[发明专利]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

说明书

                         发明背景

1．技术领域

本发明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，本发明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。

                      发明概述

经研究出的本发明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。

按照本发明，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。

按照本发明，还提供实施上述方法的装置。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明的其它目的、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发明的大量实施例。

附图的简要说明

图1是按照本发明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是本发明中使用的多管系统的放大顶视图；

图4是本发明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是按本发明制备二氧化硅或硅玻璃前体的流程图；

图7是本发明的示例性实施例的装置的顶视图；

图8是可使用本发明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是用本发明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。