DE102004028031A1 - Selektives Beschichtungsverfahren und Dünnschichtsystem - Google Patents

Selektives Beschichtungsverfahren und Dünnschichtsystem Download PDF

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Abstract

Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats (101), wobei das Substrat an vorbestimmten Oberflächenbereichen (103a) der Oberfläche (103) des Substrats (101) mit einer Maskeneinrichtung (102) abgedeckt wird, ein Beschichtungssteuermittel (104) in das Substrat (101) in den Bereich der nicht-abgedeckten Oberflächen (103b) des Substrats (101) eingebracht wird und eine Dünnschicht (105) auf der Oberfläche (103) des Substrats (101) derart katalytisch abgeschieden wird, dass die Dünnschicht (105) selektiv auf den mit dem Beschichtungssteuermittel (104) versehenen Bereichen aufwächst.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine selektive Abscheidung von dünnen Schichten, und betrifft insbesondere ein selektives Beschichtungsverfahren mittels katalytischer atomarer Schichtdeposition.
  • Spezifisch betrifft die vorliegende Erfindung ein selektives Beschichtungsverfahren, bei dem ein Substrat bereitgestellt wird, vorbestimmte Oberflächenbereiche einer Oberfläche des Substrats mit einer Maskeneinrichtung abgedeckt werden und auf den nicht-abgedeckten Oberflächenbereichen des Substrats eine Dünnschicht aufgebracht wird.
  • In der Halbleiterfertigung können Herstellungsprozesse oft dadurch vereinfacht werden, dass eine selektive Abscheidung eines als eine Dünnschicht bereitgestellten Materials vorgenommen wird. Auf diese Weise ist es möglich, sogenannte "selbstjustierende" Integrationsprozesse bereitzustellen. In hohem Maße gleichförmige und konformale Schichten, insbesondere Dünnschichten, können durch die sogenannte "atomare Schichtdeposition (ALD, Atomic Layer Deposition)" erzeugt werden. Üblicherweise weist eine derartige atomare Schichtdeposition äußerst geringe Depositionsraten auf, derart, dass in einem Abscheidezyklus lediglich Schichtdicken im Bereich eines zehntel Nanometers (nm) abscheidbar sind.
  • Zur Erhöhung der Depositionsraten ist von Hausmann et al. "Rapid Vapor Deposition of Highly Conformal Silicananolaminates", Science, Band 298, 11. Oktober 2002, Seiten 402–406, www.sciencemag.org ein katalytischer Mechanismus vorgeschlagen worden. Derartige atomare Beschichtungsprozesse sind deshalb für die Halbleiterfertigung von Bedeutung, da eine Stöchiometrie auf einem atomaren Niveau gesteuert werden kann. Die Dicke eines Films kann durch ein Zählen der Anzahl von Reaktionszyklen in üblicher Weise eingestellt werden und hängt im allgemeinen nicht von Variationen ab, die durch eine nicht-gleichförmige Verteilung von Gas oder Temperatur in der Reaktionszone herbeigeführt werden. Somit können Dünnschichten einer gleichförmigen Dickenverteilung über großen Flächen auf einfache Weise abgeschieden werden.
  • Viele Anwendungen, in welchen die atomare Schichtdeposition vorteilhaft eingesetzt werden könnte, scheitern jedoch an den äußerst geringen Abscheideraten von nur wenigen zehntel Nanometern (nm) pro Zyklus.
  • In der oben erwähnten Publikation von Hausmann et al. wird vorgeschlagen, eine katalytische Abscheidung auf der Grundlage der atomaren Schichtdeposition einzusetzen, wobei einige zehn Nanometer (nm) pro Zyklus erreicht werden können. Zwar wurde durch das von Hausmann et al. vorgeschlagene Abscheideverfahren eine für atomare Beschichtungsprozesse hohe Depositionsrate erreicht, eine Strukturierung der Schicht kann durch das von Hausmann et al. vorgeschlagene Verfahren jedoch nicht bereitgestellt werden.
    •
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine selektive selbstjustierende Abscheidung bereitzustellen, derart, dass ein Schichtwachstum auf der Grundlage der atomaren Schichtdepositionsprozesse selektiv auf vorbestimmten Oberflächen eines Substrats erfolgt, während die übrigen Oberflächenbereiche des Substrats nicht beschichtet werden. Vorzugsweise sollen eine hohe Abscheiderate und eine in hohem Maße gleichförmige Schichtdickenverteilung bereitgestellt werden.
  • Die obige Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein in dem Patentanspruch 1 angegebenes selektives Beschichtungsverfahren gelöst.
  • Ferner wird die Aufgabe durch ein Dünnschichtsystem nach Anspruch 24 gelöst.
  • Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, ein katalytisches Abscheiden auf der Grundlage der atomaren Schichtdeposition nur in spezifisch vorgebbaren Bereichen eines Substrats bereitzustellen. Hierzu sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, ein Beschichtungssteuermittel in spezifisch vorgebbare Bereiche des Substrats einzubringen, derart, dass ein als Reaktionsbeschleunigermittel ausgebildetes Beschichtungssteuermittel in den Bereichen eingebracht wird, in welchen ein hohes Schichtwachstum gewünscht ist, während ein als ein Reaktionsabschwächermittel bereitgestelltes Beschichtungssteuermittel in den übrigen Bereichen des Substrats bereitgestellt wird.
  • Somit entsteht der Vorteil, dass Substratbereiche bzw. Oberflächenbereiche eines Materials bereitgestellt werden, auf welchen eine hohe Depositionsrate bereitgestellt wird, während die anderen Bereiche eine geringe oder gar keine Deposition während eines Beschichtungsprozesses aufweisen.
  • Das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren weist den Vorzug auf, dass Schichten Monolagen-weise mit einer hohen Homogenität abgeschieden werden können.
  • Das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren weist im Wesentlichen die folgenden Schritte auf:
    • a) Bereitstellen eines Substrats;
    • b) Abdecken von vorbestimmten Oberflächenbereichen einer Oberfläche des Substrats mit einer Maskeneinrichtung;
    • c) Einbringen eines Beschichtungssteuermittels in das Substrat in den Bereichen der nicht-abgedeckten Oberfläche des Substrats; und
    • d) katalytisches Abscheiden einer Dünnschicht auf der Oberfläche des Substrats.
  • In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird das Einbringen des Beschichtungssteuermittels in das Substrat in den Bereichen der nicht-abgedeckten Oberfläche des Substrats mittels einer physikalischen Gasphasenabscheidung, d.h. mittels Physical Vapor Deposition, PVD, durchgeführt.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt eines katalytischen Abscheidens der Dünnschicht auf der Oberfläche des Substrats die folgenden Teilschritte:
    • (i) Leiten eines gasförmigen Precursormittels über die Oberfläche des Substrats derart, dass das Precursormittel und das als ein Reaktionsbeschleunigermittel ausgebildete Beschichtungssteuermittel miteinander katalytisch reagieren;
    • (ii) Leiten eines gasförmigen Beschichtungsmittels über die Oberfläche des Substrats derart, dass eine Dünnschicht katalytisch abgeschieden wird; und
    • (iii) Wiederholen der Schritte (i) und (ii), bis die durch die Schritte (i) und (ii) bereitgestellten katalytischen Reaktionen beendet sind.
  • Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird durch eine einmalige Ausführung der Sequenz der Schritte (i) und (ii) eines Leitens eines gasförmigen Precursormittels und eines gasförmigen Beschichtungs mittels über die Oberfläche des Substrats derart, dass das Precursormittel und/oder das Beschichtungsmittel und das als ein Reaktionsbeschleunigermittel ausgebildete Beschichtungssteuermittel miteinander reagieren, auf der Oberfläche des Substrats eine Dünnschicht mit einer Dicke von mehreren Nanometern, vorzugsweise mit einer Dicke bis zu 20 Nanometern katalytisch abgeschieden wird.
  • Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird die aus den Schritten (i) und (ii) bestehende Schrittsequenz eines Leitens eines gasförmigen Precursormittels und eines gasförmigen Beschichtungsmittels über die Oberfläche des Substrats derart, dass das Precursormittel und/oder das Beschichtungsmittel und das als ein Reaktionsbeschleunigermittel ausgebildete Beschichtungssteuermittel miteinander reagieren, zyklisch durchgeführt, wobei die Anzahl der Zyklen vorzugsweise in einem Bereich zwischen 20 und 200 liegt.
  • Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird das gasförmige Beschichtungsmittel als ein Oxidant bereitgestellt. Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird das Einbringen des Beschichtungssteuermittels in das Substrat in den Bereich der nicht-abgedeckten Oberfläche des Substrats mittels einer Substratdotierung bereitgestellt.
  • Es ist vorteilhaft, das Substrat als eine freiliegende Schicht eines Schichtsystems auszubilden. Weiterhin ist es zweckmäßig, das Substrat aus einem Siliziummaterial oder einem Isolationsmaterial auszuführen.
  • Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird das Substrat durch den Schritt eines Abdeckens von vorbestimmten Oberflächenbereichen der Substratoberfläche mit einer Maskeneinrichtung strukturiert.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Beschichtungssteuermittel als ein Reaktionsbeschleuniger bereitgestellt. Das Precursormittel reagiert vorzugsweise mit dem Reaktionsbeschleunigermittel, wodurch ein Schichtwachstum beschleunigt wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Beschichtungssteuermittel als ein Reaktionsabschwächermittel bereitgestellt. Durch das Reaktionsabschwächermittel wird eine geringe Wechselwirkung mit dem Precursormittel erzeugt, wobei ein Schichtwachstum verlangsamt bzw. verhindert wird.
  • Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das katalytische Abscheiden der Dünnschicht auf der Oberfläche des Substrats ein Abscheiden von Metall-Halbleiteroxid-Materialien, vorzugsweise von Siliziumoxid-Materialien und/oder ein Abscheiden von Metall-Halbleiternitrid-Materialien, vorzugsweise von Siliziumnitrid-Materialien.
  • Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das katalytische Abscheiden der Dünnschicht auf der Oberfläche des Substrats ein Abscheiden einer Siliziumdioxid-Dünnschicht.
  • Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird das katalytische Abscheiden der Dünnschicht auf der Oberfläche des Substrats als eine atomare Schichtdeposition (ALD = Atomic Layer Deposition) durchgeführt.
  • Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist das als ein Beschichtungssteuermittel bereitgestellte Reaktionsbeschleunigermittel eine Lewis-Säure.
  • Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist das als ein Beschichtungssteuermittel bereitgestellte Reaktionsabschwächermittel eine Lewis-Base.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird das Beschichtungssteuermittel in das Substrat in dem Bereich der nicht-abgedeckten Oberfläche des Substrats unter einem vorbestimmten Winkel zur Oberflächennormalen der Substratoberfläche eingebracht. (Abschattungsnutzen, z.B. Implant, oder Gasphasendotierung mit Abdeckung) Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird das selektive Beschichtungsverfahren als ein Niederdruck-Beschichtungsprozess mittels eines Niederdruckreaktors bei einem Innendruck des Reaktors in einem Druckbereich von vorzugsweise einigen mTorr bis einigen Torr durchgeführt. Es ist vorteilhaft, dass die Temperatur des bereitgestellten Substrats bei dem Beschichtungsprozess in einem Bereich von 50°C bis 700°C eingestellt wird.
  • Durch eine derartige Ausgestaltung eines Beschichtungsverfahrens wird es ermöglicht, eine selektive Schichtabscheidung auf der Grundlage der atomaren Schichtdeposition bei einer hohen Schichthomogenität zu erreichen.
    •
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 ein Substrat, das mit einer Maskeneinrichtung abgedeckt ist, zum selektiven Aufbringen eines Beschichtungssteuermittels;
  • 2(a) einen ersten Schritt (i) eines atomaren Schichtdepositionsprozesses, bei dem ein Precursormittel über die Oberfläche eines mit unterschiedlichen Beschichtungssteuermitteln dotierten Substrats geleitet wird;
  • 2(b) einen auf den in 2(a) folgenden Schritt (ii) einer atomaren Schichtdeposition, bei dem ein Beschichtungsmittel über die Oberfläche des bereitgestellten Substrats geleitet wird; und
  • 3 ein Substrat mit einer darauf aufgebrachten Dünnschicht nach dem Durchführen des selektiven Beschichtungsprozesses.
  • In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten oder Schritte.
  • 1 zeigt die Bereitstellung eines Substrats 101, welches eine Oberfläche 103 aufweist, die mit einem Beschichtungssteuermittel 104 selektiv zu versehen ist. Die Oberfläche 103 des Substrats 101 ist teilweise mit einer Maskeneinrichtung 102 abgedeckt, derart, dass das Beschichtungssteuermittel 104 nur in den nicht-abgedeckten Bereichen 103b der Oberfläche in das Substrat 101 eingebracht werden kann, während die abgedeckten Bereiche 103a der Oberfläche 103 des Substrats 101 mit dem Beschichtungssteuermittel 104 nicht versehen werden.
  • Das Beschichtungssteuermittel 104 ist derart ausgelegt, dass es einerseits den Beschichtungsprozess beschleunigen (104a) und andererseits einen Beschichtungsprozess verlangsamen (104b) kann. Ein als ein Reaktionsbeschleunigermittel 104a ausgelegtes Beschichtungssteuermittel wird in dem in 1 gezeigten linken Bereich 103b in das Substrat 101 eingebracht, während ein als ein Reaktionsabschwächermittel 104b ausgelegtes Beschleunigermittel 104 in den rechten, durch die Maske 102 freigelegten Bereich 103b des Substrats 101 eingebracht wird.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die in 1 gezeigte Verteilung der abgedeckten Oberflächenbereiche 103a und der nicht-abgedeckten Oberflächenbereiche 103b willkürlich ist, und dass beliebige Strukturierungen der Substratoberfläche möglich sind. Weiterhin kann eine beliebige Verteilung der als Reaktionsbeschleunigermittel 104a und als Reaktionsabschwächermittel 104b ausgebildeten Beschichtungssteuermittel vorgesehen sein.
  • Weiterhin ist es möglich, dass das Beschichtungssteuermittel 104 lediglich als ein Reaktionsbeschleunigermittel 104a ausgebildet ist, während das Reaktionsabschwächermittel 104b weggelassen ist (bzw. umgekehrt).
  • Nach einem Bereitstellen eines Substrats 101 und einem Abdecken von vorbestimmten Oberflächenbereichen 103a der Oberfläche 103 des Substrats mit der Maskeneinrichtung 102 wird das Beschichtungssteuermittel 109 in das Substrat 101 in den Bereichen der nicht-abgedeckten Oberfläche 103b des Substrats 101 eingebracht. Ein derartiges Einbringen des Beschichtungssteuermittels 104 in das Substrat 101 in den Bereich der nicht-abgedeckten Oberfläche 103b des Substrats wird vorzugsweise Gasphasendotierung bzw. Implantation.
  • 2(a) zeigt das Substrat 101 mit in dieses eingebrachten Beschichtungssteuermitteln, die als ein Reaktionsbeschleunigermittel 104a (linker Bereich des in 2(a) gezeigten Substrats) und als ein Reaktionsabschwächermittel 104b (rechter Bereich des in 2(a) gezeigten Substrats 101) ausgebildet sind.
  • Wie in 2(a) gezeigt, wird in einem ersten Prozessschritt der atomaren Schichtdeposition, d.h. in dem Prozessschritt (i) ein Precursormittel (201) über die Oberfläche 103 des Substrats 101 geleitet. Auf diese Weise wird es ermöglicht, dass eine katalytische Reaktion zwischen dem als ein Reakti onsbeschleunigermittel 104a ausgebildeten Beschichtungssteuermittel 104 und dem Precursormittel 201 eintritt.
  • In dem in 2(b) gezeigten zweiten Prozessschritt (ii) des atomaren Schichtdepositionsprozesses wird ein Beschichtungsmittel 202 über die Oberfläche 103 des Substrats 101 geleitet. Es sei darauf hingewiesen, dass das Leiten des Precursormittels 201 und/oder des Beschichtungsmittels 202 während eines Niederdruck-Gasphasenabscheidungsprozesses (CVD oder ALD) in einem Niederdruck-Beschichtungsreaktor stattfinden kann. Die in den 2(a) und 2(b) gezeigten Prozesse umfassen die folgenden Teilschritte:
    • (i) das gasförmige Precursormittel 201 wird über die Oberfläche 103 des Substrats 101 derart geleitet, dass das Precursormittel 201 und das als das Reaktionsbeschleunigermittel 109a ausgebildete Beschichtungssteuermittel miteinander katalytisch reagieren;
    • (ii) das gasförmige Beschichtungsmittel 202 wird über die Oberfläche des Substrats geleitet, derart, dass eine Dünnschicht in dem Bereich des Reaktionsbeschleunigermittels 104a katalytisch abgeschieden wird; und
    • (iii) die Schritte, die obenstehend unter (i) und (ii) bezeichnet sind, werden wiederholt, bis die durch die Schrittsequenz (i) und (ii) bereitgestellten katalytischen Reaktionen beendet sind bzw. derart abgeschwächt sind, dass ein katalytisches Schichtwachstum verhindert wird.
  • Eine einmalige Ausführung der Sequenz der obigen Schritte (i) und (ii) kann eine atomare Schichtdeposition mit einer erhöhten Beschichtungsrate bereitstellen, derart, dass eine Dünnschicht 105 (siehe 3) mit einer Dicke von mehreren Nanometern (nm), vorzugsweise mit einer Dicke von bis zu 20 Nanometern katalytisch abgeschieden werden kann.
  • Weiterhin ist es möglich, die aus den Schritten (i) und (ii) obenstehend beschriebene Schrittsequenz zyklisch derart auszuführen, dass die Anzahl der Zyklen in einem Bereich zwischen 20 und 200 liegt. Hierbei ist es vorteilhaft, das gasförmige Beschichtungsmittel 202 als ein Oxidant bereitzustellen.
  • Ein als Katalysator ausgebildetes Reaktionsbeschleunigermittel 104a ist vorzugsweise als eine Lewis-Säure ausgebildet. Derartige Lewis-Säuren sind als Elektronenpaarakzeptoren definiert, die Elektronen aufnehmen. Typische Lewis-Säuren sind durch die in das Substrat eingebrachten Dotanden Bor, Aluminium, Gallium, Indium und Titan bereitgestellt.
  • Die als ein Reaktionsabschwächermittel 104b bereitgestellten Lewis-Basen hingegen sind Elektronenpaardonatoren, die nukleophile Teilchen darstellen, die mindestens ein freies Elektronenpaar aufweisen. Typische Lewis-Basen sind durch die Elemente Arsen, Phosphor, Stickstoff, Antimon und Bismut ausgebildet. Als Mittel für die aufzubringende Dünnschicht werden vorzugsweise Metall-Halbleiter-Oxid-Materialien, insbesondere Siliziumoxid und/oder Metall-Halbleiter-Nitrid-Materialien, insbesondere Siliziumnitrid eingesetzt.
  • 3 zeigt einen Zustand, in welchem der atomare Schichtdepositionsprozess abgeschlossen ist. Wie in der 3 gezeigt, ist eine Dünnschicht 105 selektiv in dem Bereich des Reaktionsbeschleunigermittels 104a abgeschieden worden, während in dem Bereich des Reaktionsabschwächermittels 104b überhaupt keine Dünnschicht vorhanden ist. In einem Zwischenbereich der Substratoberfläche 103 zwischen dem Reaktionsbeschleunigermittel 104a und dem Reaktionsabschwächermittel 104b ist eine reduzierte Schichtdicke der Dünnschicht 105 bereitgestellt. Die geringe Schichtdicke 105a in dem Bereich zwischen den mit dem Reaktionsbeschleunigermittel 104a und dem Reaktionsabschwächermittel 104b dotierten Bereichen des Siliziumsubstrats ist darauf zurückzuführen, dass auch Silizium eine schwache Lewis-Säure ist.
  • Somit ist es durch das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren möglich, Dotanden in einem Substrat 101, das beispielsweise aus einem Silizium-Material ausgebildet ist, in ihrer katalytischen Eigenschaft auf der Basis des Lewis-Säure/Lewis-Base-Konzepts auszunutzen. Ein wie oben beschriebener Einsatz eines Reaktionsbeschleunigermittels 104a in Form einer Lewis-Säure ermöglicht es, die atomare Schichtdeposition (ALD), die infolge des Reaktionsbeschleunigermittels 104a eine hohe Depositionsrate aufweist, mit einer selektiven Strukturierung einer auf das Substrat 101 aufgebrachten Dünnschicht 105 zu kombinieren. Auf diese Weise ist es möglich, eine selektive atomare Schichtdeposition zu erreichen.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Lewis-Säuren und die Lewis-Basen nicht nur durch Gasphasendotierung bzw. Implantation in das Substrat 101 eingebracht werden können, sondern dass weiterhin zur Einbringung des Beschichtungssteuermittels Sputter-, Verdampfungs-, Diffusions-, Plasmaabscheidungs- und/oder CVD(Chemical Vapor Deposition, chemische Gasphasenabscheidung)-Prozesse eingesetzt werden können.
  • Die selektive, katalytische atomare Schichtdeposition ist insbesondere vorteilhaft zum Einsatz bei der Herstellung eines Kragens in einem oberen Bereich eines Graben-Kondensators ("Collar"), wobei hier nach einer anfänglichen katalytischen Abscheidung, die die Dotierungsunterschiede ausnutzt, der Katalysator (z.B. Trimethylaluminium) auch über herkömmliche Verfahren in den Kragenbereich eingebracht werden kann. Hierbei ist der Kragenbereich der obere Bereich eines Graben-Kondensators (Trench-Kondensators).
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist weiterhin vorteilhaft bei einem Abscheiden von Schutz- und/oder Interface-Schichten auf dotierten Gebieten, beispielsweise bei einem Erzeugen einer vergrabenen Strap-Grenzschicht.
  • Eine selektive Gateoxidabscheidung bei NMOS kann durch das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls in vorteilhafter Weise bereitgestellt werden. Weiterhin ist es zweckmäßig, das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren bei einer Abscheidung dünner Isolatorschichten zwischen Bereichen einer hohen p-Dotierung einzusetzen.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
  • Auch ist die Erfindung nicht auf die genannten Anwendungsmöglichkeiten beschränkt.
  • In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten oder Schritte.
    • 101
    Substrat
    102
    Maskeneinrichtung
    103
    Substratoberfläche
    103a
    abgedeckte Oberflächenbereiche
    103b
    nicht-abgedeckte Oberflächenbereiche
    104
    Beschichtungssteuermittel
    104a
    Reaktionsbeschleunigermittel
    104b
    Reaktionsabschwächermittel
    105
    Dünnschicht
    201
    Precursormittel
    202
    Beschichtungsmittel

Claims (24)

  1. Selektives Beschichtungsverfahren mit den folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines Substrats (101); b) Abdecken von vorbestimmten Oberflächenbereichen (103a) einer Oberfläche (103) des Substrats (101) mit einer Maskeneinrichtung (102); c) Einbringen eines Beschichtungssteuermittels (104) in das Substrat (101) in den Bereichen einer nicht-abgedeckten Oberfläche (103b) des Substrats (101); und d) Katalytisches Abscheiden einer Dünnschicht (105) auf der Oberfläche (103) des Substrats (101).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen des Beschichtungssteuermittels (104) in das Substrat (101) in den Bereichen der nicht-abgedeckten Oberfläche (103b) des Substrats (101) mittels einer Gasphasendotierung oder Implantation erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt d) eines katalytisches Abscheidens der Dünnschicht (105) auf der Oberfläche (103) des Substrats (101) die folgenden Teilschritte umfasst: (i) Leiten eines gasförmigen Precursormittels (201) über die Oberfläche (103) des Substrats (101) derart, dass das Precursormittel (201) und das als ein Reaktionsbeschleunigermittel (104a) ausgebildete Beschichtungssteuermittel (104) miteinander katalytisch reagieren; (ii) Leiten eines gasförmigen Beschichtungsmittels (202) über die Oberfläche (103) des Substrats (101) derart, dass eine Dünnschicht katalytisch abgeschieden wird; und (iii) Wiederholen der Schritte (i) und (ii), bis die durch die Schritte (i) und (ii) bereitgestellten katalytischen Reaktionen beendet sind.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine einmalige Ausführung der Sequenz der Schritte (i) und (ii) eines Leitens eines gasförmigen Precursormittels (201) und eines gasförmigen Beschichtungsmittels (202) über die Oberfläche (103) des Substrats (101) derart, dass das Precursormittel (201) und/oder das Beschichtungsmittel (202) und das als ein Reaktionsbeschleunigermittel (104a) ausgebildete Beschichtungssteuermittel (104) miteinander reagieren, auf der Oberfläche (103) des Substrats (101) eine Dünnschicht (105) mit einer Dicke von mehreren Nanometern (nm), vorzugsweise mit einer Dicke bis zu 20 Nanometern (nm) katalytisch abgeschieden wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das die aus den Schritten (i) und (ii) bestehende Schrittsequenz zyklisch durchgeführt wird, wobei die Anzahl der Zyklen vorzugsweise in einem Bereich zwischen 1 und 300 liegt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Beschichtungsmittel (202) als ein Oxidant oder ein Nitridierungsprecursor bereitgestellt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen des Beschichtungssteuermittels (104) in das Substrat (101) in dem Bereich der nicht-abgedeckten Oberfläche (103b) des Substrats (101) mittels einer Substratdotierung bereitgestellt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (101) als eine freiliegende Schicht eines Schichtsystems ausgebildet ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (101) aus einem Siliziummaterial ausgebildet ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (101) aus einem Isolationsmaterial ausgebildet ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (101) durch den Schritt b) eines Abdeckens von vorbestimmten Oberflächenbereichen (103a) der Substratoberfläche (103) mit einer Maskeneinrichtung (102) strukturiert wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ddadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungssteuermittel (104) als ein Reaktionsbeschleunigermittel (104a) bereitgestellt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Precursormittel (201) mit dem Reaktionsbeschleunigermittel (104a) reagiert, wobei ein Schichtwachstum der Dünnschicht (105) beschleunigt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungssteuermittel (104) als ein Reaktionsabschwächermittel (104b) bereitgestellt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Precursormittel (201) mit dem Reaktionsabschwächermittel (104b) eine geringe Wechselwirkung aufweist, wobei ein Schichtwachstum der Dünnschicht (105) verlangsamt oder verhindert wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das katalytische Abscheiden der Dünnschicht (105) auf der Oberfläche (103) des Substrats (101) ein Abscheiden von Metall-Halbleiteroxid-Materialien, vorzugsweise von Siliziumoxid-Materialien und/oder ein Abscheiden von Metall-Halbleiternitrid-Materialien, vorzugsweise von Siliziumnitrid-Materialien umfasst.
  17. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das katalytische Abscheiden der Dünnschicht (105) auf der Oberfläche (103) des Substrats (101) ein Abscheiden einer Siliziumdioxid-Dünnschicht umfasst.
  18. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das katalytische Abscheiden der Dünnschicht (105) auf der Oberfläche (103) des Substrats (101) als eine atomare Schichtdeposition (ALD) durchgeführt wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das als ein Beschichtungssteuermittel (104) bereitgestellte Reaktionsbeschleunigermittel (104a) eine Lewis-Säure ist.
  20. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das als ein Beschichtungssteuermittel (104) bereitgestellte Reaktionsabschwächermittel (104b) eine Lewis-Base ist.
  21. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungssteuermittel (104) in das Substrat (101) in dem Bereich der nicht-abgedeckten Oberfläche (103b) des Substrats (101) unter einem vorbestimmten Winkel zur Oberflächennormalen der Substratoberfläche (103) eingebracht wird und dabei ein Abschattungseffekt auf der Substratstruktur ausgenutzt wird.
  22. Verfahren nach einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das selektive Beschichtungsverfahren als ein Niederdruck-Beschichtungsprozess mittels eines Niederdruckreaktors bei einem Innendruck in einem Druckbereich von vorzugsweise einigen mTorr bis einigen Torr durchgeführt wird.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des bereitgestellten Substrats (101) bei dem Beschichtungsprozess in einem Bereich von 50°C bis 700°C eingestellt wird.
  24. Dünnschichtsystem, hergestellt mit einem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 23.
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