindestens 100°C und niedriger als 200°C erwärmt ist, auf
das auf 200 bis 450°C erwärmte Substrat geleitet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial Bis(dipivaloylme
thanato)-Kuper oder Dimethyl-hexafluoro-acetylaceto
nato-gold ist, das durch Erwärmen auf eine Temperatur
von 70 bis 180°C verdampft wird, um daß der Dampf dann
über eine Gasausstoßöffnung, die auf eine Temperatur von
mindestens 70°C und kleiner als 200°C erwärmt ist, auf
das auf 200 bis 450°C erwärmte Substrat geleitet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial ein Cyclopenta
dienyl-triethylphosphin-kupferkomplex ist, der durch
Erwärmen auf eine Temperatur von 50 bis 120°C verdampft
wird, und daß der Dampf dann durch eine Gasausstoßöffnung,
die auf eine Temperatur von mindestens 50°C und
niedriger als 200°C erwärmt ist, auf das auf 200 bis
350°C erwärmte Substrat geleitet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Musterungen aus dem ersten und dem
zweiten Material durch
- a) Ausbilden einer isolierenden Schicht aus dem zweiten Material auf einem Halbleitersubstrat,
- b) Ausbildung einer Öffnung in einem vorbestimmten Bereich der isolierenden Schicht, um teilweise die Oberfläche des Substrats in einem Bereich entsprechend dem vorbestimmten Bereich freizulegen, und
- c) Ausbilden einer Grundierungsschicht auf der freige legten Fläche des Substrats, die wenigstens ein Material aus der Gruppe enthaltend Aluminium, Silizium, Titan, Wolfram, Chrom, Molybdän, Zirkonium, Tantal, Vanadin und Siliziumverbindungen hiervon aufweist,
erhalten werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
nach dem selektiven Abscheiden der Au- oder Cu-Schicht
auf den beiden Musterungen eine metallische Schicht aus
Alumium, Gold oder Kupfer abgeschieden wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die Musterung aus dem ersten Material an dem
Source/Drain-Bereich des Substrats ausgebildet wird, und
daß die metallische Schicht eine Leiterschicht ist, während
die dünne Au- oder Cu-Schicht zur elektrischen Verbindung
des Source/Drain-Bereiches mit der Leiterschicht
verwendet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß als Substrat Silizium eingesetzt
wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß als Substrat GaAs eingesetzt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß nach dem Abscheiden der metallischen
Schicht die folgenden Schritte vorgesehen werden:
Ausbilden einer ersten isolierenden Schicht aus der metallischen Schicht,
Ausbilden einer Öffnung in einem vorbestimmten Bereich der zweiten isolierenden Schicht, um teilweise die metallische Schicht freizulegen,
Abscheiden einer dünnen Au- oder Cu-Schicht auf der freigelegten Fläche der metallischen Schicht, um hiermit die Öffnung auszufüllen, und
Ausbilden einer zweiten metallischen Schicht auf der verbleibenden zweiten isolierenden Schicht und der dünnen Au- oder Cu-Schicht.
Ausbilden einer ersten isolierenden Schicht aus der metallischen Schicht,
Ausbilden einer Öffnung in einem vorbestimmten Bereich der zweiten isolierenden Schicht, um teilweise die metallische Schicht freizulegen,
Abscheiden einer dünnen Au- oder Cu-Schicht auf der freigelegten Fläche der metallischen Schicht, um hiermit die Öffnung auszufüllen, und
Ausbilden einer zweiten metallischen Schicht auf der verbleibenden zweiten isolierenden Schicht und der dünnen Au- oder Cu-Schicht.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
die metallische Schicht und die zweite metallische
Schicht aus Aluminium, Gold oder Kupfer bestehen, und
daß diese metallischen Schichten eine Mittelschicht
eines Schichtaufbaus bilden, dessen Außenschichten aus
Aluminium, Titan, Chrom, Zirkonium, Wolfram, Molybdän,
Tantal, Vanadin oder Siliciumverbindungen hiervon ausgewählt
werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Musterungen aus dem ersten Material
und dem zweiten Material gebildet werden durch
- a) Ausbilden einer ersten Schicht aus dem ersten Material,
- b) Ausbilden einer zweiten Schicht aus dem zweiten Material auf der ersten Schicht und
- c) Ausbilden einer Öffnung in einem vorbestimmten Bereich der zweiten Schicht, um teilweise die Fläche der ersten Schicht zum Ausbilden der Musterungen freizulegen.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Musterungen aus dem ersten und
zweiten Material gebildet werden durch
- a) Ausbilden einer ersten isolierenden Schicht auf einem Halbleitersubstrat,
- b) Ausbilden einer Öffnung in einem vorbestimmten Bereich der ersten isolierenden Schicht, um teilweise die Fläche des Substrats freizulegen,
- c) Ausbilden einer polykristallinen Siliziumschicht auf der verbleibenden ersten isolierenden Schicht und der freigelegten Fläche des Substrats,
- d) Ausbilden einer Grundierungsschicht auf der polykristallinen Siliziumschicht, die aus der Gruppe enthaltend Aluminium, Titan, Wolfram, Molybdän, Chrom, Zirkonium, Tantal, Vanadin und Siliziumverbindungen hiervon ausgewählt ist,
- e) Ausbilden eines Musters mit der polykristallinen Siliziumschicht zusammen mit der Grundierungsschicht,
- f) Ausbilden einer zweiten isolierenden Schicht auf der verbleibenden Grundierungsschicht und
- g) Ausbilden einer Öffnung in einem vorbestimmten Bereich der zweiten isolierenden Schicht, um teilweise die Fläche der verbleibenden Grundierungsschicht freizulegen.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß
die Grundierungsschicht auf der polykristallinen Siliziumschicht
ausgebildet wird, wobei eine Schicht aus einem
elektroleitenden, metallischen Nitrid dazwischen ausgebildet
wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet,
daß die Grundierungsschicht auf der polykristallinen
Siliziumschicht ausgebildet wird, wobei dazwischen
eine Schicht aus einem elektroleitenden, metallischen
Nitrid und eine Schicht aus einer Silizium-Metall-Verbindung
ausgebildet werden.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet,
daß die Musterungen aus dem ersten und dem
zweiten Material gebildet werden durch
- a) Ausbilden einer ersten isolierenden Schicht auf einem Halbleitersubstrat,
- b) Ausbilden einer Öffnung in einem vorbestimmten Bereich der ersten isolierenden Schicht, um teilweise die Fläche des Substrats freizulegen,
- c) Ausbilden einer polykristallinen Siliziumschicht auf der verbleibenden isolierenden Schicht und der freigelegten Fläche des Substrats,
- d) Ausbilden eines Musters mit der polykristallinen Siliziumschicht,
- e) Ausbilden einer zweiten isolierenden Schicht auf der verbleibenden polykristallinen Siliziumschicht,
- f) Ausbilden einer Öffnung in einem vorbestimmten Bereich der zweiten isolierenden Schicht, um teilweise die Fläche der verbleibenden polykristallinen Siliziumschicht freizulegen, und
- g) Ausbilden einer Grundierungsschicht auf der freigelegten Fläche der verbleibenden polykristallinen Siliziumschicht, wobei die Grundierungsschicht wenigstens ein Material aus der Gruppe, enthaltend Aluminium, Titan, Wolfram, Molybdän, Chrom, Zirkonium, Tantal, Vanadin und Siliziumverbindungen hiervon aufweist, um hiermit die Öffnung aufzufüllen.
22. Vorrichtung zum selektiven Abscheiden dünner Au- oder
Cu-Schichten nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche
1 bis 21, gekennzeichnet durch:
- a) eine evakuierbare Reaktionskammer (1),
- b) eine in der Reaktionskammer (1) angeordnete Substrathalteeinrichtung (3) zum Halten und Erwärmen eines Substrats (4),
- c) einen Ausgangsmaterialbehälter (7) zur Aufnahme eines Ausgangsmaterials (8),
- d) eine Heizeinrichtung (13) zum Verdampfen des Aus gangsmaterials (8) in dem Ausgangsmaterialbehälter (7),
- e) eine Gasausstoßeinrichtung (9), die Gasausstoßöff nungen (12) für das Ausstoßen eines Dampfes aus dem Ausgangsmaterial (8) zusammen mit einem reduzierenden Gas (H2) hat, wobei die Gasausstoßeinrichtung (9) mit dem Ausgangsmaterialbehälter (7) verbunden ist, und die Gasausstoßöffnungen (12) in einer Fläche der Gasausstoßeinrichtung (9) vorgesehen sind, die der Substrathalteeinrichtung (3) im Innern der Reaktionskammer (1) gegenüberliegt, und
- f) eine Wärmeaustauscheinrichtung (33) zum Umwälzen eines Wärmeaustauschmediums zu der Nähe der Gasausstoßöffnungen (12) der Gasausstoßeinrichtung (9).
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