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DE10206984A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden einer Vielzahl von Schichten auf einem Substrat - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden einer Vielzahl von Schichten auf einem Substrat

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DE10206984A1
DE10206984A1 DE10206984A DE10206984A DE10206984A1 DE 10206984 A1 DE10206984 A1 DE 10206984A1 DE 10206984 A DE10206984 A DE 10206984A DE 10206984 A DE10206984 A DE 10206984A DE 10206984 A1 DE10206984 A1 DE 10206984A1
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DE
Germany
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process chamber
gas
layers
substrate
solvent
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Marcus Schumacher
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Aixtron SE
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Aixtron SE
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    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4408Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber by purging residual gases from the reaction chamber or gas lines
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/54Apparatus specially adapted for continuous coating
    • H10P72/0604

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden einer Vielzahl von Schichten auf einem Substrat mittels gasförmiger Ausgangsstoffe, wobei die Schichten in einer einzigen Prozesskammer in aufeinander abfolgenden Prozessschritten abgeschieden werden. Die Gasphasen-Zusammensetzung und/oder die Substrattemperatur wird ohne zwischenzeitiges Öffnen der Prozesskammer variiert, so dass Schichten verschiedenartiger Qualität in einer Depositionskammer nacheinander abgeschieden werden kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Abscheiden einer Vielzahl von Schichten auf einem Substrat mittels gasförmiger Ausgangsstoffe.
  • Eine Vorrichtung zum Abscheiden insbesondere von Silicium-Karbit oder Silicium-Germaniumkarbit beschreibt die WO 01/14619 A1.
  • Die WO 01/61071 beschreibt eine Vorrichtung, mittels welcher OLED'S oder ähnliche Schichtstrukturen auf ein Substrat aufbringbar ist.
  • Die WO 01/57289 A1 betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden ein oder mehrerer Schichten auf ein Substrat, wobei als Ausgangsstoff flüssige oder feste Stoffe Verwendung finden, die gasförmig in die Prozesskammer eingebracht werden.
  • Im Bereich integrierter MIM Strukturen (Metal-Insulator-Metal) in hochintegrierten CMOS Bauelementen werden zur Schichtdeposition von Elektroden und Dielektrika (hier speziell oxidische Dielektrika) Abscheideverfahren verwendet die in der Regel sequentiell in verschiedenen Abscheidesystemen (Kammern) verlaufen und üblicherweise auch auf unterschiedlichen Depositionsmethoden (physikalisch, wie PVD oder auch chemische Verfahren) (MOD); hier speziell Chemische Gasphasenabscheidung, kurz CVD oder auch MOCVD (Metal-Organische Chemische Gasphasenabscheidung) basieren.
  • Neben der Notwendigkeit eines extrem hohen Automatisierungsgrades beim Transport der zu prozessierenden Substrate zwischen den verschiedenen Prozesskammern, ergibt sich aufgrund der Komplexität ein erhöhter Nachteil hin sichtlich der Prozessstabilität, aber auch der "Cost of Ownership" bei der Unterhaltung der verschiedenen Depositionssysteme. Beim Transport der zu beschichtenden Substrate zwischen den einzelnen Prozesskammern sind hohe Handling-, Abkühl- und Aufheizzeiten heute normal, die jedoch einen minimal geforderten Waferdurchsatz bei der Großproduktion von Bauelementen maßgeblich negativ beeinflussen. Einen zentralen bauelementtechnischen Punkt stellt dabei im besonderen auch die Problematik, dass zwischen der Deposition von Unterelektrode und Dielektrikum bzw. zwischen Deposition von Dielektrikum und Überelektrode (speziell wie bei der Herstellung des sogenannten "Gate-Stacks" des integrierten MOS-Transistors üblich) eine chemische Veränderung wie z. B. durch Verunreinigungen der Oberflächen während des Wafer- Handlings (Wafer-Transport zwischen den Depositionsschritten) eine negative Beeinflussung der elektrischen Bauelementeigenschaften durch Grenzflächenzustände verursacht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Apparatur und ein Verfahren zu entwickeln, welches oben genannte Nachteile reduziert, umgeht und eliminiert.
  • Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass die Schichtstruktur ohne Wechsel in andere Depositionssysteme oder Kammern deponiert wird.
  • Die Schichten werden in einer einzigen Prozesskammer in aufeinander abfolgenden Prozessschritten durch ledigliches Ändern der Gasphasenzusammensetzung und/ oder der Substrattemperatur abgeschieden.
  • Die Schichtenfolge umfasst insbesondere zumindestens eine Oxid-Schicht, auf welcher eine Metallschicht bzw. eine Metallschicht, auf welche eine Isolierschicht und eine Metallschicht aufgebracht ist. Das Verfahren zeichnet sich darüber hinaus dadurch aus, dass die Prozesskammer zwischen den einzelnen Prozessschritten abgepumpt und/ oder mit Inertgas gespült wird. Hierdurch wird der Druck innerhalb der Prozesskammer auf einen Wert gebracht, der erheblich niedriger ist, als der Prozessdruck. Die Wände der Prozesskammer können auf verschiedene Weise temperiert werden. Beim Wechsel der Gasphase kann die Prozesskammer mit Edelgasen, Ar, He, H2 oder N2 gespült werden. Während dieser Spülphase kann der Substrathalter, auf welchem sich das Substrat befindet und ein oberhalb des Substrathalters angeordnetes Gaseinlassorgan auf eine optimale Prozesstemperatur gebracht werden. Auch die Prozesskammerwände, durch welche das Gas entweichen kann, kann auf diese Weise auf die jeweils erforderliche Temperatur gebracht werden. Hierdurch wird eine Kondensation der gasförmig in die Gasphase eingebrachten Ausgangsstoffe, die auch dort zerfallen können, vermieden.
  • Die Gasphase wird durch die aktiv beheizte Wandung der Prozesskammer oder durch die mittels Wärmeleitung beheizte Wandung der Prozesskammer individuell temperiert, so dass die erforderlichen Gasphasenreaktionen zwischen den Ausgangsstoffen oder der Zerfall der Ausgangsstoffe optimiert wird. Das Gaseinlasssystem kann auch bereichsweise gekühlt werden, so dass eine Vorzerlegung bzw. Vorreaktionen verhindert werden.
  • Die abgeschiedenen Schichten haben unterschiedliche Aufgaben. Beispielsweise dient die metallische Schicht als Elektrode. Zwischen diesen beiden Elektroden befindet sich eine isolierende Schicht, so dass aus dem Schichtsystem Metall- Isolator-Metall ein Kondensator aufgebaut ist. In bekannter Weise werden die Metallschichten in dem Beschichtungsschritt folgenden Prozessschritten, in denen unter anderem das Substrat zerteilt wird, kontaktiert. Erfindungsgemäß werden in einer Multiprozesskammer in einer sequentiellen, rückwirkungsfreien CVD-Beschichtung Substrate abwechselnd mit leitenden und isolierenden Schichten beschichtet. Die Prozesskammer besteht aus einer vakuumdichten Kammer, einem temperierten Substrathalter, einem Gaseinlassorgan und einem Gasauslassorgan, an dem eine Pumpe angeschlossen ist. Der Substrathalter kann ebenso wie die dem Substrathalter gegenüberliegende Decke der Prozesskammer temperiert werden. Dies kann über einen elektrischen Widerstand, über infrarote Strahlung oder über elektromagnetische Hochfrequenz erfolgen. Eine notwendige Kühlung kann durch ein flüssiges Medium (H2O o. ä.) erfolgen. Auch die Prozesskammerwände können auf eine derartige Weise beheizt werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Substrathalter auch über einen Rotationsantrieb drehangetrieben werden. Auf dem Substrathalter können selbst wieder drehangetriebene Substratträgerplatten liegen, welche planetenartig um das Zentrum des Substrathalters kreisen. Die Temperaturmessung im Substrathalter kann mittels eines Thermoelementes erfolgen, dessen Zuleitung durch die Drehdurchführung erfolgt. Bevorzugt besitzt die Prozesskammer im Bereich der die Reaktionskammer in der Geometrie bestimmenden und begrenzenden Flächen Zwischenvolumina. In diesen Zwischenvolumina befindet sich jeweils ein Gas. Es kann sich dabei auch um das Prozessgas handeln. Der Druck in den Zwischenvolumina kann ebenso wie die Gaszusammensetzung in den Zwischenvolumina eingestellt werden. Hierdurch ist die thermische Leitfähigkeit der Zwischenvolumina einstellbar. Damit lassen sich die Temperatur der Prozesskammerwände kontrollieren. Die Wände der Zwischenvolumina können sehr dünne, inerte Quarzglasplatten sein. Es ist auch vorgesehen, dass derartige Platten an die Wände thermisch angekoppelt sind. Die Gase in den Zwischenvolumina können unterschiedliche Gaszusammensetzungen besitzen, beispielsweise Wasserstoff und Stickstoff. Auch eine Wasserkühlung ist vorgesehen.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Prozessgase gepulst in die Prozesskammer eingebracht werden. Die Prozessgase können aus flüssigen oder festen Ausgangssubstanzen erzeugt sein. Sie können beispielsweise aus Verdampfern entstammen. Sie werden dort durch Temperierung in einen gasförmigen Zustand gebracht. Bevorzugt erfolgt der Übergang von flüssigen Ausgangsstoffen in die Gasphase durch ein kontaktfreies Verdampfen. Die Flüssigkeitsbehälter, in welchem sich die flüssigen Ausgangsstoffe befinden, können auch von einem Trägergasstrom durchströmt werden.
  • Der Trägergasstrom sättigt sich dann mit dem Gas des Ausgangsstoffes. Zur Temperierung, also insbesondere zur Beheizung oder auch zur Kühlung der Prozesskammerwände und der Prozesskammerdecke kann eine thermische Ankopplung der Prozesskammerdecke oder Prozesskammerwände über einen Gasspalt an eine Wärmesenke oder an eine Wärmequelle vorgesehen sein. Parasitäre Memory-Effekte zwischen unterschiedlichen Depositionssequenzen (Dielektrika, Elektroden; aber auch unterschiedliche Dielektrika oder Elektroden) werden durch Abpumpen der Prozesskammer auf einen Druck unterhalb des Prozessdruckes vermieden. Allerdings sollte der Druck den Basisdruck des Systems nicht unterschreiten.
  • Eine Restverunreinigung durch chemische Substanzen aus vorherigen Prozesssequenzen werden bevorzugt durch Messung mittels eines Restgasanalysators überwacht.
  • Die Schichtdicke kann in situ während des Prozesses über optische Methode überwacht werden. Es ist insbesondere vorgesehen, das Schichtdickenwachstum über in situ-Ellipsometrie zu verfolgen.
  • Die Erfindung schlägt zur Vermeidung der Eingangs geschilderten Nachteile eine Vorrichtung und ein Verfahren vor, bei dem in einer einzigen Apparatur und in einem einzigen Prozessschritt eine vollständige MIM-Struktur oder zumindestens Teile dieser Struktur herstellbar ist. Die leitenden (Elektroden) und isolierenden Schichten (Dielektrika, oxidische Dielektrika) werden hier im besonderen nach dem sogenannten sequentiellen Heterowafer MOCVD- Verfahren hergestellt. Dabei erfolgt das Aufbringen von Elektroden/Isolator- Schichtsystem in nur einer einzigen Prozesskammer, bei dem das zu beschichtende Substrat ohne Wechsel in andere Prozesskammern während des gesamten Prozessflows in dieser einen Prozesskammer verbleibt. Um parasitäre Memory-Effekte zwischen unterschiedlichen Prozesssequenzen zu vermeiden, wird die Prozesskammer auf minimale Totvolumina ausgelegt. Dabei kann zwischen den Prozesssequenzen die Verunreinigung durch ein Abpumpen der Prozesskammer auf einen Druck niedriger als der Prozessdruck (jedoch minimal den Basisdruck der Prozesskammer) auf ein Minimum reduziert werden. Ein Monitoring der Restverunreinigungen wird über ein sogenanntes RGA oder auch Restgasanalysator bewerkstelligt. Ein dennoch kontinuierlicher Gasstrom in eine Vorzugsrichtung ist vorteilhaft.
  • Bei der Deposition von (oxidischen) Dielektrika und Elektroden werden überlicherweise metallorganische Ausgangssubstanzen (Prekusoren) verwendet, welche sich im allgemeinsten Fall im Dampfdruck und auch im Zersetzungsverhalten unterscheiden. Diese Prekusoren werden entweder über sogenannte "Bubbler" direkt verdampft und in die Prozesskammer eingeleitet oder über die Lösung der Prekusoren in einem geeigneten Lösungsmittel als Flüssig/Feststoff-Lösung in ein oder mehrere geheizte(s) Volumen(ina) (Verdampfer) eingebracht, verdampft und in die Prozesskammer zur Reaktion auf dem zu beschichtenden Substrat eingeleitet. Diese Prekusoren besitzen oft ein sehr enges Prozessfenster zwischen Kondensation und Zerfall welches eine exakte Temperierung aller begrenzenden Wände notwendig macht. Um jedoch eine schnelle Anpassung aller Wandtemperaturen bei Prozesssequenzwechsel zu ermöglichen, müssen alle die Prozesskammer definierenden Begrenzungsflächen über eine geringe Wärmekapazität verfügen, was in der Regel nur schwer realisierbar ist. Um dieses Problem zu umgehen, werden sogenannte Zwischenvolumina eingebracht, die in Druck und Wärmeleitung einstellbar, an sehr dünne, inerte (z. B. Quarzglas) dem Inneren der Prozesskammer zugewandten Wände angekoppelt sind. Eine Temperierung der inneren Wände erfolgt somit über Wärmetransport von der temperierten Prozesskammer- Außenwand über ein in Wärmeleitung einstellbares Zwischenvolumen zur Prozesskammer-Inneren zugewandten inerten, dünnen Innenwand. Die Einstellung der Wärmeleiteigenschaften der Zwischenvolumina erfolgt über ein Gasgemisch mindestens zweier mit unterschiedlichen Wärmeleitkoeffizienten behafteten Gasen, welches zusätzlich im Druck frei einstellbar ist. Es können verschiedene Bereiche der Wände und des Gaseinlasses unterschiedlich temperiert werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer CVD-Anlage zur Durchführung des Verfahrens,
  • Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer CVD-Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
  • Die in den Zeichnungen dargestellte Vorrichtung besitzt eine Prozesskammer 6, die allseitig umschlossen ist. Die Prozesskammer 6 besitzt eine Zuleitung, die zu einem Gaseinlassorgan 7 führt. Durch diese Zuleitung kann entweder ein Prozessgas bzw. ein mit einem Trägergas gemischtes Prozessgas in die Prozesskammer 6 geleitet werden oder ein Spülgas durch die Leitung 5.
  • Das Gaseinlassorgan 7 besteht aus einem flachzylindrigen Hohlkörper, dessen Boden eine Vielzahl von siebartig angeordneten Öffnungen aufweist, aus welchen das Gas in die Prozesskammer 6 hineinströmen kann. In einer parallelen Abstandslage zum Gaseinlassorgan 7 befindet sich unterhalb davon ein Substrathalter 8 zur Aufnahme eines Substrates. Unterhalb des Substrathalters 8, der durch in den Zeichnungen nicht dargestellte Mittel auch gedreht werden kann, befindet sich eine Heizung 12. Bei dieser Heizung kann es sich um eine HF-Heizung, oder auch IR-Heizung handeln.
  • Nicht nur der Substrathalter 8 kann nämlich aufgeheizt werden auf eine Temperatur, bei welcher die Prozessgase sich zerlegen. Auch die Wände des Prozesskammergehäuses 11 können Heizungen 13 aufweisen, um die Wände aufzuheizen. Die Wandtemperatur liegt dabei niedriger als die Temperatur des Substrathalters 8.
  • Unterhalb des Substrathalters 8 befindet sich eine Gasableitung. Durch diese Ableitung wird das nicht verbrauchte Gas von einer Pumpe 10 aus der Prozesskammer 6 herausgepumpt.
  • In der Gasableitung befindet sich ein Restgasanalysator 9, der die Zusammensetzung des aus der Prozesskammer 6 abgepumpten Gases massenspektromefrisch untersucht.
  • Die beiden in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Gestalt der Quellen. In den Zeichnungen ist der Übersichtlichkeit halber nur eine einzige Quelle dargestellt. Zur Abscheidung von Metall-Isolator-Metall-Schichten können aber eine Vielzahl, insbesondere drei Quellen notwendig sein. Eine erste Quelle zur Bereitstellung einer metallorganischen Verbindung, beispielsweise einer metallorganischen Platinverbindung zur Abscheidung der ersten Metallisierungsschicht, einer zweiten Quelle, die ein Barium-Strontium-Titan-Oxyd beinhaltet, ein sogenanntes Perovskit, zur Abscheidung eines Dielektrikums und einer dritten Quelle, die beispielsweise eine metallorganische Rutheniumverbindung beinhaltet, zur Abscheidung der zweiten Metallisierungsschicht. Die metallorganischen Verbindungen können ebenso wie die BST-Verbindung in einem Lösungsmittel gelöst werden. Sie befinden sich dann in einem Tank 1, in welchen Trägergas durch eine Zuleitung 4 eingeleitet wird. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel fungiert der Tank als Waschflasche. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die in dem Tank befindliche Flüssigkeit durch ein Steigrohr in einen Verdampfer 2 gedrückt. In beiden Fällen wird die in eine Gasform überführte metallorganische Verbindung bzw. die BST-Verbindung über eine Rohrleitung, die mittels eines Ventiles 3 verschließbar ist, dem Gaseinlassorgan 7 zugeführt.
  • Das Verfahren wird wie folgt ausgeübt:
    In einem ersten Prozessschritt wird eine Metallschicht auf das auf dem Substrathalter 8 aufliegende Substrat abgeschieden, indem ein in einem Lösungsmittel gelöster metallorganischer Ausgangsstoff, der Platin enthält, in eine Gasform gebracht wird. Das Substrat besteht vorzugsweise aus Silizium. Der Ausgangsstoff wird zusammen mit dem Lösungsmittel dem duschkopfartigen Gaseinlassorgan 7 zugeführt und durch die Öffnungen des Gaseinlassorganes 7 in die Prozesskammer 6 gebracht. Durch einen geeigneten Gasphasentransport (Konvektion und Diffusion) gelangt das Gas zum heißen Substrathalter 8, wo auf der Oberfläche eine Zerlegungsreaktion stattfindet. Als Reaktionsprodukt entsteht eine Platinschicht auf dem Substrat. Sobald die erforderliche Schichtdicke abgeschieden ist, wird das Ventil 3 geschlossen und durch die Leitung 5ein Inertgas in die Prozesskammer eingeleitet. Während des Sptilens der Prozesskammer 6 mit dem Inertgas kann die Pumpe 10 den Innendruck in der Prozesskammer 6 mehrfach absenken, so dass ein erhöhter Gasaustausch stattfindet. Der Restgasanteil wird mittels des Restgasanalysators 9 spektrometrisch gemessen. Es wird dabei die Konzentration des Lösungsmittels und die Konzentration der metallorganischen Verbindung gemessen. Unterschreitet die Konzentration des gemessenen Restgases ein Limit, so wird der Spülvorgang abgeschlossen.
  • An den Spülvorgang schließt sich ein zweiter Prozessschritt an, bei dem anstelle der metallorganischen Platinverbindung eine Barium-Strontium-Titan- Sauerstoffverbindung, ein sogenanntes Perovskit, in die Prozesskammer 6 durch das Gaseinlassorgan 7 eingeleitet wird. Wichtig ist, dass vor der Einleitung dieses, zu einem Dielektrikum abscheidenden Gases die Prozesskammer 6 im Wesentlichen lösungsmittelfrei ist, da die BST-Verbindung sehr empfindlich auf Lösungsmittel in der Gasphase reagiert.
  • Durch eine geeignete Temperatur bzw. durch geeignete andere Prozessparameter läßt sich die Stöchiometrie des Barium-Strontium-Titan-Oxyds einstellen. Es läßt sich damit die Dielektrizität der dielektrischen Schicht beeinflussen.
  • Anstelle eines dielektrischen Materials kann aber auch ein ferroelektrisches Material abgeschieden werden. Auch hier wird bei Erreichen der erforderlichen Schichtdicke, die in situ während des Wachstums gemessen werden kann, der Gaszufluss durch Schließen eines Ventiles abgeschlossen. Danach erfolgt, wie oben beschrieben, eine Spülung der Prozesskammer 6, wobei auch hierbei die Leistung der Pumpe kurzzeitig erhöht werden kann, um den Totaldruck innerhalb der Prozesskammer 6 abzusenken.
  • Der Restgasanteil wird auch hier mittels des Restgasanalysators 9 spektromefrisch untersucht. Hierbei wird die Sauerstoffkonzentration in der Gasphase überwacht. Unterschreitet diese ein Limit, so wird der Spülvorgang beendet. An den zweiten Prozessschritt schließt sich ein dritter Prozessschritt an, der im Wesentlichen so durchgeführt wird wie der erste Prozessschritt, nur dass anstelle einer platinhaltigen metallorganischen Verbindung eine rutheniumhaltige metallorganische Verbindung gewählt wird. Nach dem dritten Prozessschritt kann sich ebenfalls eine Spülung der Prozesskammer 6 anschließen.
  • Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

Claims (12)

1. Verfahren zum Abscheiden einer Vielzahl von Schichten auf einem Substrat mittels gasförmiger Ausgangsstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten in einer einzigen Prozesskammer in aufeinander abfolgenden Prozessschritten durch ledigliches Ändern der Gasphasenzusammensetzung in der Prozesskammer und/oder der Substrattemperafür abgeschieden werden.
2. Vorrichtung zum Abscheiden einer Vielzahl von Schichten auf einem Substrat mittels in eine Prozesskammer eingebrachter flüssiger Ausgangsstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasphasenzusammensetzung und/oder die Substrattemperatur zur Abscheidung einer Vielzahl von Schichten auf einem Substrat ohne Öffnung der Prozesskammer abscheidbar sind.
3. Verfahren oder Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtenfolge mindestens eine Oxidschicht und eine darauf abgeschiedene Metallschicht umfasst.
4. Verfahren oder Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesskammer zwischen den einzelnen Prozessschritten abgepumpt und/oder mit Inertgas gespült wird.
5. Verfahren oder Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände der Prozesskammer auf unterschiedliche Temperaturen temperierbar sind bzw. temperiert werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Prozessschritt dadurch eine Metallschicht auf das Substrat oder auf eine zuvor auf das Substrat abgeschiedene Schicht abgeschieden wird, dass ein gegebenenfalls in einem Lösungsmittel gelöster metallorganischer Ausgangsstoff in die Gasphase gebracht wird und gegebenenfalls zusammen mit dem Lösungsmittel vermittelst eines duschkopfartigen Gaseinlassorganes (7) in die Prozesskammer (6) gebracht wird und nach Abschalten der Zufuhr dieses Ausgangsstoffes das Gaseinlassorgan (7) und die Prozesskammer (6) mit Inertgas (5) gespült werden, wobei das aus der Prozesskammer (6) gepumpte Abgas, insbesondere massenspektrometrisch auf Restbestandteile des Ausgangsstoffes bzw. des Lösungsmittels analysiert werden und erste bei Unterschreiten eines minimalen Wertes der Restgaskonzentration insbesondere der Lösungsmittel-Konzentration der Spülvorgang beendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Prozessschritt dadurch eine dielektrische Schicht auf die Metallschicht abgeschieden wird, dass als Ausgangsstoff ein gegebenenfalls in einem Lösungsmittel gelöstes Perovskit in die Gasphase gebracht wird, und gegebenenfalls zusammen mit dem Lösungsmittel vermittels des duschkopfartigen Gaseinlassorganes (7) in die Prozesskammer (6) gebracht wird und nach Abschalten der Zufuhr dieses Ausgangsstoffes das Gaseinlassorgan (7) und die Prozesskammer (6) mit einem Inertgas (5) gespült werden, wobei das aus der Prozesskammer (6) abgepumpte Abgas insbesondere massenspektrometrisch auf Restbestandteile des Ausgangsstoffes analysiert wird und erst bei Unterschreiten eines minimalen Wertes der Restgaskonzentration, insbesondere der Sauerstoffkonzentration, der Spülvorgang beendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Prozessschritt dadurch eine Metallschicht auf eine zuvor abgeschiedene dielektrische Schicht abgeschieden wird, dass ein gegebenenfalls in einem Lösungsmittel gelöster metallorganischer Ausgangsstoff in die Gasform gebracht wird und gegebenenfalls zusammen mit dem Lösungsmittel vermittelst des duschkopfartigen Gaseinlassorganes (7) in die Prozesskammer (6) geleitet wird und nach Abschalten der Zufuhr dieses Ausgangsstoffes das Gaseinlassorgan (7) und die Prozesskammer (6) mit einem Inertgas (5) gespült werden, wobei das aus der Prozesskammer (6) abgepumpte Abgas insbesondere massenspektrometrisch auf Restbestandteile des Ausgangsstoffes bzw. des Lösungsmittels analysiert wird und erst bei Unterschreiten eines minimalen Wertes der Restgaskonzentration der Spülvorgang beendet wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülung der Prozesskammer (6) mit dem Inertgas (5) mit ein oder mehreren Druckwechseln einhergeht.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Metallschicht eine Platinschicht ist.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrische Schicht aus einer Barium-Strontium-Titan-Sauerstoff-Verbindung besteht.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Metallschicht eine Rutheniumschicht ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102009007587A1 (de) 2009-02-05 2009-11-26 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten aus der Dampfphase

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009007587A1 (de) 2009-02-05 2009-11-26 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten aus der Dampfphase

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