PT95232B - Processo de producao de uma pelicula de aluminio depositada - Google Patents

Description

MEMÓRIA DESCRITIVA

ANTECEDENTES.....DO.....INVENTO

Campo do invento

Este invento refere-se a um processo para a formação de uma película depositada, particularmente a um processo para a formação de uma película depositada de Al que pode ser, de preferência, aplicada a eléctrodos ou ao circuito eléctrico de urn dispositivo de circuito integrado semicondutor, etc..

Arte anterior relacionada

Na arte anterior foi, primariamente, usado o alumínio (Al) para eléctrodos ou circuitos eléctricos em dispositivos electrónicos ou em circuitos integrados usando semicondutores. 0 Al tem muitas vantagens tais como ser barato e de elevada electrocondutividade, poder, também, ser protegido internamente por via química, por se poder formar na superfície uma película oxidada, densa e ter boa adesão ao Si, etc..

Como processo para a formação da película de Al para eléctrodos e circuito eléctrico de Al ou de liga de Al, como mencionado acima, foi usado na arte anterior o processo de pulverização catódica tal como pulverização catódica em magnetrão, etc.. No entanto, uma vez que a pulverização catódica é geralmente o processo da deposição física baseado no voo de partículas pulverizadas em vácuo, a espessura da película na porção desnivelada ou na parede lateral da película isolante torna-se extremamente fina, conduzindo à quebra do condutor, em caso extremo. A não uniformidade da espessura da película ou a quebra do condutor tem a desvantagem de a fiabilidade do LSI ser acentuadamente reduzida.

Por outro lado, uma vez que está aumentado o grau de integração do circuito integrado tal como LSI, etc. e a formação fina do circuito eléctrico ou do circuito eléctrico multi-camada tem sido particularmente requerida, nos últimos anos, existe uma forte procura crescente, não satisfeita até à data pelos circuitos eléctricos de Al da arte anterior. Com a formação dimensional mais fina devida ao aumento do grau de integração, a superfície

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do LSI, etc. é objecto de irregularidade excessiva devido à oxidação, difusão, deposição de película fina e gravação, etc.. Por exemplo, eléctrodos ou metal para circuito eléctrico devem ser depositados na superfície corn um desnível em degrau, ou depositados num orifício de passagem que é fino em diâmetro e profundo. Em DRAM (RAM dinâmica) de 4 Mbit ou de 16 Mbit, etc., a razão dimensional do orifício de passagem (profundidade do orifício de passagem/diâmetro do orifício de passagem), no qual se vai depositar um metal composto principalmente por Al, tal como Al, Al-Si, etc., é de 1,0 ou superior, e o próprio diâmetro do orifício de passagem tem valores de 1 um ou menos. Por conseguinte, mesmo para um orifício de passagem com grande razão dimensional é necessária a técnica que permite depositar urn metal.

Particularmente, para efectuar uma ligação eléctrica segura ao dispositivo sob uma película isolante, tal oomo SÍO2, etc., em vez da formação de uma película, é necessário que o Al seja depositado de modo a ser embutido apenas no orifício de passagem do dispositivo. Neste caso, é necessário um processo de deposição do Al só sobre o Si ou sobre a superfície metálica e para não o depositar sobre uma película isolante tal como SÍO2, etc..

Uma tal deposição selectiva ou crescimento selectivo não pode ser realizado pelo processo de pulverização catódica que foi usado na arte anterior. Uma vez que o processo de pulverização catódica é um método de deposição física baseado no voo de partículas pulverizadas a partir do alvo, em vácuo, a espessura da película na porção em degrau ou na parede lateral da película isolante torna-se extremamente fina, conduzindo mesmo ã quebra, em caso extremo, do condutor. E, a não uniformidade da espessura da película e a quebra do condutor diminuirão, acentuadamente, a fiabilidade do LSI.

Como processo de pulverização catódica, melhorado, tem sido desenvolvido o método de pulverização catódica com polarização, no qual é aplicada uma polarização a um substrato e a deposição é efectuada de modo a embutir Al ou uma liga de Al apenas no

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orificio de passagem, utilizando a acção de gravação por pulverização e a acção de deposição sobre a superfície do substrato. No entanto, uma vez que é aplicada ao substrato a voltagem de polarização de cerca de 100 V ou superior, ocorre influência prejudicial no dispositivo devido a danos provocados por partículas carregadas tal como modificação no valor limiar do MOSFET, etc.. Também, devido à presença das acçoes de gravação e de deposição, há o problema de a velocidade de deposição não poder ser, essencialmente, melhorada.

De modo a resolver os problemas descritos acima têm sido propostos vários tipos de processos CVD (Deposição Quimica de Vapor). Nestes processos é utilizada, de alguma forma, a reacção química do gás de partida. No CVD de plasma ou no CVD óptico, a decomposição química do gás de partida ocorre em fase gasosa e as espécies activas aí formadas reagem ainda no substrato para dar origem à formação de uma película. Nestes processos CVD, devido à reacção em fase gasosa, a cobertura da superfície das irregularidades, na superfície do substrato, é boa. No entanto, são incorporados na película átomos de carbono contidos na molécula do gás de partida. Particularmente no CVD de plasma também subsistia o problema de exitir dano devido às partículas carregadas (o chamado dano de plasma), tal como no caso do processo de pulverização catódica.

processo CVD térmico, no qual a película cresce primariamente através da reacção de superfície sobre a superfície do substrato, é bom na cobertura da superfície das irregularidades, tal como a porção da superfície, em degrau, etc.. Também se pode esperar que a deposição nos orifícios de passagem ocorra prontamente. Ainda, pode ser evitada a quebra do condutor na porção em degrau.

Por essas razoes, como processo de formação de película de Al, tem sido estudado de vários modos o processo CVD térmico. Como processo de formação de película de Al de acordo com o CVD térmico geral, é usado um processo de transportar um composto organo-alumínio disperso num gás transportador para um substrato

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aquecido e pirolisar as moléculas do gás sobre a superfície do substrato, para formar uma película. Por exemplo, num exemplo apresentado em Journal of Electrochemical Society, Vol. 131, p. 2175 (1984) pelo uso do tri-isobutilalumínio (1-04^)9)3^1 (TIBA) como gás de organo-aluminio, efectua-se a formação da película a uma temperatura de formação de película de 260°C e a uma pressão no tubo reaccional de 66,6 Pa (0,5 torr) para formar uma película de 3,4 uohm.cm.

pedido de Patente Japonesa N2. 6 333 569, Acessível ao Público, descreve um processo de formação de uma película usando não o TÍCI4, mas, em seu lugar, um organo-aluminio tal como o TIBA e aquecendo-o na vizinhança do substrato. De acordo com este processo, o Al pode ser depositado selectivamente apenas sobre o metal ou sobre a superfície semicondutora da qual foi removida a película oxidada naturalmente.

Neste caso, está claramente estabelecido que é necessário o passo de remoção da película oxidada naturalmente, da superfície do substrato, antes da introdução do TIBA. Também é descrito que, uma vez que o TIBA pode ser usado sozinho, não é necessário utilizar gás transportador, mas o Ar gasoso pode também, ser usado como gás transportador. No entanto, a reacção do TIBA com outro gás (p. ex. H2) não é, de todo, contemplada e não há descrição do uso de H2 como gás transportador. Também são mencionados, em adição ao TIBA, o trimetilalumínio (TMA) e o trietilaluminio (TEA), mas não há descrição específica de outros compostos organometálicos. Isto acontece porque, uma vez que as propriedades químicas dos organo-metálicos, geralmente, variam muito se o substituinte orgânico ligado ao elemento metálico varia pouco, é necessário investigar individualmente, através de experimentação detalhada, para se determinar qual o organometálico que deve ser usado.

No processo CVD, tal como descrito acima, não só há o inconveniente de a película oxidada naturalmente dever ser retirada, mas também há a desvantagem de não poder ser obtida uma superfície regular. Também há a restrição de ser necessário o

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-6aquecimento do gás e, ainda, de o aquecimento ter de ser feito na vizinhança do substrato. Além disso, também deve ser determinado experimentalmente a que proximidade do substrato deve ser feito o aquecimento, pelo que também há o problema de o local para colocar o aquecedor não poder ser escolhido livremente.

No texto preliminar do 22. Simpósio da Electrochemical Society, Ramo do Japão (7 de Julho, 1989), na página 75, há uma descrição da formação de película de Al de acordo com o processo CVD de parede dupla. Neste processo é usado TIBA e o dispositivo é concebido de modo a que a temperatura de gás.do TIBA possa ser mais elevada do que a temperatura do substrato. Este processo pode também ser encarado como uma modificação do Pedido de Patente Japonesa N2. 63-33569, Acessível ao Público, mencionado acima. Neste processo o Al, também, pode ser desenvolvido selectivamente apenas sobre o metal ou sobre o semi-condutor, mas não só a diferença entre a temperatura do gás e a temperatura da superfície do substrato é dificilmente controlada, como, também, existe o inconveniente de a bomba e a conduta terem de ser aquecidas. Além disso, de acordo com este processo, estão envolvidos problemas, tais como não se poder formar uma película continua, uniforme, a película ser pouco plana, a selectividade do crescimento selectivo do Al não poderser mantida por muito tempo, etc., a não ser que a película se torne, numa certa proporção, mais espessa.

Como é descrito acima, os processos da arte anterior não podem, necessariamente, efectuar bem o crescimento selectivo de Al e, mesmo se isso fosse possível, há um problema em relação à planura, resistência, pureza, etc. da película de Al, formada. Também está envolvido o problema de o processo de formação da película ser complicado e poder ser controlado com dificuldade.

SUMARIO DO INVENTO

Como é descrito acima, no campo técnico dos semicondutores no qual maior integração tem sido desejada, nos últimos anos, para proporcionar de forma barata um dispositivo semicondutor que é mais altamente integrado e, também, com melhor desempenho,

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permanece lugar para melhoramentos.

presente invento foi realizado com vista às tarefas técnicas descritas acima e um objectivo do presente invento é proporcionar um processo para formação de uma película depositada que possa formar uma película de Al (a partir daqui referi ncfo~se, compreensivelmente, o Al puro e ao metal composto principalmente por Al) de boa qualidade, como material electrocondutor, numa posição desejada, com boa capacidade de controlo.

Um outro objectivo do presente invento é proporcionar um processo para a formação de uma película depositada o qual possa obter uma pelicula de Al que tenha utilidade para fins múltiplos, extremamente lata, e ainda seja de boa qualidade, sem exigir um dispositivo para a formação de película depositada particularmente complicado e caro.

Ainda outro objectivo do presente invento é proporcionar um processo para a formação de uma película depositada que possa formar uma pelicula de Al excelente em características de superfície, características eléctricas, pureza, etc., de acordo com o processo CVD utilizando hidreto de alquilalumínio e hidrogénio.

Ainda um outro objectivo do presente invento é proporcionar um processo para a formação de uma película depositada de uma película de Al que tenha utilidade para fins múltiplos, extremamente lata, e seja excelente em selectividade sem exigir um dispositivo para a formação de película depositada particularmente complicado e caro.

Ainda outro objectivo do presente invento é proporcionar um processo para formação de uma película depositada que possa formar uma película de Al sob boa selectividade de acordo com o processo CVD utilizando hidreto de alquilalumínio e hidrogénio.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Fig. 1 é uma vista esquemática para ilustração de um dispositivo de formação de pelicula depositada adequado à prática do processo de formação de película depositada, de acordo com o

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processo do presente invento.

A Fig. 2 é uma vista esquemática para ilustração de um outro dispositivo de formação de película depositada, adequado à prática do processo de formação de película depositada, de acordo com o processo do presente invento.

As Figs. 3A-3F são vistas esquemáticas seccionais para ilustração do processo de formação de película depositada, de acordo com uma concretização do presente invento.

A Fig. 4 é um gráfico mostrando o padrão de difracção de raios X do substrato Si (111) tendo a película de Al · obtida de acordo com o processo de formação de película depositada, do presente invento.

As Figs. 5A e 5B são gráficos mostrando o padrão de difracção de raios X da película de Al no substrato Si (111), obtida de acordo com o processo de formação de película depositada do presente invento.

A Fig. 6 é um gráfico mostrando o padrão de difracção de raios X do substrato Si (100) tendo a película de Al· . obtida de acordo com o processo de formação de película depositada do presente invento.

A Fig. 7 é uma vista esquemática para ilustração do método W-RHEED de varrimento.

A Fig. 8 é uma vista esquemática para ilustração do método μ-RHEED de varrimento.

A Fig. 9 é um gráfico mostrando um outro exemplo do padrão de difracção de raios X do substrato tendo a película de Al obtida de acordo com o processo de formação de película depositada, selectivo, do presente invento.

As Figs. 10A-10C são vistas esquemáticas mostrando um exemplo da imagem de varrimento de electrão secundário e da imagem uRHEED de varrimento do substrato tendo a película de Al obtida de acordo com o processo de formação de película depositada, selectiva, do presente invento.

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A Fig. 11 é um gráfico mostrando um outro exemplo do padrão de difracção de raios X do substrato tendo a película de Al obtida pelo processo de formação de película depositada do presente invento.

As Figs. 12A-12C são vistas esquemáticas de um outro exemplo de imagem de varrimento de electrão secundário e de imagem u.-~ varrimento do substrato tendo a película de Al de acordo com o processo de formação de película depositada do presente invento.

As Figs. 13A-13D são ilustrações para explicação do mecanismo de deposição de Al de acordo com o presente invento.

-RHEED de depositada

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONCRETIZAÇÕES PREFERIDAS

As concretizações preferidas de acordo com o presente invento são descritas em detalhe abaixo, mas o presente invento não é limitado por estas concretizações e pode ter uma constituição que realize o objectivo do presente invento.

Uma concretização preferida do presente invento é um processo para formação de uma película depositada que compreende os passos de:

(a) proporcionar um substrato tendo uma superfície doadora de electrões (A) num espaço destinado à formação da película depositada;

(b) introdução de um gás de um hidreto de alquilalumínio e hidrogénio gasoso no espaço destinado à formação da película depositada; e doadora de decomposição uma película (A).

(c) manutenção da temperatura da superfície electrões (A) dentro da gama desde a temperatura de do hidreto de alquilalumínio até 450°C, para formar de alumínio sobre a superfície doadora de electrões

Adicionalmente, outra concretização preferida do presente invento é um processo para formação de uma película depositada que compreende os passos de:

(a) proporcionar um substrato tendo uma superfície doadora

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de electrdes (A) e uma superfície não doadora de electrdes (Ei) num espaço destinado à formação da película depositada.

(b) introdução de um gás de um hidreto de alquilalumínio e hidrogénio gasoso no espaço destinado à formação da película depositada; e (c) manutenção da temperatura da superfície doadora de electroes (A) dentro da gama desde a temperatura de decomposição do hidreto de alquilalumínio até 450°C para formar, selectivamente, uma película de alumínio sobre a superfície doadora de electroes (A).

No que se segue, antes da descrição detalhada, é, primeiro, delineado o processo para a formação de uma película depositada usando um organometálico.

A reacção de decomposição de um organometálico e, por isso, a reaccão de deposição da película fina varia grandemente, dependendo do tipo de átomo metálico, do tipo de alquilo ligado ao átomo metálico, dos meios que provocam a ocorrência da reacção de decomposição, da atmosfera gasosa, etc..

Por exemplo, no caso do M~R₃ (M= metal do grupo III, R: grupo alquilo), e trimetilgálio:

_xch₃

CH₃-Ga ^Xch₃ na decomposição térmica sofre quebra por radicais na qual a ligação Ga~CH₃ é quebrada, ao passo que o trietilgálio:

C2H5

C2H5—Ga ^{X c}2^h5 na decomposição térmica, é decomposto através de eliminação β em:

C2^hS

C₂H₅-Ga /

H e C2H4. Por outro lado, trietilalumínio com o mesmo grupo etilo ligado:

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-11C₂H₅

C2H5-AI /

C₂H5 na decomposição térmica sofre decomposição por radicais na qual é clivado o A1~C₂H5.

No entanto, o tri-isobutilalumínio tendo 1C4H9 ligado: 1C4H9

ÍC4H9-AI/

ÍC4H9 está sujeito a eliminação β.

trimetilalumínio (TMA), que compreende grupos CH₃ e Al, tem uma estrutura dimérica à temperatura ambiente:

CH₃, ch₃.

ch₃

Al

Al ch₃ ch₃

CH₃ e a decomposição o grupo A1-CH₃ inferior, reage finalmente, Al.

térmica é uma decomposição por radicais na qual é clivado e, a uma temperatura de 150°C ou com H₂ atmosférico para formar CH4 e forma,

No entanto, a uma temperatura elevada, de 300°C ou mais, mesmo se estiver presente H₂ na atmosfera, o grupo CH₃ retirará H da molécula do TMA, até estar, finalmente, formado, o composto

Al-C.

Também, no caso do TMA, â luz ou numa certa região controlada em energia elêctrica num plasma de alta frequência (cerca de 13,56 MHz) em atmosfera de H₂, será formado C₂H& pela ligação de CH₃ em ponte entre dois Al.

Em essência, uma vez que um organometálico compreendendo o grupo CH₃, que é o grupo alquilo mais simples, o grupo C₂Hs ou o grupo ÍC4H9 e Al ou Ga, tem um modo de reacção para a deposição de um átomo de metal a partir de um organometálico sobre um substrato desejado, dependente do tipo de grupo alquilo, do tipo de átomo metálico, dos meios de excitação da decomposição, para a deposição de um átomo metálico a partir de um organometálico sobre um substrato desejado, a reacção de decomposição deve ser

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estritamente controlada. Por exemplo, quando o Al é para ser depositado a partir do tri-isobutilalumínio:

^iC4^H9^ (TIBA: Al - iC₄H₉)

ÍC4H9 / no processo CVD de baixa pressão que inclui, principalmente, reacção térmica, são formadas sobre a superfície do substrato, irregular idades da ordem dos pm, pelo que a morfologia da superfície é inferior. Além disso ocorre geração de sinusidades (hillocks) por tratamento térmico, enrugamento da superfície do 5i através da difusão do Si na interface entre Al e Si e, também, a resistência à migração é inferior, pelo que dificilmente pode ser usado para o processo ultra-LSI.

Por esta razão foi tentado um processo para controlar com precisão a temperatura do gás e a temperatura do substrato. No entanto, o dispositivo é complicado e o processo é do tipo tratamento de folha no qual a deposição pode ser efectuada apenas numa bolacha por um processo de deposição. Além disso, uma vez o

que a velocidade de deposição é, no máximo, de 500 A/min, a quantidade em processo necessária para a produção em massa não pode ser conseguida,.

Semelhantemente, quando é utilizado o TMA e a deposição de Al foi tentada, usando plasma ou luz, o dispositivo também se torna complicado devido ao uso de plasma ou de luz e, também, por causa do dispositivo de tipo de folha, há, ainda, lugar para melhoramento suficiente da quantidade em processo.

hidreto de dimetilalumínio (DMAH), a ser utilizado no presente invento como hidreto de alquilaluminio, é uma substância conhecida como alquilo - metal, mas não pôde ser, de todo, estimado, com dependência no modo de reacção, que película fina de Al pode ser depositada, a não ser que sejam formadas películas depositadas sob todas as condiçoes. Por exemplo, num exemplo de deposição de Al por CVD óptico a partir do DMAH, a morfologia da superfície é inferior e o valor da resistividade é de alguns pohm.cm a 10 pohm.cm maior do que o valor da resistividade em

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Agora as concretizações preferidas do presente invento sao descritas com mais detalhe, com referência aos desenhos.

No presente invento, para depositar selectivamente uma película de Al de boa qualidade, como a película electrocondutora de deposição, sobre um substrato, é usado o processo CVD.

Mais especificamente, através do uso do hidreto de dimetilalumínio (DMAH):

Fórmula química: CH3^

Al - H

CH₃ ^X como hidreto de alquilaluminio, o qual é um organometálico, ou do hidreto de monometilalumínio (MMAH2)^:

Fórmula química: CH3 H ^X Al^

H como hidreto de alquilaluminio, como gás de partida, contendo pelo menos um átomo que se torna o constituinte da película depositada, e H2 como gás de reacção, é formada uma película de Al, por crescimento em fase gasosa com uma mistura gasosa destes, sobre o substrato.

Como substrato aplicável no presente invento, pode ser empregue um material tendo uma superfície doadora de electrões.

material doador de electrões é descrito abaixo, em detalhe .

O material doador de electrões refere-se a um material que tem electrões livres existentes ou electrões livres formados intencionalmente no substrato, por exemplo, um material tendo uma superfície sobre a qual a reacção química é promovida através da troca de electrões com as moléculas do gás de partida ligadas sobre a superfície do substrato. Por exemplo, metais e semicondutores correspondem, geralmente, a tal material. Também estão

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incluídos aqueles que têm uma película oxidada muito fina sobre a superfície do metal ou do semicondutor. Com efeito, com uma película tão fina pode ocorrer reacção química entre o substrato e as moléculas de partida ligadas.

Especificamente, podem ser incluídos semicondutores tais como o silício monocristalino, o silicio policristali.no,. silício amorfo, etc., compostos semicondutores III-V em sistema binário, ternário ou quaternário, que compreendem combinações de Ga, In, Al como o elemento do grupo III e P, As, N como o elemento do grupo V, ou compostos semicondutores II-IV, ou os próprios metais como tungsténio, molibdênio, tântalo, alumínio, titânio, cobre, etc. ou silicietos dos metais anteriores tais como silicieto de tungsténio, silicieto de molibdênio, silicieto de tântalo, silicieto de alumínio, silicieto de titânio, etc., e ainda os metais contendo qualquer um dos constituintes dos metais anteriores tal como alumínio-silício, alumínio-titânio, aluminio-cobre, alumínio-tântalo, alumínio-silicio-cobre, aluminio-silicio-titânio, aluminio-paládio, nitreto de titânio, etc..

Al é depositado sobre o substrato com esta composição apenas através de uma reacção térmica simples no sistema reaccional do gás de partida e H₂. Por exemplo, a reacção térmica no sistema reaccional entre DMAH e H2 pode ser, basicamente, considerada como se segue:

ch₃

Al ch₃

Al + H₂ -> 2A1 4- + 4CH₄ f + H₂ f

CH₃ H ch₃ o DMAH assume uma estrutura dimérica à temperatura ambiente. Também pode ser formado com o MMAH₂ uma película de Al de alta qualidade por reacção térmica, como é mostrado abaixo nos Exemplos.

Uma vez que o MMAH₂ tem pressão de vapor baixa, de 1,33 a 13,33 Pa (de 0,01 a 0,1 torr) à temperatura ambiente, é transportada com dificuldade uma grande quantidade de material de partida e o valor limite superior da velocidade de deposição é β

várias centenas de A/min na presente concretização e, preferível71 521

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mente, ê muito desejável usar DMAH, cuja pressão de vapor é 132,32 Pa (1 torr) à temperatura ambiente.

Numa outra concretização do presente invento, é usado o processo CVD para deposição selectiva de uma boa película de Al como película electrocondutora de deposição sobre o substrato.

Mais especificamente, como é descrito acima, através do uso de hidreto de dimetilaluminio (DMAH) ou do hidreto de monometilalumínio (MMAH2) e de H2,como gás de reacção a película de Al é formada selectivamente sobre o substrato por crescimento em fase gasosa como uma destas misturas gasosas.

substrato aplicável no presente invento tem um primeiro material da superfície do substrato para formação da superfície sobre a qual o Al é depositado e um segundo material da superfície do substrato sobre o qual o Al não é depositado. E, como primeiro material de superfície do substrato, é usado um material tendo uma superfície doadora de electrões.

Em contraste, como material para formação da superfície sobre a qual o Al não é depositado selectivamente, nomeadamente o material para formação da superfície não doadora de electrões, são usados materiais isolantes convencionais, silício oxidado formado por oxidação térmica, por CVD, etc., vidro ou película oxidada tal como BSG, PSG, BPSG, etc., película nitrificada termicamente, película de silício nitrificado por CVD de plasma, CVD de baixa pressão, método ECR-CVD, etc..

A Fig. 1 é uma vista esquemática mostrando um dispositivo de formação de película de deposição, preferível, para a aplicação do presente invento.

Aqui, 1 é um substrato para a formação de uma película de Al. 0 substrato 1 é montado num suporte de substratos 3 proporcionado no interior do tubo reaccional 2 para formar um espaço para a formação de uma película depositada, que está substancialmente fechado. Como material constituinte do tubo reaccional 2, é preferível quartzo, mas também pode ser feito em metal. Neste caso é preferível arrefecer o tubo reaccional. 0

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suporte de substratos3 é feito em metal e esta aquecedor 4, de modo/que o substrato montado sobre ele possa ser aquecido. E, a construção é feita de modo a que a temperatura do substrato possa ser controlada, controlando a temperatura de geração de calor do aquecedor 4.

sistema de alimentação de gases é constituído como é descrito abaixo.

A peça 5 é um misturador de gás, no qual o gás de partida e o gás de reacção são misturados e a mistura é alimentada ao tubo reaccional 2. A peça 6 é um gaseificador de gás de parida proporcionado para a gaseificação de um organometálioo oomo gás de partida.

organometálico a ser usado no presente invento é liquido à temperatura ambiente e é transformado em vapor saturado por passagem de um gás transportador através do líquido do organometálico no interior do gaseificador 6, que é, por sua vez, introduzido no misturador 5.

A evacuação é constituída como é descrito abaixo.

A peça 7 é uma válvula comporta que é aberta quando é efectuada evacuação de um grande volume, tal oomo durante a evacuação do interior do tubo reaccional 2 antes da formação da película depositada. A peça 8 é uma válvula de controlo fino que é usada quando é efectuada a evacuação de um pequeno volume, tal como no controlo da pressão interna do tubo reaccional 2 durante a formação da película depositada. A peça 9 é uma unidade de evacuação que é constituída por uma bomba para evacuação tal como uma bomba molecular turbo, etc..

sistema de condução do substrato 1 é constituído como é descrito abaixo.

A peça 10 é uma câmara de condução de substrato que pode alojar o substrato antes e depois da formação da película depositada, a qual é evacuada por abertura da válvula 11. A peça 12 é uma unidade de evacuação, para evacuação da câmara de condução, que é constituída por uma bomba de evacuação tal como

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-17uma bomba molecular turbo, etc..

A válvula 13 é aberta apenas quando o substrato 1 é transferido entre a câmara de reacção e o espaço de condução.

Como é mostrado na Fig. 1, no gaseificador de gás de partida 6, que é a câmara de formação de gás, para formar o gás de partida, o DMAH líquido, mantido à temperatura ambiente, é borbulhado com H2 ou Ar (ou outro gás inerte) como gás transportador para formar DMAH gasoso, que é transportado para o misturador 5. 0 H2 gasoso, como gás de reacção, é transportado por outra via para o misturador 5. Controlam-se os caudais dos gases de modo a que as respectivas pressões parciais possam tomar os valores desejados.

No caso da formação de uma película com este dispositivo, o gás de partida pode ser, claro, MMAH2, mas o mais preferido é o DMAH com uma pressão de vapor suficiente para se tornar 133,32 Pa (1 Torr) à temperatura ambiente. Também podem ser usados DMAH e MMAH2 numa mistura.

A película depositada, formada a uma temperatura de substrato de 160°C a 450°C, usando estes gases de partida e de reacção, com uma espessura de, por exemplo, 400 é uma película contínua e plana e tem uma resistividade à temperatura ambiente de 2,7-3,0 nohm.cm, a qual é substancialmente igual à resistividade em globo do Al. Nesta altura a pressão durante a formação da película pode ser escolhida dentro da gama de 0,13 (10“3 Torr) a 1,01 x 10^ Pa (760 Torr). Também, mesmo quando a espessura da película for de 1 um, a sua resistividade é cerca de 2,7-3,0 uohm.cm e também pode ser formada uma película suficientemente densa com uma película relativamente mais espessa. Também a reflectância na região de comprimentos de onda da luz visível é aproximadamente 80%, pelo que pode ser depositada uma película fina excelente em planura da superfície.

A temperatura do substrato está, desejavelmente, entre a temperatura de decomposição do gás de partida contendo Al, ou superior, e 450°C ou inferior, como é descrito acima, mas, especificamente, é mais desejável uma tempertura do substrato de

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18200 a 450°C, e quando a deposição é realizada sob esta condição, fazendo uma pressão parcial de DMAH de 0,01 a 0,13 Pa (10~4 a 103 Torr), a velocidade de deposição torna-se muito grande, de 100 8/min a 800 A/min, conseguindo-se, assim, uma velocidade de deposição suficientemente grande correspondente ao custo da técnica de deposição de Al para ultra-LSI.

Uma condição de temperatura de substrato mais preferível é 270°C a 350°C e a película de Al depositada sob esta condição é, também, fortemente orientável e, mesmo quando sujeita ao tratamento térmico a 450°C, durante 1 hora, a película de Al sobre o substrato de Si monocristalino ou Si policristalino torna-se uma boa película sem geração de sinuosidades ou espigões, como se via no processo de formação de película da arte anterior. Também, esta película de Al é excelente em resistência à electromigração.

No dispositivo mostrado na Fig. 1, o Al pode ser depositado apenas sobre uma folha de substrato em deposição única. Se bem que possa ser obtida uma velocidade de deposição de cerca de 800 8/min, ainda é insuficiente para efectuar deposição de um grande número de folhas num curto período de tempo.

Como dispositivo para a formação de película depositada para melhorar este ponto, há o dispositivo de CVD de baixa pressão que pode depositar Al por montagem simultânea de um grande número de folhas da bolacha. Uma vez qtea formação da película de Al, de acordo com a presente concretização, utiliza a reacção de superfície sobre a superfície do substrato doador de electrões, no processo CVD de baixa pressão do tipo parede quente, no qual apenas o substrato é aquecido, o Al pode ser depositado sobre o substrato usando DMAH e Hç.

A pressão do tubo reaccional pode ser de 6,66 a 1,01 χ 10⁵ Pa (0,05 a 760 Torr), desejavelmente de 13,33 a 106,66 Pa (0,1 0,8 Torr), a temperatura do substrato pode ser de 160°C a 450°C, desejavelmente de 200°C a 400°C, a pressão parcial do DMAH pode ser de 1 x 10^ a 1,3 x 10^ vezes a pressão no tubo reaccional e, sob estas condições o Al pode ser bem depositado sobre o substrato doador de electrões.

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-19Pt Fig. 2 é uma ilustração esquemática mostrando um dispositivo de formação de película depositada ao qual este presente invento é aplicável.

A peça 57 é um substrato para formação de película de fil. A peça 50 é um tubo reaccional exterior, feito de quartzo, para formar um espaço para formação de película depositada, substancialmente fechado em relação ao exterior, 51 é um tubo reaccional interno feito de quartzo, localizado para separar o fluxo de gás dentro do tubo reaccional exterior 50, 54 ê uma tampa com flange, em metal, para abrir e fechar a abertura do tubo reaccional exterior 50, e o substrato 57 está localizado dentro do membro de suporte do substrato 56 proporcionado no interior do tubo reaccional interno 51. 0 membro de suporte do substrato 56 deve, de preferência, ser feito de quartzo.

Também, no presente dispositivo, a temperatura do substrato pode ser controlada pela porção aquecedora 59. A pressão interna do tubo reaccional 50 é constituída de modo a ser controlável pelo sistema de evacuação ligado através da saída de evacuação de gás 53.

sistema de alimentação de gás é constituído para ter um primeiro sistema de gás, um segundo sistema de gás e um misturador (nenhum é mostrado), semelhantemente ao dispositivo representado pelos símbolos 5 e 6 na Fig. 1, e o gás de partida e o gás de reacção são introduzidos no tubo reaccional 50 através da entrada de gás de partida 52. Estes gases reagem sobre a superfície do substrato 57, durante a passagem no interior do tubo reaccional interior 51 como é mostrado pela seta 58 na Fig. 2, para depositar Al sobre a superfície do substrato. Os gases depois da reacção passam através do espaço formado entre o tubo reaccional interno 51 e o tubo reaccional externo e sao evacuados através da saida de evacuação de gás 53.

Na remoção e colocação do substrato permite-se que a tampa com flange 54, feita em metal, em conjunto com o membro de suporte de substrato 56 e com o substrato 57, a ser transferido, desça por meio de um elevador (não mostrado), para uma posição

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predeterminada onde o substrato é montado e separado.

Formando uma película depositada sob as condiçoes descritas acima, usando este dispositivo, podem ser formadas películas de Al, de boa qualidade, em todas as bolachas no interior do dispositivo.

Como é descrito acima, a película obtida de acordo com processo de formação de película de Al, baseado na concretização do presente invento, é densa, corn um pequeno conteúdo de impurezas tal como carbono, etc. e com resistividade que é semelhante à resistividade em globo e também tem regularidade de superfície elevada e, consequentemente, podem ser obtidos efeitos notáveis tal como é descrito abaixo.

(1) Redução de sinuosidades

A sinuosidade é a ocorrência de concavidades na superfície do Al devido à migração parcial do Al quando a tensão interna durante a formação da película é libertada no passo de tratamento térmico. Também ocorre um fenómeno semelhante por migração local, devida à passagem de corrente. A película de Al formada pelo presente invento tem pequena tensão interna e está no estado de mo nocristal ou semelhánte- Por esta razão, no tratamento térmico a 450°C, · durante 1 hora, em contraste com a formação de 10^-10^ sinuosidades/cm² de película de Al da arte anterior, o número de sinuosidades pôde ser muito melhorado para 0 a 10/cm². Por conseguinte, devido á ausência substancial de concavidades na superfície do Al, a espessura da película de protecção e a película isolante intercamada podem ser feitas finas o que é vantajoso para fazer película mais fina e mais plana.

(2) Melhoramento da resistência à electromigração

A electromigração é o fenómeno pelo qual os átomos do circuito eléctrico se movem por passagem de uma corrente eléctrica de alta densidade. Por este fenómeno, são gerados vazios que crescem ao longo do limite de grão, o que é acompanhado pela redução da área da secção transversal, pelo que o circuito eléctrico gera calor que o quebra.

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A resistência à migração é geralmente avaliada pela vida média do circuito eléctrico.

circuito eléctrico formado pelo processo de pulverização catódica ou pelo processo CVD da arte anterior obteve uma vida média do circuito eléctrico de 1 x 10^ a 10-3 horas (no caso de uma área da secção transversal do circuito eléctrico, de 1 pm^) sob as condições de teste de passagem de corrente de 1 χ 10⁶ A/cm^ a 250°C. Em contraste, a pelicula de Al obtida pelo processo de formação da película de Al, baseado na concretização do presente invento, pode obter uma vida média do circuito eléctrico de 10^ a 10^ horas com um circuito eléctrico com uma área da secção transversal de 1 pm^.

Por isso, de acordo com o presente invento, por exemplo, quando a largura do circuito eléctrico é 0,8 pm, uma espessura da camada de circuito eléctrico de 0,3 pm pode suportar suficientemente uma aplicação prática. Isto é, uma vez que a espessura da camada de circuito eléctrico pode ser tornada mais fina, as irregularidades sobre a superfície semicondutora após a disposição do circuito eléctrico, podem ser reduzidas ao mínimo e também pode ser obtida elevada fiabilidade à passagem de corrente vulgar. Isto é, também, possível por um processo muito simples.

(3) Melhoramento da regularidade da superfície (melhoramento das características de formação de padrão do circuito eléctrico)

Na arte anterior, a rugosidade da superfície da película metálica fina tinha inconvenientes no passo de alinhamento da máscara e do substrato, no passo de formação do padrão e no passo de gravação.

Isto é, existe irregularidade, que se estende a vários pm sobre a superfície da pelicula de Al de acordo com o processo da arte anterior, pelo que a morfologia da superfície é pobre e, por isso, tinha as seguintes desvantagens.

1) Os sinais de alinhamento provocam a ocorrência de reflexão difusa na superfície, pelo que o nível de ruído se torna

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mais elevado e os sinais de alinhamento inerentes não podem ser discrimi nados.

2) Para cobrir irregularidade de grande superfície a espessura da película de protecção tem de ser grande, o que é o oposto da formação fina.

3) Se a morfologia da superfície é pobre, ocorrerá, localmente, um halo devido à reflexão interna da protecção, pelo que permanecerão restos de protecção.

4) Se a morfologia da superfície é pobre, a parede lateral torna-se denteada no passo de gravação do circuito elétrico, de acordo com a sua irregularidade.

De acordo com o presente invento, a morfologia da superfície da película de Al a ser formada é marcadamente melhorada, de modo a cancelar todos os inconvenientes descritos acima.

(4) Melhoramento da resistência no orificio de contacto e no orifício de passagem e da resistência do contacto

No método da arte anterior, se o tamanho do orifício de contacto se tornar mais fino do que 1 pm x 1 pm ou inferior, o Si do circuito eléctrico é precipitado sobre o substrato do orifício de contacto durante o tratamento térmico de formação do circuito eléctrico para o cobrir, pelo que a resistência entre o circuito eléctrico e o elemento se torna marcadamente maior.

De acordo com a concretização do presente invento, uma vez que é formada uma película densa de acordo com a reacção de superfície, foi confirmado que o Al tem uma resistividade de 2,7-3,3 pohm.cm. A resistividade do contacto pode atingir, também, 1 x IO^-6 ohm.cm² numa área de 0,6 pm x 0,6 pm quando a porção Si tem 10²θ impurezas por cm\

Isto é, de acordo com o presente invento, pode ser obtido um bom contacto com o substrato.

Por	outras	palavras,	no passo de	formação	de	padrão	na
largura	da linha	do limite	do poder de	resolução	da	máquina	de
exposição	, pode ser atingida	a precisão	de alinhamento3o=0,15	pm,

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pelo que se torna possível um circuito eléctrico tendo um plano lateral liso sem causar a ocorrência de halo.

(5) Torna-se possível fazer o tratamento térmico durante o passo de formação do circuito eléctrico ou abolir o passo de tratamento térmico.

Como é descrito acima em detalhe, aplicando o presente

semi-condutor, o rendimento pode ser melhorado e a redução do custo pode ser promovida em grande extensão em comparação com o circuito eléctrico de Al da arte anterior.

As Figs. 3A-3E mostram como a película de Al cresce selectivamente, de acordo com o presente invento.

A Fig. 3A é uma ilustração mostrando esquematicamente a secção transversal do substrato antes da formação da película de Al depositada de acordo com o presente invento. 0 elemento 90 é o substrato que compreende um material doador de electrões e 91 é uma película fina que compreende um material não doador de electrões.

No caso do uso do DMAH como gás de partida, quando uma mistura gasosa, contendo H£ como gás de reacção, é alimentada sobre o substrato 1, aquecido dentro da gama de temperaturas que vai da temperatura de decomposição do DMAH a 450°C, o Al é precipitado sobre o substrato 90, pelo que é formada uma película continua de Al como mostra a Fig. 3B. Aqui, a pressão dentro do tubo reaccional 2 deve ser, de preferência, de 0,13 a 1,01 x 10^ Pa (10-3 _a 760 γ_0ΓΓ) _{e a} pressão parcial do DMAH, de preferência de 1,5 x 10~⁵ a 1,3 x 103 vezes a pressão dentro do tubo reaccional referido acima.

Quando se continua a deposição de Al sob as condições referidas acima, pela situação da Fig. 3C, a película de Al cresce até ao nível da porção mais elevada da película fina 91, como é mostrado na Fig. 3D. Ainda, quando cresce sob as mesmas condições, como é mostrado na Fig. 3E, a película de Al pode

O crescer até 5000 A sem crescimento substancial na direcção

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lateral. Este é o ponto mais característico da película depositada obtida pelo presente invento, e compreender-se-á como pode ser formada uma película de boa qualidade sob boa selectividade.

Como resultado da análise de acordo com a espectroscopia electrónica de ftuger ou a espectroscopia fotoeléctrica, não se reconhece, nesta película, o arrastamento de impurezas, como carbono ou oxigénio.

A película depositada, assim formada, tem uma resistividade de, por exemplo com uma espessura de película de 400 8, 2,7-3,0 uohm.cm à temperatura ambiente, que ê substancialmente igual à resistividade em globo do Al, e torna-se uma película contínua e plana. Também, mesmo como uma espessura de película de 1 um, a sua resistência à temperatura ambiente é aproximadamente 2,7-3,0 uohm.cm e é formada uma película suficientemente densa com uma película relativamente mais espessa. A reflectância na região de comprimento de onda do visível é aproximadamente 80%, e pode ser depositada uma película fina com excelente planura da superfície.

A temperatura do substrato para efectuar essa deposição selectiva deve, desejavelmente, estar entre a temperatura de decomposição do gás de partida contendo Al, ou superior, e 450°C ou inferior, como mencionado acima, mas, especificamente, é desejável uma temperatura de substrato de 200 a 450°C e quando a deposição é efectuada sob esta condição a velocidade de deposição é suficientemente grande, de 100 A/min a 800 A/min, quando a pressão parcial do DMAH é de 0,01 a 0,13 Pa (10“4 a 10“3 Torr). Deste modo, pode ser obtida uma velocidade de deposição suficientemente grande como a da técnica de deposição de Al para ultra-LSI.

Uma condição de temperatura de substrato mais preferível é de 270°C a 350°C, e a película de Al depositada sob esta condição é também fortemente orientável e, mesmo quando sujeita ao tratamento térmico a 450°C, durante uma hora, a película de Al sobre o substrato de Si monocristalino ou de Si policristalino torna-se uma boa película de Al sem geração de sinuosidades ou espigão. Esta película de Al é também excelente em resistência à

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electromigração.

Similarmente, no caso da deposição selectiva no dispositivo mostrado na Fig. 1, o Al pode ser depositado apenas numa folha de substrato em deposição única. Embora possa ser obtida uma

- o velocidade de deposição de aprox. 800 A/min, é ainda insuficiente para efectuar a deposição de um grande número de folhas num curto espaço de tempo.

Como dispositivo para formação de película depositada para melhoria deste ponto, há o dispositivo de CVD de baixa pressão que pode depositar Al por montagem simultânea de um grande número de folhas de bolacha. Uma vez que a formação da película de Al, de acordo com a presente concretização, utiliza a reacção de superfície da superfície do substrato doador de electroes, no método CVD de baixa pressão de tipo parede quente em que apenas o substrato é aquecido, o Al pode ser depositado sobre o substrato usando DMAH e H2A pressão do tubo reaccional pode ser de 6,66 a 1,01 x 10^ Pa (0,05 a 760 Torr), desejavelmente de 13,33 a 106,66 Pa (0,1 a 0,8 Torr), a temperatura do substrato pode ser de Í6O°C a 450°C, desejavelmente de 200°C a 400°C, a pressão parcial do DMAH de 1 x 10“5 a 1,3 x 10~3 vezes a pressão no tubo reaccional e, sob estas condições, o Al pode ser depositado selectivamente só no substrato de electroes.

dispositivo de formação de pelicula depositada ao qual o presente invento é aplicável, é o mesmo da Fig. 2, como é descrito acima, e por isso a sua descrição detalhada é omitida aqui.

Por formação de película depositada sob as condições descritas acima, podem ser formadas películas de Al de boa qualidade selectivamente e simultaneamente, em todas as bolachas do dispositivo.

Como é descrito acima, a película obtida de acordo com o processo de formação selectiva de película de Al, baseada na concretização do presente invento, é densa, com pequeno conteúdo de impurezas como carbono, etc. e resistividade que é semelhante fí

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à resistivídade em globo, e tem, também, grande regularidade de superfície e, deste modo, podem ser obtidos efeitos notáveis como descrito acima.

(1) Redução de sinuosidades

A película de Al obtida de acordo com o presente invento tem pequena tensão interna e está no·.estado de monocristal ou semelhante. Por esta razão, no tratamento térmico a 450°C, durante 1 hora, em contraste com a formação de 10^-10^ sinuosidades/cm^ de película de Al da arte anterior, o número de sinuosidades pode ser grandemente melhorado para 0 a lO/cm^.

(2) Melhoramento da resistência à electromigração circuito eléctrico formado pelo processo da arte anterior tem obtido uma vida média do circuito eléctrico de 1 x 10^ a 10³ horas (no caso de uma área da secção transversal do circuito eléctrico de 1 pm^) sob as condições teste de passagem de corrente de 1 x 10^ A/cm^ a 250°C. Em contraste, a pelicula de Al obtida pelo processo da. formação selectiva de película de Al, baseado na concretização do presente invento, pode obter uma vida média do circuito eléctrico de 10³ a 1C0 horas com um circuito eléctrico tendo uma área da secção transversal de 1 pm^.

(3) Redução de picadas de corrosão (pit) na liga metálica na porção de contacto

Al formado selectivamente de acordo com o presente invento pode suprimir a geração de picadas de corrosão na liga metálica na porção de contacto com o cristal substrato, mesmo sob tratamento térmico durante o passo de formação do circuito eléctrico e pode, também, ser obtido um circuito eléctrico com boas caracteristicas de contacto. Isto é, mesmo quando a junção feita é tornada pouco funda, até 0,1 pm, a junção não será destruída mesma se feita apenas com o material Al.

(4) Melhoramento da regularidade da superfície (melhoramento das caracteristicas de formação de padrão do circuito eléctrico)

De acordo com o presente invento, a morfologia da superfície

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cfa película de Al a ser formada pode ser melhorada duma forma sensacional, pelo que todos os problemas da arte anterior podem ser melhorados.

Isto é, no passo de formação de padrão, na largura de linha do limite do poder de resolução da máquina de exposição, pode ser atingida a precisão de alinhamento 3o=0,15 um, pelo que se torna possível um circuito eléctrico tendo um plano lateral regular, sem causar ocorrência de halo.

(5) Melhoramento da resistência no orifício de contacto e no orifício de passagem e da resistência do contacto

De acordo com o presente invento, uma vez que é formada, selectivamente, uma película densa pela reacção de superfície mesmo quando a abertura for de 1 pm χ 1 pm, ou menos, foi confirmado que o Al que preenche completamente o orifício de contacto e o orifício de passagem tem, em cada um dos casos, uma resistividade de 2,7-3,3 pohm.cm. A resistividade do contacto também pode atigir 1 x IO^-6 ohm.cm² no caso onde a porção Si tem impurezas de 10²θ cm~3 num orifício de 0,6 pm x 0,6 pm.

Isto é, de acordo com o presente invento, o material do circuito eléctrico pode ser completamente embutido somente nas aberturas minúsculas e pode, também, ser obtido bom contacto com o substrato. Por conseguinte, o presente invento pode contribuir enormemente para o melhoramento da resistência dentro do orifício e da resistência do contacto que têm sido os maiores problemas no processo fino de 1 pm ou menos.

(6) É possivel tornar a temperatura do tratamento térmico mais baixa, durante o passo de formação de circuito eléctrico, ou omitir o passo de tratamento térmico.

Como é descrito acima, em detalhe, aplicando o presente invento ao processo de formação do circuito eléctrico de um circuito integrado, semicondutor, particularmente por preenchimento do orifício de contacto ou do orifício de passagem, o rendimento pode ser melhorado e pode ser promovida em, grande extensão, a redução do custo, em comparação com o circuito

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eléctrico de Al da arte anterior.

Exemplo.......1

Primeiro, o procedimento para a formação da película de Al é como se segue. Usando o dispositivo mostrado na Fig. 1, o tubo reaccional 2 é evacuado internamente para cerca de 1,33 x 10~6 Pa (1 x 10⁸ Torr) pela unidade de evacuação 9. No entanto, a película de Al também pode ser formada se o grau de vácuo no interior do tubo reaccional 2 for maior do que 1,33 x 10“⁶ Pa (1 x 10“⁸ Torr).

Depois da lavagem da bolacha de Si, a câmara de condução 10 é colocada à pressão atmosférica e a bolacha de Si é montada na câmara de condução. A câmara de condução é evacuada para cerca de 1,33 x 10~4 Pa (1 x 10“^ Torr) e, então, a válvula de comporta 13 é aberta e a bolacha é colocada no suporte de substratos 3.

Depois da colocação da bolacha no suporte de substratos 3, a válvula de comporta 13 é fechada e a câmara de reacção 2 é evacuada para um grau de vácuo de cerca de 1,33 x 10~6 Pa (lxl0~⁸ Torr).

Neste exemplo, é alimentado DMAH através da primeira linha de gás. Como gás transportador da linha de DMAH usa-se H2 que é o mesmo que é utilizado como gás de reacção. A segunda linha de gás é usada para ο H2.

Passando H2 através da segunda linha de gás, a pressão no interior do tubo reaccional 2 toma um valor predeterminado por controlo da abertura da válvula de controlo fino 8. Uma pressão tipica neste exemplo é, aproximadamente, 199,98 Pa (1,5 Torr). Então, a bolacha é aquecida por passagem de corrente através do aquecedor 4. Depois da temperatura da bolacha ter atingido uma temperatura predeterminada, é introduzido DMAH dentro do tubo reaccional através da linha de DMAH. A pressão total é cerca de 199,98 Pa (1,5 Torr) e a pressão parcial do DMAH é obrigada a atingir cerca de 1,99 x 10“2 Pa (1,5 x 10~4 Torr). Quando o DMAH é introduzido dentro do tubo reaccional 2, o Al é depositado. Depois de ter decorrido um tempo de deposição predeterminado pára-se a alimentação de DMAH. A seguir pára-se o aquecimento do

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aquecedor 4 para arrefecimento da bolacha. Pára~se a alimentação do H2 gasoso e, depois da evacuação do interior do tubo reaccional, a bolacha é transferida para a câmara de condução e, só na câmara de condução, é feita pressão atmosférica, antes de retirar a bolacha. As linhas gerais da formação da película de Al são como descritas acima.

Exemplo......experimental 1

A seguir é descrita a preparação das amostras de acordo com este Exemplo 1.

Eoram preparadas 130 folhas de amostras de substratos de Si monocristalino (tipo N, 1-2 ohm.cm), as temperaturas de substrato são fixadas em 13 niveis, e foram depositadas películas de Al, às respectivas temperaturas, sobre 10 folhas por cada temperatura de acordo com o procedimento descrito acima, sob as seguintes condiçoes:

pressão total: 199,98 Pa (1,5 Torr) pressão parcial do DMAH: 1,99 x 10^ Pa (1,5 x 10“^ Pa)

As películas de Al depositadas por variação da temperatura do substrato nos 13 níveis, são avaliadas usando vários métodos de avaliação. Os resultados são mostrados na Tabela 1.

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Em resumo, foram obtidas películas de Al de muito boa qualidade numa gama de temperaturas de 160°C a 450°C, mais preferivelmente de 200°C a 400°C, optimamente de 270°C a 350°C.

Exemplo 2

Primeiro, o procedimento da formação de película de Al é como se segue. 0 tubo reaccional 2 é evacuado internamente para aprox. 1,33 x 10“⁶ Pa (1 x 10“⁸ Torr) pela unidade de evacuação 9. A película, de Al pode ser formada mesmo que o grau de vácuo no tubo reaccional seja mais do que 1,33 x 10& Pa (1 x 10~⁸ Torr).

Depois da lavagem da bolacha de Si, a câmara de condução 10 é colocada à pressão atmosférica e a bolacha de Si é colocada na câmara de condução. A câmara de condução é evacuada para cerca de 1,33 x 10“⁴ Pa (1 x IO^-6 Torr) e, então, a válvula de comporta 13 é aberta e a bolacha é colocada no suporte de substratos 3.

Depois da colocação da bolacha no suporte de substratos 3, a válvula de comporta 13 é fechada e a câmara de reacção 2 é evacuada para um grau de vácuo de cerca 1,33 x 10~& Pa (1 x 10“⁸ Torr).

Neste Exemplo, a primeira linha de gás ê usada para DMAH. Como gás transportador da linha de DMAH é utilizado Ar. A segunda linha de gás é usada para H2Passando H2 através da segunda linha de gás, a pressão dentro do tubo reaccional 2 toma um valor predeterminado por controlo da abertura da válvula de controlo fino 8. Uma pressão típica neste Exemplo é, aproximadamente, 199,98 Pa (1,5 Torr). Então, a bolacha é aquecida por passagem de corrente através do aquecedor . 4. Depois da temperatura da bolacha ter atingido uma temperatura predeterminada, é introduzido DMAH dentro do tubo reaccional, através da linha de DMAH. A pressão total é cerca de 199,98 Pa (1,5 Torr) e a pressão parcial do DMAH é obrigada a atingir cerca de 1,99 x 10“² Pa (1,5 x 10“4 Torr). Quando o DMAH é introduzido dentro do tubo reaccional 2, o Al é depositado. Depois de ter decorrido um tempo de deposição predeterminado, pára-se a alimentação de DMAH. A seguir pára-se o aquecimento do aquecedor 4 para arrefecer a bolacha. Pára-se a alimentação do H2

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gasoso e, depois da evacuação do interior do tubo reaccional, a bolacha é transferida para a câmara de condução e, só na câmara de condução, é feita pressão atmosférica antes de retirar a bolacha, fts linhas gerais da formação da película de Al são descritas acima.

Exemplo experimental 2

Foram formadas películas de Al de acordo corn o método do Exemplo 2. Para as películas obtidas, foram obtidos os mesmos resultados do Exernplo 1, no que diz respeito à resistividade, conteúdo de carbono, vida média do circuito eléctrico, velocidade de deposição, densidade de sinuosidades, geração de espigão e reflectância.

Exernplo 3

Este Exemplo 3 efectua a deposição de acordo com o mesmo processo usando MMAH2 coito gás de partida e fixando as condições como se segue:

pressão total: 199,98 Pa (1,5 Torr) pressão parcial de MMftl·^: 6,66 x 10~2 p_a (5 _x iq~4 Torr) Exemplo experimental 3

De acordo com o processo do Exemplo 3, anterior, são formadas películas,variando a temperatura do substrato dentro da gama de 160°C a 400°C. Como resultado, são depositadas películas de Al excelentes em planura, densidade e não contendo impurezas de carbono, de modo semelhante ao Exemplo experimental 1.

Exemplo 4

Este Exemplo 4 é a formação de película de acordo com o método CVD de baixa pressão.

Exemplo experimental 4

Um substrato de silício monocristalino foi colocado no dispositivo de CVD de baixa pressão mostrado na Fig. 2 e foi formada a película de Al dentro da mesma placa. As condições de formação da película, impostas, foram uma pressão no tubo reaccional de 39,99 Pa (0,3 Torr), uma pressão parcial de DMAH de 3,99 x 10~³ Pa (3 x 10“^ Torr), uma temperatura de substrato de 300°C e um tempo de formação de película de 10 minutos.

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-•33“

Como resultado da formação de película sob estas condições, é depositada uma película de Al de 7000 A.. A qualidade da película é muito boa, exibindo as mesmas propriedades que uma preparada a uma temperatura de substrato de 300°C, mostrada no Exemplo experimental 1.

Exemplo......experimental......5

Foram preparadas amostras tendo películas de Al formadas de acordo com o mesmo processo do Exemplo 1. A cristalinidade da película de Al depositada na bolacha de Si das respectivas amostras, nomeadamente sob as mesmas condições da formação de película do Exemplo 1, foi avaliada usando o método de difracção de raios X e o método de difracção de feixe de electrões reflectidos e verificou-se ser Al monocristalino.

Primeiro são descritos os métodos de avaliação.

Quando a direcção cristalina do substrato de Si é o plano (111) relativamente ao Al, por difracção de raios-X, só é observado o pico de difracção que mostra Al (100), tal é como mostrado na Fig. 4. Na difracção de feixe de electrões reflectidos de alta velocidade usando uma voltagem de aceleração de 80 òu 100 kV fcá-observada uma mancha de monocristal mostrando Al (100) como é mostrado na Fig. 5. A Fig. 5A é um padrão de difracção quando se permite a entrada de feixe de electrões no Al (100) na direcção [001], a Fig. SB é um padrão de difracção quando se permite a entrada do feixe de electrões no Al (100) na direcção [011]. Assim, verificou-se que o filme de Al sobre o substrato Si (111) é um monocristal tendo o plano (100). Dentro da gama de temperaturas de substrato da Tabela 1, verificou-se haver películas de Al depositadas que são estavelmente monocristalinas, particularmente as depositadas na gama de 250°C a 330°C.

Além disso, verificou-se também que as películas de Al depositadas sobre o substrato Si (111), com a superfície do substrato estando a ângulos de separação (off-angles) diferindo de 1°, 2°, 3°, 4° e 5° do plano (111) do Si, tinham monocristais de Al (100) estavelmente depositados, particularmente sob as condições de temperatura da gama de temperaturas de substrato de

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250°C a 330°C, similarmente ao caso em que são depositadas sobre o substrato Si (111) como é descrito acima.

Quando a direcção cristalina do substrato Si é o plano (100), relativamente ao Al, por difracção de raios~X, só é observado o pico de difracção que mostra Al (100), tal como é mostrado na Fig. 6. Na difracção de feixe de electrões reflectidos de alta velocidade usando uma voltagem de aceleração de 80k.V ou 100 kV, foi observada uma mancha de monocristal mostrando Al (111). Por conseguinte, verificou-se que a película de Al sobre o substrato Si (100) era um monocristal tendo o plano (111). Dentro da gama de temperaturas de substrato da Tabela 1, verificou-se existirem películas de Al depositadas que eram estavelmente monocristalinas, particularmente as depositadas na gama de 250°C a 330°C. Verificou-se, também que as películas de Al depositadas sobre o substrato Si (100), com a superfície do substrato estando a ângulos de separação diferindo de 1°, 2°, 3°, 4° e 5° do plano (100) do Si, tinham monocristais de Al (111) estavelmente depositado, particularmente sob as condições de temperatura na gama de temperaturas de substrato de 250°C a 330°C, similarmente ao caso em que são depositadas sobre o substrato Si (111) como é descrito acima.

Exemplo experimental 6

Foram avaliadas as cristalinidades das películas de Al formadas de acordo com o processo do Exemplo 2. Do mesmo modo que no caso do Exemplo 5, particularmente dentro da gama de temperaturas de substrato de 250°C a 330°C, foi formado um monocristal de Al (100) sobre o substrato Si (111) e um monocristal de Al (111) sobre o substrato Si (100).

Exemplo experimental 7

Todas as películas de Al foram formadas sobre o substrato de Si de acordo com o processo do Exemplo 3. Como resultado da avaliação das cristalinidades das películas de Al pelo método da difracção de raios X e pelo método de difracção do feixe de electrões reflectidos de alta velocidade, foram obtidos os seguintes resultados.

cí

Li Φ

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Quando a direcção cristalina da superfície do substrato Si é o plano (111), relativamente ao Al, por difracção de raios-X, só se observou o pico que mostra Al (100), tal como é mostrado na Fig. 4. Na difracção de feixe de electrões de alta velocidade, usando uma voltagem de aceleração de 80 kV ou 100 kV, foi observada uma mancha de monocristal mostrando Al (100) como ê mostrado na Fig. 5. Por conseguinte, verificou-se que a película de Al sobre o substrato Si (111) é um monocristal tendo o plano (100).

Verificou-se também que as películas de Al depositadas sobre o substrato Si (111), com a superfície do substrato, estando a ângulos de se separação diferindo de 1°, 2°, 3°, 4° e 5° do plano (111) do Si, tinham monocristais de Al (100) depositados, similarmente ao caso em que estão depositados sobre o substrato Si (111) como é descrito acima.

Quando a direcção cristalina do substrato Si é o plano (100), relativamente ao Al, por difracção de raios-X, só se observou o pico de difracção que mostra Al (111), tal como mostrado na Fig. 6. Na difracção de feixe de electrões de alta velocidade, usando uma voltagem de aceleração de 80 kV a 100 kV, foi observada uma mancha de monocristal mostrando Al (111). Por conseguinte, verificou-se que a película de Al sobre o substrato Si (100) é um monocristal tendo o plano (111). Verificou-se também que as películas de Al depositadas sobre o substrato Si (100), com a superfície do substrato estando a ângulos de separação diferindo de 1°, 2°, 3°, 4° e 5° do plano (100) do Si, tinham monocristais de Al (111) depositados, similarmente ao caso em que estão depositadas sobre o substrato Si (111) como descrito acima.

Os Exemplos 5 a 8 e os Exemplos experimentais 8 a 15 são exemplos em que se formam películas de Al, selectivamente.

Exemplo 5

Primeiro, o procedimento da formação da película de Al, de acordo com este Exemplo, é como se segue. Usando o dispositivo mostrado na Fig. 1, o tubo reaccional 2 é evacuado internamente

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- :·.·

para cerca de 1,33 x 10“6 Pa (1 x 10'“® Torr), pela unidade de evacuação 9. No entanto, a película de Al também pode ser formada se o grau de vácuo dentro do tubo reaccional 2 for superior a

1,33 x 10“⁶ Pa (1 x 10~® Torr).

Depois da lavagem da bolacha de Si tratada de modo a que seja efectuada a deposição selectiva, a câmara de condução 10 é colocada à pressãp atmosférica e a bolacha de Si é colocada na câmara de condução. A câmara de condução é evacuada pra cerca de

1,33 x 10“4 Pa (1 x 10~⁶ Torr), a válvula cie comporta 13 é, então, aberta e a bolacha é colocada no suporte de substratos 3.

Depois da colocação da bolacha no suporte de substratos 3, a válvula de comporta 13 é fechada e a câmara de reacção 2 é evacuada até um grau de vácuo de cerca de 1,33 x 10~⁶ Pa (lxl0~⁸ Torr).

Neste Exemplo, o DMAH é alimentado através da primeira linha de gás. É utilizado H2 como gás transportador da linha de DMAH. A segunda linha de gás é usada para H2. Por passagem de H2 através da segunda linha de gás, a pressão dentro do tubo reaccional 2 toma um valor predeterminado por controlo da abertura da válvula de controlo fino 8. A pressão típica neste Exemplo, é, aproximadamente, 199,98 Pa (1,5 Torr). Então, a bolacha é aquecida por passagem de corrente através do aquecedor 4. Depois da temperatura da bolacha atingir uma temperatura predeterminada, é introduzido DMAH no tubo reaccional através da linha de DMAH. A pressão total é de cerca de 199,98 Pa (1,5 Torr) e impõe-se uma pressão parcial de DMAH de cerca de 1,99 x 10~2 Pa (1,5 x 1O“4 Torr). Quando o DMAH é introduzido no tubo reaccional 2, o Al é depositado. Depois de ter passado um tempo de deposição predeterminado, pára-se a alimentação de DMAH. A seguir pára~se o aquecimento do aquecedor 4 para se arrefecer a bolacha. Pára-se a alimentação do H2 gasoso e, depois da evacuação interna do tubo reaccional, a bolacha é transferida para a câmara de condução e, só na câmara de condução, é feita pressão atmosférica, antes de retirar a bolacha. 0 esboço da formação da película de Al é como descrito acima.

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Exemplo experimental 8

Substratos de Si (tipo N, 1. ~ 2 ohm.cm) foram sujeitos a oxidação térmica a uma temperatura de 1000°C de aoordo com o sistema de combustão de hidrogénio (H2^: 4 litros/M, O2'· 2 litros/M).

A espessura da película era 7000 A ± 500 % e o índice de refracção era 1,46. Aplicou-se um revestimento foto-sensível sobre todo o substrato Si e um padrão desejado foi cozido por uma máquina de exposição. 0 padrão era tal que foram abertos vários orifícios de 0,25 pm x 0,25 pm - 100 pm x 100 pm. Depois da revelação do revestimento foto-sensível, o substrato SÍO2 foi gravado por gravação de ião reactivo (RIE), etc., com o revestimento foto-sensível como máscara para se obter o substrato de Si parcialmente exposto. Assim, foram preparadas 130 folhas de amostras tendo vários tamanhos de orifício no SÍO2, de 0,25 pm x 0,25 pm a 100 pm - 100 pm, a temperatura do substrato foi fixada em 13 níveis e foram depositadas selectivamente películas de Al, às respectivas temperaturas, 10 folhas para cada temperatura, seguindo 0 procedimento descrito acima sob as seguintes condições :

pressão total: 199,98 Pa (1,5 Torr) pressão parcial do DMAH: 1,99 x 10~² Pa (1,5 x 10“⁴ Torr;

As películas de Al depositadas por variação da temperatura do substrato nos 13 níveis foram avaliadas usando vários métodos de avaliação. Os resultados são mostrados na Tabela 2.

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CFO 7037 PT(MO/TN/ai) fM .J w

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Nas amostras anteriores, não foi depositado Al sobre o SiOp na gama de temperaturas de 160°C a 450°C e o Al só foi depositado na porção com abertura no SiOp para ter o Si exposto. Além disso, quando a deposição foi realizada continuamente, durante 2 horas, na gama de temperaturas anterior, manteve-se deposição selectiva similar.

Exemplo......6

Primeiro, o procedimento para formação da película de Al é como se segue. □ tubo reaccional 2 é evacuado internamente para cerca de 1,33 x 10“^ Pa (1 χ 10“⁸ Torr), pela unidade de evacuação 9. A pelicula de Al pode ser formada mesmo se o grau de vãcuo no tubo reaccional 2 for maior do que 1,33 x 10“^ Pa (1 χ IO™⁸ Torr).

Depois da lavagem da bolacha de Si, a câmara de condução 10 é colocada à pressão atmosférica e a bolacha de Si é colocada na câmara de condução. A câmara de condução é evacuada até cerca de

1,33 x 10~⁴ Pa (1 x 10~⁶ Torr), então a válvula de comporta 13 é aberta e a bolacha é colocada no suporte de substratos 3.

Depois da colocação da bolacha no suporte de substratos 3, a válvula de comporta 13 é fechada e a câmara de reacção 2 é evacuada até um grau de vácuo de cerca de 1,33 x 10”^ Pa (1x10™^ Torr).

Neste Exemplo, a primeira linha de gás é usada para DMAH. É usado Ar como gás transportador para a linha de DMAH. A segunda linha de gás é usada para o HpPassando H2 através da segunda linha de gás, a pressão dentro do tubo reaccional 2 toma um valor predeterminado por controlo da abertura da válvula de controlo fino 8. Uma pressão típica neste Exemplo é, aproximadamente, 199,98 Pa (1,5 Torr). Então, a bolacha é aquecida por passagem de corrente através do aquecedor 4. Depois da temperatura da bolacha ter atingido um valor predeterminado, é introduzido DMAH dentro do tubo reaccional, através da linha de DMAH. A pressão total é cerca de 199,98 Pa (1,5 Torr) e a pressão parcial do DMAH, imposta, é de cerca de 1,99 x 10~2 Pa (1,5 x IO^-4 Torr). Quando o DMAH é introduzido no

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tubo reaccional 2, o Al é depositado. Depois de ter decorrido um tempo de deposição predeterminado para-se a alimentação de DMAH. A seguir pára-se o aquecimento do aquecedor 4 para arrefecer a bolacha. Pára-se a alimentação do H2 gasoso e, depois da evacuação do interior do tubo reaccional, a bolacha é transferida para a câmara de condução e, só na câmara de condução, é feita pressão atmosférica antes de retirar a bolacha. As linhas gerais da formação da película de Al são descritas acima.

Exemplo......experimental 9

As películas de Al foram formadas de acordo com o método do Exemplo 6. Para as películas obtidas foram obtidos os mesmos resultados do Exemplo experimental 8 no que diz respeito à resistividade, conteúdo de carbono, vida média do circuito elêctrico, velocidade de deposição, densidade de sinuosidades, geração de espigão e reflectância.

Também, a depositabilidade selectiva com o substrato era a mesma do Exemplo experimental 8.

Exemplo......7

Este Exemplo é a deposição selectiva de Al de acordo com o processo CVD de baixa pressão.

Exemplo experimental 10

São formadas películas de Al sobre os substratos com as constituições descritas abaixo (Amostras 5-1 - 5-179)por meio do dispositivo de CVD de baixa pressão mostrado na Fig. 2.

Preparação da Amostra 5-1

Sobre um silício monocristalino, como o primeiro material doador de electrões da superfície do substrato, foi formado um filme de SÍO2 oxidado termicamente, como o segundo material não doador de electrões da superfície do substrato, e a formação do padrão foi efectuada de acordo com os passos fotolitográficos como é mostrado no Exemplo 1 para se ter a superfície monocristalina parcialmente exposta.

Verificou-se que a espessura de película, da película de a

S1O2 oxidada termicamente era 7000 A, com o tamanho da porção de

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silício monocristalino, nomeadamente a abertura, sendo de 3 pm κ 3 pm. Deste modo, foi preparada a Amostra 5-1. (A partir daqui, esta amostra é referida como SÍO2 oxidado termicamente (a partir daqui abreviado como T-SiOg^/silício monocristalino).

Preparação das Amostras 5-2 - 5-179

A Amostra 5-2 é uma pelicula oxidada formada por CVD de pressão normal (a partir daqui abreviado como SÍG2 monocristalino.

A amostra 5-3 é uma pelicula oxidada dopada com boro,formada por CVD de pressão normal (a partir daqui abreviado como BSG)/silício monocristalino.

A Amostra 5-4 é uma película oxidada dopada com fósforo formada por CVD de pressão normal (a partir daqui abreviado como PSG)/silício monocristalino.

A Amostra 5-5 é uma pelicula oxidada dopada com fósforo e boro, formada por CVD de pressão normal (a partir daqui abreviado como BSPG)/silício monocristalino,

A Amostra 5-6 é uma pelicula nitrificada formada por CVD de plasma (a partir daqui abreviado como P-S:N)/silicio monocristalino.

A Amostra 5-7 é uma película nitrificada termicamente (a partir daqui abreviado como T-S:N)/silício monocristalino.

A Amostra 5-8 é uma película nitrificada formada por CVD de baixa pressão (a partir daqui abreviado como LP-S:N)/silício monocristalino.

A Amostra 5-9 é uma película nitrificada formada pelo dispositivo de ECR (a partir daqui abreviado como ECR~SiN)/silicio monocristalino,

Posteriormente, por combinaçóes dos primeiros materiais doadores de electroes da superfície do substrato e dos segundos materiais não doadores de electroes da superfície do substrato, foram preparadas as Amostras 5-11 - 5-179 mostradas na Tabela 3. Como primeiro material da superfície do substrato são utilizados

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silício monocristalino (Si monocristalino), silício policristalino (Si policristalino), silício amorfo (Si amorfo), tungsténio (W), molibdénio (Mo), tântalo (Ta), silicieto de tungsténio (WSi), silicieto de titânio (TiSi), alumínio (Al), aluminio-silício (Al-Si), titânio-alumínio (Al-Ti), nitreto de titânio (TiN), cobre (Cu), aluminio-silicio-cobre (Al-Si-Cu), alumínio-paládio (Al-Pd), titânio (Ti), silicieto de molibdénio (Mo-Si), silicieto de tântalo (Ta-Si). Estas amostras e substratos de AI2O3, substratos de vidro de SÍO2 foram colocados no dispositivo CVD de baixa pressão, mostrado na Fig. 2, e foram formadas películas de Al dentro da mesma placa. As condições da formação da película são uma pressão no tubo reaccional de 39,99 Pa (0,3 Torr), uma pressão parcial de DMAH de 3,99 x ÍO“3 Pa (3,0 x 10~3 Torr), uma temperatura de substrato de 300°C e um tempo de formação de película de 10 minutos.

Como resultado da formação da película sob estas condições, em relação a todas as amostras a que foi aplicado padrão, desde a Amostra 5-1 à 5-179, a deposição da película de Al ocorreu só sobre a primeira superfície do substrato, doadora de electrões, para penetrar completamente a abertura com 7000 S de profundidade. V.erificou-se que a qualidade da película de Al era muito boa, exibindo as mesmas propriedades de uma preparada a uma temperatura de substrato de 300°C, mostrada no Exemplo experimental 8. Por outro lado, na segunda superfície do substrato, que não é doadora de electrões, não foi depositada qualquer película de Al, pelo que foi obtida selectividade completa. Em ambos os substratos, o de AI2O3 e o de vidro de SÍO2, que não são doadores de electrões, não foi depositada qualquer película de Al.

Exemplo experimental 11

Usando o dispositivo CVD de baixa pressão mostrado na Fig. 2, foi formada uma película de Al sobre o substrato com a constituição descrita abaixo.

Sobre uma película oxidada termicamente, como segundo material não doador de electrões da superfície do substrato, foi formado Si policristalino, como primeiro material doador de

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-43electroes cfa superfície do substrato, a formação do padrão foi realizada de acordo com os passos fotolitográficos mostrados no Exemplo 1 para se obter a superfície da película oxidada espessura da termicamente parcialmente exposta. Desta vez o

película de silício policristalino era de 2000 A com o tamanho da porção da película oxidada termicamente, nomeadamente a abertura, sendo de 3 um x 3 pm. Esta amostra é chamada 6-1. Por combinações dos segundos materiais não doadores de electroes da superfície do substrato (T-Si0₂, CVD~Si0₂, BSG, PSG, BPSG, P-SiN, T-SiN, L.P-SiN, ECR-S:N) e dos primeiros materiais doadores de electroes da superfície do substrato (Si policristalino, Si amorfo, Al, W, Mo, Ta, WSi, TiSi, TaSi, Al-Si, Al-Ti, TiN, Cu, Al-Si-Cu, Al~Pd, Ti, Mo-Si), foram preparadas as Amostras 6-1 - 6 - 169, mostradas na Tabela 3. Estas amostras foram colocadas no dispositivo CVD de baixa pressão mostrado na Fig. 2, e foi formada película de Al dentro da mesma placa. As condições de formação da película foram uma pressão no tubo reaccional de 39,99 Pa (0,3 Torr), uma pressão parcial de DMAH de 3,99 x 10“^ Pa (3,0 x 10“5 Torr), uma temperatura de substrato de 300°C e um tempo de formação da película de 10 minutos. Como resultado da formação da pelicula sob estas condições, em todas as amostras desde a 6-1 até à 6-169, não foi depositada qualquer pelicula de

Al na abertura tendo o segundo substrato não doador de electroes exposto, mas foi depositado Al de cerca de 7000 A apenas sobre o primeiro substrato doador de electroes. Verificou-se que a qualidade da película de Al depositada era muito boa, exibindo as mesmas propriedades de uma preparada a uma temperatura de substrato de 300°C no Exemplo experimental 1.

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TABELA 3 (continuação)

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TABELA 4 (continuação)

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Exemplo 8

Este Exemplo é o processo de deposição selectiva de Al usando MMAH2Exemplo experimental 12

Quando a deposição foi realizada de acordo com o mesmo procedimento mostrado no Exemplo 1, usando MMAH2 como gás de partida e fixando as condições como se segue:

pressão total: 199,98 Pa (1,5 Torr) pressão parcial do MMAH2^: 6,66 x 10“² Pa (5 x 10~4 Torr) na gama de temperaturas de substrato de 160°C a 4Q0°C, foi depositada uma película fina de Al não contendo impureza de carbono e tendo excelente planura, densidade e selectividade com os materiais de superfície de substrato, tal como no Exemplo 1. Exemplo experimental 13

Foi preparada, de acordo com o mesmo processo do Exemplo 5, uma amostra tendo formada sobre ela uma película de Al. A oristalinidade da película de Al depositada selectivamente sobre o Si, à mesma temperatura de substrato da Tabela 1, é avaliada pelo método de difracção de Raios X e pelo microscópio de p-RHEED de varrimento, A microscopia de p-RHEED de varrimento é o método divulgado nos Resumos Alargados da 21ã. Conferência sobre Materiais e Dispositivos de Estado Sólido (1989) p. 217 e em Japanese Journal of Applied Physics vol. 28, N°. 11 (1989),

L2075. De acordo com o método RHEED (Difracção Electronica de Alta Energia com Reflexão) da arte anterior, o feixe de electrões é feito incidir sobre a superfície da amostra segundo um ângulo pequeno de 2-3° e a oristalinidade da superfície da amostra é avaliada a partir do padrão de difracção formado pelo feixe de electrões difractados. No entanto, uma vez que o diâmetro do feixe de eletrões é maior do que 100 um até algumas centenas de pm, só podia ser obtida informação média sobre a superfície da amostra. No microscópio de μ,-RHEED, pode ser observado um padrão de difracção do feixe de electrões, a partir de uma região fina, específica, da superfície da amostra, por estreitamento do diâmetro do feixe de electrões para 0,1 pm. Além disso, fazendo o feixe de electrões varrer bidimensionalmente a superfície da

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-49amostra, usando qualquer alteração de intensidade desejada na mancha de difracção no padrão de difracção como o sinal imagem, pode ser obtida na superfície da amostra uma imagem bidimensional (imagem de u-RHEED de varrimento). Nessa altura, por observação da imagem de u-RHEED de varrimento, usando as diferentes manchas de difracção A e C no padrão de difracção, como é mostrado na Fig. 7, mesmo se os planos de rede em paralelo com a superfície da amostra estiverem alinhados em (100), os limites de grão do cristal rodando dentro do plano podem ser visualizados como distintos uns dos outros. Aqui, a mancha de difracção A é uma mancha de difracção sobre a linha (linha 1), onde se cruzam, em ângulo recto, o plano no qual ocorre o padrão de difracção e o plano sagital formado pelo feixe de electrões, ao passo que a mancha de difracção C é uma mancha de difracção fora da linha 1. Como é mostrado na Fig. 8, quando o plano de rede em paralelo com a superfície da amostra é, por exemplo, (100), mas os grãos do cristal rodam mutuamente dentro do plano, na imagem de u-RHEED de varrimento usando a mancha de difracção A, os dois grãos X e Y do cristal são mostrados como a região com intensidade forte. Por outro lado na imagem de u-RHEED de varrimento, usando a mancha de difracção C, só o grão de cristal X é mostrado como a região com intensidade forte. Assim, por observação da imagem de u-RHEED de varrimento usando as manchas de difracção A e C, como é mostrado na Fig. 7, pode ser discriminado se o cristal na região observada é um policristal incluindo rotação interplanar ou um monocristal. Nos Resumos Alargados da 21ã Conferência de Materiais e Dispositivos do Estado Sólido (1989) p. 217 e em Japanese Journal of Applied Physics vol. 28, N2. 11 (1989) L2075, em relação a película fina de Cu, foi clarificado que, por exemplo, mesmo se o plano de rede em paralelo com o plano da superfície da amostra for (100}·, existe um grão de cristal incluindo rotação interplanar nos grãos de cristal (100)·.

Primeiro, foi avaliada a película de Al depositada selectivamente sobre a superfície exposta de Si à temperatura de substrato da Tabela 1.

Quando a direcção cristalina na superfície do substrato Si é

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o plano (111), relativamente ao Al, por difracção de raios-X, sõ é observado o pico de difracção que mostra Al (100), tal como é mostrado na Fig. 9. A seguir, é avaliada a cristalinidade da película de Al depositada selectivamente usando o microscópio de μ,-RHEED de varrimento. Como é mostrado na Fig. 10, depois da região onde o Al foi depositado selectivamente ser especificada pela imagem de varrimento de electrões secundários que mostra a forma da superfície (Fig. 10A), usando a mancha de difracção 200 (correspondente à mancha de difracção A na Fig. 7) e a mancha de difracção 620 (correspondente à mancha de difracção C na Fig. 7) no padrão de difracção que ocorre quando o feixe de electrões incidia no plano Al (100), na direcção [001], foi observada a imagem de μ,-RHEED de varrimento (Fig. 10B e Fig. 10C). Como é mostrado esquematicamente na Fig. 10B e na Fig. 10C não há alteração da claridade e escuridão na película de Al depositada selectivamente e o Al depositado selectivamente foi confirmado ser um monocristal de Al (100).

Por outro lado, verificou-se que quando o plano exposto de Si não é linear, mas do tipo de orifício de passagem, independentemente do diâmetro do orifício de passagem, a película de Al depositada selectivamente era, similarmente, um monocristal de A.1 (100). As películas da gama de temperaturas de substrato de 250°C a 330°C foram depositadas selectivamente de modo estável, e verificou-se que o Al obtido se tornava monocristalino.

Verificou-se, também, que as películas de Al depositadas selectivamente sobre o substrato Si (111) com o plano (111) do Si estando a ângulos de separação de 1°, 2°, 3°, 4° e 5° do substrato Si, depositavam monocristais de Al (100) sob as condições de temperatura de substrato dentro da gama de 250°C a 330°C, similarmente às depositadas sobre o substrato de Si (111), como é descrito acima.

Quando a direcção cristalina da superfície do substrato de Si é o plano (100), relativamente ao Al, por difracção de raios-X só é observado o pico de difracção que mostra Al (111), tal como é mostrado na Fig. 12. A Fig. 12 mostra a imagem de varrimento de

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electrão secundário (Fig. 12A) e a imagem de w-RHEED de varrimento (Figs. 12B e 12C) quando o Al é depositado selectivamente apenas sobre a superfície exposta do 5i, num substrato tendo o plano Si (100) exposto numa linha, por formação de padrão do SÍO2 como uma linha. Para a imagem de p-RHEED de varrimento são utilizadas as manchas de difracção 333 (Fig- 12B) e as manchas de difracção 531 (Fig.l2C). Confirmou-se que a película de Al depositada selectivamente era um monocrístal de Al (lll). Verificou-se que as películas depositadas a temperaturas de substrato de 250°C a 330°C eram depositadas selectivamente de modo estável, e as películas de Al depositadas tornam-se monocristais.

Verificou-se, também, que as películas de Al depositadas selectivamente sobre o substrato Si (100), com o plano do Si (100) estando a ângulos de separação de 1°, 2°, 3°, 4°, 5° da superfície do substrato, depositavam monocristais de Al (lll), sob as condições de temperatura dentro da gama de 250°C a 330°C similarmente às depositadas no substrato de Si (lll) como descrito acima.

Exemplo experimental 14

Foi avaliada a cristalinidade da película de Al depositada selectivamente de acordo com o mesmo processo mostrado no Exemplo

6. Similarmente ao Exemplo experimental 8, a temperaturas de substrato dentro da gama de 250°C a 330°C, foram obtidos, de modo estável, monocristais de Al (100) sobre o substrato de Si (lll) e monocristais de Al (lll) sobre o substrato de Si (100).

^êínÊlo....experimental......15

Foi avaliada a cristalinidade da película de Al depositada selectivamente de acordo com o mesmo processo mostrado no Exemplo

7.

A partir da observação ao microscópio p-RHEED de varrimento, de acordo com o mesmo método de observação descrito no Exemplo experimental 13, quando o primeiro material do substrato é Si (lll), em qualquer dos casos, quando o segundo material de substrato é T-SiOp, SiOp, BSG, PSG, BPSG, P-SiN, T-SiN, LP-SiN ou

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ECR-SiN, verificou-se que o Al depositado selectivamente sobre o Si era Al (100). Quando o primeiro material do substrato é em qualquer dos casos Si (100) e quando o material de substrato é T-Si0₂, Si0₂, SSG, PSG, BPSG, P-SiN, T-SiN, LP-SiN ou ECR-SiN, verificou-se que a película de Al depositada selectivamente era Al (111).

Quando o primeiro material é, em qualquer dos casos TiN e quando o segundo material do substrato é Ti-Si0₂, Si0₂, SSG, PSG, BPSG, P-SiN, T-SiN, LP-SiN ou ECR-SiN verificou-se que a película de Al depositada selectivamente sobre o TiN estava orientada em Al (111), a partir da difracção de raios X e, a partir da difracção de feixe de electrões reflectidos de alta velocidade da arte anterior, usando um feixe de electrões com uma voltagem de aceleração de 80 kV ou 100 kV, foram observadas manchas de difracção respeitantes ao Al (111).

Experiência comparativa

Foi formada uma película de Al sobre um silício monocristalino sob as seguintes condições.

Por passagem de Ar em vez de H₂, o Al foi depositado por pirólise do DMAH, A pressão total imposta, nessa altura, era 199,98 Pa (1,5 Torr), a pressão parcial do DMAH era 1,99 x 10“² Pa (1,5 x 10~4 Torr) e a temperatura do substrato era 270-350°C.

Quando a película de Al assim formada foi avaliada, verificou-se conter, no mínimo, cerca de 2% de carbono.

A resistividade tornou-se 2 vezes, ou mais, maior do que no caso em que foi utilizado hidrogénio.

No que respeita à reflectância, foi reduzida para cerca de 1/3 a 1/9, relativamente ao caso em que foi utilizado o hidrogénio.

Similarmente, a vida do circuito eléctrico foi encurtada por um valor de 1 ou 2, a probabilidade de geração de sinuosidades tornou-se maior por um valor de 2, ou mais, e foi verificado que se gerava um grande número de espigões.

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No que respeita à velocidade de deposição foi reduzida para 1/2 - 1/4.

Como descrito acima, o Al depositado apenas por decomposição do DMAH sem uso de H2 é inferior em qualidade de pelicula e não era satisfatório como película de Al para um dispositivo semicondutor.

Separadamente, sem o uso de Hg, o DMAH era decomposto pelo método CVD óptico para depositar Al. Como resultado, foram observados alguns melhoramentos, como não conter carbono e semelhantes, por comparação da película de Al preparada com a que é preparada no caso em que não é utilizada luz, mas outras caracteristicas não foram tão melhoradas, e a pelicula de Al continua a não satisfazer como película de Al para um dispositivo semicondutor.

Como descrito acima, o mecanismo de deposição de Al de acordo com o presente invento pode ser, presentemente, posto em hipótese como se segue.

Quando o DMAH chega ao substrato doador de electroes, nomeadamente o substrato que tem electroes num estado no qual estão ligados átomos de hidrogénio (Fig. 13A) como os grupos metilo dirigidos para o lado do substrato, um electrão do substrato quebra uma ligação entre Al e um grupo metilo (Fig. 13B e 13C).

esquema reaccional nesta altura é como se segue:

(CH3)₂A1H + 2H + 2e -> 2CH₄ ΐ + Al-H

Além disso, prosseguem reacções similares para os átomos de hidrogénio . que restam sobre o Al depositado tendo electroes livres (Fig. 13D). Aqui quando os átomos de hidrogénio são deficientes, as moléculas de hidrogénio que constituem o gás reaccional são decompostas sobre o substrato para fornecerem átomos de hidrogénio. Por outro lado uma vez que não há electroes sobre a superfície doadora de electroes, a reacção mencionada acima não prossegue e não se deposita Al.

As Figs. 13A-13D são ilustrações para melhor compreensão do

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mecanismo da reacção e o número de H e Al mostrados nas Figs. 13A-13D não são necessariamente coincidentes.

Como descrito acima, de acordo com o presente invento, pode ser depositado sobre um substrato uma película de Al com baixa resistívidade, densa e plana.

Além disso, dependendo do tipo de substrato, a deposição pode ser efectuada selectivamente.

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Claims (22)

1. REIVINDIÇAÇ9ES

   1 - Processo de produção de uma película depositada, caracterizada por compreender os passos de:

   (a) proporcionar um substrato possuindo uma superfície doadora de electrões (A) num espaço destinado à formação da película depositada;

   (b) introdução de um gás de um hidreto de alquilalumínio e de hidrogénio gasoso no referido espaço destinado à formação da película depositada; e (c) manutenção da temperatura da referida superfície doadora de electrões (A) na gama desde a temperatura de decomposição do referido hidreto de alquilalumínio até 4502C, para formar uma película de alumínio sobre a referida superfície doadora de electrões (A).
2. 2 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido hidreto de alquilalumínio ser o hidreto de dimetilaluminio.
3. 3 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido hidreto de alquilalumínio ser o hidreto de monometilalumínio.
4. 4 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido substrato ser constituído por um material seleccionado de entre silício monocristalino, silício policristalino e silício amorfo.
5. 5 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido substrato ser um composto III-V, semicondutor, contendo um elemento pertencente ao grupo III da tabela periódica e um elemento pertencente ao grupo V da tabela periódica.
6. 6 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido substrato ser um composto II-VI, semicondutor, contendo um elemento pertencente ao grupo II da tabela periódica e um elemento pertencente ao grupo VI da tabela periódica.

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7. 7 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido substrato ser um metal contendo pelo menos um elemento seleccionado de entre tungsténio, molibdénio, tãntalo, alumínio, titânio e cobre.
8. 8 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido substrato ser um metal.
9. 9 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido substrato ser um semicondutor.
10. 10 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido substrato ser silicieto.
11. 11 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida película de alumínio ser monocristalina.
12. 12 - Processo de produção de uma película depositada, caracterizado por compreender os passos de:

    (a) proporcionar um substrato possuindo uma superfície doadora de electroes (A) e uma superfície não doadora de electrões (B) num espaço destinado à formação da película depositada;

    (b) introdução de um gás de um hidreto de alquilaluminio e de hidrogénio gasoso no referido espaço destinado à formação da película depositada; e (c) manutenção da temperatura da referida superfície doadora de electrões (A) na gama desde a temperatura de decomposição do referido hidreto de alquilaluminio até 4502C, para formar uma película de alumínio, selectivamente, sobre a referida superfície doadora de electroes (A).
13. 13 - Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por o referido hidreto de alquilaluminio ser hidreto de dimeti lalumí nio .
14. 14 - Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por o referido hidreto de alquilaluminio ser hidreto de mo™ nometilalumínio.

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15. 15 - Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por a referida superfície doadora de electrões (A) ser formada por um material seleccionado de entre silício monocristalino, silício policristalino e silício amorfo e por a referida superfície não doadora de electrões (8) ser formada por um material isolante.
16. 16 - Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por a referida superfície doadora de electrões (A) ser formada por um composto do elemento pertencente elemento pertencente grupo III-V, semicondutor, contendo um ao grupo III da tabela periódica e um ao grupo V da tabela periódica, e por a referida superfície não doadora de electrões (8) ser formada por um material isolante.
17. 17 - Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por a referida superfície doadora de electrões (A) ser formada por um composto do grupo II-VI, semicondutor, contendo um elemento pertencente ao grupo II da tabela periódica e um elemento pertencente ao grupo VI da tabela periódica, e por a referida superfície não doadora de electrões (8) ser formada por um material isolante.
18. 18 - Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por a referida superfície doadora de electrões (A) ser formada por um metal contendo, pelo menos, um elemento seleccionado de entre tungsténio, molibdénio, tântalo, alumínio, titânio e cobre, e por a referida superfície não doadora de electrões (B) ser formada por um material isolante.
19. 19 - Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por a referida superfície doadora de electrões (A) ser formada por um metal e a referida superfície não doadora de electrões (B) ser formada por um material isolante.
20. 20 - Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por a referida superfície doadora de electrões (A) ser formada por um semicondutor e a referida superfície não doadora de electrões (8) ser formada por um material isolante.

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    5821 - Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por a referida superfície doadora de electrões (A) ser formada por um silicieto e a referida superfície não doadora de electrões (B) ser formada por um material isolante.
21. 22 - Processo de produção de uma película depositada, caracterizado por compreender depositar alumínio sobre um substrato de acordo com o processo de deposição química de vapor, utilizando um gás de um hidreto de alquilalumínio e hidrogénio gasoso.
22. 23 - Processo de produção de uma película depositada, caracterizado por compreender a deposição selectiva de alumínio, de acordo com o processo da deposição química de vapor, utilizando um gás de um hidreto de alquilaluminio e hidrogénio gasoso sobre um substrato possuindo uma superfície isolante e uma superfície electrocondutora.