PT95233B - Processo de producao de uma pelicula metalica depositada contendo aluminio - Google Patents

Description

Processo cie produção de uma película metálica depositada contendo alumínio para que

CANON KABUSHIKI KAISHA, pretende obter privilégio de invenção em Portugal.

presente invento refere-se a um processo de formação de uma película de alumínio contendo silício de boa qualidade, de acordo corn o processo da deposição química de vapor por utilização de um hidreto de alquilaluminio de um gás contendo silicio e de hidrogénio, constituindo um excelente processo de produção de película depositada, também capaz de realizar a deposição selectiva do aluminio contendo silicio.

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-2.MEMÚRIA DESCRITIVA

ANTECEDENTES......DO INVENTO

Campo do Invento

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

Arte......anterior......relacionada

Na arte anterior foram, primariamente, usados o alumínio (Al) ou um metal contendo alumínio, tal como o Al-Si e semelhantes, como componente principal para eléctrodos ou circuito elêctrico em dispositivos electrónicos ou 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 de uma película para eléctrodos e circuito elêctrico de Al ou de Al-Si, como mencionado acima, foi usado na arte anterior o processo de pulverização catódica tal como pulverização catódica em magnetrão, etc..

No entanto, a deposição e o crescimento selectivos não podem ser realizados pelo método de pulverização catódica, o qual tem sido usado na arte anterior. A pulverização catódica é um 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 elêctrico ou do circuito elêctrico multi-camada tem sido particularmente requerida, nos últimos anos, existe uma λ» .Z''

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forte procura crescente, não satisfeita até à data, de circuitos eléctrioos de Al ou de Al-Si da arte anterior. Com formação dimensional mais fina devida ao aumento do grau de integração, a superfície 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 com um desnível em degrau, ou depositados num orificio 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/diãmetro do orifício de passagem), no qual se vai depositar um metal composto principalmente por Al, tal como Al, Al-Si, ê de 1,0 ou superior, e o próprio diâmetro do orificio de passagem toma valores de 1 prn ou menos. Por conseguinte, mesmo para um orificio de passagem com grande razão dimensional é necessária a técnica que permite depositar um composto de Al-Si.

Particularmente, para efectuar uma ligação eléctrica segura ao dispositivo sob uma película isolante, tal como SÍQ2, 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 de uma liga de Al só sobre o Si ou sobre a superfície metálica e para não o depositar sobre uma película isolante tal como SÍO2, etc. .

Como processo de pulverização catódica, melhorado, tem sido desenvolvido o método de pulverização catódica com polarização, no qual é aplicada uma polarização num substrato e a deposição é efectuada de modo a embutir Al ou um composto de Al-Si apenas no 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 MOSEET, etc.. Também, devido à presença das acções de gravação e

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de deposição, há o problema da 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 de Vapor Químico). Nestes processos é utilizada, de alguma forma, a reacção quimica 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 químicas aí formadas reagem ainda no substrato para dar origem à formação de uma película. Nestes processos CVD, a cobertura' de ' 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 existir 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. Além disso, não há danos causados por partículas carregadas, os quais têm sido observados no caso do processo CVD de plasma ou do processo de pulverização catódica. Os processos deste tipo incluem, por exemplo, o processo visto em Journal of Electrochemical Society, vol. 131, p. 2175 (1984). Neste processo é usado tri-isobutilalumínio (i~C4H9)3Al (TIBA) como gás de organo-aluminio e é formada uma película de Al a uma temperatura de formação de película de 260°C e a uma pressão no tubo reacccional de 66,66 Pa (0,5 Torr). A temperatura do substrato é, então, mantida a cerca de 450°C e é introduzido SiH₄ para difundir Si na película de Al, obtendo desse modo uma película de Al-Si.

Quando é para ser usado TIBA, não pode ser obtida uma película continua a menos que seja efectuado um pré-tratamento

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CPO 7038 PT(MO/TK/ek) da formação da película, no qual é feito pass ant

Ti Cl 4 para activar a. superfície do substrato para formar núcleos. Além disso, no caso em que é usado TIBA, há o problema da planura da superfície não ser suficiente, mesmo quando é usado TÍCI4. Por este processo não é possível efectuar crescimento selectivo como a deposição de Al-Si apenas nos orifícios de passagem.

tal

L2134 (1988).

diluídos com

Como outro processo, pode ser mencionado o processo descrito em Japonese Journal of Applied Physics, vol.. 27, N2. 11, p.

Neste processo, são fornecidos TIBA e Si₂H₆ Ar gasoso e os gases são aquecidos antes do TIBA atingir o substrato. Por este processo, uma película de Al-Si de baixa resistividade pode crescer epitaxialmente sobre uma bolacha de Si (100). Embora a pelicula obtida por este processo tenha muito alta qualidade, estão envolvidos os problemas de o controlo ser difícil, devido â necessidade de aquecimento dos gases e de o aparelho para efectuar este processo ser complicado.

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-alumiriio’ 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 pelicula 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 usar 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 nao há descrição do uso de H₂ como gás transportador. Também são mencionados, em adição ao TIBA, o trimetilaluminio (ΤΙΊΑ) e o trietilaluminio (TEA), mas não há descrição especifica de outros compostos organometálicos. Isto acontece porque, uma vez que as propriedades dos organo-metálicos, geralmente, variam muito se o substituinte

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orgânico ligado ao elemento metálico varia pouco, investigar individualmente, através de experimentação detalhada, para se determinar qual o organometálico que deve ser usado.

CVD.

tal como descrito acima.

na

No processo inconveniente de a película oxidada naturalmente dever ser retii- ada, mas também há a desvantagem de nao poder ser obtida uma superfície regular. Também há a restrição de ser necessário o aquecimento 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 há também 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 acima mencionado Pedido de Patente Japonesa N2. 63-33569, Acessível ao Público. Neste processo o Al, também, pode ser desenvolvido selectivamente o metal ou sobre o semi-condutor, mas não só a diferença 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 contínua, uniforme, a película ser pouco plana, etc., a menos que a película se torne, numa certa proporção, mais espessa.

Como realçado acima, os processos da arte anterior .têm problemas para ser resolvidos como a dificuldade de obter uma película de Al-Si, plana, de baixa resistividade e boa qualidade, sobre entre nao a considerável limitação em aparelhagem na formação da película

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.$·

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

sumario......DO INVENTO

Como descrito acima, no campo técnico dos semicondutores no qual tem sido desejada maior integração, nos últimos anos, para proporcionar de forma barata um dispositivo semicondutor que é mais altamente integrado e, também, com melhor desempenho, 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-Si 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 formação de uma pelicula depositada o qual, possa obter uma película de Al-Si que tenha utilidade para fins múltiplos, extremamente lata, e ainda seja de boa qualidade, sem exigir um dispositivo para formação de película depositada particularmente complicado e caro.

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

Ainda um outro objectivo do presente invento é proporcionar um processo para formação' de uma pelicula depositada, de uma pelicula de Al-Si que seja extremamente lata, em utilidade para fins múltiplos, e seja excelente em selectividade, sem exigir um dispositivo para formação de película depositada particularmente

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complicado & caro.

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

BREVE......DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Fig. 1 é uma vista esquemática para ilustração de um dispositivo de formação de película depositada adequado à prática do processo de formação de película depositada, de acordo com o 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-3E são vistas esquemáticas seccionais para ilustração do processo de formação de película depositada, de acordo com uma concretização do presente invento.

As Figs. 4A-4D são ilustrações para explicação do mecanismo de deposição de Al de acordo com o presente invento.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONCRETIZAÇÕES PREFERIDAS

As concretizações preferidas de acordo com o presente invento são descritas abaixo, em detalhe, mas o presente invento não ê 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 urna superfície doadora de electrões (A) num espaço destinado à formação da película depositada;

(b) introdução de urn gás de hidreto de alquilalumínio, de um gás contendo átomos de silício e de hidrogénio gasoso no espaço

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destinado à formação da. pelicula depositada; e (c) manutenção da temperatura da superfície doadora de electrões (A) dentro da gama desde a temperatura de decomposição do hidreto de alquilalumínio até 450°C, para formar uma película de alumínio contendo silício sobre a superfície doadora de electrões (A).

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

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

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

A reacção de decomposição de um orgariometálico 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), o trimetilgálio:

ch₃

CH₃-Ga

CH₃ na decomposição térmica sofre quebra por radicais na qual, a

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-10ligação Ga-CH₃ é quebrada, ao passo que o trietilgálio:

^C2^H5 na decomposição térmica é decomposto através de eliminação β em:

C2H5 e C2H4. Por outro lado, trietilaluminio com o mesmo grupo etilo ligado:

c₂h₅-ai^

C2H5 na decomposição térmica sofre decomposição por radicais^ na qual é clivado o AI-C2H5. No entanto, o tri-isobutilalumínio tendo ÍC4H9 ligado:

1C4H9 iC4Hg~Al

1C4H9 está sujeito a eliminação β.

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

CH3

Al ch₃

Al

CH₃ e a decomposição térmica é uma decomposição por radicais na qual o grupo A1-CH₃ é clivado e, a uma temperatura de 150°C ou inferior, reage com H₂ atmosférico para formar CH4 e forma, finalmente, Al.

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, à luz ou numa certa região controlada em energia eléctriea num plasma de alta frequência

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(cerca cie 13,56 MHz) em atmosfera de H2, será formado 02¾ 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 C2H5 ^{ou 0} grupo 1C4H9 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 estritamente controlada. Por exemplo, quando o Al é para ser depositado a partir do tri-isobutilalumínio:

(ΤΊΒΑ: Al - 1C4H9) iC₄H9^z/ no processo CVD de baixa pressão que inclui, principalmente, reacção térmica, são formadas sobre a superfície do substrato, irregularidades da ordem dos um, pelo que a morfologia da superfície é inferior. Além disso ocorre geração de sinuosidades (hillocks) por tratamento térmico, enrugamento da superfície do Si 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 globo 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

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-12um melhoramento suficiente da produção ou da quantidade em pro-

cesso .

hidreto de dimetilaluminio (DMAH), a ser utilizado no presente invento como hidreto de alquilalumínio, é uma substância conhecida como alquilo de 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 condições. 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 nohm.cm, maior do que o valor da resistividade em globo (2,7 u.ohm.cm), por conseguinte sendo inferior em qualidade de película.

Agora as concretizações preferidas do presente invento são 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 dimetil· alumínio (DMAH):

Al - H

Fórmula química: CH₃ ^X^ ou de hidreto de monometilalumínio (MMAH₂):

Fórmula quimica'

CH₃. H

Al

H como hidreto de alquilalumí nio, que é um organometálico, corno gás de partida, contendo pelo menos um átomo que se torna o constituinte da película depositada, um gás contendo átomos de Si como gás de partida e H₂ como gás reaccional, é formada uma película de Al-Si por crescimento em fase gasosa com uma mistura gasosa destes, sobre o substrato.

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-13Como substrato aplicável no presente invento, pode ser empregue um material tendo urna superfície doadora de electrões.

material doador de electrões é descrito abaixo, em de.....

talhe.

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 quimica 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 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 silicio monocristalino, o silício policristali.no, o 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, molibdénio, tântalo, alumínio, titânio, cobre, etc. ou silioietos dos metais anteriores tais como silicieto de tungsténio, silicieto de molibdénio, 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, alumínio-cobre, aluminio-tântalo, alumínio-silício-cobre, alumínio-silício-titânio, alumínio-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:

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+ Hg ~> 2A1^ + 4CH₄ j + o DMAH assume uma estrutura dimérica à temperatura ambiente. Também pode ser formado com o MMAHg uma película de Al de alta qualidade por reacção térmica, como é mostrado abaixo nos Exemplos.

Uma vez que o MMAHg tem pressão baixa de vapor, 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 várias centenas de Ã/min na. presente concretização e, preferivelmente, é 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 dimetilalumínio (DMAH) ou do hidreto de monometilaluminio (MMAHg), de um gás contendo átomos de Si, como gás de partida, e Hg como gás de reacção a película de Al-Si 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 superficie do substrato para formação da superfície sobre a qual o Al-Si é depositado e um segundo material da superficie do substrato sobre o qual Al-Si não é depositado. E, como primeiro material da superficie do substrato, é usado um material tendo uma superfície doadora de electroes.

Em contraste, como material para formação da superficie sobre a qual o Al-Si não é depositado selectivamente, nomeadamente o material para formação da superfície não doadora de electroes, são usados materiais isolantes convencionais, silicio oxidado formado por oxidação térmica, por CVD, etc., vidro ou película oxidada tal como BSG, PSG, BPSG, etc., pelicula nitrifi-

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-15fe

cada 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-Si. 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 substancialFig. 1 mente 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 suporte de substratos 3 é feito em metal e está munido com um .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 primeiro gás de partida, o segundo gás de partida e o gás de reacção são misturados e a mistura é alimentada ao tubo reaccional 2. A peça 6 ê um gaseificador de gás de parida proporcionado para a gaseificação de um organornetálico como o primeiro gás de partida.

organornetálico a ser usado no presente invento é líquido 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 ê efectuada a evacuação de um grande volume, tal como 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

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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 uma 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 liquido, 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.

Como segundo gás de partida contendo Si, podem ser usados S12H6, SÍH4, SÍ3H8, Si(CH3)4, SÍCI4, SÍH2CI2 e SÍH3CI. De entre estes compostos, o SÍ2H6 pode ser facilmente decomposto â temperatura pouco elevada de 200-300°C. Os gases tais como o SÍ2H6 são diluídos com H2 ou Ar e transportados para o misturador

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-175 através de outro sistema que não o sistema de

A película depositada 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 A, é uma película contínua e plana e tem uma resistividade à temperatura ambiente de 2,7-3,0 uohm.cm, a qual é substancialmente igual à resistividade em globo do Al. Mesta 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 pocle 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 200 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 (IO^-4 a

10~3 Torr), a velocidade de deposição torna-se muito grande, de © o

100 A/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-Si 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-Si sobre o substrato de Si monocristalino ou de 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-Si é excelente em resistência à electromigração.

No dispositivo mostrado na Fig. 1, o Al-Si pode ser deposi71 524

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-1818

tado apenas sobre uma camada de substrato em deposição única. Se bem que possa ser obtida uma velocidade de deposição de cerca de o

800 A/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-Si por montagem simultânea de um grande número de folhas da bolacha. Uma vez quea formação da película de Al-Si de acordo com o presente invento 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 Al-Si no substrato usando DMAH e H2 e o gás de partida de Si, tal como Si2H^, etc.»

A 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 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 10~5 a 1,3 x 10“^ vezes a pressão no tubo reaccional, a pressão parcial do Si2H£ 1 x 10“? a 1 x 10~4 vezes a pressão no tubo reaccional e, sob estas condiçoes o Al-Si pode ser bem depositado sobre o substrato doador de electrões.

A 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 da película de Al-Si. A peça 50 é um tubo reaccional exterior, feito de quartzo, para formar um espaço para formação de pelicula 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 é uma tampa com flange feita de 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.

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Também, rio presente dispositivo, & 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, um terceiro sistema de gás e um misturador (nenhum é mostrado na Fig. 2), semelhantemente ao dispositivo representado pelos símbolos 5 e 6 na Fig. 1, e os gases 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, ria Fig. 2, para depositar Al-Si 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 são 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 predeterminada onde o substrato é montado e separado.

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

Como é descrito acima, a película obtida de acordo com processo de formação de película de Al-Si, baseado na concretização do presente invento, é densa, com um pequeno conteúdo em 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.

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-20&

LÍl (1) Redução de sinuosidades

A sinuosidade é a ocorrência de concavidades na superfície do Al-Si devido à migração parcial do Al-Si quando a tensão interna durante a formação da película é libertada no passo de tratamento térmico. Também ocorre um fenómeno semelhante por migração local, devido à passagem de corrente. A pelicula de Al-Si formada pelo 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 corn a formação de 10⁴~10⁶ sinuosidades/cm^ da película de Al-Si da arte anterior, o número de sinuosidades pôde ser muito melhorado para 0 a 10/cm2. Por conseguinte, devido à ausência substancial de concavidades na superfície de Al-Si, a espessura da película de protecção e a película isolante intercamada podem ser feitas finas, o que é vantajoso para fazer a 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. Na arte anterior, a propriedade anti-migratória foi melhorada por adição de Cu, Ti, etc. ao Al-Si para formar uma liga. No entanto, a formação da liga resulta na complicação do passo de gravação e na dificuldade da formação minunciosa.

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 tem obtido uma vida média de circuito eléctrico de 1 x 10^ a 10·^ horas (no caso de uma área da secção transversl do circuito eléctrico, de 1 um^) sob as condições de teste de passagem de corrente de 250°C, 1 x 10^ A/cm^. Em contraste, a película de Al-Si obtida pelo processo

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-21de formação de película de Al-Si, baseado na concretização do presente invento pode obter uma vida média do circuito eléctrico de IO³ a 10⁴ horas com um circuito eléctrico tendo uma área da secção transversal de 1 pm².

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 da superfície semicondutora depois do arranjo do circuito eléctrico, podem ser reduzidas ao mínimo e também pode ser obtida elevada fiabilidade à passagem de corrente vulgar. Isto é possível por um processo muito simples.

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

Pelo tratamento térmico no passo de formação do circuito eléctrico pode ocorer reacção eutética entre o Al no material do circuito eléctrico e o Si no substrato, resultando na penetração de Al-Si, chamada eutética, como picada de corrosão na liga, na direcção do interior do substrato, em forma de espigão, destruindo, assim, a junção pouco funda.

Como contra-medida, é geralmente utilizado um outro material, que não o Al puro, quando a profundidade da junção é 0,3 wm ou mais^e é utilizada uma técnica de barreira metálica do tipo Ti, W, Mo.

No entanto, permanecem alguns pontos para serem melhorados, tal como a complicação da gravação, a elevação da resistividade de contacto e semelhante. No Al-Si formado de acordo com o presente invento, pode ser inibida a geração de picadas de corrosão na liga, na porção de contacto com o cristal do substrato, devido ao tratamento térmico no passo de formção de circuito eléctrico, e pode, também, ser obtido circuito eléctrico com bom contacto. Por outras palavras, o circuito eléctrico pode ser conseguido só com um material Al-Si sem destruição da junção, mesmo quando a junção é formada numa profundidade de cerca de 0,1

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-22u.m.

(4) 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 inconveniente no passo de alinhamento da máscara e do substrato, no passo de formação do padrão e no passo de gravação.

Isto é, há extensão da irregular idade para alguns um na superfície da película 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 mais elevado e os sinais de alinhamento inerentes não podem ser discriminados.

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 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-Si a ser formada é marcadamente melhorada, de modo a cancelar todos os inconvenientes descritos acima.

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 alinhamento 3o=0,15 U.m, 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

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7^'

23orifício de passagem e da resistência do contacto

No processo da arte anterior, se o tamanho do orifício de contactp se tornar mais fino do que 1 pm x 1 um, ou menos, o Si do .eléctrico circuito./ é precipitado sobre o substrato do orifício de contacto, durante o tratamento térmico no passo de formação do circuito eléctrico cobrindo-o, pelo que a resistência entre o circuito eléctrico e o elemento torna-se 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-Si tem uma resistividade de 2,7 - 3,3 pohm.cm. Também a resistividade do contacto pode atingir 1 x 10“^ ohm.cm 2 numa área de 0,6 pm x 0,6 pm, quando a porção Si tem impurezas de ΙΟ^θ cm“^.

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

(6) 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 invento ao processo de formação do circuito eléctrico de um circuito integrado, 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. com o presente

3A-3E mostram como a película de Al-Si, invento, cresce selectivamente.

de acordo

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

No caso de usar DMAH e SÍ2H^ como gases de partida, quando uma mistura gasosa contendo H2 como gás de reacção, é alimentada

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-24^..^sSiqKSl

sobre o substrato 1, aquecido dentro ds. gama de temperaturas que vai da temperatura de decomposição do substrato até 450°C, o Al é precipitado sobre o substrato 90, pelo que é formada uma película continua de Al, como é mostrado na Fig. 3B. Aqui, a pressão no interior do tubo reaccional 2 deve 0,01 x 10⁵ Pa (103 a 760 Torr) desejavelmente, ser de 0,13 a pressão parcial do DMAH, de vezes a pressão no interior A pressão parcial do SioH^, 1 x 10~⁴ vezes a pressão no pi ef erência 1,5 x 10“⁵ a 1,3 x 10° do tubo reaccional referido acima, deve ser, de preferência, 1 x 10“? a interior do tubo reaccional 2.

Quando se continua a deposição de Al-Si sob as condições referidas acima, pela situação da Fig. 3C, a película de Al-Si 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-Si pode

O crescer até 5000 A sem crescimento substancial na direcção 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 Auger ou a espectroscopia. fotoeléctrica, não se reconhece, nesta película, arrastamento de impurezas, como carbono ou oxigénio.

A película depositada, assim formada, tem uma resistividade o

de, por exemplo, com uma espessura de película de 400 A, 2,7-3,0 M.ohm.cm à temperatura ambiente, que é 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 pm, a sua resistência à temperatura ambiente é aproximadamente 2,7-3,0 pohm.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

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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 o o 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-Si para ultra-LSI.

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

No dispositivo mostrado na Fig. 1, pode ser depositado Al-Si apenas numa folha de substrato em deposição única. Embora possa o

ser obtida uma velocidade de deposição de cerca de 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 CVD de baixa pressão que pode depositar Al-Si por montagem simultânea de um grande número de folhas de bolacha. Uma vez que a formação da película de Al-Si, de acordo com o presente invento utiliza a reacção de superfície da superfície do substrato doador de electrões, no método CVD de baixa pressão do tipo parede quente, em que apenas o substrato é aquecido, pode ser depositado sobre o substrato um composto de Al-Si contendo de 0,5 a 2% de Si, por adição de DMAH, F'2 e um gás de partida de Si como Sj^H^,, etc..

A 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 160°C a 450°C,

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desejavelmente de 200°C a 400°C, a pressão parcial do DMAH pode ser de 1 x 10“^ a 1,3 x 10~3 vezes a pressão do tubo reaccional, a pressão parcial do SigH^ de 1 x 1Q“² a 1 κ 10~⁴ vezes a pressão do tubo reaccional e, sob tais condições, o Al-Si pode ser depositado selectivamente, apenas sobre o substrato doador de electroes. No caso desta deposição selectiva, também pode ser formado uma boa pelicula de Al-Si, sob as condições descritas acima, usando a aparelhagem para formação de pelicula depositada tal como é descrito acima por referência às Figs. 1 e 2.

Corno é descrito acima, a película obtida de acordo corn o processo de formação selectiva de pelicula de Al-Si, baseado na concretização do presente invento, é densa, contendo poucas impurezas como carbono, etc. e com resistividade semelhante à resistividade ern globo, e tem, também, grande regularidade de superfície e, por isso, podem ser obtidos efeitos notáveis como descrito acima.

(1) Redução de sinuosidades

A pelicula de Al-Si formada 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 uma hora, em contraste com a formação de 10^-10^ sinuosidades/cm² de película de Al-Si da arte anterior, o número de sinuosidades pode ser grandemente melhorado para 0 a 10/cm².

(2) Melhoramento da resistência à electromigração

Na arte anterior a propriedade anti-migratória foi melhorada por adição de Cu, Ti, etc., ao Al-Si para formar uma liga. No entanto, a formação da liga resulta em complicação do passo de gravação e na dificuldade da formação minunciosa.

circuito eléctrico formado pelo processo da arte anterior obteve uma vida média do circuito eléctrico de 1 χ 10² a 10^ com uma horas (no caso de um circuito eléctrico/área de secção transversal de 1 wm²) sob as condições de teste de passagem de corrente de 250°C, 1 x 10^ A/cm². Em contraste, a pelicula de Al-Si obtida pelo processo da formação selectiva de película de Al-Si, baseado

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na concretização do presente invento, pôde obter urna vida média do circuito eléctrico de IO³ a 10^ horas corn urn circuito eléctrico tendo urna área da secção transversal de 1 pm².

(3) Redução de picadas de corrosão na liga, na porção de contacto

Al-Si selectivamente formado de acordo corri o presente invento pode suprimir a geração de picadas de corrosão na ligâjna porção de contacto com o cristal do substrato, mesmo pelo trata......

mento térmico durante o passo de formação do circuito eléctrico e pode, também, ser obtido um circuito eléctrico corn boas características de contacto. Isto é, mesmo quando a junção feita é tornada pouco funda, até 0,1 um, a junção não será destruída mesma se feita apenas com o material Al-Si.

(4) Melhoramento da regular idade da superfície (melhoramento das características de formação de padrão do circuito eléctrico)

De acordo com o presente invento, a morfologia da superfície da película de Al-Si a ser formada pode ser melhorada duma forma sensacional, pelo que todos os problemas da arte anterior podem ser melhorados.

(5) Melhoramento da resistência no orifício de contacto e no orificio 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 um x 1 um, ou menos, foi confirmado que o Al-Si que preenche completamente o orificio de contacto e o orifício de passagem tem, em cada um dos casos, uma resistivida.de de 2,7-3,3 uohm.cm. A resistivida.de do contacto também pode atigir 1 x 106 ohm.cm² no caso onde a porção Si tem impurezas de 1020 cm³, _num orifício de 0,6 um x 0,6 um.

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 orificio e da resistência do contacto que têm sido os maiores problemas no

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processo fino cie 1 pm ou menos, (6) É possível 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 eléctrico de Al-Si da arte anterior.

εχβιΠΒίο 1

Primeiro, o procedimento para a formação da película de Al-Si é como se segue. Usando o dispositivo mostrado na Fig. 1, o tubo reaccional 2 é evacuado internamente para cerca de 1,33 x IO^-6 p_a q _x io~S Torr) pela unidade de evacuação 9. No entanto, a película de Al-Si, também, pode ser formada se o grau de vácuo dentro do tubo reaccional 2 for pior do que 1,33 x IO”⁶ pa (l χ 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“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 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 o H₂ e a terceira linha de gás é usada para o Si₂H^.

Passando H₂ através da segunda linha de gás, a pressão dentro do tubo reaccional 2 toma um valor predeterminado por

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CPO 7038 PT(MO/TK/ek)

-29controlo cia abertura cia válvula cie 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, são introduzidos DMAH es ^{no tu}k° reaccional através da linha de DMAH e da linha do Sá^H^. 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 102 Pa (1,5 x 10“4 Torr). A pressão parcial do SÍ2H& é obrigada a atingir 2,67 x 10“4 (2 x 10“⁶ Torr). Quando são introduzidos o SÍ2H& e o DMAH no tubo reaccional 2, é depositado Al-Si. Depois de ter decorrido um tempo de deposição predeterminado pára-se a alimentação de DMAH e de SÍ2H&. A seguir pára-se o aquecimento do aquecedor 4 para arrefecimento da 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. As linhas gerais da formação da película de Al-Si são como descritas acima.

Exemplo experimental 1

São depositadas películas de Al-Si às respectivas temperaturas, 10 lâminas de amostra para cada uma, seguindo o mesmo procedimento descrito no Exemplo 1 sob as seguintes condições:

pressão total: 199,98 Pa (1,5 Torr) pressão parcial do DMAH: 1,99 x 10“^ Pa (1,5 x 10~^ Torr) pressão parcial do SÍ2H^,: 2,67 x 10“4 Pa (2 x 10“6 Torr)

As películas de Al-Si depositadas, variando a temperatura do substrato em 13 níveis, são avaliadas usando vários métodos de avaliação. Os resultados são mostrados na Tabela 1.

Foi confirmado a partir dos resultados que podem ser obtidas películas de excelente qualidade dentro da gama de temperaturas de 160 a 450°C, mais preferivelmente de 200 a 400°C, optimamente de 270 a 350°C.

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CPO 7038 PT (MO/TK/ck) iH

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CPO 7038 PT(MO/TK/ek)

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Exemplo.....experimental 2

Seguindo o mesmo procedimento do Exemplo 1, fixando os parâmetros como se segue:

pressão total: 199,98 Pa (1,5 Torr) pressão parcial do DMAH: 6,66 x 10“^ Pa (5 x 10~⁴ Torr) temperatura do substrato (Tsub): 300°C e a pressão parcial do SÍ2H& foi variada de 1,99 x 10® Pa (1,5 x IO? Torr) para 1,33 x 10~2 Pa (1 x 10“⁴ Torr) para efectuar a deposição. 0 conteúdo em Si (% em peso) das películas de Al-Si foi variado de 0,005% a 5%, aproximadamente, em proporção com a pressão parcial de Sí2H£. Em relação à resistividade, conteúdo de carbono, vida média do circuito elêctrico, velocidade de deposição, densidade de sinuosidades e geração de espigão, foram obtidos os mesmos resultados do Exemplo experimental 1. No entanto, em amostras tendo um conteúdo de Si de 4%, ou superior, foi gerada deposição nas películas que parecia ser Si, piorando a morfologia da superfície, fazendo, assim, a reflectância 65% ou mais baixa. Amostras tendo um conteúdo de Si de menos do que 4% exibiam uma reflectância de 80% a 95%, que é a mesma do Exemplo experimental 1.

Exemplo 2

Primeiro, o procedimento da formação de película de Al-Si é como se segue. 0 tubo reaccional 2 é evacuado internamente para aprox. 1,33 x 10~® Pa (1 x 10® Torr) pela unidade de evacuação 9. A película de Al-Si pode ser formada mesmo se o grau de vácuo no tubo reaccional for maior do que 1,33 x 10“®· Pa (1 x 10® 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 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 é fechada e a câmara de reacção 2 é evacuada para um grau de vácuo de cerca de 1,33 x 10^ Pa (1 x 10®

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CPO 7038 PT(MO/TK/ek) ·

ⁱ⁴F^

-32Neste Exemplo, a primeira linha de gás é usada para o DMAH. Como gás transportador da linha de DMAH é utilizado Ar. A segunda linha de gás é usada para o H₂. A terceira linha de gás é proporcionada para o Si₂H&.

Passando H₂ através da segunda linha de gás, a pressão dentro do tubo reaccional 2 toma urn valor predeterminado por controlo da abertura da válvula de controlo fino 8. Faz-se, neste Exemplo, uma pressão típica de, 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, são introduzidos DMAH e 8i₂Hg, no tubo reaccional, através da linha de DMAH e da linha de Si₂H&. A pressão total é cerca de 199,98 Pa (1,5 Torr) e é imposta uma pressão ^a. ciai de DMAH de 1,99 x 10~² Pa (1,5 x 10“^ Torr). É feita uma pressão parcial de Si₂H^ 2,66 x 10~3 Pa (2,5 x 10”^ Torr). Quando são introduzidos no tubo reaccional 2 Si₂H£ e DMAH, é depositado o Al-Si. Depois de ter decorrido um tempo de deposição predeterminado, pára-se a alimentação de DMAH e Si₂H^. A seguir pára-se o aquecimento do 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-Si são como descritas acima.

Exemplo......experimental 3

Para películas depositadas de acordo com o processo do Exemplo 2, relativamente à resistividade, ao conteúdo em carbono, à vida média da rede, à velocidade de deposição, à densidade de sinuosidades, à geração de espigão e à reflectância, foram obtidos os mesmos resultados do Exemplo 1.

Exemplo experimental 4

Seguindo o mesmo procedimento do Exemplo 2, fixando os parâmetros como se segue:

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-33pressão total: 199,98 Pa (1,5 Torr) pressão parcial de DMAH: 6,67 x 10“² Pa (5 x 10“4 Torr) temperatura do substrato (Tsub): 300°C e fazendo variar a pressão parcial do SÍ2H^ de 1,99 x 10'^J Pa (1,5 κ 10~? Torr) a 1,33 x 10“^ Pa (1 x 10”^ Torr) para efectuar a deposição. 0 conteúdo em Si (¾ em peso) da película de Al-Si variou de 0,005¾ a 5%, aproximadamente, em proporção com a pressão parcial do SÍ2H£. Em relação à resistividade, conteúdo em carbono, vida média do circuito electrico, densidade de sinuosidades e geração de espigão, foram obtidos os mesmos resultados do Exemplo experimental 1. No entanto, em amostras tendo um conteúdo em Si de 4¾ ou superior, foi gerada nas películas, deposição que parecia ser Si, piorando a morfologia da superfície, tornando-se, por isso, a reflectãncia de 65¾ ou menos. Amostras tendo um conteúdo em Si de menos de 4%, exibiam uma reflectãncia de 80 a 95¾ que é a mesma do Exemplo experimental 1.

Exemplo......3

Este Exemplo 3 é a formação de pelicula de acordo com o processo CVD de baixa pressão.

Exemplo......experimental 5

Foi colocado um substrato de silício no dispositivo do processo CVD de baixa pressão, mostrado na Eig. 2 e foi formada uma película de Al-Si dentro da mesma placa. As condições de formação da pelicula 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 (3,0 x 10~⁵ Torr), uma pressão parcial de SÍ2H^ de 1,33 x 10~4

Pa (1,0 x 10“6 Torr), uma temperatura de substrato de 300°C e um tempo de formação de película de 10 minutos.

Como resultado da formação de películas sob estas condições, o

foi depositada uma película de Al-Si de 7000 A. A qualidade da do pelicula era muito boa, exibindo as mesmas propriedades/que uma preparada a uma temperatura de substrato de 300°C, mostrada no Exemplo experimental 1.

Exemplo4

Este Exemplo 4 mostra um processo de formação de película

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CPO 7038 PT(M0/TK/ek)

-34depositada usando ΜΙΊΑΗ9 em vez de DMAH

Exemplo......experimental 6 procedimento do Exemplo 1 foi repetido para efectuar a deposição, oom a excepção de ter sido usado MMAH2 como gás de partida e os parâmetros terem sido fixados oomo se segue:

pressão total: 1,99,98 Pa (1,5 Torr) pressão parcial de MMAHp: 6,67 x 10“2 p®. (5 x 10“4 Torr) pressão parcial de SÍ2H£: 1,33 x 10³ Pa. (1,0 x 10“³ Torr)

Como resultado, foram depositadas películas finas de Al-Si na gama de temperaturas de substrato de 160°C a 400°C que não continham impurezas de carbono e eram excelentes em planura e densidade, similarmente ao Exemplo experimental 1.

Exemplo 5

Este Exemplo 5 realiza a deposição usando outro gás, que não o SÍ2H6, como gás do composto contendo átomos de silício.

Exemplo......experimental 7 procedimento do Exemplo 1 foi repetido para efectuar a deposição, com a excepção de ter sido usado SÍH4 em vez de SÍ2H£ como material de partida contendo Si e os parâmetros terem sido fixados como se segue:

pressão total: 199,84 Pa (1,5 Torr) pressão parcial de HDMA: 6,67 x 10“2 p_a (5 _x 10~4 Torr) pressão parcial de SÍH4: 1,33 x 10~³ Pa. (1 x 10“^ Torr)

Como resultado, foram depositadas películas finas de Al-Si na gama de temperaturas de 160°C a 400°C que não contêm impurezas de carbono e são excelentes em planura e densidade, similarmente ao Exemplo experimental 1.

Os Exemplos 6 a 8 e os Exemplos experimentais 8 a 15 são exemplos da formação selectiva de películas de Al-Si.

Exemplo 6

Neste Exemplo 6, é efectuada deposição selectiva de Al-Si, usando o dispositivo mostrado na Fig. 1. 0 tubo reaccional 2 é evacuado internamente para cerca de 1,33 x 10^ Pa (1 x 10“®

No entanto, também pode ser grau de vácuo no tubo reacPa (1 x 10^s Torr).

524

CPO 7033 PT(MO/TK/ek) •35“

Torr), pela, unidade de evacuação 9. formada película de Al-Si mesmo se o cional 2 for pior do que 1,33 x 10“^

Depois da lavagem da bolacha, de Si, 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 para 1,33 x 10⁴ 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 ê evacuada para um grau de vácuo de cerca de 1,33 x 10~6 Pa (lxl08 Torr).

Neste Exemplo, o DMAH é alimentado através da primeira linha de gás. Como gás transportador da linha de DMAH é utilizado H2. A segunda linha de gás é usada para ο H2 e a terceira linha de gás para o Sa^H^,. Passando 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 lento 8. Neste Exemplo, é feita uma pressão típica de 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 predeterminada, são introduzidos DMAH e S12H5 dentro do tubo reaccional, através da linha de DMAH e da linha de SÍ2H£. A pressão total é cerca de 199,98 Pa (1,5 x 10⁴ Torr) e a pressão parcial de DMAH, imposta, é cerca de 1,99 x 10~² Pa (1,5 x 10⁴ Torr). A pressão parcial de SÍ2H& imposta é 2,67 x IO⁴ Pa (2 x 10“⁶ Torr). Quando são introduzidos no tubo reaccional 2, SÍ2H6 e DMAH, é depositado Al-Si. Depois de ter decorrido um tempo de deposição predeterminado, pára-se a alimentação de DMAH e SÍ2H£. A seguir pára-se o aquecimento do aquecedor 4 para o 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-Si são como descritos

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-36Exemplo......experimental 8

Foram sujeitos substratos Si (tipo Ν, 1 - 2 ohm.cm) a oxi cíação térmica a uma. temperatura de 1000°C de acordo com o sistema de combustão de hidrogénio (Hç: 4 litros/M, 02^: 2 litros/M).

o

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 da proteeção, com a proteeção foto-sensível como máscara, o SÍO2 revestido foi gravado por gravação de ião reactivo (RIE), etc., para ter o substrato de Si parcialmente exposto. Assim, foram preparadas 130 folhas de amostras, tendo vários tamanhos de orifício de SÍO2 de 0,25 pm x 0,25 pm - 100 pm x 100 pm, a temperatura do substrato foi fixada em 13 níveis e foram depositadas películas de Al-Si sobre grupos de 10 folhas individuais, cada um dos grupos às temperaturas respectivas, seguindo o procedimento descrito acima sob as seguintes condições:

pressão total: 199,98 Pa (1,5 Torr) pressão parcial do DMAH: 1,99 x 10™2 p_a (1,5 x 10“^ Torr) pressão parcial de Si^H^: 2,67 x 10~4 Pa (2 x 10^ Torr)

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

5 CPO

TABELA

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Nas amostras anteriores, não foi depositado Al-Si no S1O2 na gama de temperaturas de 160°C a 450°C e só foi depositado Al-Si na porção com abertura no SÍO2 que tem o Si exposto. Além disso, quando a deposição foi realizada continuamente, na gama de temperaturas anterior, durante 2 horas, manteve-se deposição selectiva sirnilar.

Exemplo.....experimental........ 9

Seguindo 0 mesmo procedimento do Exemplo 1, fixando os parâmetros como se segue:

pressão total: 199,98 Pa (1,5 Torr) pressão parcial de DMAH: 6,67 x IO² p_a (5 _x χο~4 Torr) temperatura do substrato (Tsub): 300°C e variando a pressão parcial de S12H6 de 1,99 x IO'² Pa (1,5 x IO² Torr) a 1,33 x 10² Pa (1 x 1O4 Torr) para efectuar deposição. 0 conteúdo em Si (¾ ern peso) das películas de Si variou de 0,005¾ a 5%, aproximadamente, em proporção com a pressão parcial de SÍ2H£. Em relação à resistividade, conteúdo em carbono, vida média do circuito eléctrico, densidade de sinuosidades e geração de espigão, foram obtidos os mesmos resultados do Exemplo experimental 8. No entanto, em amostras com um conteúdo em Si de 4%, ou mais, foi gerada deposição nas películas que parece ser Si, piorando a morfologia da superfície fazendo, assim, a reflectância 65%, ou menos. Amostras tendo um conteúdo em Si de menos do que 4% exibem uma reflectância de 80 a 95%, que foi a mesma do Exemplo experimental 8 .

Alérn disso, similarmente ao Exemplo experimental 8, foi, também, confirmada a deposição selectiva sobre toda a região dependente do material da superfície do substrato.

Exemplo 7

Primeiro, o procedimento para formação da película de Al-Si é como se segue. 0 tubo reaccional 2 é evacuado internamente para cerca de 1,33 x 10“^ Pa (1 x 10“⁸ Torr), pela unidade de evacuação 9. A película de Al-Si pode ser formada mesmo se o grau de vácuo no tubo reaccional 2 for pior do que 1,33 x 10^ Pa (1 x 10“⁸ Torr).

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CPO 7038 PT(MO/TK/ek) /-7-jtsstSS»

-39Depois da lavagem da bolacha de Si, a câmara de condução 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 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 é fechada e evacuada para um grau de vácuo na câmara de reacção 2 de cerca de 1,33 x 10“⁶ Pa (1χ10~⁸ Torr).

Neste Exemplo, a primeira linha de gás é usada para DMAH. Como gás transportador para a linha de DMAH é utilizado Ar. A segunda linha de gás é usada para o H2- A terceira linha de gás é proporcionada para o 5i2H£.

Passando 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. Eaz-se, neste Exemplo, uma pressão típica de 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, são introduzidos DMAH e 312¾ ^no tubo reaccional, através da linha de DMAH e da linha de SÍ2H£. A pressão total é cerca de 199,98 Pa (1,5 Torr) e é imposta uma pressão parcial do DMAH de cerca de 1,99 x 10^ Pa (1,5 x IO^-4 Torr). Quando são introduzidos no tubo reaccional 2 SÍ2H6 e DMAH é depositado o Al-Si. Depois de ter decorrido um tempo de deposição predeterminado pára-se a alimentação de DMAH e Si2Hg,. A seguir, pára-se o aquecimento do aquecedor 4 para arrefecimento da bolacha. Pára-se a alimentação de 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-Si são como descritas acima.

Exemplo experimental 10

Foram formadas películas de Al-Si de acordo com o processo do Exemplo 7. Para as películas depositadas obtidas, no que respeita a resistividade, conteúdo em carbono, vida média do

524

CPO 7038 PT(MO/TK/ek) rgjf

-40circuito eléctrico, velocidade de deposição, densidade de sinuosidades, geração de espigão e reflectância, foram obtidos os mesmos resultados do Exemplo experimental 8.

Além disso, a selectividade da deposição em relação ao substrato foi a mesma do Exemplo experimental 8.

Exemplo experimental 11

Seguindo o mesmo procedimento do Exemplo 7, fixando os parâmetros como se segue:

pressão total: 199,98 Pa (1,5 Torr) pressão parcial de DMAH: 6,67 x 10² Pa (5 x 10~⁴ Torr) temperatura de substrato (Tsub): 300°C e variando a pressão parcial do SÍ2H^ de 2,99 x 10“·^ Pa (1,5 x 10~⁷ Torr) até 1,33 x IO^-2 Pa (1 x 10~⁴ Torr) para efectuar a deposição. 0 conteúdo em Si (% em peso) das películas de Al-Si variou entre 0,005% e 5%, aproximadamente, em proporção com a pressão parcial de Si^H^,. Em relação à resistividade, conteúdo em carbono, vida média do circuito eléctrico, velocidade de deposição, densidade de sinuosidades e geração de espigão foram obtidos os mesmos resultados do Exemplo experimental 8. No entanto, em amostras tendo um conteúdo em Si de 4%, ou rnais, foi gerada deposição nas películas que parece ser Si, piorando a morfologia da superfície tornando, assim, a reflectância 65%, ou menos. Amostras tendo um conteúdo em Si de menos de 4% exibem uma reflectância de 80 a 95%, que era a mesma do Exemplo experimental 8. Além disso, similarmente ao Exemplo experimental 8, também foi confirmada a deposição selectiva, sobre toda a região, dependente do material da superfície do substrato.

Exemplo......θ

Este Exemplo éa deposição selectiva de Al-Si de acordo com o processo CVD de baixa pressão.

Exemplo experimental 12

Por meio do dispositivo de CVD de pressão reduzida mostrado na Fig. 2, são formadas películas de Al-Si sobre os substratos com as constituição descritas abaixo (Amostras 5-1 - 5-179).

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CPO 7038 PT(MO/TK/ek)

fi c^; r í'

Preparação.....da Amostra 5-1

Sobre um silício monocristalino, como 0 primeiro material da superfície do substrato doador de electrões, foi formada uma película de S3.O2 oxidado termicamente, como o segundo material de superfície do substrato não doador de electrões, e a formação do padrão foi efectuada de acordo com os passos foto-litográficos, como é mostrado no Exemplo experimental 8, para se ter a superfície monocristalina parcialmente exposta.

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

SÍO2 oxidada termicamente era 7000 A, com o tamanho da porção de silício monocristalino, nomeadamente a abertura, sendo de 3 um x 3 um. Assim, foi preparada a Amostra 5-1. (A partir daqui, esta amostra é expressa como SÍO2 oxidado termicamente (a partir daqui abreviado como T-Si02)/silicio monocristalino).

Preparação das Amostras 5-2 -5-179

A Amostra 5-2 é uma película oxidada por CVD de pressão normal (a partir daqui abreviado como Si02)/silicio monocristalino.

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

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

A Amostra 5-5 é uma pelicula oxidada dopada corn fósforo e boro formada, por CVD de pressão normal (a partir daqui abreviada como BSPG)/silício monocristalino formado por CVD de pressão nor mal.

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

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

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CPO 7038 PT(MO/TK/ek) •âe»*

-42A Amostra 5-8 é uma. película nitrificada formada por CVD de baixa pressão (a partir daqui abreviada como LP-S:N)/silicio monocristalino.

A Amostra 5-9 é uma película nitrificada formada pelo dispositivo de ECR (a partir daqui abreviada como ECR-SiN)/silíci o mο ηoc r istalino.

Posteriormente, por combinações dos primeiros materiais de superfície do substrato doadores de electrões e dos segundos materiais de superfície do substrato não doadores de electrões, foram preparadas as Amostras 5-11 - 5-179 mostradas na Tabela. 3. Como primeiro material de superfície do substrato foram empregues silício monocristalino (Si monocristalino), silício policristalino (Si policristalino), silício amorfo (Si amorfo) (W), molibdénio (WSi), silicieto -silício (Al-Si), tungsténio (Mo), tântalo (Ta), silicieto de tungsténio de titãnio (TiSi), alumínio (Al), alumíniotitânio-alumínio (Al-Ti), nitreto de titãnio (TiN), cobre (Cu), alumínio-silício-eobre (Al-Si-Cu), alumínio-paládio (Al-Pd), titãnio (Ti), silicieto de molibdénio (Mo-Si), silicieto de tântalo (Ta-Si). Estas amostras e substratos de AI2O3, substratos de vidro SiC>2 foram colocados no dispositivo CVD de baixa pressão, mostrado na Fig. 2, e foram formadas películas de Al dentro da mesma placa. As condições de 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 10~3 Pa (3,0 x 10~⁸ Torr), uma pressão parcial de SÍ2H^ de 1,33 x 10~⁴ Pa (1,0 x 10“⁶ Torr), uma temperatura de substrato de 300°C e formação de película de 10 minutos.

um

Como resultado da formação da película sob estas em relação a todas as amostras a que foi aplicado tempo de condições, o padrão, da Amostra 5-1 à 5-179, ocorreu a deposição de película de Al-Si apenas sobre a primeira superfície de substrato doadora de electrões para se embutir completamente na. abertura com 7000 A de profundidade. Verificou-se que a qualidade da. película de Al-Si era muito boa, exibindo as mesmas propriedades de um preparado a uma temperatura de substrato de 300°C, mostrado no Exemplo expe-

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CPO 7038 PT(MO/TK/ek)

-43rimental 8. Por outro lado, sobre a segunda superfície do substrato que não é doadora de electroes, não foi depositada qualquer película, de Al-Si, pelo que foi obtida selectividade comple.....

ta. Sobre ambos os substratos, o de AI2O3 e o de vidro de S1O2, que não são doadores de electroes, não foi depositada qualquer pelicula de Al-Si.

Exemplo......experimental 13

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

Sobre uma pelicula oxidada termicamente, como segundo material de superfície do substrato não doador de electrões, foi formado Si policristalino, como primeiro material de superfície do substrato doador de electrões e a formação do padrão foi efectuada de acordo com os passos foto-litográficos mostrados no Exemplo experimental 8, para se ter a superfície da película oxidada termicamente parcialmente exposta. A espessura da pelícuo la de silício policristalino, nessa altura, era de 2000 A, com o tamanho da porção exposta da película oxidada termicamente, nomeadamente sendo a abertura de 3 um x 3 pm. Esta, amostra é chamada 6-1. Por combinações dos segundos materiais da superfície de substrato, não doadores de electrões (T-Sí0₂, CVD-SiO₂, BSG, PSG, BPSG, P-SiN, T-SiN, LP-SiN, ECR-S:N) e dos primeiros materiais da superfície do substrato, doadores de electrões, (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 4. Estas amostras foram colocadas no dispositivo CVD de baixa pressão mostrado na Fig. 2, e foi formada uma pelicula de Al-Si sobre a mesma placa. As condições de formação da película foram, uma pressão do tubo reaccional de 39,99 Pa (0,3 Torr), uma. pressão parcial de DMAH de 3,99 x 10- Pa (3,0 x 10“⁸ Torr), uma pressão parcial de Si₂H^ de 1,33 x IO⁴ Pa (1,0 x 10~6 Torr), uma temperatura de substrato de 300°C e um tempo de formação da pelicula de 10 minutos. Como resultado da formação da pelicula sob estas condições, em todas as amostras da 6-1 até à 6-169, não foi depositada qualquer

524

CPO 7033 PT(MO/TK/ck)

película d não doador o

A apenas no e Al-Si na abertura tendo exposto o segundo substrato de electroes mas foi depositado Al-Si de cerca de 7000 primeiro substrato doador de electroes. Verificou-se que a qualidade da pelicula de Al-Si depositada exibindo as mesmas propriedades cbTuma preparada substrato de 300°C no Exemplo experimental ra de era muito boa, a uma temperatu8.

524

CPO 7038 PT (MO/TK/ck)

TABELA

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524

CPO 7038 PT (MO/TK/ck)

TABELA

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524

CPO 7038 PT (MO/YK/ck)

TABELA 4 (continuação)

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524

CPO 7038 PT(MO/TK/ck) mesmo

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-49Exemplo......experimental 14

Quando a deposição foi realizada de acordo oom o procedimento mostrado no Exemplo experimental 8, usando como gás de partida e fixando as condições como se segue:

pressão total: 199,98 Pa (1,5 Torr) pressão parcial do 6,67 x 10^z pressão parcial de 312¾^: 1,33 x 10“^

Pa (5 x 10'4 Torr), Pa (1 x IO'⁵ Torr) na gama de temperaturas de substrato de 160°C a 400°C, foi depositada uma película fina de Al-Sinão contendo impurezas de carbono e tendo excelente planura, densidade e selectividade com os materiais da superfície do substrato como no Exemplo experimental 8.

Exemplo......experimental 15

Quando a deposição foi realizada seguindo o procedimento do Exemplo experimental 8, mas substituindo, como material de partida contendo Si, ο 3ί2Η^ por SÍH4 e fixando às condições como se segue:

pressão total: 199,98 Pa (1,5 Torr) pressão parcial de DMAH: 6,67 x 10^ Pa (5 x 10~4 Torr) pressão parcial de SÍH4: 1,33 x 10“2 p_a ζΐ χ 10⁵ Torr) na gama de temperaturas de substrato de 160°C a 400°C, foi depositada, como ?°Exemplo experimental 8, uma película fina de Al-Si, não contendo impurezas de carbono e tendo excelente planura, densidade e selectividade com os materiais ds. superfície do substrato.

Ensaio......comparativo

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

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

Quando a película de Al assim formada foi avaliada, verificou-se gue continha, no minimo, cerca de 2% de carbono.

524

CPO 7038 PT(MO/TK/ck)

-50β·

A resistividade tornou-se 2 vezes maior, ou mais, do que no caso ern que foi utilizado h'2.

No que respeita à reflectância, foi reduzida para cerca de 1/3 a 1/9, relativarnente ao caso em que foi utilizado H2Similarmente, a vida do circuito eléctrico foi encurtada por 1 a 2 números, a probabilidade de geração de sirruosidades tornou-se maior por 2 números, ou mais, e verificou-se que era gerado um grande número de espigões.

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 o uso do H2 é inferior em qualidade e não satisfez como película de Al para um dispositivo semicondutor.

Separadamente, sem usar H2, o DMAH foi decomposto pelo método CVD óptico para depositar Al. Como resultado, foram observadas algumas melhorias, como não conter carbono e semelhantes, na película de Al preparada, quando comparada com o caso em que não é utilizada luz, mas outras características não foram tão melhoradas, e a película 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.

Guando o DMAH chega ao substrato doador de electrões, nomeadamente o substrato tendo electrões no estado no qual estão ligados átomos de hidrogénio (Fig. 4A) como os grupos metilo dirigidos para o lado do substrato, um electrão do substrato quebra uma ligação de Al e de um grupo metilo (Fig. 4B e 4C).

esquema reaccional nesta altura, é como se segue:

(CH₃)₂A1H + 2H + 2e -> 2CH₄ f + Al-H

Além disso, prosseguirão, sobre o Al depositado tendo electrões livres, reacções similares para os átomos de hidrogénio

524

ΟΡΟ 7038 PT(MO/TK/ek)

--51-

restantes (Fig. 13D). Aqui quando os átomos de hidrogénio são deficientes, as moléculas de hidrogénio que constituem o gás de reacção são decompostas sobre o substrato para fornecer átomos de hidrogénio. Por outro lado uma vez que não existem electrões sobre a superfície doadora de electrões, a reacção mencionada acima não prossegue e não se deposita Al.

As Figs. 4A-4D são ilustrações para melhor compreensão do mecanismo da reacção e o número de H & Al mostrados nas Figs. 4A-4D não são necessariamente coincidentes.

No oaso de uma película de Al-Si, os átomos de Si são incorporados no Al durante o processo da reacção descrita acima.

Como descrito acima, de acordo com o presente invento, pode ser depositada, sobre um substrato, uma película de Al-Si com baixa resistividade, densa e plana.

Além disso, dependendo do tipo de substrato, pode ser formado Al-Si com excelente selectividade.

524

CPO 7038 PT (MO/TK/ek) — 52“

Claims (24)

1. REIVINDICAÇOE.....S

   k.2a

   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 alquilaluminio de um gás contendo átomos de silício 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 450SC, para formar uma pelicula de alumínio contendo silício, sobre a referida superfície doadora de electrões (A).
2. 2 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido hidreto de alquilaluminio ser o hidreto de dimetilaluminio.
3. 3 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido hidreto de alquilaluminio 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 simples, 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.
7. 7 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado

   71 524

   CPO 7038 PT (MO/TK/ek)

   -53#í'^r por o referido substrato ser um metal contendo pelo menos um elemento seleccionado de entre tungsténio, molibdénio, tântalo, alumínio, titânio e cobre.
8. 8 - Processo de acordo oom a reivindicação 1 por o referido substrato ser um metal.

   caracterizado
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 - Prooesso de produção de uma película depositada, caracterizado por compreender os passos de:

    (a) proporcionar um substrato possuindo uma superfície doadora de electrões (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, de um gás contendo átomos de silício e de hidrogénio gasoso no referido espaço destinado à formação da película depositada; e (c) manutenção da temperatura da referida superfície doadora de electroes (A) na gama desde a temperatura de decomposição do referido hidreto de alquilaluminio até 4502C, para formar uma película de alumínio contendo silício, seleotivamente, 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 dimetilalumínio.
14. 14 - Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por o referido hidreto de alquilaluminio ser hidreto de monometilalumínio.
15. 15 - Processo de acordo com a reivindicação 12, caracteriza71 524

    CPO 7038 PT (MQ/TK/ek) do 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 (B) 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 (B) 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 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 (B) 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 dé 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 (B) ser formada por um material isolante.
21. 21 - Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por a referida superfície doadora de electrões (A) ser formada

    71 524

    CPO 7038 PT (MO/TK/ek)

    -55por urn silicieto e a referida superfície não doadora de electrões (B) ser formada por- um material isolante.
22. 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 alquilaluminio, um gás contendo átomos de silício e hidrogénio gasoso.
23. 23 -- Processo de produção de uma película depositada, caracterizada por compreender a deposição selectiva de alumínio contendo silício, de acordo com o processo da deposição química de vapor, utilizando um gás de um hidreto de alquilaluminio, um gás contendo átomos de silício e hidrogénio gasoso sobre um substrato possuindo uma. superfície isolante e uma superfície semicondutora.
24. 24 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações

    1, 12, 22 e 23, caracterizado por o gás contendo átomos de silício ser seleccionado de entre SÍH4, Si₂H£, ^Si3^H8> Si(CH3)4, SÍCI4, SiH₂Cl₂ e SÍH3CI.

    Lisboa, “t. Ui. - - »