(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路（１０）における固体材料の薄膜（１４）を製造する方法であって、
第１の基板表面（４）と第２の基板表面（６）とを有する基板（８）を提供する工程であって、該第１の基板表面（４）は、該第２の基板表面（６）の対応する物理的特性と異なる少なくとも１つの物理的特性を有する、工程と、
液体堆積プロセスを用いて前駆体液体を該基板（８）に付与し、該基板（８）上にコーティング（１１、１３）を形成する工程と、
該基板（８）上の該コーティング（１１、１３）を処理する工程と
を包含し、
液体堆積プロセスを用いて該前駆体液体を該第１の基板表面（４）および該第２の基板表面（６）に付与する工程が、該前駆体液体を処理すると、該第１の基板表面（４）上に該固体材料の薄膜（１４）を形成し、該前駆体液体を処理すると、該第２の基板表面（６）上には固体薄膜を形成しないように、該前駆体液体および該前駆体液体堆積プロセスを選択する工程を特徴とし、
該少なくとも1つの物理的特性は、相対電位を含み、
該前駆体液体は、帯電している、方法。
【請求項２】
集積回路（１０）における固体材料の薄膜（１４）を製造する方法であって、
単一の基板（８）上に第１の基板表面（４）および第２の基板表面（６）を提供する工程であって、該第１の基板表面（４）は、該第２の基板表面（６）の対応する物理的特性と異なる少なくとも１つの物理的特性を有する、工程と、
液体堆積プロセスを用いて前駆体液体を該基板（８）に付与し、該基板（８）上にコーティング（１１、１３）を形成する工程と、
該基板（８）上の該コーティング（１１、１３）を処理する工程と
を包含し、
該第１の基板表面を提供する工程は、前駆体液体を該第１の基板表面に付与し、該前駆体液体を処理すると、その上に固体材料の薄膜が形成しやすい基板表面（４）を提供する工程を包含し、
該第２の基板表面を提供する工程は、該前駆体液体を該第２の基板表面（６）に付与し、該前駆体液体を処理すると、その上に固体材料の薄膜が形成しにくい表面である基板表面（６）を提供する工程を包含することを特徴とし、
該少なくとも1つの物理的特性は、相対電位を含み、
該前駆体液体は、帯電している、方法。
【請求項３】
前記第１の基板表面（４）から前記固体材料の薄膜（１４）を除去することなく、前記第２の基板表面（６）から残留物を除去するために、前記基板（８）を洗浄する工程をさらに特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記洗浄する工程は前記基板（８）をウォッシングする工程を包含することを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記前駆体液体は、ＨＭＤＳおよびジオキサンからなる群から選択される溶媒を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項６】
前記前駆体堆積プロセスは、ミスト堆積プロセスを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項７】
前記前駆体堆積プロセスは、ミストドロップレットが前記第２の基板表面（６）に比べて、前記第１の基板表面（４）により容易にひっつくように、該ミストドロップレットのドロップレットサイズ範囲を用いる工程を包含するミスト堆積プロセスを含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記前駆体堆積プロセスは、固体薄膜（１４）が前記第１の基板表面（４）上に形成され、固体薄膜が前記第２の基板表面（６）上に形成されないような堆積速度を用いたミスト堆積プロセスを含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記前駆体液体を基板に付与する工程の前に、該前駆体液体は、帯電しており、
前記第１の基板表面（４）は導電性材料を含み、前記第２の基板表面（６）は絶縁性材料を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項１０】
前記導電性材料は、プラチナ、イリジウム、ルテニウム、パラジウム、タングステン、チタンタングステン、金属シリサイド、窒化タンタル、窒化アルミニウムチタンおよび窒化チタンからなる群から選択されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記絶縁性材料は、シリコン酸化物、窒化シリコン、酸窒化シリコンおよび酸フッ化シリコンからなる群から選択されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記処理する工程は、真空に曝すこと、紫外線照射に曝すこと、電気ポーリング、乾燥、加熱、ベーキング、高速熱処理およびアニーリングからなる群から選択されるプロセスを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項１３】
集積回路（１０）における固体材料の薄膜（１４）を製造する方法であって、
第１の基板表面（４）と第２の基板表面（６）とを有する基板（８）を提供する工程であって、該第１の基板表面（４）は、該第２の基板表面（６）の対応する物理的特性と異なる少なくとも１つの物理的特性を有する、工程と、
液体堆積プロセスを用いて前駆体液体を該基板（８）に付与し、該基板（８）上にコーティング（１１、１３）を形成する工程と、
該基板（８）上の該コーティング（１１、１３）を処理する工程と、
液体堆積プロセスを用いて該前駆体液体を該第１の基板表面（４）および該第２の基板表面（６）に付与する工程が、該前駆体液体を処理すると、該第１の基板表面（４）上に該固体材料の薄膜（１４）を形成し、該前駆体液体を処理すると、該第２の基板表面（６）上には固体薄膜を形成しないように、該前駆体液体および該前駆体液体堆積プロセスを選択する工程と
を包含し、
該第１の基板は、プラチナ、イリジウム、ルテニウム、パラジウム、タングステン、チタンタングステン、金属シリサイド、窒化タンタル、窒化アルミニウムチタンおよび窒化チタンからなる群から選択され、
該前駆体液体を基板に付与する工程の前に、該前駆体液体は、帯電していることを特徴とする、方法。
【請求項１４】
集積回路（１０）における固体材料の薄膜（１４）を製造する方法であって、
第１の基板表面（４）と第２の基板表面（６）とを有する基板（８）を提供する工程であって、該第１の基板表面（４）は、該第２の基板表面（６）の対応する物理的特性と異なる少なくとも１つの物理的特性を有する、工程と、
液体堆積プロセスを用いて前駆体液体を該基板（８）に付与し、該基板（８）上にコーティング（１１、１３）を形成する工程と、
該基板（８）上の該コーティング（１１、１３）を処理する工程と
液体堆積プロセスを用いて該前駆体液体を該第１の基板表面（４）および該第２の基板表面（６）に付与する工程が、該前駆体液体を処理すると、該第１の基板表面（４）上に該固体材料の薄膜（１４）を形成し、該前駆体液体を処理すると、該第２の基板表面（６）上には固体薄膜を形成しないように、該前駆体液体および該前駆体液体堆積プロセスを選択する工程と
を包含し、
該第２の基板は、シリコン酸化物、窒化シリコン、酸窒化シリコンおよび酸フッ化シリコンからなる群から選択され、
該前駆体液体を基板に付与する工程の前に、該前駆体液体は、帯電していることを特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
（１．発明の分野）
本発明は、集積回路の製造方法に関し、より詳細には、不均一な表面特性を有する表面上に前駆体液体の選択堆積によって集積回路を製造する際の固体材料の薄膜の形成を改善する方法に関する。
【０００２】
（２．問題提起）
集積回路の製造には、順次、材料層を堆積し、パターニングし、エッチングして回路の種々のコンポーネントを形成するといった多くの一連の工程を必要とする。
【０００３】
集積回路の製造に関する問題の１つは、一旦堆積された薄膜層は、通常、複雑な多段階のプロセスを用いてパターニングされエッチングされる必要があるということである。パターニングプロセスおよびエッチングプロセスは時間を要し、高価である。さらに、特定の層を除去するためのエッチング機構を正確に制御できない場合があり、その結果、集積回路にダメージが生じ、製造の歩留まりを悪くする。
【０００４】
（３．問題の解決策）
本発明は、集積回路基板上に固体材料薄膜を選択的に堆積するための方法を提供することによって、パターニングおよびエッチングに関連する問題を解決する。本発明の方法によれば、固体材料薄膜は、基板の選択された部分上にのみ形成される。その結果、選択されなかった部分から固体材料薄膜を除去するための、薄膜のパターニングおよびエッチングが不用となる。
【０００５】
少なくとも１つの物理的特性が異なるように基板の選択された部分とその他の部分を選択し、薄膜が、選択された物理的特性を有する基板の部分上に形成され、異なる物理的特性を有する基板の部分上には形成されないように堆積プロセスを選択することによって、固体材料薄膜は基板の選択された部分にのみ選択的に形成され、基板の他の部分には形成されない。
【０００６】
好適な実施形態において、本発明の方法は、第１の基板表面および第２の基板表面を有する基板表面を有する基板を提供する工程と、液体コーティングが第１の基板表面を湿潤させるのに適し、かつ第２の基板表面を湿潤させるのに適さない表面張力を有するように、基板表面上に液体コーティングを形成するための、前駆体液体を提供する工程と、前駆体液体を基板表面に付与して、液体コーティングを形成する工程と、基板表面上の液体コーティングを処理し、第１の基板表面上に固体材料薄膜を形成する工程とを包含する。
【０００７】
本発明は、第１の基板表面および第２の基板表面を有する基板を提供する工程であって、第１の基板表面が、第２の基板表面の対応する物理的特性と異なる少なくとも１つの物理的特性を有する、工程と、液体堆積プロセスを用いて前駆体液体を第１の基板および第２の基板に付与とする工程が、液体前駆体を処理すると第１の基板表面上に固体薄膜を形成し、液体前駆体を処理すると第２の基板表面上には固体薄膜を形成しないように、前駆体液体および前駆体液体堆積プロセスを選択する工程と、液体堆積プロセスを用いて前駆体液体を基板に付与して、基板をコーティングする工程と、基板上のコーティングを処理して、第１の基板表面上に固体材料薄膜を形成する工程とを包含する、集積回路において固体材料薄膜を製造する方法を提供する。好ましくは、上記方法は、第１の基板表面から固体材料薄膜を除去することなく、第２の基板表面から残留物を除去するために基板を洗浄する工程をさらに包含する。好ましくは、洗浄工程は基板をウォッシングする工程を包含する。好ましくは、前駆体液体を選択する工程は、第２の表面よりも第２の表面をより容易に湿潤させる前駆体液体を選択する工程を包含する。好ましくは、前駆体液体を選択する工程は、ＨＭＤＳおよびジオキサンからなる群から選択される溶媒を含む前駆体液体を選択する工程を包含する。好ましくは、前駆体堆積プロセスを選択する工程は、スピンコーティングおよびミスト堆積からなる群からのプロセスを選択する工程を包含する。好ましくは、前駆体堆積プロセスを選択する工程は、ミスト堆積プロセスを選択する工程を包含し、ドロップレットが第２の表面よりも第１の表面により容易にひっつくように、ミストのドロップレットサイズ範囲を選択する工程をさらに包含する。好ましくは、前駆体堆積プロセスを選択する工程は、ミスト堆積プロセスを選択する工程を包含し、固体薄膜が第１の表面上に形成され、第２の表面上には形成されないような堆積速度を選択する工程をさらに包含する。好ましくは、第１の表面は導電性材料を含み、第２の表面は絶縁性材料を含む。好ましくは、導電性材料は、プラチナ、イリジウム、ルテニウム、パラジウム、タングステン、チタンタングステン、金属シリサイド、窒化タンタル、窒化アルミニウムタンタルおよび窒化タンタルからなる群から選択される。好ましくは、絶縁性材料は、シリコン酸化物、窒化シリコン、酸窒化シリコンおよび酸フッ化シリコンからなる群から選択される。好ましくは、第１の表面は引っ張り応力を有する材料を含み、第２の表面は圧縮応力を有する材料を含む。好ましくは、処理する工程は、真空に曝すこと、紫外線照射に曝すこと、電気ポーリング、乾燥、加熱、ベーキング、高速熱処理およびアニーリングからなる群から選択されるプロセスを含む。
【０００８】
別の局面において、本発明は、第１の基板表面および第２の基板表面を有する基板を提供する工程であって、第１の基板表面が、前駆体液体を第１の基板表面に付与し、前駆体液体を処理すると、その上に固体材料薄膜が形成しやすい表面であり、第２の基板表面が、前駆体液体を第２の基板表面に付与し、前駆体液体を処理すると、その上に固体材料薄膜が形成しにくい表面である、工程と、前駆体液体を基板に付与する工程と、基板上の前駆体液体を処理し、第１の基板表面上に固体材料薄膜を形成する工程とを包含する、集積回路において固体材料薄膜を製造する方法を提供する。好ましくは、上記方法は、第１の基板表面から固体材料薄膜を除去することなく、第２の基板表面から残留物を除去するために、基板を洗浄する工程をさらに包含する。好ましくは、洗浄する工程は、基板をウォッシングする工程を包含する。好ましくは、前駆体液体は、ＨＭＤＳおよびジオキサンからなる群から選択される。好ましくは、第１の表面は導電性材料を含み、第２の表面は絶縁性材料を含む。好ましくは、導電性材料は、プラチナ、イリジウム、ルテニウム、パラジウム、タングステン、チタンタングステン、金属シリサイド、窒化タンタル、窒化アルミニウムチタンおよび窒化チタンからなる群から選択される。好ましくは、絶縁性材料は、シリコン酸化物、窒化シリコン、酸窒化シリコンおよび酸フッ化シリコンからなる群から選択される。好ましくは、第１の表面は引っ張り応力を有する材料を含み、第２の表面は圧縮応力を有する材料を含む。好ましくは、付与する工程は、スピンコーティングおよびミスト堆積からなる群から選択される。好ましくは、処理する工程は、真空に曝すこと、紫外線照射に曝すこと、電気ポーリング、乾燥、加熱、ベーキング、高速熱処理およびアニーリングからなる群から選択されるプロセスを含む。
【０００９】
さらなる局面において、本発明は、湿潤部分および非湿潤部分を有する基板表面を有する基板を提供する工程と、液体コーティングが湿潤部分を湿潤させるのに適し、かつ非湿潤部分を湿潤させるのに適さない表面張力を有するように、基板表面上に液体コーティングを形成するための前駆体液体を提供する工程と、前駆体液体を基板表面に付与し、湿潤部分上に固体材料薄膜を形成する工程とを包含する、集積回路において固体材料薄膜を製造する方法を提供する。好ましくは、固体材料薄膜は金属酸化物を含み、最も好ましくは、層状超格子材料または二酸化シリコンを含む。好ましくは、前駆体液体は金属化合物を含み、好ましくは、金属化合物は、金属２−エチルヘキサノートおよび金属２−メトキシエトキシドからなる群から選択され、溶媒は、アルコール、芳香族炭化水素およびエステルからなる群から選択される。好ましくは、上記方法は、非湿潤部分から不要な材料を除去するために、基板表面をウォッシングする工程をさらに包含する。
【００１０】
さらにさらなる局面において、本発明は、第１の表面を有する第１の材料を含む第１の層と、第２の表面を有する第２の材料を含む第２の層と、第２の層上に形成される第３の材料を含む第３の層と、第１の層と、第２の層と、第３の層とが接する接触領域と、第１の表面が、接合領域に隣接し、かつ一方の側の第１の部分および第１の部分から接合領域に隣接し、かつもう一方の側の第２の部分を有し、第１の表面の第１の部分および第２の部分が互いに同じ高さであること含む集積回路を提供する。好ましくは、第３の層は、第２の層の直上に形成される。
【００１１】
本発明の方法は、集積回路を製造するために必要なプロセス工程数を減らすことを可能にするだけでなく、センシティブな集積回路用途に有用な高品質な薄膜を可能にする。本発明の多くの他の特徴、目的および利点は、添付の図面とともに読めば、以下の説明から明らかとなる。
【００１２】
（好適な実施形態の詳細な説明）
集積回路デバイスを示す図１〜６および９は、実際の集積回路デバイスの任意の特定の部分の実際の平面図または断面図を意図していない。実際のデバイスでは、層は一定ではなく、それらの層は厚さの異なる部分がある可能性がある。実際のデバイスの種々の層は、湾曲していたり、重なったエッジを有している場合がある。実際の図を示す代わりに、図面は理想的な図を示している。これらの理想的な図を用いることによって、理想的な図を用いない場合に可能であるよりも本発明の方法をより明瞭かつ十分に示す。また、図面は、本発明の方法を用いて製造され得るデバイスの数多くの変形例のうちの１つのみを表している。
【００１３】
図１は部分的に完成した集積回路基板８を示す。集積回路基板８は、集積回路１０の部分の製造中の中間段階を示しいる。集積回路１０は、上に層３が堆積され、パターニングされ、エッチングされた層２を含む。層３の第１の基板表面４と、層２の表面１７（図６）の一部である第２の基板表面６とは、ともに基板８を形成する。本発明によれば、表面４の少なくとも１つの特性が、表面６の特性と異なっており、それにより液体、ミスト、またはガス蒸気状の前駆体を堆積すると、固体薄膜が一方の表面上に形成されるが、もう一方の表面上には形成されない。
【００１４】
本発明の第１の実施形態において、基板表面４は、基板表面６とは異なる表面張力を有している。一般に、固体−液体界面が、固体−気体表面張力Ｙsvよりも小さな表面張力Ｙslを有する場合、液体は固体表面を十分に湿潤させる傾向がある。このような場合、固体表面は、気体に曝されるよりも液体によって覆われる方がエネルギー的により好ましい。逆に、特定の固体表面上の液体は、固体−気体表面張力Ｙsvが固体−液体表面張力Ｙslよりも小さい場合には、湿潤させる傾向がない。このような場合には、固体表面は、液体よりも気体に曝された界面を有する方がエネルギー的により好ましい。本発明は、相対表面張力による液体前駆体の湿潤特性への影響の現象を用い、液体前駆体の集積回路基板への選択的付与を達成し、それにより固体材料薄膜の基板上への選択堆積を達成する。
【００１５】
本発明のこの第１の実施形態によれば、層３の固体−気体表面張力Ｙsv,4は、第１の基板表面４が基板８の湿潤部分４となるように選択される。逆に、層２の固体−気体表面張力Ｙsv,6は、第２の基板表面６が基板８の非湿潤部分６となるように選択される。一般に、液体前駆体と第１の基板表面４との間の固体−液体表面張力Ｙsl,4が、第１の基板表面４の固体−気体表面張力Ｙsv,4と比較して低い場合、液体前駆体は、第１の基板表面４の表面を湿潤させて、第１の基板表面４の表面張力を下げる傾向がある。逆に、液体前駆体と第２の基板表面６との間の固体−液体表面張力Ｙsl,6が、第２の基板表面６の固体−気体表面張力Ｙsv,6と比較して高い場合、液体前駆体は第２の基板表面６の表面を湿潤させない方がエネルギー的により好ましい。このような場合、液体前駆体は、第２の基板表面６の表面を湿潤させる傾向はない。その結果、液体前駆体は、液体の塊を形成し、第２の基板表面６と液体前駆体との間の界面の面積を小さくする。
【００１６】
液体前駆体は、１９９７年３月２５日にＭｃＭｉｌｌａｎらに付与された米国特許第５，６１４，２５２号に記載されるスピンオン法またはミスト堆積法を用いて付与される。好ましくは、ミスト堆積法が用いられる。図２は、図１に示される部分の製造におけるさらなる中間段階を示す。図２において、所望の固体材料薄膜のための液体前駆体は、ミスト堆積プロセスによって基板８に付与されている。液体前駆体の液体ミストドロップレットは崩れて、徐々に第１の基板表面４を湿潤させる。これは、液体前駆体と第１の基板表面４との間の固体−液体表面張力Ｙsl,4が、第１の基板表面４の固体−気体表面張力Ｙsv,4に比べて低いためである。液体と第１の基板表面４との間になす角は小さく、明瞭な非メニスカス５が生じる。逆に、第２の基板表面６上の液体ミストドロップレットは、第２の基板表面６を十分に湿潤させることはなく、その代わりに、液体は目立った凸状のメニスカス７を形成し、表面上で塊となる。これは、液体が、広がり、表面を湿潤させることがエネルギー的に好ましくないためである。上述のように、この結果をもたらす１つの要因は、液体前駆体と第２の基板表面６との間の固体−液体表面張力Ｙsl,6が、第２の基板表面６の固体−気体表面張力Ｙsv,6と比較して高いかどうかである。液体と第２の基板表面６との間の高い表面張力の結果、液体はその表面に対して大きな角をなし、表面上に明瞭な非メニスカスを示す。
【００１７】
図３は、図１に示す部分の製造におけるさらなる中間段階を示す。液体前駆体は、基板８の第１の基板表面４上に連続した液体コーティング１１を形成している。逆に、液体前駆体は、基板８の第２の基板表面６上に湿潤していない不連続なパターン１２を示す。
【００１８】
本発明の選択堆積法の別の例を図４に示す。図４では、液体前駆体の液体ミスト粒子が第１の基板表面４に衝突し、湿潤させるが、第２の基板表面６には衝突して跳ね返る。例えば、ミスト堆積プロセスの間、特定の粒径、質量および表面張力を有するミスト粒子は、ある速度で部分的に完成した集積回路基板８に向かう。２つの表面４および６の相対的な特性に応じて、選択された粒径の範囲のミスト粒子が、第１の基板表面４上に堆積して、その第１の基板表面４を湿潤させ得、一方１５のようなミスト粒子は、第２の基板表面６に衝突して跳ね返り、第２の基板表面６には、液体前駆体が実質的にない状態となる。その結果、図５に示されるように、第１の基板表面４は、液体前駆体の液体コーティング（１３）で湿潤した状態となり、第２の基板表面６は、液体前駆体が実質的にない状態となる。図５のような選択液体コーティングはまた、スピンオンプロセスまたは他の液体堆積プロセス中に、液体前駆体が基板８に付与される際に、第２の基板表面６がその液体前駆体をはじく場合に生じる。
【００１９】
ミスト粒子が表面４を湿潤させるが、表面６には衝突して跳ね返させる２つの表面の相対的な特性は、上述の相対的な表面張力を含み得る。この点においてまた効果的な別の特性は、２つの表面４および６の相対電位である。１実施形態において、粒子９は帯電しており、集積回路１０は帯電しているかまたはグランド状態であるかのいずれかである。層２が絶縁体であり、層３が導体である場合、異なる電位が表面４および６に生成し、その異なる電位によって粒子９は異なった影響を受ける。１実施形態において、粒子９は、正または負のいずれかに帯電しており、集積回路１０はグランド状態である。層３が導体であるので、表面４に生成する電荷はすべてすぐに中性化される。しかしながら、層２は絶縁体であるので、電荷は、層３よりもはるかに大きく粒子９を跳ね返す傾向にある層２上に積み重なる。従って、液体層は、表面６上ではなくて表面４上に形成される。あるいは、帯電している粒子９の電荷と逆の電荷が集積回路１０上に置かれても同様の結果となり得る。または、帯電している粒子９の電荷と同様の電荷が集積回路１０上に置かれても、表面４上ではなくて表面６上に液体層が形成されるという結果になる。あるいは、粒子９が帯電しておらず、集積回路が帯電している場合には、帯電している集積回路によって粒子９上に電荷を生じ、それにより粒子９は、表面４および６の一方の表面に引き付けられ、他方の表面から反発される。
【００２０】
前駆体が一方の表面６上ではなくてもう一方の表面４上に膜を形成することができる別の物理的特性は、表面構造である。例えば、スパッタリングされた表面は、熱酸化された表面とは異なる構造を有する。あるいは、ウェットエッチングされた表面は、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）によって処理された表面とは異なる表面構造を有する。平滑な構造は、粗い構造と比較して湿潤しにくくすることができる。異なる表面構造はまた、一方の表面上ではなくて他方の表面上に膜を選択的に形成するために用いられ得る。
【００２１】
図６は、図２〜５に示される部分の製造におけるさらなる中間段階を示す。図６は、図３の液体コーティング１１または図５の液体コーティング１３のいずれかを処理することによって形成される固体材料の薄膜１４を示す。薄膜１４は、基板８の第１の基板表面４を覆う連続する固体層であるが、薄膜１４は、基板８の第２の基板表面６上に存在しない。これは、いくつかの原因のうちの１つによる結果である。液体前駆体が、図５に示される処理時に、第２の基板表面６上に存在しない場合、部分６には、薄膜１４として形成される固体材料は存在しない。あるいは、何らかの液体前駆体１２が、図３に示されるように第２の基板表面６に存在する場合でさえ、その液体前駆体１２は、部分６に良好に接着する安定した固体材料を形成しない。上述のように、この結果の１つの原因は、相対表面張力Ｙsv,6およびＹsl,6は、表面４上に湿潤した表面を形成するのに都合がよいが、表面６を湿潤させるには都合が悪い。しかしながら、表面張力Ｙsv,6およびＹsl,6は、液体コーティングを付与する条件下では、部分６を湿潤させることがエネルギー的に好都合である場合でさえ、液体前駆体の組成は、表面張力の値が処理工程中に変化するように設計され得る。例えば、固体−液体表面張力は、部分６の固体−気体表面張力と比較して十分低いので、第２の基板表面６を湿潤させることができる。しかしながら、前駆体液体は、処理後には存在しなくなる溶媒と他の化合物とを含む。液体コーティングの組成が処理中に変化するにつれて、処理されたコーティングが部分６を覆うことがエネルギー的に不都合になり、その結果、安定した良好な接着性のある薄膜を部分６上に形成することができない。その結果、第２の基板表面６上に形成された不要な固体材料はすべて、従来の製造プロセスにおける標準的な洗浄工程中に洗浄され取り除かれ、図６に示されるように、集積回路部分を残すことになる。この図６において、薄膜１４は、第１の基板表面４を覆っているが、第２の基板表面６を覆っていない。
【００２２】
完成した集積回路において、層２、３および１４は、接合領域４０（図６）で接する。層２の表面１７の第１の部分４１は、接合領域４０の一方の側の隣に接する。層２の表面１７の第２の部分４２は、接合領域４０の他方の側の隣に接する。本発明の特徴は、第１の部分４１および第２の部分４２が互いに同じ高さであるということである。つまり、表面１７が連続的に平坦であり、接合領域４０の全体にわたってかついずれの側でも平坦であるということである。このことによって、集積回路の形成が容易になる。なぜなら、従来技術のプロセスでは段差が形成され（図８および以下の説明を参照されたい）、この段差が続いて処理される必要があるためである。
【００２３】
図７は、従来技術の従来の方法を用いて製造された集積回路の部分の中間段階を示す。図７では、固体材料の薄膜１８が、基板８の第１の基板表面４および第２の基板表面６の両方を完全に覆っている。これは、例えば、第１の基板表面４および第２の基板表面６の両方の固体−気体表面張力が、液体前駆体と部分４、６との間の固体−液体表面張力に比較して基板８の部分４および６の両方を湿潤させ得るほど十分に高い場合に生じ、それにより薄膜１８が形成する。図８は、従来技術の方法を用いて表面６を覆う薄膜１８の一部を除去するためにパターニングされた後の図７の集積回路部分を示す。このようなパターニングにおいて、表面６を覆う薄膜１８の一部分を完全に除去することを確実にするためには、表面６の少なくとも一部を除去することも必要であり、その結果段差のついた表面６’が生じる。つまり、従来技術において、表面６のような表面からその上にある層の一部分を完全に除去することが必要な場合は常に、その下の表面６の一部分を除去することもまた必要である。従って、表面１７’の第１の部分４１’は、表面１７’の第２の部分４２’と同じ高さではない。つまり、表面１７’は、連続して平坦ではなく、接合領域４０’の両方の側および接合領域４０’の全体にわたって同じ高さではない。本発明の特徴は、段差５０のような段差が、その上にある層１８の表面１９のような部分が除去されている表面６’のような表面に生じないことである。
【００２４】
金属有機液体前駆体のミスト堆積および続く層状超格子材料またはＡＢＯ3型ペロブスカイトの薄膜の形成は、スパッタリング堆積されたプラチナ電極およびスピンオンＳｉＯ2ガラス上で容易に達成されることが観察されている。しかしながら、同じ金属酸化物薄膜のミスト堆積は、熱酸化されたＳｉＯ2上では不可能である。この違いは、おそらく２つのプロセスから得られる異なる表面構造に起因している。この差もまた応力に関して説明することができる。熱酸化されたシリコン酸化物は、圧縮応力を有しており、一方スピンオンされた二酸化シリコンおよび他のガラスは、引っ張り応力を有していることが知られている。熱酸化ガラスを含む基板上に金属酸化物を選択的に堆積する現象によって、熱酸化ガラスおよびスピンオンガラスにおけるＹsvおよびＹslの相対値に差が生じると考えられている。熱酸化されたガラスの圧縮応力は、固体−気体表面張力Ｙsvに対して固体−液体表面張力Ｙslを増加させ、それにより熱酸化されたガラスが液体前駆体によって湿潤されにくくすると考えられている。液体ミストの粒径が極めて小さい大きさ（直径約１ミクロン以下）になるにつれて、粒子はある表面にはくっつきやすくなるが、別のある表面には当って跳ね返る。例えば、直径１ミクロンの液体前駆体ミスト粒子は、スパッタリングされたプラチナ層にはおそらくひっつくが、熱酸化されたシリコン酸化物の表面にはおそらく当って跳ね返る。
【００２５】
図９において、本発明の方法に従って製造され得る、例示的なダイナミックランダムアクセスメモリ（「ＤＲＡＭ」）または不揮発性強誘電体ランダムアクセスメモリ（「ＦｅＲＡＭ」）メモリセル８０の断面図を示す。ＭＯＳＦＥＴおよびメモリキャパシタ素子を含む集積回路の製造の一般的な製造工程は、Ｙｏｓｈｉｍｏｒｉの米国特許第５，５６１，３０７号に記載されている。一般的な製造方法は、他の文献にも記載されている。従って、図９の回路の要素は、ここでは単に特定するだけにとどめる。
【００２６】
図９において、メモリセル８０は、電界酸化物領域８２および２つの電気的に相互接続された電気デバイスであるトランジスタ８３とキャパシタ８４とを有する半導体基板（典型的にはシリコンを含む）８１上に形成される。トランジスタ８３は、ソース８５、ドレイン８６およびゲート８７を含む。キャパシタ８４は、第１の電極８８、誘電体薄膜層８９および第２の電極９０を含む。ＩＬＤ９２のような絶縁体は、トランジスタ８３のドレイン８６がキャパシタ８４の第１の電極８８に接続されているという点を除いて、デバイス８３と８４とを分離している。第１の電極８８は、図面のスケール上１つの要素として示されているが、通常、第１の電極８８が、チタンサブ層およびプラチナサブ層のような２つ以上の異なる層を含むことを理解すべきである。当該分野で知られているように、チタンは、プラチナサブ層をＩＬＤ９２のようなその下の層に接着するのに役立つ。９４および９５のような電気接触によって、デバイス８３および８４へ、および集積回路９１の他の部分へ電気接続される。
【００２７】
本発明の方法の実施形態において、図９を参照して説明されるように、誘電体薄膜８９は選択堆積によって形成される。誘電体薄膜８９の選択堆積は、ＩＬＤ９２と薄膜８９の液体前駆体との間の固体−液体表面張力Ｙsl,92と、ＩＬＤ９２と堆積プロセスの周囲気体との間の固体−気体表面張力Ｙsv,92との両方を選択することによって、達成される。液体前駆体の組成とＩＬＤ９２とは、Ｙsl,92がＹsv,92に対して相対的に高くなるように選択され、それによりＩＬＤ９２を湿潤させにくくし、一方第１の電極８８が液体前駆体によって良好に湿潤される。第１の電極８８は、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｗ、ＴｉＷ、ＷＳｉ、ＭｏＳｉ、ＴａＮ、ＡｌＴｉＮ、ＴｉＮまたはシリサイドのような電気的導電性材料を含み、好ましくは、湿潤させやすい引張り応力を有する。ＩＬＤ９２は、典型的には、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＯＮまたはＳｉＯＦのような酸素を含有するシリコンを含み、湿潤させない圧縮応力を有する。
【００２８】
好ましくは、本発明の選択堆積は、ミスト堆積プロセスによって達成される。ミスト堆積プロセスにおいて、固体材料の前駆体液体を調製し、その液体からミストを生成し、そのミストが堆積チャンバ中でフローされる。この堆積チャンバにおいて、ミストが基板上に堆積されて、その基板上にミストの液体コーティングを形成する。コーティングおよび基板は、次いで、ＵＶ硬化、真空中の蒸発、およびベーキングといったようなプロセスによって処理され、次いで所望の固体材料層を形成するためにアニーリングされる。基本的なミスト堆積の装置およびプロセスは、１９９５年１０月１０日に発行された米国特許第５，４５６，９４５号および１９９８年６月２日に発行された米国特許５，７５９，９２３号、ならびに多くの他の発行物に詳細に記載されているので、本明細書中では詳細な説明を行わない。
【００２９】
当該分野において一般的であるように、本開示における用語「基板」は、一般的な意味で用いられる。一般的な意味では、基板は、固体材料層が堆積され得る図１〜６の層２および３のような１つの材料層または複数の材料層を含み、また特定の意味では、基板は、一般的に、上に他の層が形成されるシリコン、ガリウムヒ素、ガラス、ルビーまたは当該分野で公知の他の材料から形成されるウェハ基板８１を指す。ただし、本明細書中で他に示さない限り、「基板」とは、本発明の方法を用いて上に薄膜材料層が堆積される任意の物体を意味する。
【００３０】
本明細書中において、「上に（ａｂｏｖｅ）」、「上部（ｔｏｐ）」、「上方（ｕｐｐｅｒ）」、「下に（ｂｅｌｏｗ）」、「下部（ｂｏｔｔｏｍ）」および「下方に（ｌｏｗｅｒ）」のような方向の用語は、図９の半導体基板８１に対して意味する。つまり、第２の要素が第１の要素より「上に（ａｂｏｖｅ）」ある場合、第２の要素が基板８１から離れていることを意味し、第２の要素が別の要素の「下に（ｂｅｌｏｗ）」ある場合、第２の要素がその別の要素よりも基板８１に近い。上記の用語のうちの１つを用いた、一方の要素の他方の要素に対する位置の説明は、その要素が互いに物理的に接触しているということを示していないし、意味もしない。第１の要素は第２の要素の「直上にある」または「直下にある」といった用語「直に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）」を用いて、第２の要素に対する第１の要素の説明は、要素が物理的に接触していることを示す。基板８１の長軸は、本明細書中では「水平」面とみなされ、この面に垂直な方向を「垂直」とみなす。
【００３１】
本明細書中において用語「薄膜」は、集積回路に用いられるべき適切な厚さの薄膜を意味する。このような薄膜は１ミクロン未満の厚さであり、一般には２０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である。この用語を同じ用語、すなわち光学のような基本的に巨視的な分野で用いられる「薄膜」と区別することが重要である。このような巨視的な分野において、「薄膜」は、１ミクロンを超える膜を意味し、通常２〜１００ミクロンである。このような巨視的な「薄膜」は、集積回路の「薄膜」の数百〜数千倍の厚さであり、一般にクラック、空孔および他の欠陥を生成する全体的に異なるプロセスによって製造される。このようなクラック、空孔および他の欠陥は、集積回路を破壊するが、光学および他の巨視的分野では重要ではない。
【００３２】
本明細書中で用いられる用語「ミスト」は、ガスによって運ばれる液体および／または固体の微細なドロップレットまたは粒子として定義される。用語「ミスト」は、一般にガス中の固体粒子または液体粒子のコロイド懸濁液として定義されるエアロゾルを含む。用語「ミスト」はまた、霧およびガス中の前駆体液体の他の霧状の懸濁液を含む。ガス中の懸濁液に適用する上述の用語および他の用語は、一般的に使用されているため、定義は正確ではなく、重なっており、筆者によっては異なって使用されている可能性がある。例えば、技術的な意味で用いられる場合の「気体」は、完全にガス状になった物質を意味し、この意味においては本明細書中の「ミスト」の定義は含まれない。しかしながら、「気体」は、技術的でない意味において霧を意味するように用いられる場合もある。この場合には、本明細書中の「ミスト」の定義に含まれる。本明細書中において用いられる用語「ミスト」は、用語「エアロゾル」に比べてより広義であることを意図しており、用語「エアロゾル」、「気体」または「霧」には含まれ得ない液体懸濁液を含む。
【００３３】
ミスト粒子の「電気的加速」または「電気的帯電」のいずれかを指す場合に、本明細書中の用語「電気的」は、静電原理または電磁原理のいずれか、またはその両方に基づくこのような局面を含むように意図される。
【００３４】
図１０は、本発明の好適な方法による集積回路において固体材料薄膜を形成する一般的なミスト堆積装置５００のブロック図を示す。装置５００は、液体前駆体源（つまり加圧リザーバ５１４）と、ガス系５７２と、流量コントローラ５１５と、ミスト発生器５１６と、堆積チャンバ系５２０と、基板ヒータ５２４と、紫外線および赤外線加熱系５２６と、ミスト加速器５６４と、排気系５２８とを含む。
【００３５】
ガラスＩＬＤ層または金属酸化物誘電体層のような材料の前駆体液体を調製し、ミストがその前駆体液体から生成され、そのミストが堆積チャンバ中でフローされる。この堆積チャンバにおいて、ミストが基板上に堆積されて、その基板上に液体コーティングを形成する。液体コーティングおよび基板は、次いで、ＵＶ硬化、真空中の蒸発、および／またはベーキングによって処理され、次いで所望の固体材料層を形成するためにアニーリングされる。
【００３６】
図１１は、本発明の好適な方法による層状超格子材料薄膜の製造を示す例示的なフローチャートを示す。前駆体液体溶液は、好ましくは、一般的な溶媒になる、アルコキシドの化学的性質、カルボン酸の化学的性質、または他のウェット化学技術を用いて、各元素の前駆体を調製することによって得られる。その一般的な溶媒を有する溶液は、好ましくは、堆積プロセス全体の１つの前駆体原料として用いられる。しかしながら、本発明はまた、複数の前駆体原料を並行して用いることも企図している。特に、他の前駆体原料は、最終的に所望な固体材料または液体前駆体にドーピングするか、またはその最終的に所望な液体前駆体を改質するために並行して用いられ得る。
【００３７】
本発明によれば、工程６１０において、堆積方法の動作条件下において、種々の基板表面の相対的な固体−液体表面張力Ｙslおよび相対的な固体−気体表面張力Ｙsvの値が、液体前駆体を処理することによって固体材料薄膜の選択堆積が行われるように、液体前駆体の組成は設計される。
【００３８】
金属酸化物化合物を含む固体材料の場合、前駆体液体は、一般的に、ゾルゲル前駆体調合物のような溶媒中に金属化合物を含む。この前駆体液体は、典型的には、アルコール溶媒中の金属アルコキシドまたは金属有機前駆体調合物を含み、ＭＯＤ調合物と呼ばれる場合もある。このＭＯＤ調合物は、一般に、２−エチルヘキサン酸のようなカルボン酸と、溶媒中の金属または金属化合物、またはそれらの組み合わせ、および多くの他の前駆体調合物とを反応させることによって形成される金属−カルボキシレートを含む。金属前駆体化合物は、典型的には、金属２−エチルヘキサノエートおよび金属２−メトキシエトキシドを含む。溶媒は、典型的には、アルコール、芳香族炭化水素およびエステルから選択される。好適な溶媒は、メチルエチルケトン、イソプロパノール、メタノール、テトラヒドロフラン、キシレン、ｎ−ブチルアセテート、ヘキサメチル−ジシラザン（ＨＭＤＳ）、オクタン、１，４−ジオキサン、２−メトキシエタノールおよびエタノールを含む。ＨＭＤＳおよびジオキサンは、特定の材料を湿潤させるかどうかに関して特にセンシティブであることが分かっている。従って、これらＨＭＤＳおよびジオキサンは、特に良好な溶媒候補である。メチルエチルケトン（ＭＥＫ）のような開始剤が、ミスト化する直前に添加され得る。溶媒および開始剤のより完全なリスト、ならびに金属化合物の特定の例は、１９９７年３月２５日に発行された米国特許第５，６１４，２５２号に含まれる。
【００３９】
工程６２０における前駆体の調製は、好ましくは、金属または金属アルコキシドのような他の金属化合物と、カルボン酸および溶媒とを混合し、攪拌することによって行われる。約７０℃〜９０℃の間の低温を加えて、反応を促進し溶解させるが、一般的に必ずしも必要ではない。一般的に、すべての金属の初期前駆体は、同じ容器中で調製される。つまり、第１の金属または金属化合物、第１の量のカルボン酸および第１の溶媒が容器に置かれ、金属または金属化合物およびカルボン酸が反応し、反応物が溶解する。次いで、第２の金属または金属化合物が、同じ容器内に置かれ、さらなるカルボン酸および溶媒を添加し、攪拌する。それにより第２の金属または金属アルコキシドを反応させて反応物を溶解させる。次いで、第３の金属または金属化合物、第３のカルボン酸および第３の溶媒が添加され、金属または金属化合物が反応し、反応物が溶解する。このプロセスにおいて、最も反応性のある金属または金属化合物が、好ましくは、初めに添加され、次いで、次に最も反応性のある金属または金属化合物が添加され、少なくとも反応性のある金属または金属化合物が最後に添加される。また、金属および／または金属化合物のそれぞれまたはいくつかが反応し、溶解した後に、蒸留工程を実行することも望ましくあり得る。あるいは、各金属および／または金属化合物を別の容器内でカルボン酸および溶媒と組み合わせて、反応させ、そして溶解させてもよい。所望ならばその結果を蒸留し、次いで工程６１２で３つの別個の溶液が混合される。蒸留の有り無しで、個々の金属前駆体を別々に調製するか、または同じ容器内で調製するかの変形例および組み合わせは、使用される溶媒および金属元素が容易に利用可能な形態に応じて用いられ得る。選択された表面張力特性を達成するために前駆体を改質し得る場合には、市販の調製された前駆体を用いてもよいことを理解されたい。さらに、初期前駆体を調製するための多くの他のプロセスを用いてもよい。このようなプロセスには、例えば、１９９５年１１月２１日に発行された米国特許第５，４６８，６７９号に記載される変形例が挙げられる。
【００４０】
反応し、溶解した金属カルボキシレートの溶液が調製されると、試薬の反応を促進させ、この前駆体溶液を所望の組成および粘度（これらの組成および粘度は、その溶液が保存されるかどうか、または直ぐに使用されるかどうかに依存し得る）まで下げ、かつ／または水のような特定の液体を除去するために、加熱し攪拌することによって、この前駆体溶液を混合して、蒸留する。一般に、特定の液体を除去することが望ましい場合、溶液は、除去されるべき液体の沸点より高くかつ維持しておくことが望ましい液体の沸点未満の温度まで加熱される。除去されることが望ましい溶媒すべてが蒸発し、所望の組成および粘度が達成されるまで、溶液は蒸留される。蒸留プロセスにおいて所望の溶媒を数回添加して、すべての不要な溶媒を除去し、所望の組成および粘度を得ることが必要かもしれない。好ましくは、得られる初期前駆体が基本的に無水物となるように、可能な限り多くの水を蒸留して除去する。
【００４１】
任意に、工程６１２とは別個に、または工程６１２と組み合わせてのいずれかで、溶媒交換工程６１４が実行され得る。この工程において、キシレンのような溶媒が添加され、他の溶媒は蒸留されて除去される。保存に適した溶媒へと変えるために保存前に、および／または一方の基板表面６ではなくて、もう一方の基板表面４上に、または基板表面４、６の両方に選択的に堆積する溶媒へと変えるために、付与工程６３０の直前で、この溶媒交換工程を前駆体調製の最終工程として実行してもよい。キシレンのような特定の溶媒が好ましいことが分かっている場合には、その溶媒を工程６１２において他の溶媒とともに添加してもよい。工程６３０において液体前駆体を付与するために、好適なミスト堆積プロセスを行う前に、開始剤が前駆体に添加され得る。ミストの形成の開始を促進する開始剤は、高い蒸気圧の、低沸点を有する溶媒である。好ましくは、前駆体中の金属部分はまた、開始剤に可溶である。つまり、開始剤は、金属部分の溶媒である。約５０℃〜１００℃の間の沸点を有する液体は、開始剤として好ましい。
【００４２】
層状超格子前駆体溶液の調製例は、１９９５年６月１３日に発行された米国特許第５，４２３，２８５号に記載される。上述のプロセスによって製造された層状超格子材料の前駆体は、現在では、Ｋｏｊｕｎｄｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｃｏ．Ｌｔｄ．（ＫＪＣ）、Ｎｏ１−２８５  Ｃｈｏｍｅ、Ｃｈｉｙｏｄａ、Ｓａｋａｄｏ−ｓｈｉ、Ｓａｉｔａｍａ  ｐｒｅｆ．、Ｊａｐａｎから市販されている。
【００４３】
好適なプロセスの工程６２０において、基板は、前処理によって堆積するために最初に準備される。ここで、「前処理」とは、好ましくは、ＵＶ照射に曝すことを含むが、赤外線照射に曝すこと、１５０℃〜９００℃の間の温度でのベーキング、および／または真空に曝すこともまた含み得る。本発明の好適な実施形態において、基板は少なくとも２つの表面を含む。好ましくは、第１の表面は、液体前駆体のミスト粒子によって容易に湿潤されるが、第２の表面は、湿潤されない。好適な実施形態において、第１の表面は、電気的に導電性であり、第２の表面は、電気的に非導電性であるかまたは絶縁性である。いずれの場合せよ、一方の表面の少なくとも１つの物理的性質は、他方の表面の対応する物理的性質と異なっている。それにより、液体前駆体を付与した後、基板上の前駆体を処理し、その結果、第２の表面上ではなくて第１の表面上に所望の材料の固体薄膜が形成される。
【００４４】
工程６３０において、液体前駆体は、好ましくは、ミスト堆積プロセスによって基板に付与されるが、スピンオンプロセスのような他の液体堆積プロセスを用いてもよい。ここで、ミスト堆積システムによる前駆体液体のフローを図１０を参照して簡単に説明する。プロセスを開始するために、堆積チャンバ系５２０を大気圧未満の約７０Ｔｏｒｒの分圧までポンプによって下げながら、液体前駆体を加圧リザーバ５１４に入れる。ガス系５７２は、リザーバ５１４からの流体を流量コントローラ５１５へと移動させるのに十分な圧力で、加圧ガス（好ましくは、乾燥窒素または他の不活性ガス）をライン５３４を介して前駆体リザーバ５１４に提供する。加圧前駆体リザーバ５１４は、ライン５３５を介して流量コントローラ５１５に接続されており、流量コントローラ５１５は、ライン５３６を介してミスト発生器５１６に接続されている。流量コントローラ５１５は、液体の選択された量を正確に送る電子デバイスである。バルブとは異なり、流量コントローラを通る液体の流量は、流量ラインの圧力、液体の粘度または流量に影響を及ぼし得る多くの他のパラメータに依存しない。流量コントローラ５１５は、選択された流量の２％以内まで液体の流量を正確に制御することができる。好ましくは、流量コントローラ５１５は、ＥＳＴＥＣ（日本の企業）によって製造されるコントローラモデルＮｏ．ＬＶ４１０であり、Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ、ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＨｏｒｉｂａ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．によってＵＳＡで販売されている。この流体コントローラ５１５は、ミスト発生器５１６へ入る前駆体の流量を約０．０５ｃｃｍから最大約１ｃｃｍの範囲で制御する。前駆体液体は、注入管５３６を通ってミスト発生器５１６へと移動する。ミスト発生器５１６は、液体からミストを発生させるのに適したいくつかの方法（例えば、超音波ミスト化およびベンチュリミスト化）のうちの１つであり得る。好ましくは、ベンチュリミスト発生器を用いる。加圧ガスは、ガスライン５４２を通ってミスト発生器５１６へと流れ、ライン５４２内のガス圧は自動的に制御される。好ましくは、この圧力は、４０ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）（２．７６×１０5Ｐａ）〜８０ｐｓｉ（５．５２×１０5Ｐａ）であり、最も好ましくは、約６０ｐｓｉ（４．１４×１０5Ｐａ）である。ミストドロップレットの粒径範囲は、ドロップレットが第２の非導電性表面ではなくて第１の導電性表面により容易にひっつくように選択される。電力ライン５５７は、ミストを帯電させるために、ミスト発生器５１６へと続く。ミスト発生器５１６に印加される電圧は、出力発生器５５９によって自動的に制御される。好ましくは、ガスは、乾燥窒素のような不活性ガスおよび容易にイオン化されるガス（好ましくは酸素または二酸化炭素、最も好ましくは酸素）の混合物である。酸素が、ミストを帯電させるのを促進するために添加される。酸素は容易にイオン化し、室温でガス状のガス粒子が連続して衝突するので、液体ミストドロップレットに電荷を移す助けとなる。典型的には、そのガスは、体積で１％〜１５％の酸素である。好適な実施形態のプロセスにおいて、９５％の乾燥窒素および５％の酸素を用いる。液体ドロップレ��トの質量流量は、基板上への堆積速度を最適化するように選択される。一般に、堆積速度が比較的遅い場合、ミストドロップレットは、より速い堆積速度を用いた場合に比べて、第２の表面上により堆積しやすく、堆積された液体前駆体を処理すると不要な固体膜をより形成しやすい。より速い堆積速度を用いた場合は、第２の（すなわち湿潤させない）表面上に何らかの液体が堆積する場合でさえ、遅い堆積速度を用いた場合に比べて、続く洗浄工程中に容易に洗浄されて除去される。
【００４５】
堆積プロセスを開始するために、ミスト発生器５１６で発生されたミストが、導管５４９を介して堆積チャンバ系５２０へと流れる。大気圧近傍で堆積が生じる。圧力は自動的に制御される。好ましくは、ライン５４９から堆積チャンバ系５２０へとシステムを通るガス／ミスト流量は、３リットル／分〜８リットル／分であり、好ましくは約５リットル／分である。
【００４６】
帯電した粒子は、電気ケーブル５６６を介してミスト加速器電源５６４から印加される電圧によって、堆積チャンバ系５２０内で加速される。加速電圧は自動的に制御される。さらなる酸素または二酸化炭素もまた、必要ならば添加され、ミストの帯電を促進し得る。１９９７年１１月１７日に出願された米国特許出願第０８／９７１，７９９号に記載されるように、基板１０は、加速器の１つのプレートを形成するために帯電しているか、またはグランド状態である。帯電したミスト粒子が基板にひっつくかどうかは、基板とミスト粒子との間の相対的な電荷に、また粒径に極めてセンシティブであり、基板上の電荷は、基板が金属であるかまたは絶縁体であるかに依存しているので、電荷および粒径は、ミストが一方の表面４にはひっつくが、もう一方の表面６にはひっつかないように選択される。
【００４７】
基板ヒータ系５２４は、特定の堆積プロセス用に選択された基板温度を制御する。堆積が完了した後、堆積チャンバ系５２０へのミストのフローは停止され、工程６４０において基板上の液体コーティングが処理される。基板上の液体コーティングは、加熱系５２６の紫外線ランプおよび／または赤外線ランプを介してその場（ｉｎ  ｓｉｔｕ）で硬化され、ベーキングされ得る。「その場（ｉｎ  ｓｉｔｕ）」とは、基板がこのプロセス中に堆積チャンバから移動されることがないということを意味する。好ましくは、真空を破ることなく最初の乾燥工程を行う。これは、乾燥工程の前に真空を破って、液体コーティングを不純物に曝せば、固体材料の堆積層の電子特性を損なうので、重要である。基板はまた、堆積チャンバから移動され、真空を破ることなくアニーリングステーションへ移され得る。処理工程６４０は、真空に曝す、紫外線照射に曝す、電気ポーリング、乾燥、加熱、ベーキング、高速熱処理およびアニーリングから選択される１つ以上のプロセスを含み得る。
【００４８】
所望の材料の固体薄膜が、処理工程６４０によって形成された後、工程６５０において基板を洗浄する。洗浄工程は、従来の集積回路の洗浄プロセスまたはウォッシングプロセスにおける脱イオン水または市販の溶媒を用いて行われる。洗浄工程６５０は、不要な基板の表面（例えば、図３〜６の第２の基板表面６および図９のＩＬＤ９２）から前駆体および固体の残留物をすべて除去する働きがある。同時に、工程６５０の洗浄プロセスおよびウォッシングプロセスは、所望の場所（例えば、図２〜６の第１の基板表面４または図９の第１の電極８８）からは固体材料薄膜を除去しない。最後に、工程６６０において、集積回路が完成する。この完成した集積回路は、典型的には、当該分野の種々の方法を用いたさらなる層の堆積、パターニングプロセスおよびエッチングプロセス、ならびにパッケージングを含む。
【００４９】
集積回路基板上に固体材料薄膜を選択的に堆積することによる集積回路デバイスの新規な製造方法を説明してきた。新規な方法は、液体前駆体から形成され得る集積回路に用いられる必須の任意のタイプの固体材料層を製造するのに有効である。新規な方法は、とりわけＭＯＳＦＥＴのゲート誘電体、中間誘電体層、二酸化シリコン絶縁体およびＤＲＡＭおよびＦｅＲＡＭのキャパシタ誘電体を形成するために用いられ得る。図面に示され、本明細書中で説明される特定の実施形態は例示目的であって、上掲の特許請求の範囲に記載される本発明を制限するように解釈されるべきではないことを理解されたい。さらに、当業者であれば、本発明の概念から逸脱することなく記載される特定の実施形態の多くの使用例および改変例を為し得ることは明らかである。例えば、集積回路の製造において固体材料の選択堆積に効果をもたらす、固体基板および液体前駆体の相対表面張力の値の選択的な選択の利点を用いることが開示されている以上、その方法は、表面張力以外の物理的特性を用いて、記載されるアプリケーション以外の集積回路のアプリケーションに有利に使用され得る。上述のプロセスと異なる他の液体堆積プロセスを用いて、固体材料層を形成することができる。上記より種々の調合物を用いることが可能であることは明らかである。さらに、前駆体、プロセスおよび構造を従来のプロセスと組み合わせて、記載されるプロセスおよびデバイスの改変例を提供することができる。いくつかの例において、記載されるプロセス工程は、異なる順番で行ってもよく、または等価な構造およびプロセスを記載される種々の構造およびプロセスと置き換えてもよいこともまた明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、上に層３が堆積され、パターニングされ、エッチングされた層２を含む集積回路の部分の製造における中間段階を示す図である。この集積回路において、基板は層２および層３の露出した部分を含む。
【図２】  図２は、図１に示される部分の製造におけるさらなる中間段階を示す図であり、この図において、所望の固体材料薄膜の液体前駆体の液体ミストドロップレットが基板に付与され、選択的に基板を湿潤させる。
【図３】  図３は、図２に示される部分の製造におけるさらなる中間段階を示す図であり、この図において、所望の固体材料薄膜の液体前駆体が、基板を選択的に湿潤させる。
【図４】  図４は、図１に示す部分の製造におけるさらなる中間段階を示す本発明の別の実施形態を示す。
【図５】  図５は、図４に示す部分のさらなる中間段階を示す図である。
【図６】  図６は、図２および３に示される部分または図４および５に示される部分のいずれかの製造におけるさらなる中間段階を示す図であり、この図において、基板の選択された部分を覆う固体材料薄膜は、図３および５の液体コーティングを処理することによって形成される。
【図７】  図７は、固体材料薄膜１８が下の基板を完全に覆った、従来技術の従来の法補を用いて製造された集積回路の部分の中間段階を示す図である。
【図８】  図８は、従来技術の従来の方法を用いてパターニングされた、図７の集積回路の部分の製造におけるさらなる中間段階を示す図である。
【図９】  図９は、本発明の方法によって製造された例示的な動的ランダムアクセスメモリ（「ＤＲＡＭ」）または不揮発性強誘電体ランダムアクセスメモリ（「ＦｅＲＡＭ」）の断面図を示す。
【図１０】  図１０は、本発明による固体材料薄膜を製造するための一般的なミスト堆積装置のブロック図を示す。
【図１１】  図１１は、本発明による固体材料薄膜を製造するための一般的な方法の模式的フローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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