用于制作集成电路中的二氧化硅和硅玻璃层的方法和装置制造方法及图纸

制备一种包括在二甲苯溶剂中的硅的前体液体（６４），衬底（５，７１）放置到真空沉淀室（２）中，前体液体被雾化，并在将沉淀室维持在室温时将雾气（６６）流入沉淀室中，以在衬底上沉淀前体液体层。此液体被干燥、烘干、以及退火，以在衬底上形成二氧化硅或硅玻璃的薄膜（１２２４，７７）。然后，完成集成电路（１００），以便至少包括一部分二氧化硅或硅玻璃作为集成电路中电子设备（７６）的绝缘体（７７）。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用来在衬底上沉淀高质量的二氧化硅膜和硅玻璃的方法，以及实施这样的方法的装置。特别地，本专利技术涉及制造具有适合于在集成电路中使用所需要的薄度和质量的二氧化硅及硅玻璃薄膜。2．存在的问题众所周知，二氧化硅和硅玻璃层构成了集成电路的重要部分。它们可以以多种方法来形成，例如利用硅的氧化。已知某种种类的二氧化硅或玻璃是由诸如APCVD NSG(常压化学蒸气沉淀非掺杂硅玻璃)或SOG(自旋玻璃)层77C的构成法形成的。通常，二氧化硅和硅玻璃是由基本上不同于制造集成电路的其他层的方法制成的。这就导致了在工艺流程之间需要许多处理步骤，并且在制造集成电路中需要相对高的装配成本。二氧化硅和硅玻璃的制造过程与用来生产电路中的其它层的制造过程紧密对应是一个长远的要求。如果工艺过程变得简单，就将使集成电路的整个制造过程降低成本。专利技术概述经研究出的本专利技术能够克服与已知用来制造集成电路中的二氧化硅和硅玻璃薄膜的沉淀法相关的许多问题和缺点，并通过提供一种有价值的、能够容易且经济地生产二氧化硅和硅玻璃薄膜(厚度从几埃到几微米)的生产方法，来基本满足本领域的需求。这一方法也使用了与最近开发出来、用来制成集成电路中使用的复杂金属氧化物(例如层化的超点阵材料)的方法相同的装置。按照本专利技术，提供一种制造二氧化硅或硅玻璃薄膜的方法，包括下列步骤按有效数量提供一种包括硅的初级液体，用来通过加热或其它方法的处理以形成二氧化硅或硅玻璃；提供一位于封闭沉淀室之中的衬底，产生初级液体的雾气，并将雾气引入沉淀室，这样雾气均匀流过衬底，在衬底上形成初级液体的薄膜。最好在室温下在衬底上进行沉淀，并且室温最好是15℃到40℃之间。通常，室温可以在-50℃到100℃之间。在一个实施例中，在对雾气和衬底施加紫外辐射时进行沉淀。在另一实施例中，在两个平行板之间施加直流偏压时进行沉淀，而衬底位于这两个平行板之间。在沉淀过程之中，将沉淀室抽成轻微真空，以便从初级液体的薄膜之中去掉溶剂；在沉淀之后，最好提高真空度，以干燥初级液体，由此形成包含衬底上的物质的固体硅层。然后，最好将衬底加热并退火，以产生二氧化硅或硅的固体薄膜。最好，而后即在衬底上完成集成电路。由于此过程是在基本上室温下和几乎常压之下进行的，因而在制造厂中进行此过程相对容易。而且，雾气的形成并不使用任何复杂设备。利用位于衬底上的可调挡板，流入沉淀室的雾气被包含在沉淀区里一个很小、半封闭的空间中。雾流的方向与衬底平行，这就允许基本上在室温下进行分子碰撞以产生衬底的涂层，而不是采用利用粒子的冲量或者加热液体物质这些相对猛烈的方法来迫使或加快沉淀过程。在沉淀之前或之中加热要沉淀的物质会导致薄膜更可能破裂或在干燥阶段形成针孔。还有，由于雾气是“流入”的，因而所用物质的沉淀在所用衬底上的任何“梯度”的顶部是极度保角的，并趋向于在梯度的底部很好地符合硬角。按照本专利技术，还提供实施上述方法的装置。本专利技术的目的是提供高效的方法和装置，能够容易且低成本地生产集成电路品质的二氧化硅和硅玻璃薄膜。本专利技术的另一目的是提供能够生产厚度范围从几个埃到几微米大范围的二氧化硅和硅玻璃薄膜的方法和装置。本专利技术另一目的是基本上在室温下并在略低于常压之下生产二氧化硅和硅玻璃薄膜。本专利技术的其它目的、优点和突出特点将通过下面的详细说明而变得很清楚，在下面的说明中参照所附图公开了本专利技术的大量实施例。附图的简要说明附图说明图1是按照本专利技术的一个实施例的装置的沉淀室之剖面图；图2是吸入和排出喷嘴组件的放大平面图；图3是本专利技术中使用的多管系统的放大顶视图；图4是本专利技术中使用的雾气生成装置的侧视图；图5是图4中的雾气生成装置的立体图；图6是按本专利技术制备二氧化硅或硅玻璃前体的流程图；图7是本专利技术的示例性实施例的装置的顶视图；图8是可使用本专利技术的方法和装置制成的集成电路的截面图；图9是按照图7的实施例的装置的示意图；图10是表示在沉淀室中放置紫外辐射源的位置的透视图；图11和12表示可调挡板的几个可能位置；图13是用本专利技术的装置和方法制成的晶片的顶视图；及图14是图13中的晶片沿图13中的直线14-14的截面图。优选实施例的说明1、概述按照本专利技术的第一方面，首先制备包含与氧键合的硅的初级液体，然后生成溶液的雾，流入沉淀室并在放置于沉淀室中的衬底上沉淀为薄膜/层。按照本专利
的惯例，本说明书中使用词汇“衬底”在通常意义上是指它包括一个或多个可沉淀硅的前体的物质层5(图14)，在特定意义也指晶片1222本身。除非另外指出，它表示使用本专利技术的方法和装置在其上沉淀硅或硅玻璃层的任何物体。初级液体包括溶性凝胶(sol-gel)前体成分(通常包括溶于酒精溶剂中的烃氧化硅)和金属有机物前体成份，后者有时也称为MOD成分，它通常包括由诸如新十二酸或2-乙基己酸的羧酸与溶剂中的硅化合物发生反应而形成的硅的羧酸盐，另外还有其它前体成分。硅的2-乙基己酸和新十二酸盐被认为是这些成分中最有用的。利用像这些前体物质中的中等长度链的羧化物形成的薄膜不会像利用长链羧化物形成的薄膜那样在烘干时破裂、产生气泡或脱皮。此处使用的词汇“雾气”(mist)定义为由气体携带的小液滴。词汇“雾气”包括悬浮体(aerosol)，这通常定义为气体中的固体或液体颗粒的胶质悬浮体。词汇雾气还包括气体中前体溶液的蒸汽、雾及其它雾状悬浮体。由于上述词汇来源于通常用法，因而其定义是不精确的，有重叠，并且不同的作者会有不同的用法。这里，词汇悬浮体(aerosol)用来包括此处作为引文的文章《悬浮体科学和技术》(Parker C.Reist,McGraw-Hill Inc.，纽约，1983)中包括的所有悬浮体。此处使用的词汇“雾气”的含义要比词汇悬浮体广，并且包括词汇悬浮体(aerosol)中可能不包括的悬浮体、蒸汽、或雾。最好，使用烃氧化物化学、羧酸化学或其它化学温选法制备每种元素的前体，由此得到前体液体溶体，这会产生公共溶剂。带有这种公共溶剂的溶液最好在整个沉淀过程中用作单一溶液源。然而，本专利技术也构想了同时使用多种前体溶液源。特别地，可以同时使用其他溶液源来掺入或修正最终希望的混合物。在优选的前体液体中，一个或多个前体化学混合物中包含的二氧化硅和掺杂剂(诸如磷和硼)溶解在公共溶剂中。下面说明前体溶液形成的一个例子。最好，溶剂的沸点在110℃到170℃之间。尽管可以使用表A中的任何一种溶剂，但最好的溶剂是二甲苯，n-乙酸正丁酯，n-正辛烷及2-甲氧基乙醇。由于二甲苯的形式通常可以是包含二甲苯的三个分段，因而此处使用了词“二甲苯”；词“xylenes”用来包括包含任何一个或几个分段的任何溶剂。表A溶剂 沸点乙酸正丁酯 bp=126.5℃N,N二甲基甲酰胺 bp=153℃二甲氧基乙基乙酸酯 bp=145℃甲基异丁基酮 bp=116℃甲基正戊基酮 bp=144℃异戊醇 bp=132℃环己酮 bp=156℃二乙氧基乙醇 bp=135℃二甲氧基乙醚 bp=162℃甲基丁基酮 bp=127℃己醇 bp=157℃二戊醇 bp=119℃丁酸乙酯 bp=121℃硝基乙烷 bp=114℃吡啶 bp=123℃一三五-三恶烷bp=115℃异丁酸异丁酯 bp=147℃丙酸异丁酯 bp=137本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在衬底（５，７１）上制造二氧化硅或硅玻璃薄膜的方法，所述方法的特征在于包括下列步骤：（ａ）提供包括二氧化硅键的液体前体（６４）；（ｂ）将所述衬底（５，７１）放入封闭沉淀室（２）中；（ｃ）产生所述液体前体的雾气（６６）；（ ｄ）使所述雾气流过所述沉淀室，以便在所述衬底上形成前体液体层；及（ｅ）处理沉淀在所述衬底上的液体层，以形成硅材料的固体膜（１２２４，７７），硅材料是从包括二氧化硅和硅玻璃的组中选择出来的。

【技术特征摘要】
US 1996-3-14 08/615,8061.一种在衬底(5,71)上制造二氧化硅或硅玻璃薄膜的方法，所述方法的特征在于包括下列步骤(a)提供包括二氧化硅键的液体前体(64)；(b)将所述衬底(5,71)放入封闭沉淀室(2)中；(c)产生所述液体前体的雾气(66)；(d)使所述雾气流过所述沉淀室，以便在所述衬底上形成前体液体层；及(e)处理沉淀在所述衬底上的液体层，以形成硅材料的固体膜(1224,77)，硅材料是从包括二氧化硅和硅玻璃的组中选择出来的。2.如权利要求1的方法，其中在将所述沉淀室维持在室温时进行所述雾气流动步骤。3.如权利要求1的方法，其中所述硅材料形成集成电路(100)的一部分，所述方法还包括完成所述集成电路的制造的步骤，以便至少包括一部分硅材料来作为集成电路中的电子设备(76)的绝缘体(77)。4.如权利要求1的方法，其中所述液体前体包括溶剂中的烃氧化金属。5.如权利要求1的方法，其中所述液体前体包括溶剂中的羧化金属。6.如权利要求1的方法，其中在维持沉淀室处于真空时进行将所述雾气流入所述沉淀室的步骤。7.如权利要求1的方法，其中所述雾气流动步骤包括将所述雾气注...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉里D麦克米伦，迈克尔C斯科特，阿劳约卡洛斯A帕兹德，大男，林慎一郎，
申请(专利权)人：塞姆特里克斯公司，松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：US[美国]