JP2000038685A - 基板をコ―ティングする方法 - Google Patents
基板をコ―ティングする方法Info
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Abstract
る。 【解決手段】 基板の表面の部分領域に、基板表面自体
よりも良好な付着性を有する少なくとも1つの構造
(4)を設け、層(5)を基板の表面に被着し、かつ、
構造(4)を越えて側方に突出した層(5)の部分を機
械的に除去し、その際構造(4)の材料は構造(4)上
に被着した層(5)が有していない又は構造(4)の材
料よりわずかな濃度で有する少なくとも1種の化学元素
又は化合物を含有しており、次いで表面に被着した第1
の層(5)上に、少なくとも1つの第2の層(7)を被
着し、その際第2の層(7)は構造(4)の材料内に含
まれる化学元素又は化合物を有していないか又は構造
(4)の材料よりもわずかな濃度でのみ有するようにす
る。
Description
領域に少なくとも1つの構造を製造し、その際該構造に
は基板の表面上に被着すべき層が構造の外側にある基板
の表面領域におけるよりも良好に付着し、構造を製造し
た後に層を基板の表面に被着し、かつ、構造を越えて側
方に突出した層の部分を機械的に除去し、その際構造の
材料は構造上に被着した層が有していない又は構造の材
料よりわずかな濃度で有する少なくとも1種の化学元素
又は化合物を含有する、基板をコーティングする方法、
とくにセンサを製造する方法に関する。
41777号明細書によれば、MOS装置において金属
電極を有するセンサを製造するために、前記のような方
法を使用することはすでに公知である。この方法は、実
際に基板の構造化したコーティングを可能にし、しかも
その際、基板上に被着したコーティングをフォトリソグ
ラフィープロセス又はエッチングプロセスによって構造
化する必要がないので有利であることが立証されてい
る。それにより、基板上に被着するべき金属電極材料に
よるMOS半導体製造のために使用される製造装置の汚
染は避けられる。このような汚染は、例えばフォトリソ
グラフィー構造化プロセスの際、フォトレジストの溶解
の際又は構造化すべき金属層のエッチングの際に生じる
ことがある。製造装置の金属汚染は、とりわけゲート酸
化物の絶縁破壊強さ、ひいては製造装置によって製造さ
れる半導体の信頼度を低下するので、不都合である。
グ方法の欠点は、比較的わずかな厚さを有する層しか被
着できないという点にある。それというのもさもなけれ
ば、構造を越えて側方に突出した層部分が機械的な手段
によっては除去できないからである。したがって、冒頭
に挙げた方法にしたがって製造された層は、比較的わず
かな温度安定性を有するにすぎない、すなわち、基板の
構造化された領域にある化合物又は元素、例えばシリコ
ンは、基板からその上に被着された層内に拡散し、かつ
場合によってはこの層の表面にまで到達することがあ
る。しかもその際、基板から層内に拡散された物質が、
層内に含まれる物質と化学的結合を起こしかつ/又はこ
れと混合し、かつ例えば腐食耐性のようなその化学的及
び/又は物理的な特性を変化させることがある。このよ
うな基板からその上に被着された層への物質の好ましく
ない拡散は、とくに高い温度において、例えば100°
C以上において生じる。しかしながら、このような温度
は半導体製造において避けることができず、かつ例えば
基板上にあるレジスト層の硬化のための熱処理の際、又
は基板におけるボンディング結合の取付けの際に生じる
ことがある。
課題は、基板上に被着された層の表面に近い領域におけ
る化学的及び/又は物理的な特性が基板の熱処理に対し
て十分に安定である、冒頭に記載した形式の方法を提供
することである。
した形式の方法において、表面に被着した第1の層上に
少なくとも1つの第2の層を被着し、その際第2の層は
構造の材料内に含有される化学元素又は化合物を有して
いないか又は構造の材料よりもわずかな濃度でのみ有す
ることにより解決される。
でに構造化された第1の層上に、これに結合されかつ第
1の層と同じ構造を有する第2の層を被着する。それに
より、一方において一層大きな層厚が達成されるので、
基板内にある化学元素又は化合物は一番上の層の表面に
到達するために一層大きな行程を進まなければならず、
しかしながらまた他方において第1及び第2の層の間に
境界面が提供され、この境界面はおそらく基板から第2
の層への物質の通過拡散を困難にする。したがって、本
発明による方法は、フォトリソグラフィー又はエッチン
グプロセスを使用することなく、ひいてはコーティング
に含まれる化学的元素又は化合物でのセンサの製造のた
めに使用される製造装置の相互汚染を回避しながら、基
板の表面の部分領域における構造化された層の被着を可
能にし、しかも層は少なくとも表面に近い領域におい
て、その化学的組成及びその物理的特性に関して、熱処
理の際に生じる温度に対して十分に安定である。場合に
よっては、この層上に少なくとも1つの別の層を被着す
ることができる。
構造を越えて側方に突出した部分を、第2の層の被着す
る前に、とくに超音波によって除去する。したがって、
第2の層は第1の層よりも後の製造工程において被着さ
れるので、第1及び第2の層の被着の間に行なわれる熱
処理中に、基板から第1の層に拡散する化学元素又は化
合物は、まず第1の層の表面を越えて外に達することは
ない。第1の層の表面において達成される基板から拡散
する化学元素又は化合物の濃度は、基板内におけるこれ
らの元素又は化合物の濃度に対してわずかであり、これ
は次いで第2の層を被着した後に、この層の表面へのこ
れらの元素又は化合物の場合によるさらなる拡散に対す
る出発点を形成するので、元素又は化合物はそこへ相応
してわずかな濃度でしか到達することができない。
部分は、有利には超音波によって除去され、その際、構
造化されていない基板表面に比較して一層良好な構造の
付着特性により、第1の層は構造だけに付着したままで
あるが、一方この層の、構造を越えて突出した部分は基
板から剥離されることが達成される。しかし、第1の層
の突出した部分は、別の機械的な処理方法によって、例
えばブラッシングによって除去することもできる。
金属、とくに貴金属の堆積によって導電性の第1の層上
に被着するのが有利である。その際、金属堆積は外部電
流なしで行なうのが有利である。
越えて側方に突出した第1の層の部分を除去した後に、
第2の層を基板の表面に被着し、かつ、第1の層を有し
ない基板の表面領域におけるよりも良好に第1の層に付
着するように、第2の層の付着特性を選定し、かつ、第
2の層を被着した後に、第1の層を越えて側方に突出し
た第2の層の部分を機械的に、とくに超音波によって除
去する。その際、第2の層の付着特性は、第1の層の表
面の相応する構成によって、例えば微細粗さによってか
つ/又は例えば不飽和の化学結合の存在のような層の化
学的特性によって達成することができる。したがって驚
くべきことに、第1の層の付着特性の相応する選択によ
って、この層上に第2の層を被着し、かつ第2の層を同
様に構造又は第1の層の縁を越えて突出した部分を機械
的に除去することによって構造化することが可能であ
る。したがって、全体として比較的大きな厚さを有する
コーティングを製造することができ、かつそれでもなお
構造を越えて突出した部分を基板から除去することがで
き、しかもその際同時に構造上にあるコーティングの領
域は基板から剥離されない。
ず第1の層、次いでこの上に第2の層、並びに場合によ
ってはその上に少なくとも1つの別の層を被着し、かつ
その後これらの層の、構造を越えて側方に突出した部分
を同時に機械的に、とくに超音波によって除去する。し
かもその際には、第2の及び/又は別のこの上に間接的
に又は直接被着される層のために、構造の外側にある基
板の表面領域とほぼ同じく良好に又はそれどころかそれ
より粗悪に構造に対して付着する材料を使用し、かつこ
れらの材料からなる層を、基板表面上に直接被着した第
1の層の媒介によって構造化することが可能である。し
かもこのようにして、別の方法では構造化できないか又
は粗悪にしか構造化することができない別の層を、簡単
に第1の層の媒介によって構造化することができる。そ
の際、第1の層は、構造に対する付着能力と、構造を有
しない基板表面に対する付着力との間の、第1の層上の
別の層よりもさらに大きな相違を有する。したがって、
媒介して構造化すべき別の層においては、付着の相違が
問題になるのではなく、これが第1の層に十分に良好に
付着すれば十分である。したがって、第1の層の付着特
性の相応する選択によって、実質的にあらゆる任意の材
料からなる別の層を構造化できる。
直接被着した少なくとも1つの別の層を第1の層よりも
わずかな厚さを有するように被着すると、とくに有利で
ある。それにより、第2の層及び/又はその上に被着し
た別の層は、第1の層の媒介によって一層良好に構造化
できる。とくに、基板の表面にある構造を越えて側方に
突出した第2の層又は別の層の部分は、一層容易に機械
的に除去することができる。
層上に被着した少なくとも1つの別の層に、構造を越え
て突出した部分を除去する前に、異種原子を導入ことに
よって機械的に歪みを与えると、とくに有利である。次
いで、構造を越えて側方に突出した突出部は、容易に、
例えば超音波によって除去することができる。例えば水
素原子を導入することによって水素を含有する雰囲気に
層をさらすことができる。異種原子を導入する別の可能
性は、層内にイオン又は類似の粒子を注入することにあ
る。
の層、及び場合によっては第2の層上に被着した少なく
とも1つの別の層のために、同じ材料を使用する。この
時に該方法はとくに簡単に実施することができる。例え
ばポリシリコンからなる構造上に配置された金属層上
に、金属の表面におけるシリコン化物形成に反作用させ
るために、同じ金属からなる層を被着することができ
る。
のために異なった材料を使用する。その際、これらの層
のために場合によっては、例えば異なった金属のような
同種の材料を使用してもよい。例えばパラジウムからな
る層上にイリジウムからなる別の層を被着することがで
きる。場合によっては、基板の表面上に直接被着した層
のために、廉価な材料を使用し、その後より高価な材料
によってコーティングすることもできる。その際、廉価
な材料は、基板内に存在する化学元素又は物質のために
拡散バリアとして利用することができる。
説明する。
コンからなる基礎部材3を有する基板のシリコン酸化物
層2の表面の部分領域上に、マスク技術によってポリシ
リコンからなる構造4を被着する(図1)。構造4の付
着特性は、パラジウムからなるその上に被着すべき第1
の層5が構造4に対して、シリコン酸化物層2の表面に
対するよりも良好に付着するように選定されている。構
造4を被着した後に、基板及び構造4の表面上に全面的
に、パラジウムからなる第1の層5を被着する(図
2)。この被着は、例えば、基板をパラジウム溶融るつ
ぼとともに真空中に配置し、それによりパラジウムから
生じた蒸気を基板に凝結させる形式で行なうことができ
る。コーティングの別の可能性は、スパッタリングによ
りパラジウム層5を被着することにある。その際は、パ
ラジウムターゲットに高エネルギーのビームを衝突させ
る。その際、ターゲットからパラジウムが生じ、このパ
ラジウムが基板をコーティングする。
つこれを越えて側方に突出した層5の部分6を機械的に
除去する。そのためには、第1の層5を全面的にブラッ
シングすることができ、その際、シリコン酸化物層2に
直接結合した層5の部分6はそこでは極くわずかな付着
量のためにシリコン酸化物層2から剥離されるが、一方
構造4と結合した層5の領域は構造4の一層良好な付着
特性に基づいてここに付着したまま残る。
を除去する別の可能性は、層5を超音波処理することに
あり、その際、構造4上に配置された層5の領域だけが
付着したままであるが、一方その他の、シリコン酸化物
層2に結合した層5の部分6は基板から剥離される。そ
れにより全体的に図3に示された部材が生じ、この部材
はシリコン酸化物層2上に構造化されたポリシリコン層
4、及びその上に構造4に相応して構造化されたパラジ
ウム層5を有する。
示された基板を熱処理し、その際基板を250°Cの温
度のほぼ1時間にわたってにさらす。このような熱処理
は、例えば基板の表面に被着したフォトレジスト層を除
去するために行うことができる。しかし、相応する温度
は、基板にボンディング結合を取付ける際にも生じるこ
とがある。
イル解析を示している。この場合には、構造4上にある
層の領域内でほぼ700秒の期間にわたってスパッタリ
ングにより基板の表面における材料を除去し、その際そ
の都度除去された物質の濃度を検出した。一方ではシリ
コンがポリシリコンからなる構造4からパラジウム層の
表面にまで拡散しているが、しかしまた他方ではパラジ
ウムが層5から構造4内に拡散していることを、はっき
りと認識できる。したがって、熱処理の間に層5内に含
有されるパラジウム及びシリコンの相互拡散が行なわ
れ、その際引き続いて金属パラジウムよりもわずかな腐
食耐性を有するパラジウムシリコン化物が形成される。
構造4及び層5が互いに拡散することをはっきりさせる
ために、構造4と層5の間の境界面は図4〜8にそれぞ
れ破線で示されている。
なる第2の層7を被着し、この層は第1の層5及びシリ
コン酸化物層2の露出した表面領域を覆い、かつそれぞ
れ層5又はシリコン酸化物層2と結合される。第2の層
7は第1の層5と同様に、例えば蒸着又はスパッタリン
グにより被着することができる。第2の層7の付着特性
は、第2の層7がシリコン酸化物層2に対するよりも良
好に第1の層5に付着するように選定されている。それ
により、第2の層7を第1の層と同様に、すなわち第1
の層5及び構造4を越えて側方に突出しかつシリコン酸
化物層2に結合された部分8を機械的に除去することに
よって構造化することが可能である。層7の部分8の除
去は、例えばブラッシングにより又は超音波によって行
なうことができ、その際、シリコン酸化物2に結合され
た部分8は基板から切離されるが、一方第1の層5に結
合された第2の層7の領域は第1の層に付着したまま残
る。
ける前記の方法によって製造された図6に示すセンサ1
の深さプロファイル分析を示す。この場合、それぞれ第
2の層7を被着した直後のパラジウム及びシリコンの濃
度経過が実線でマークされている。追加的に、250°
Cでセンサ1を1時間熱処理した後の相応する濃度経過
が線図に破線で記入されている。シリコンは熱処理の際
に第2のパラジウム層7の表面(図9において左)から
比較的遠く離れた比較的狭い領域においてのみパラジウ
ムを有する両方の層4、5及び7内に拡散し、かつ熱処
理の後に一番上の層7の表面にほぼ100%のパラジウ
ム濃度を有する十分に幅広い領域が残ることをはっきり
と認識することができる。したがって、両方の層5及び
7によって形成されるセンサ1のパラジウム接点の表面
に近い領域における化学的及び物理的な特性は、熱処理
工程に対して十分に安定である。
に、すでに存在するパラジウム層5上への第2のパラジ
ウム層7の見掛け上不必要な被着によって、センサ1の
表面におけるパラジウムシリコン化物の濃度は、ほぼ1
5%からほぼ0に低下することができ、それによりとく
にパラジウム層7の腐食耐性も改善される。前記の方法
によれば、金属層上へのフォトマスク又は補助マスクの
被着及び/又は金属層のエッチングを行なう必要なく、
基板に構造化された金属層をコーティングすることがで
きる。したがって、金属による製造装置の相互汚染が避
けられる。それ故に、該方法はMOS半導体回路の製造
にとくに適している。
第2のパラジウム層7の上になお、パラジウム層7に結
合しかつここに付着するイリジウムからなる第3の金属
層9を被着する。その後、構造4を越えて側方に突出し
た層7及び9の部分を同時に機械的に除去する。この除
去は例えばイリジウム層9のブラッシングにより又は超
音波の適用により行なうことができる。その際、シリコ
ン酸化物層2に結合された領域におけるパラジウム層7
は該領域から剥離され、その際同時に層7の前記領域に
あるイリジウム層9も基板から除去される。しかしなが
ら、第1のパラジウム層5に結合された第2のパラジウ
ム層7の領域は、これらの領域に固定されたイリジウム
層9の部分領域とともにパラジウム層5に付着したまま
残る。したがって、イリジウム層9は第2のパラジウム
層7によって媒介して構造化され、かつ構造4を越えて
側方に突出した部分6を除去した後に構造4に相当する
構造を有する(図8)。
な別の方法では粗悪にしか構造化することができないイ
リジウム層を簡単に構造化することができる。
ウム層7、及びこれらの層の間にある境界面は、構造4
及び第1のパラジウム層5内にあるシリコンのための拡
散バリアとして作用する。それにより、イリジウムシリ
コン化物の形成がかなりの程度まで防止される。また、
パラジウム及び/又はイリジウムによる製造装置の汚染
も避けられる。
ム層9はパラジウム層5よりもわずかな厚さで基板上に
被着する。それにより、構造4を越えて側方に突出した
層7及び9の部分は良好に除去することができる。
れぞれ構造4を越えて側方に突出した第2のパラジウム
層7及び/又はイリジウム層9の部分を除去する前に、
これらの層7、9に異種原子の導入によって歪みを与え
ることができる。次いで、構造4を越えて側方に突出し
た前記層7、9の部分8は、容易に機械的に除去するこ
とができる。
リジウム層9の表面を水素の雰囲気にさらすことによっ
て、パラジウム層7及び/又はイリジウム層9内に導入
することができる。異種原子を層7、9内に導入する別
の手段は、これらの層7、9にイオンを衝突させ、その
際イオンを層7、9に導入することよりなる。しかし、
異種原子を構造4及び/又は基礎部材3内に組み込み、
それにより層を被着した後に、場合によっては熱を作用
させて、これらの層7、9内に拡散させることもでき
る。
ーティングする方法で、基板の表面の部分領域に少なく
とも1つの構造4を設け、その際該該構造には基板の表
面上に被着すべき第1の層5は構造4の外側にある基板
の表面領域におけるよりも良好に付着する。引き続き、
層5を基板の表面に被着し、次いで構造4を越えて側方
に突出した層の部分を機械的に除去する。構造4の材料
は、層5が有していない又は構造4の材料よりわずかな
濃度で有する少なくとも1種の化学元素又は化合物を含
有する。次いで、第1の層5上に、構造4の材料内に含
まれる化学元素又は化合物を有していないか又は構造4
の材料よりもわずかな濃度でのみ有する少なくとも1つ
の第2の層7を被着する。該方法は、表面特性が熱処理
の際に殆ど変化せずに維持される構造化した層を被着す
ることを可能にする。
の構造が設けられている基板の部分断面図である。
置の断面図である。
部分を除去した後の、図2に示した装置の断面図であ
る。
る。
た装置の断面図である。
したパラジウム層の部分を除去した後の、図5に示した
装置の断面図である。
被着した、図5に相応する図である。
リジウム層の部分を除去した後の、図7に示した装置の
断面図である。
タリングによりコーティング材料を除去した深さプロフ
ァイル分析を示す図であり、その際横軸に除去時間及び
縦軸にそれぞれ除去されたコーティング材料内に含まれ
る成分の濃度がプロットされている。
ファイル分析を示す図である。
材、 4 構造、 5第1の層、 7 第2の層、 9
別の層
Claims (10)
- 【請求項1】 基板の表面の部分領域に少なくとも1つ
の構造(4)を設け、その際該構造には基板の表面上に
被着すべき層(5)が構造(4)の外側にある基板の表
面領域におけるよりも良好に付着し、構造(4)を製造
した後に層(5)を基板の表面に被着し、かつ、構造
(4)を越えて側方に突出した層(5)の部分を機械的
に除去し、その際構造(4)の材料は構造(4)上に被
着した層(5)が有していない又は構造(4)の材料よ
りわずかな濃度で有する少なくとも1種の化学元素又は
化合物を含有している、基板をコーティングする方法に
おいて、表面に被着した第1の層(5)上に少なくとも
1つの第2の層(7)を被着し、その際第2の層(7)
は構造(4)の材料内に含有される化学元素又は化合物
を有していないか又は構造(4)の材料よりもわずかな
濃度でのみ有することを特徴とする、基板をコーティン
グする方法。 - 【請求項2】 構造(4)を越えて側方に突出した第1
の層(5)の部分を第2の層(7)の被着前に除去す
る、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 第2の層(7)を電気的又は外部電流な
しの金属メッキによって導電性の第1の層(5)上に被
着する、請求項1又は2に記載の方法。 - 【請求項4】 構造(4)を越えて側方に突出した第1
の層(5)の部分を除去した後に、第2の層(7)を基
板の表面に被着し、第1の層(5)を有しない基板の表
面領域におけるよりも良好に第1の層(5)に付着する
ように、第2の層(7)の付着特性を選定し、かつ第2
の層(7)を被着した後に、第2の層(7)の、第1の
層(5)を越えて側方に突出した部分を機械的に除去す
る、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項5】 まず第1の層(5)、次いでこの上に第
2の層(7)、並びに場合によってはその上に少なくと
も1つの別の層(9)を被着し、かつその後これらの層
(5,7,9)の、構造(4)を越えて側方に突出した
部分を同時に機械的に除去する、請求項1から4までの
いずれか1項記載の方法。 - 【請求項6】 第2の層(7)及び/又はその上に間接
的に又は直接被着した少なくとも1つの別の層を第1の
層よりもわずかな厚さを有するように被着する、請求項
1から5までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項7】 第1の層(5)及び/又は第2の層
(7)及び/又は第2の層(7)上に被着した少なくと
も1つの別の層(9)に、該層の、構造(4)を越えて
側方に突出した部分を除去する前に、異種原子を導入す
ることによって機械的に歪みを与える、請求項1から6
までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項8】 第1の層(5)及び第2の層(7)、及
び場合によっては第2の層(7)上に被着した少なくと
も1つの別の層(9)のために同じ材料を使用する、請
求項1から7までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項9】 異なった層(5,7,9)のために異な
った材料を使用する、請求項1から7までのいずれか1
項記載の方法。 - 【請求項10】 少なくとも一番上の層として少なくと
も1つの貴金属層を被着する、請求項1から9までのい
ずれか1項記載の方法。
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