(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンジオキシドまたはシリコンガラスの薄膜を製造する方法であって、該方法は、
（ａ）カルボキシシラン、アルコキシカルボキシシランおよび無水のアルコキシシランからなるグループから選択されるシリコン化合物、及び沸点が１１０℃〜１７０℃の範囲内の溶剤を含む液体前駆体を提供するステップと、
（ｂ）基板を封鎖した蒸着チャンバの内部に配置するステップと、
（ｃ）該液体前駆体のミストを生成するステップであって、該ミストは、ガスによって運搬される液体の微細な液滴を含む、ステップと、
（ｄ）該ミストを該蒸着チャンバを介して流すことにより、該基板上に該液体前駆体の層を形成するステップと、
（ｅ）該基板に蒸着した該液体の層を処理することにより、シリコンジオキシドおよびシリコンガラスからなるグループから選択されるシリコン材料の固体膜を形成するステップと
を包含し、
前記膜は、前記蒸着チャンバが２００トールと６００トールとの間の真空に維持され、かつ、前記基板周囲温度が１５℃から４０℃に維持されて蒸着される
ことを特徴とする、シリコンジオキシドまたはシリコンガラスの薄膜を製造する方法。
【請求項２】
前記シリコン材料は、集積回路の一部を形成し、前記方法は、該シリコン材料の少なくとも一部を該集積回路の電子デバイスのための絶縁体として含むように該集積回路の製造を完了するステップをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記液体前駆体は、溶媒中に金属アルコキシドを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記液体前駆体は、溶媒中に金属カルボキシレートを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ミストを前記蒸着チャンバに流すステップは、該蒸着チャンバ中の真空を維持しつつ実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記流すステップは、前記基板の一方の側の周辺に近接して前記ミストを前記蒸着チャンバに注入することと、該基板の反対側の周辺に近接する領域で該ミストを該蒸着チャンバから排出することにより、該基板にわたってミストの実質的に均等に分配された流れを生成することとを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記基板の表面は、基板面を定義し、前記ミストは、基板面と、該基板と間隔を空けて該基板面に平行に前記蒸着チャンバ内に配置されるバリアプレートとの間を流れる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記バリアプレートは、該バリアプレートと前記基板との間の距離を変更するように調節可能である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ミストが前記基板上を流れている間に該基板の面に平行な面内で該基板を回転させる追加のステップを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ミストが前記蒸着チャンバを介して流れている間に紫外線放射を該ミストに付与する追加のステップを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記蒸着チャンバと前記基板との間にＤＣバイアスを付与するステップを包含する、請求項1に記載の方法。
【請求項１２】
前記ミストを生成するステップは、前記液体前駆体の量を超音波的に振動させることにより、噴霧により該ミストを形成することを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記処理するステップは、前記基板上に蒸着した前記層を乾燥すること、焼成することおよびアニールすることからなるグループからの１以上のステップを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記処理するステップは、前記基板に蒸着した前記液体前駆体を乾燥することを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記乾燥するステップは、前記蒸着チャンバにおいてサブ大気圧を維持することを包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記液体前駆体は、溶媒中に金属化合物を含み、該溶媒は、キシレン類、２−メトキシエタノール、ｎ−オクタンおよびｎ−ブチルアセテートからなるグループから選択される、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
１．発明の属する分野
本発明は、基板上に高品質のシリコンジオキシド膜およびシリコンガラス膜を蒸着する方法と、そのような方法を行う装置に関する。特に、本発明は、集積回路における使用に適した厚みと品質を有するシリコンジオキシドおよびシリコンガラスの薄膜の形成に関する。
２．課題の陳述
シリコンジオキシドおよびシリコンガラスの層が集積回路の重要部を形成することは、周知である。これらは、シリコンの酸化などの多くの方法で形成され得る。シリコン酸化物またはシリコンのガラスの幾つかの種類は、ＡＰＣＶＤ  ＮＳＧ（atmospheric pressure chemical vopor deposited non-doped silicon glass）またはＳＯＧ（spin-on glass）層７７Ｃなどの形成方法によって公知である。その他は、ＢＰＳＧ（borophosphosilicate glass）などの、使用される特定のドーパントによって公知である。一般に、シリコン酸化物およびシリコンガラスは、集積回路の他の層が製造される方法とは実質的に異なる方法によって形成される。この結果、プロセス間の処理工程が多くなり、集積回路の製造を開始するのに比較的高いコストが必要になる。回路内の他の層を製造するために使用される製造プロセスとより密接に対応する、シリコンジオキシドおよびシリコンガラス製造プロセスへの要求が、長い間感じられてきた。これは単純なプロセスであれば、これはまた、集積回路の全製造プロセスを低廉化する。
発明の要旨
本発明は、集積回路用のシリコンジオキシドおよびシリコンガラスの薄膜を製造する公知の蒸着技術に関連する、多くの課題および欠点を克服するために開発されてきた。また、本発明は、シリコンジオキシドおよびシリコンガラスの（数オングストロームから数ミクロンの厚みの）薄膜を容易に且つ経済的に製造するために使用することが可能な、製造価値のあるプロセスを提供することによって、当該分野における大きな要求を概ね満たすために開発されてきた。この方法はまた、層状の超格子材料などの集積回路に使用される複合金属酸化物を形成するために開発された、最近の方法とほぼ同じ装置を使用する。
本発明によると、シリコンジオキシドまたはシリコンガラスの薄膜を製造する方法が提供される。この方法は、加熱またはその他の方法による処理の際にシリコンジオキシドまたはシリコンガラスを形成するために有効な量のシリコンを含む、前駆物質液を提供する工程と、封鎖した蒸着チャンバ内部に基板を提供し、前駆物質液のミストを提供して、ミストが基板全面に均一に流れて基板上に前駆物質液の膜を形成するように、ミストを蒸着チャンバ内に導入する工程とを包含する。好適には、蒸着は、基板に対して、好適には約１５℃〜４０℃の間の周囲（ambient）温度で実施される。一般に、周囲温度は、約−５０℃〜１００℃の間であり得る。
ある実施形態では、ミストおよび基板に紫外線を付与する間に蒸着が起こる。
別の実施形態では、基板を間に挟んだ２つの平行なプレート間に直流バイアスを印加する間に蒸着が起こる。
蒸着プロセスの間に、蒸着チャンバは軽い真空状態までポンピングされ、前駆物質液の膜から溶媒を除去する。蒸着後、真空は、好適には増大されて前駆物質を乾燥させ、それにより基板上に材料を含む固体シリコン層を残す。次いで、基板が好適には加熱およびアニールされ、シリコンジオキシドまたはシリコンの固体薄膜を製造する。好適には、次いで集積回路が基板上に完成される。
このプロセスは、本質的に周囲温度で且つほぼ大気圧で実施されるので、製造プラントにおいて実施することが比較的容易なプロセスである。さらに、ミスト形成は、いかなる複雑な装置も使用しない。
蒸着チャンバに流し込まれたミストは、基板の上方にある調節可能なバリヤプレートによって、蒸着領域内部の小さな半封鎖空間内部に収容される。ミストの流れる方向は、基板に対して平行であるため、実質的に周囲温度での分子の衝突によって基板がコーティングされる。これは、粒子の運動量を使用する、または液体材料を加熱して蒸着プロセスを強制または促進するという比較的極端な選択対象とは対照的である。蒸着前または蒸着中のいずれかにおける、蒸着される材料の加熱は、結果として、乾燥段階中に裂けるまたはピンホールを形成する可能性がより高い膜を形成する。
また、ミストは「上部を流れる」ので、適用した材料の蒸着は、与えられた基板上のどの「段（step）」でもその上面全面に極めて適合し、段の底部の難しい（hard）角度にスムーズに適合しやすい。
本発明によると、上記の方法を実行する装置も提供される。
本発明の目的は、集積回路品質のシリコンジオキシドおよびシリコンガラスの薄膜を容易に且つ安価で製造する能力を有する、汎用性の高い方法および装置を提供することである。
本発明のさらなる目的は、厚さ範囲の広い、すなわち厚さが数オングストロームからミクロンの、そのようなシリコンジオキシドおよびシリコンガラスの薄膜を製造する能力を有する、そのような方法および装置を提供することである。
本発明のさらなる目的は、実質的に周囲温度で且つ大気圧よりわずかに低圧で、シリコンジオキシドまたはシリコンガラスの薄膜を製造することである。
本発明のその他の目的、利点、および顕著な特徴は、添付図面と関連して本発明の多数の実施形態を開示する、以下の詳細な説明により明らかになる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施形態による装置の蒸着チャンバの側面破断図である。
図２は、吸気および排出ノズルアセンブリの拡大平面図である。
図３は、本発明に使用されるマニフォールドシステムの上面拡大模式図である。
図４は、本発明に使用されるミスト生成装置の側面模式図である。
図５は、図４のミスト生成装置の分解図である。
図６は、本発明によるシリコンジオキシドまたはシリコンガラスの前駆物質の調製を示すフローチャートである。
図７は、本発明の例示的な実施形態の装置の上面図である。
図８は、本発明の方法および装置を使用して製造され得る集積回路の断面図である。
図９は、図７の実施形態に対応する装置の模式図である。
図１０は、蒸着チャンバ内部の紫外線放射源の配置を示す斜視図である。
図１１および図１２は、調節可能なバリヤプレートの実現可能な位置の幾つかを示す。
図１３は、本発明の装置および方法を用いて形成されたウェハの上面図である。
図１４は、図１３の線１４−１４から見た図１３のウェハの断面図である。
好適な実施形態の詳細な説明
１．概要
本発明の主要な局面によると、酸素と結合したシリコンを含む前駆物質液を最初に調製し、次いで溶液のミストを生成して蒸着チャンバに流し込み、そして蒸着チャンバ内部に配置された基板上に薄膜状／層状に蒸着する。当該分野において伝統的であるように、この開示では、「基板」という用語は、シリコン前駆物質がその上に蒸着され得る、１つ以上の材料の層５（図１４）を含む一般的な意味で使用され、また、ウェハ１２２２そのものを意味する特定の意味でも使用される。表示されない限り、この用語は、シリコンまたはシリコンガラスの層が本発明のプロセスおよび装置を使用して上部に蒸着される、任意の対象物を意味する。前駆物質液には、一般にアルコール溶媒中のシリコン−アルコキシドから成るゾル−ゲル前駆物質形態（formulation）、ならびに、一般にネオデカン酸または２−エチルヘキサン酸などのカルボン酸と、シリコンまたはシリコン化合物とを溶媒中で反応させることによって形成されるシリコン−カルボキシレートを含む、時としてＭＯＤ形態と呼ばれる有機金属前駆物質形態、およびその他の前駆物質形態が含まれる。シリコン２−エチルヘキネートおよびシリコンネオデカネートが、これらの化合物の中で最も有用であるように思われる。前駆物質中のこれらのように、鎖長が中規模のカルボン酸を利用して形成された薄膜は、長鎖のカルボン酸を利用して形成された薄膜のような、焼成時のクラック、ブリスタ、または剥がれを起こさない。
本明細書で使用する「ミスト」という用語は、ガスによって運搬される液体の良好な液滴として定義される。「ミスト」という用語には、ガス中の固体または液体の粒子のコロイド状の懸濁液として一般に定義される、エーロゾルが含まれる。ミストという用語にはまた、蒸気、霧、およびその他のガス中の前駆物質液の霧状懸濁液が含まれる。上記の用語は一般的な用法から生じているので、定義は正確でなく、重複し、そして様々な著者によって異なって使用され得る。本明細書において、エーロゾルという用語は、本明細書に参考として援用するテキストAerosol Science and Technology,Parker C.Reist著、McGraw-Hill,Inc.,New York,1983年に含まれる、全ての懸濁液を含むことを意図される。本明細書で使用する「ミスト」という用語は、エーロゾルという用語より広範であることを意図され、エーロゾル、蒸気、または霧という用語に含まれない懸濁液を含む。
前駆物質液の溶液は、好適には、共通溶媒を生じるアルコキシド化学、カルボン酸化学、またはその他の湿式化学技術を使用するそれぞれの要素用の前駆物質を調製することによって得られる。その共通溶媒を有する溶液は、好適には、全蒸着プロセス用の唯一の供給源として使用される。しかし、本発明はまた、複数の前駆物質供給源を並行して使用することも企図する。特に、他の供給源は、最終的な所望の化合物に対するドーピングや改変（modifying）のために、並行して用いられ得る。好適な前駆物質液では、シリコンジオキシドと亜リン酸およびホウ素などのドーパントとは、共通溶媒を有する溶液中の１つ以上の前駆物質化合物に含まれる。前駆物質形成の一実施例を下記に説明する。
好適には、溶媒の沸点は、１１０℃〜１７０℃の範囲内であるべきである。表Ａ中のいずれの溶媒も使用され得るが、好適な溶媒は、キシレン類、ｎ−ブチルアセテート、ｎ−オクタン、および２−メトキシエタノールである。キシレンは通常、キシレンの３つの異性体（fractionation）を含む形式で入手可能なので、本明細書では「キシレン類」という用語を使用する。キシレン類という用語は、１つまたは幾つかの任意の異性体を含む任意の溶媒を含むことを意図される。
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前駆物質液の使用は、多くの理由から非常に望ましい。まず、溶液自体が比較的生成し易い。本発明に使用される前駆物質は、上述の従来のシリコンガラス蒸着法に使用される対応する材料よりも、実質的に精確に扱い易く、上述のシリコンジオキシドを形成する方法よりも実質的に速い。さらに、前駆物質液は、錯化合物を形成する新しい方法と極めて良く両立し得る方法によって、シリコンジオキシドおよびシリコンガラスを形成することを可能にする。錯化合物の中間には、しばしばシリコンジオキシドおよびシリコン化合物が挿入される。
本発明に使用される前駆物質液はまた、安定化した溶液である。ここで、「安定化した」とは、シリコンジオキシドまたはシリコンガラスの重要なシリコン−酸素結合が、前駆物質を形成するプロセスにおいて形成され、そのような形成後は安定することを意味する。これは、２つの局面を有する。第１に、溶液は、適度に長い期間を越えて貯蔵された場合に、反応または劣化しない。それゆえ、本発明による安定化した溶液は、比較的長い貯蔵寿命を有し、これにより製造プロセスをより単純且つ効率的にする。安定化した溶液の第２の局面は、前駆物質を形成するときに形成された結合が、蒸着プロセスの間ずっと安定して残り、最終的なシリコン化合物中の結合の少なくとも１つを形成することである。例えば、シリコン−アルコキシドは、式：Ｒ−Ｏ−Ｓ−Ｏ−Ｒによって与えられ得る。ここで、Ｓはシリコンであり、Ｏは酸素であり、そしてＲはアルキル基である。制御されたエネルギーがシリコンアルコキシドに付与されると、その結果、下記の式によって表すように、アルキル分子またはアルキル分子の断片（fragments）を加えた酸素原子に結合した、シリコン原子を含む分子が形成される。
Ｓ−Ｏ−Ｒ＋エネルギー（約２５０℃またはＵＶラドの熱）→
Ｓ＝Ｏ＋アルキル断片
ここで、「＝」は、二重結合を表す。シリコンカルボキシレートに関しては、式は、
Ｓ−Ｏ2ＣＲ＋エネルギー（約２５０℃またはＵＶラドの熱）→
Ｓ＝Ｏ＋Ｃ−Ｒ断片
と書かれ得る。ここで、Ｒはアルキル基であり、Ｓはシリコンであり、Ｏは酸素であり、そしてＣは炭素である。好適な一実施形態では、前駆物質を基板上に蒸着し、基板上の溶媒およびアルキル基のまたは他の断片からのシリコンオキシド分子の分離は、分離の幾らかはミスト中で起こり得るが、基板上で起こる。主として、望ましくない断片は、バキュームを用いたポンピングにより排出することによって、および／または約２５０℃より低い熱での加熱により追い出すことによって除去される。アニールプロセスは、膜内の酸素欠損を修復し、所望の結晶構造を強制するが、基本的なシリコン−酸素結合が残る。このように、前駆物質中のシリコン−酸素結合は安定して残り、蒸着プロセスを通過して、最終的な所望のシリコンジオキシドまたはシリコンガラス化合物のシリコン−酸素結合を形成する。
前駆物質液の使用の結果、高品質の薄膜が得られる。なぜなら、前駆物質液は、蒸着後の所望の化合物が均一で化学量論的に正しくなるように、正確に且つ一貫して製造されることが可能だからである。また、本発明の蒸着法は、極端な（violent）化学的または物理学的反応を含まないからである。これらの反応はいずれも、所定の分子形態のシリコン化合物を著しく不安定化し、あるいは化合物の不均一な蒸着、クラック等を発生させる。
本発明の別の局面は、溶媒交換の技術を含む。概して、溶媒交換は、最初の前駆物質の溶媒と異なる第２の溶媒を加える工程と、それ以外の溶媒を蒸留する工程とを包含する。溶液から望ましくない溶媒を除去するために、溶液は、除去されるべき溶媒の沸点より高温で、且つ保持されることが望ましい溶媒の沸点よりも低温まで加熱される。例えば、キシレン溶媒が望ましい場合、キシレンを所定の溶液に加え、所望の量および粘度に達するまで他の溶媒を蒸留する。
さらに、本発明は、前駆物質の残渣によるシステムの目詰まりを減少させながらバルブおよびシステム管類等を通して前駆物質を流す、適正な蒸気圧用の共通溶媒を調製する。
コーティングの直前に、開始剤が前駆物質に加えられ得る。開始剤は、蒸気圧が高く、沸点が低い、ミストの形成の開始を補助する溶媒である。好適には、前駆物質中のシリコン部分（the silicon moieties）も開始剤に可溶である。すなわち、開始剤は、シリコン部分用の溶媒である。約５０℃〜１００℃の間の沸点を有する液体が、開始剤として好ましい。開始剤として使用され得る液体の例が、表Ｂにおいて与えられる。
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本発明の方法によると、前記物質液のミストは、実質的に周囲温度で、基板を横切って、基板上に一様に流される。この開示では、「周囲（ambient）」という用語は周囲（surroundings）の温度であることを意味し、好適には室温であり、概ね１５℃〜４０℃の間である。しかし、真空引き、電気ポーリング、および／または紫外線照射などの様々なプロセスが蒸着中に発生し得るので、蒸着チャンバ２内部の実際の温度は、蒸着が起きる室温から変化し得る。それゆえ、「実質的に周囲温度」という言葉を使用する。実質的に周囲温度とは、概ね−５０℃〜１００℃の範囲内であることを意味する。下記にさらに論じられるように、流動プロセスの重要な局面は、ミストが複数の投入口を介して基板を横切って流れ、複数の排出口を介して基板上方の領域から出ることである。これらの口は、基板の周縁部に近接し且つ周縁部の周りに分布して、実質的に基板を横切って一様に分布したミストの流れを発生させる。
蒸着プロセスの別の特徴は、このプロセスが比較的低エネルギーのプロセスであるということである。蒸着は、液体粒子間の比較的低エネルギーの動力学的相互作用、および粒子と基板に対向するバリヤプレートとの間の、同様に比較的低エネルギーの動力学的相互作用によって発生すると思われる。蒸着中に蒸着チャンバまたは基板を加熱すると、薄膜の品質が劣化することが分かった。蒸着中、蒸着後、または蒸着中および蒸着後に前駆物質液が処理されて、シリコンジオキシドまたはシリコンガラスの薄膜を基板上に形成する。この文脈(context)において、「処理」とは、以下の、真空に露出する、紫外線照射、電気ポーリング、乾燥、加熱、およびアニールのうちの任意の１つまたは組合わせを意味する。好適な実施形態では、ＵＶ照射および電気ポーリングは、蒸着中に、前駆物質液に任意に適用される。紫外線も同様に、好適には蒸着後に照射される。蒸着後、好適な実施形態では液体である基板に蒸着された材料は、好適には、ある時間真空に露出され、その後加熱され、そしてアニールされる。このプロセスの化学は、完全には理解されていない。ＵＶは、溶媒および前駆物質の有機物またはその他の断片から、シリコンジオキシド分子、または所望の最終シリコン化合物を構成するその他の要素を分離するのを補助すると思われる。電気ポーリングは、ミストの基板の領域における滞留時間を増大させ、それにより、粒子を基板に向かって跳ね返させる他のミスト粒子との衝突の機会を増加させると思われる。真空に対する露出は、溶媒を蒸発させ、最終シリコン化合物の要素から分離された、有機物またはその他の断片を除去するのを助けると信じられている。加熱は、溶媒のいかなる残留物も除去し、前記物質化合物の有機物またはその他の断片から、所望の化合物のシリコンオキシド分子またはその他の要素をさらに分離し、有機物を追い出すと思われる。加熱工程の後、蒸着した薄膜の材料は、最終結晶構造ではないが、シリコンジオキシドを本質的に構成すると思われる。アニールは、残っている前駆物質化合物の結合を全て壊し、前駆物質化合物から残っている有機物を全て除去するが、主として損傷を受けた領域を修復し、シリコンジオキシドまたはシリコンガラスに最終的な所望の結晶構造を形成させると思われる。しかし、最初の前駆物質化合物でも最終的な所望のシリコン化合物のいずれでもない中間化合物が、蒸着プロセス、真空露出、加熱、および／またはアニール中に形成し得る。本発明の好適なプロセスは、ミスト化した前駆物質液が基板上に直接蒸着され、溶媒および有機物またはその他の断片の分離および除去が、主として溶液が基板上に形成された後に起きるプロセスである。しかし、本発明の別の局面はまた、最終的な所望の化合物または中間化合物が、蒸着中に溶媒および有機物から分離され、最終的な所望の化合物または中間化合物が基板上に蒸着されることを企図している。両方の局面において、好適には、前駆物質の１つ以上の結合は、通り抜けて最終的な膜へと達する。
強誘電性膜などのシリコンジオキシドまたはシリコンガラス薄膜の重要なパラメータは、薄膜が概して非常に薄い（例えば、２００オングストローム〜１５０００オングストロームの範囲内である）ことを必要とすることである。そのような膜厚は、本発明によるプロセスおよび装置によって、容易に達成することが可能である。本発明はまた、要望に応じて、非常に厚い膜を生成するためにも使用することが可能である。
２．蒸着装置
図１に、本発明の例示的な一実施形態による薄膜蒸着装置を示す。この装置は、概して１で示される。装置１は、基板ホルダ４、バリアプレート６、投入ノズルアセンブリ８、排出ノズルアセンブリ１０、および紫外線放射源１６を含む、蒸着チャンバ２を有する。蒸着チャンバ２は、本体１２と、本体を覆って取り付け可能な、蒸着チャンバ２内部の封鎖空間を規定する蓋１４とを有する。チャンバは、下記に説明する複数の外部真空供給源に連結される。蓋１４は、１５で示すヒンジを使用して本体１２に枢転式に連結される。操作中、ミストおよび不活性キャリアガスが、４３の方向に、管４５を通って送り込まれ、投入ノズルアセンブリ８を通過する。投入ノズルアセンブリ８において、ミストは基板５上に蒸着される。過剰なミストおよびキャリアガスは、排出ノズル１０を介して蒸着チャンバ２から引き出される。
基板ホルダ４は、ステンレス鋼などの導電性材料による２つの円形プレート３および３′により形成されている。上部プレート３は、デルリンなどの電気的に絶縁性の材料によって、底部プレート（フィールドプレート）３′から絶縁されている。例示的な実施形態では、直径４インチの基板を利用するので、基板ホルダ４は、直径が名目上（nominally）６インチであり、回転自在軸２０上に支持されている。回転自在軸２０は、ホルダ４および基板５が蒸着プロセス中に回転し得るように、モータ１８に順に連結されている。絶縁軸２２は、上部に支持された基板ホルダ４および基板５を、直流電圧から電気的に絶縁する。この直流電圧は、基板ホルダ４とバリヤプレート６との間に（チャンバ本体１２を介して）直流バイアスが発生し得るように、蒸着チャンバ本体１２に印加される。そのような直流バイアスは、例えば、薄膜が基板５上に蒸着される間に、薄膜をフィールドポーリングするために利用され得る。絶縁軸２２は、カップリング２１によって、軸２０および軸２０′に連結される。電気供給源１０２は、接続部１０８においてリード線１０６によって蒸着チャンバ２の本体１２に、そしてリード線１０４によって、フィードスルー２３を介して真鍮スリーブ２５に効果的に接続され、フィールドプレート３′とバリヤプレート６との間の直流バイアスを与える。
バリヤプレート６は、ステンレス鋼などの導電性の材料によって形成される。バリヤプレート６は、投入管２６およびノズルアセンブリ８を通って注入された気化原料またはミストが、バリヤプレート６と基板ホルダ４との間を基板５の全面を覆って強制的に流されるように、基板５の実質的に全面を覆って基板５に並行に広がるのに十分大きな寸法を有する。バリヤプレート６は、好適には基板ホルダ４と同じ直径である。図１、図１１、および図１２に示すように、バリヤプレート６は、蓋が開けられるたびに基板５から離れるように、複数のロッド２４によって蓋１４に連結される。バリヤプレート６はまた、幅が約０．７５インチ、長さが４インチのＵＶ透過ウィンドウ２７を有する。ウィンドウ２７は、供給源１６からのＵＶ放射線を基板５上に直接照射させる。ウィンドウ２７は、好適には石英によって形成されるが、スプラシル（suprasil）またはその他の適切な材料によっても形成され得る。
図１１および図１２に、基板ホルダ４から様々な距離にあるバリヤプレート６を示す。それぞれのロッド２４は、典型的には、蒸着チャンバ蓋１４に取り付けられたステンレス鋼ロッドである。それぞれのロッド２４は、ボルト３５（図１）を適合させるためにホールを空けられている。ロッド２４は、ボルト３５によってバリヤプレート６に取り付けられる。それぞれのロッド２４は、ボルト３５をロッド２４に固定する止めネジ３６を適合させるために、タップが切られる。止めネジ３６をゆるめ、ボルト３５に対してロッド２４の位置を決め直し、その後止めネジ３６を締め直すことによって、ロッド２４をチャンバ蓋１４から外さなくても、それぞれのロッドの有効な長さを１／２インチまで調節することが可能である。それぞれのロッド２４は取り外し可能であり、バリヤプレート６と基板ホルダ４（および基板５）との対応する間隔Ｓ、Ｓ′等を原料物質、流速等に依存して大まかに調節するために、異なる長さＬ、Ｌ′等の異なる長さのロッド２４のセットを交換することを可能にする。例えば、ロッドの長さＬは、調節されて０．１０〜２．００インチの範囲の間隔Ｓを提供し得る。所定の位置に一度配置されると、ロッド２４を上記のように調節することも可能である。このように、ロッド２４、ボルト３５および止めネジ３６は、バリアプレート６を調整するための調整手段を構成する。基板ホルダ４とバリヤプレート６との間の間隔は、下記のように調製されるシリコンジオキシド用の前駆物質液を蒸着する場合には、好適には約０．３７５インチ〜０．４インチの間である。
図７は本発明の例示的な実施形態の装置の上面図であり、そして図９は図７の実施形態に対応する装置の模式図である。図７に示すように、０〜１０００Torrの温度補正したキャパシタンスマノメータ７１０が、蒸着チャンバ２内部の圧力をモニタし、マノメータ７１０の信号が下流制御バルブ９３２（図９）を制御して蒸着チャンバ２内の精確な圧力を維持する。図９に示すように、蒸着チャンバ２は、真空ポンプ９２１によって粗くポンピング（rough-pupmed）される。真空ポンプ９２１は、一実施形態では、Alcatel 2-stage,11 CFMメカニカルフォアポンプである。粗くポンピングされた後、蒸着チャンバ２は、C.T.I.Cryo-Torr 100高真空ポンプなどの真空ポンプ９１６によって、高真空ポンピングされる。その他のターボ分子ポンプまたは低温ポンプも、高真空ポンピング用に使用することが可能である。５．０×１０-6Torrより下までの蒸着チャンバ２の高真空ポンピングは、バルブ７１３を開き、高真空ポンプ９１６を使用し、バルブ９４０を閉じた状態で達成される。高真空ポンプ９１６は、この操作のためだけにバルブ９４０を開いた状態で、ポンプ９１６の再生（regeneration）の必要に応じて（典型的には２週間ごとに）使用されるポンプ９１７によって、支援（back）される。電離真空計９１５は、チャンバ２内の真空をモニタするために使用される。蒸着チャンバ２の高真空ポンピングは、蒸着操作に先立ってチャンバ壁ならびにチャンバの内側に配置された基板５からの水分の吸収を促進するために使用される。
図９に示すように、ＲＧＡ（残留ガス分析器）９１２が、１気圧から極端に低い気圧まで、蒸着チャンバ２内部の分解生成物を分析するために設けられ得る。最高３００ＡＭＵまでの分解能が提供される。例示的な実施形態では、ＲＧＡ９１２は、U.T.I.残留ガス分析器であり、Varian Associates 10 LPSイオンポンプ９３０に接続される。
バルブ７２７および９４２は、チャンバ２を再度満たす目的で、供給源９４４から蒸着チャンバ２に窒素を通気するために使用される。バルブ９４２は、チャンバ２への窒素の流れを調節するために使用されるニードルバルブである。
蒸着チャンバ２は、プロセスポンプ９２１を用いた蒸着処理の間に、約２００〜６００Torrの間の圧力まで真空減圧される。蒸着チャンバ排出システムは、ポンプ９２１に加えて、液体窒素コールドトラップ７０９と、コントローラおよび手動バルブを備えたMKSコントロールバルブ９３２とを有する。コールドトラップ７０９は、供給源９３４からの乾性窒素でパージされ得る。Daytonソレノイドバルブ９２７は、粗選ライン（roughing line）を乾性窒素ガスで再充填するために使用される。コールドトラップ７０９は、バルブ７２６を介してプロセスチャンバ２に連結され、且つニードルバルブ９３２、フィルタ９３１およびプロセスラインバルブ９２８を介しても、プロセスチャンバ２に連結される。蒸着チャンバの排出物は、燃焼ボックスおよびスクラバー装置９２２に方向づけられ、毒性で腐食性且つ可燃性の気体の安全な排出を確実にする。
蒸着チャンバ２から外部チャンバ（図示せず）へのアクセスは、空気圧式スリットバルブ７０３を通って設けられる。蒸着チャンバ２の内部は、蒸着操作中、覗き窓７１８を通して見ることが可能である。
前駆物質液は、流体質量コントローラ７０８およびVCRバルブ７２５−３を有するシステムを介して提供される。流体質量コントローラ７０８およびVCRバルブ７２５−３は、供給源７３６からミスト生成器４６−１へのアルゴンなどの不活性ガスの流れを調節することによって、マニフォールドアセンブリ４０（図３）を通る蒸着チャンバ２への原料物質の分散速度を制御する。さらなるガス供給源、流体質量コントローラ、およびバルブ投入部（図示せず）を、VCRバルブ７２５−５を介してマニフォールドアセンブリ４０に連結するミスト生成器４６−２に連結することが可能である。別個の流体質量コントローラ７０８′が、供給源７３８からの酸素および／またはその他の不活性またはプロセス活性ガスを、VCRバルブ７２５−７を介してマニフォールドアセンブリ４０に導入するために使用される。
投入ノズルアセンブリ８および排出ノズルアセンブリ１０を、図２を参照してより具体的に示す。投入ノズルアセンブリ８は、図３に関連して下記で論じられる、マニフォールドアセンブリ４０からのミスト化した溶液を受け入れる投入管２６を有する。投入管２６は、アーチ形管２８に連結される。アーチ形管２８は、管２８の内側の円周に沿って、中心から中心まで１／４"の間隔を置いた取り外し可能ネジ３０を受ける複数の小ホールまたは投入口３１を有する。
排出ノズルアセンブリ１０は、取り外し可能ネジ３０を備えた複数の小ホールまたは排出口３１′を有するアーチ形排出管２９を有する。排出ノズルアセンブリ１０の構造は、管３４が真空／排出源（図示せず）につながっていることを除いて、投入ノズルアセンブリ８の構造と実質的に同じである。管２８および２９のエンドキャップ３２は、掃除のために取り外すことが可能である。投入ノズルアセンブリ８のアーチ形管２８および排出ノズルアセンブリ１０の対応するアーチ形管２９はそれぞれ、対向して配置された基板ホルダ４の周辺部４−１および４−２を囲む。
シリコンジオキシド膜が蒸着される例示的な実施形態では、管２８および２９のホール３１および３１′の中心は、名目上、基板ホルダ４の０．３７５インチ上方に配置される。しかし、図１を参照して、この距離は、特定の蒸着プロセスに合うように、様々な長さの軸２０′を使用して調節可能である。
それぞれの管２８および２９は、典型的には１／４″O.D.ステンレス鋼から、約３／１６″の内径を有して形成される。それぞれの管２８および２９の内壁は、好適には電解研磨される。管２８および２９のホール３１および３１′は、それぞれ中心から中心まで１／４インチの間隔を置き、且つ４−４０（１／８″）ソケットヘッド止めネジを適合させるためにタップを切られる。
そのような構造を通して、そして２つのアーチ形管２８および２９のネジ３０を選択的に挿入または取り外すことにより、開いたホール３１および３１′の位置を調節することによって、基板５上方の気化溶液またはミストの流れを様々な溶液および流速等用に良好に制御し、基板５上の薄膜の均一な蒸着を達成することが可能である。
図１および図２を参照すると、基板ホルダ４、バリヤプレート６、投入ノズルアセンブリ８および排出ノズルアセンブリ１０は、集合的に協働して、基板５の上部／露出面を囲む比較的小さな半封鎖蒸着領域１７を定義する。気化溶液は、実質的に蒸着プロセスの間ずっと蒸着領域１７の内部に収容される。
基板ホルダ４、バリヤプレート６、投入ノズルアセンブリ８および排出ノズルアセンブリ１０の例示的な実施形態を示し且つ説明しているが、そのような構造の変形を本発明の範囲内で利用することが可能であることが理解される。例えば、アーチ形投入管および排出管２８および２９は、Ｖ形またはＵ形管、あるいは溝付き（slotted）管などの他の構造の管と置き換えることが可能である。または、アーチ形投入管および排出管２８および２９は、単に、複数の分離したノズルおよび分離した排出口に置き換えることが可能である。
図３に、本発明によるマニフォールドアセンブリ４０を示す。マニフォールドアセンブリ４０は、気化溶液（ミストまたはエーロゾル）を投入ノズルアセンブリ８に供給するために利用される。マニフォールドアセンブリ４０は概して、混合チャンバ４２と、それぞれのバルブ７２５−２、７２５−５、７２５−７を通して対応するミスト生成器に連結された複数の入口４４と、混合チャンバ４２からノズルアセンブリ８への流れを調節する蒸着バルブ７２５−１と、排出通気バルブ７２５−６とを有する。
使用中、１つ以上のミスト生成器４６−★が、１つ以上の異なるミストを生成するために利用される。生成されたミストは、次いで、バルブ７２５−★および入口４４を通って、混合チャンバ４２に流れ込む。
混合チャンバ４２に流れ込んだミストは、混合されて単一の均一なミスト状（misted）溶液を形成する。次いで、ミスト状溶液は、適切な流速でバルブ７２５−１および投入管２６を通って、蒸着チャンバ２に流れ込む。バルブ７２５−１は、蒸着チャンバ２を要望に応じてポンピングすることができるように、または必要時にマニフォールドシステムを洗浄およびパージするために、選択的に閉じられることが可能である。同様に、排出バルブ７２５−６の出口は、１つ以上のミスト生成器４６を排出／パージする必要があるときに、バルブ７２５−１を閉じることが可能であり、バルブ７２５−６および１つ以上のバルブ７２５−★を開くことが可能であり、且つ混合チャンバ４２をポンピングして、ポンプ９２１および／またはポンプ９１６を介して真空を付与することによって、または標準的なネガティブフロー型の排出を使用することによって、ミスト生成器４６および混合チャンバ４２を洗浄およびパージすることが可能であるように、真空供給源（図示せず）に連結される。
本発明の重要な局面は、安定化した前駆物質液が、蒸着チャンバ２に導入される前に、超音波で撹拌されて微粒化または霧化されることである。この微粒化は、本発明の改善した操作用の重要な主成分を提供する安定化した前駆物質液のミストを製造する。
図４は、本発明に使用されるミスト生成装置の例示的な実施形態の側面模式図である。図５は、図４のミスト生成装置の分解図である。図４および図５に示すように、ミスト生成器４６は、閉鎖容器５４と、容器５４の底部に液密に且つ真空に密封されたTDK TU-26Bまたは同等の超音波トランスデューサ５６とを有する。容器５４は、内部フィルタカートリッジがない、改変したMillipore Waferguard T-Lineガスフィルタユニット（カタログno.YY50 005 00）である。矢印４２０によって示されるガスの流れる方向は、フィルタの通常操作において使用される方向とは逆である。トランスデューサ５６は、ミスト生成器４６の底部セクション４１２の窪んだホールの中に取り付けられ、デルリン取付台４０２のホール４１１を貫通する８〜３２回ネジを切った２本のスタブ４１０によって、底部セクション４１２に固定される。テフロン「Ｏ」リング４０４およびテフロンシール４０６が、トランスデューサ５６と容器５４の内側との間に気密および真空密シールを提供する。ミスト生成器４６はまた、キャリアガスに容器５４を通過させるために、入口６０および出口６２を有する。
操作の前に、容器５４の上部セクション４１４から底部セクション４１２を分離した後、前駆物質液６４の所定の量を容器５４に導入する。操作中は、トランスデューサ５６を電気的に起動して前駆物質液のミスト６６を生成し、そして口６０を介して不活性キャリアガスをミスト６６中に通すと、不活性キャリアガスはミストで湿性になる、または飽和する。次いで、湿性キャリアガスを出口６２からマニフォールドアセンブリ４０に通す。キャリアガスは、通常、アルゴン、ヘリウム、または窒素などの不活性ガスであるが、適切な条件下では反応性ガスを含み得る。
図４および図５に示すミスト生成器４６は、凝固などの問題を伴わずに蒸着チャンバ２に効果的に流し込まれる、または注入されることが可能な気化溶液を発生させるので、特に有利である。
図４および図５に示すミスト生成器４６が本発明によると好ましいが、他のミスト生成器を本発明に従って利用することが可能であることが理解される。例えば、スプレーノズルは、閉鎖した容器内部に前駆物質液のミストを生成するために使用されることが可能である。また、適切なガスを、図４および図５に示す口６０および６２よりも小さな入口および出口を使用して、ミストを通して混合チャンバ４０に流し込むことが可能である。
図１０は、蒸着チャンバ２内部の紫外線放射源１６の配置を示す斜視図である。本プロセスのフォトエンハンスメントは、蒸着中および蒸着後にＵＶ（紫外線）光線を与えることによって行われる。ＵＶ光線は、前駆物質からの溶媒および有機物の分離を促し、それにより乾燥プロセスを促進すると思われる。さらに、蒸着プロセス前のＵＶ照射の使用は、蒸着チャンバ２および基板５からの水分の除去（脱着）を促進する。蒸着チャンバ内部の紫外線光源１６の位置は、重要ではない。なぜなら、紫外線照射は、蒸着チャンバ２のステンレス鋼の壁から投入ノズル８および排出ノズル１０の間の空間および基板５上に反射され、それにより、反射は上記のフォトエンハンスメント効果を提供することが可能だからである。
ＵＶ源１６は、蒸着チャンバ２内に配置されて紫外線照射バス（bath）をそこに付与する、少なくとも１つのＵＶランプを有する。使用可能なスペクトル源には、紫外線ランプおよびエキシマレーザが含まれる。いずれの場合においても、ＵＶ源１６によって付与された照射バスは、溶液および有機物または他の断片から所望の化合物の分離を最も効果的にするために適合される。第１の場合では、エキシマレーザによって発せられた放射は、溶媒の結合、前駆物質化合物の結合、および／または任意の中間有機化合物の結合を分離するまたは解くために必要なエネルギーに一致するように、スペクトル的に「適合される」（spectrally "turned"）。これらの結合は、所定の前駆物質中に所望の化合物を保持する、蒸着プロセス中に形成される。あるいは、ＵＶ源１６がＵＶランプ（または複数のＵＶランプ）である場合には、「適合」は、１つ（または１組）のＵＶランプを、より望ましい周波数のスペクトルを有する別の１つ（または１組）のＵＶランプと交換することによって、達成される。ＵＶ源はまた、比較的低出力のものであるべきである。なぜなら、低出力でなければ、前駆物質ミストを完全に乾かしてしまうからである。
本明細書で論じられるシリコン前駆物質の蒸着のために、約１８０〜２６０ナノメータの波長を有するＵＶ放射線を発するDanielson Phototron PSM-275 ＵＶ放射源１６を使用する。この波長範囲のＵＶ放射は、気化ゾル−ゲル、ＭＯＤ、またはその他の液体の化学的供給源中にシリコンを保持する水素結合を共鳴させ且つ分離させる際に、特に効果的である。
図１、図７、および図９に示す装置１は、蒸着操作中に蒸着チャンバ２内に直流バイアスを印加する電気的手段１０２を有する。図１に、直流入力部１０４を示す。入力スリーブ２５と蒸着チャンバ本体１２との間に印加される直流電位は、典型的には３５０ボルトである。直流電位は、膜の品質に加えて強誘電性膜の原位置のポーリングを達成する。
３５０ボルトより高いまたは低い直流バイアスも、上記の結果を実現するために使用することが可能である。さらに、蒸着が発生している間に、紫外線照射および直流バイアスが組み合わされて、同時または連続のいずれかで、且つ繰り返して蒸着チャンバ２内部に印加され得る。
ホットプレートなどの補助加熱手段（図示せず）が、基板上に蒸着されている前駆物質液の薄膜を焼成および／またはアニールするために使用され得る。焼成／アニールプロセスは、図６の工程Ｐ11およびＰ12に関連して論じられるように、蒸着チャンバ２内部で実施され得るが、焼成およびアニールは、好適には予備チャンバ内部で行われ得る。アニールは、好適には酸素炉の中で実施される。拡散したエキシマレーザ源からなどの高エネルギー密度（high energy density）紫外線照射も、好適なアニール法である。
３．プロセスの実施例
図６を参照すると、本発明の方法を示す例示的なフローチャートが示されている。この方法では、シリコンジオキシドまたはシリコンガラスが、図１〜図５の装置を利用して蒸着される。この実施例では、蒸着される層は、シリコンジオキシドである。工程Ｐ１では、シリコンジオキシド前駆物質液が調整される。最初に、表１に示す材料の量を計測する。表１では、「FW」は式量を表し、「grams」はグラムでの重量、「mmoles」はミリモルを表し、そして「Equiv」は溶液中のモルの相当数を表す。
0003788627.tif 000004
シリコンブトキシドの販売元がStremであるのに対して、ネオデカノン酸は、Morton-Thiokolから得られた。工程Ｐ１を続けて、シリコンブトキシドおよびネオデカノン酸を、５０ミリリットル（ml）のキシレンを入れたフラスコに入れる。混合物を、最高温度１１５℃まで１８時間加熱し且つ撹拌して全ての水を蒸留する。３５mlのキシレンを加え、熱を最大１３５℃まで上昇させて、全てのブタノールおよび水を溶液から蒸留する。蒸留工程は、上記の好適な実施形態のような、形成工程Ｐ１の一部であり得るが、本質的な工程であるので、工程Ｐ５として別個に示す。すなわち、本質的に無水の最終前駆物質を製造するために可能な限り多くの水を蒸留することは、貯蔵時の前駆物質の劣化を防ぐために重要である。また任意に、ドーパントおよびその他の添加物が、工程Ｐ３で加えられ、前駆物質と混合され得る。これは概して、ボロホスホシリケートガラス（borophosphosilicate glass、ＢＰＳＧ）などのシリコンガラスが蒸着される場合である。工程Ｐ７では、溶液の重量が４０．６１７グラムになるまで、混合物をさらなるキシレンを用いて希釈した。これにより、０．０９９９mmole Si/gramの濃度を有する貯蔵溶液が提供された。前駆物質は、この時点で貯蔵され得る。蒸着の直前に、工程Ｐ９では、溶液は、２０．３０６グラムの重量であり、キシレンを用いて４０．６０９グラムまで希釈された。これにより、０．０５０００mmole Si/gramの濃度を有する溶液が提供された。工程Ｐ９に戻って、約９．０ミリリットルの上記のようなシリコンジオキシドを、約５．０mlのメチルエチルケトン（ＭＥＫ）開始剤と一緒に、ミスト生成器４６の容器５４に入れた。最初に、シリコンウェハ１２２２（図１３および図１４）をその上に蒸着した基板５が、ホットプレート上で、大気圧（＠コロラド州、コロラドスプリングス）で４００℃で１０分間、予備焼成された。基板は、蒸着チャンバ内の基板ホルダ上に配置された。蒸着チャンバは、バルブ７２６を介したラフポンプ９２１ならびにバルブ７１３を介した高真空ポンプ９１６を使用して、１０-6Torrまで減圧された。３５０ボルトの直流バイアスを、蒸着チャンバのスリーブ２５と本体１２との間に印加した。次に、基板回転モータ１８を作動させ、基板ホルダ４を毎分約５回転で回転させた。次いで、ＵＶ源１６が３０分間作動させられ、蒸着チャンバ内の水分および基板上のいかなる水分も脱着させた。次いで、高真空バルブ７１３を閉じ、蒸着チャンバを、バルブ７２７および９４２を介して、アルゴンまたは窒素などの不活性ガス源９４４を用いて、約５９５Torrの圧力まで徐々に再充填した。次に、排出スロットルバルブ９２８、フィルタ９３１、およびニードルバルブ９３２を開くことによって、プロセス真空ラインを開いて、蒸着チャンバの圧力を約５９５Torrで安定化させた。次いで、注入バルブ７２５−１および蒸着バルブ７２５−２を開き、且つバルブ７２５−６を閉じて、超音波ミスト生成器４６を通る供給源７３６からのアルゴンの流れを開始させた。次いで、超音波ミスト生成器４６が３０分間作動させられて、基板上で実質的に周囲温度で蒸着される、約１５００オングストロームの膜を発生させた。蒸着プロセスは、アルゴンキャリアガスを使用してシリコンジオキシド前駆物質ミストを基板全面に流した。シリコンジオキシド前駆物質の十分な膜が基板上に蒸着されて薄膜を製造した後に、ミスト生成器、ＵＶ源、および基板回転モータを停止させた。次いで蒸着バルブ７２５−１が閉じられ、次いでバルブ７２５−６が開かれ、そしてトランスデューサ５６が停止され、ミスト生成器４６−１が周囲温度に達するまで、通気孔７０５を介してマニフォールド４２を通気した。マニフォールド４２は、供給源７３６からのアルゴンガスを適用することによって、通気孔７０５を介してパージされ、工程Ｐ１０を完了した。
工程Ｐ１１では、ウェハが蒸着チャンバ内に残っている間に、チャンバを０．４Torrまで、ポンプ９２１を使用して１／２時間ゆっくりと減圧した。ゆっくりした減圧中、バルブ９２８、フィルタ９３１、およびバルブ９３２は、チャンバの圧力が０．４Torrに達するまで開いたままにした。その後、バルブ９２８を閉じ、バルブ７１３を開いて、高真空ポンプ９１６に蒸着チャンバ２を１０-6Torrまで１０分間減圧し、シリコン前駆物質を乾燥させて固体シリコン化合物を基板上に形成した。次いで、別の２つのシリコンジオキシドの層を上記のように蒸着させた。次に、バルブ７１３を閉じ、蒸着チャンバを通気バルブ７２７を開くことによって大気圧まで通気した。次いで、ウェハを蒸着チャンバから取り除き、４００℃で２分間二次焼成して工程Ｐ１１を完了した。工程Ｐ１３では、次いで、７５０℃で６０分間、ウェハを酸素雰囲気中でアニールした。工程Ｐ１４では、白金下部電極、ＢＳＴ層１２３０、および上部白金電極１２３２を蒸着し、次いで、周知のフォトレジスト技術を使用してウェハをエッチングして、下記にさらに説明するように、複数の電子素子を製造した。
上記のように、素子は、ウェハ全面の厚みをほとんど変化させない良好に適合した被膜（coverage）、良好な段の被膜を有し、且つクラックを有さなかった。形成されるＢＳＴコンデンサは、集積回路品質のものであった。
図８を見ると、集積回路１００の一部分の断面図が示され、その一部は、本発明の方法によって製造される。集積回路を描写する図８、図１３、および図１４は、実際の半導体装置の任意の特定の部分の実際の断面図を意味するものではなく、可能な限り本発明の構造およびプロセスをより明確に且つ完全に描写するために使用される、理想化された表現に過ぎないことが理解される。集積回路１００の図に示す部分は、トランジスタ７２およびコンデンサ８０を有する１つのメモリセル７６を表す。集積回路１００の部分、特に層７７、８６、および９５は、本発明の装置およびプロセスを利用して形成され得る。層８２などのその他の層は、金属酸化物前駆物質を用いた本発明を使用して形成され得る。層８２がストロンチウムビスマスタンタレートなどの強誘電性材料である場合には、集積回路は、不揮発性強誘電性（ＦＥＲＡＭ）スイッチングメモリセルである。層８２がＢＳＴなどの誘電性材料である場合には、集積回路１００は、揮発性ＤＲＡＭメモリセルである。
集積回路１００は、好適には単結晶シリコンウェハである基板７１を含み、その上部にトランジスタ７２が形成される。トランジスタ７２は、基板７１の領域をドーピングすることによって形成された、ソース／ドレインアクティブ領域７３Ａおよび７３Ｂ、ならびにゲート７４を含む。集積回路１００は、フィールド酸化膜領域７５と、第１の絶縁層７７をさらに含み、第１の絶縁層７７上にコンデンサ８０が形成される。第１の絶縁層７７は、ゲート酸化膜および熱酸化膜を含み得るが、それらは個別には示されていない。なぜなら、周知のように、それらは異なる工程で形成されるが、同一の材料により形成されるため、本質的に融合するからである。第１の絶縁層７７も、従来では、ドープされていないシリコンガラス層、ＢＰＳＧ（ボロホスホシリケート）層、およびＳＯＧ層を含み得る。しかし、本発明によると、層７７は、本発明のプロセスによって形成された５つから１０のシリコンジオキシドおよび／またはＢＰＳＧの層を含む。コンデンサ８０は、第１の電極８１、強誘電性または高誘電率の材料であり得る中間層８２、および第２の電極８４を含む。第２の絶縁層８６はコンデンサ８０の上に横たわり、しばしばメタライゼーション層と呼ばれる配線層８８は、アクティブ領域７３Ｂをコンデンサ８０の第１の電極８１と接続し、且つアクティブ領域７３Ａおよび第２の電極８４を回路の他の部分と接続する。配線層８８は、好適には、アクティブ領域７３Ａおよび７３Ｂと接触する第１の層９０、第２の層９１、およびコンデンサの電極８１および８４の表面９９および９７と各々接触する第３の層９３を含む多層構造である。層９０、９１、および９３は、アクティブ領域７３Ａおよび７３Ｂを各々オーバレイする部分１１５および１１６、第１の電極８１の表面９９の上方に横たわる部分１１８、第２の電極８４の表面９７の上方に横たわる部分１１９、および部分１１６および１１８を接続する部分１１７を含む。部分１１５および１１６は、第２の絶縁層８６および第１の絶縁層７７を貫通し、アクティブ領域７３Ａおよび７３Ｂに各々接触する。部分１１７は、第２の絶縁層８６の上方に横たわる。そして部分１１８および１１９は、第２の絶縁層８６を貫通して、第１の電極８１の表面９９および第２の電極の表面９７に各々接触する。部分１１６および１１８は、部分１１７によって電気的に接続しており、それによりアクティブ領域７３Ｂを第１の電極８１の表面９９に電気的に接続する。他の実施形態では、コンデンサ８０はコンデンサ全面に亘っていずれかの方向に配置される電場または電圧を用いて動作するので、アクティブ領域７３Ｂは第２の電極８４に接続され得る。キャッピング層９５は、好適にはリンをドープしたシリコンガラスであり、集積回路の層状構造を完成させる。周知のように、そのような集積回路１００は、一般に、その後何百という個々の集積回路チップに鋸引き（sawed）されるウェハ上に製造される。それぞれのチップは、何千または何百万というセル７６を含む。次いで、それぞれのチップは、完成した集積回路を製造するためにパーケージされる。
現時点で本発明の好適な実施形態であると見なされるものを説明してきたが、本発明を、その精神または本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態において具体化することが可能であることが理解される。従って、本明細書の実施形態は、あらゆる局面において、例証的であって限定的ではないと見なされる。本発明の範囲は、前述の説明によってではなく、添付された請求項によって示される。
【図１】
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【図１Ａ】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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