DE3727264A1

DE3727264A1 - Chemisches dampf-ablagerungsverfahren und vorrichtung zur durchfuehrung derselben

Info

Publication number: DE3727264A1
Application number: DE19873727264
Authority: DE
Inventors: Takao Amazawa; Hiroaki Nakamura
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1986-08-15
Filing date: 1987-08-15
Publication date: 1988-02-18
Also published as: GB2195663B; US4956204A; GB2195663A; KR880003403A; KR910001190B1; DE3727264C2; GB8719166D0

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein chemisches Dampf-Ablagerungs- bzw. Absetz-Verfahren der Bildung eines Dünnfilms (Dünnschicht) auf einem Substrat sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Chemische Dampfablagerung (im folgenden als "CVD" bezeichnet) ist ein Verfahren zur Ablagerung/zum Aufwachsen einer Dünnschicht auf einem Substrat unter Verwendung einer chemischen Reaktion und ist eines bekannter Dünnschicht- Bildungsverfahren wie z. B. die Vakuumverdampfung oder des Sputtern. Speziell bei der Herstellung von Halbleiter-IC-Vorrichtungen wird CVD häufig verwendet, um eine Siliziumdioxidschicht oder eine polykristalline Silizium-Dünnschicht zu bilden. CVD wird entsprechend der Erwärmungsmethode, dem Gasdruck oder der chemischen Reaktion in verschiedene Arten unterteilt. Beispiele für herkömmliche bekannte CVD-Verfahren sind: Kaltwand-Typ, wobei nur das Ablagerungssubstrat erwärmt wird; Heißwand- Verfahren, bei dem eine gesamte Reaktionskammer erwärmt wird; atmosphärisches CVD, bei dem die Reaktion unter atmosphärischem Druck erfolgt; Niedrig-Druck-CVD, wobei die Reaktion bei niedrigem Druck erfolgt; und Plasma-CVD sowie Foto-CVD zusätzlich zu herkömmlichem CVD, wobei Wärme zur Herbeiführung der chemischen Reaktion Verwendung findet.

Die Eigenschaften von CVD als Dünnschicht-Bildungsmittel sind, daß eine Dünnschicht mit guter Stufenabdeckung auf einem Substrat mit Vorsprüngen gebildet werden kann, daß ein Zusammensetzungsverhältnis der Dünnschicht willkürlich gesteuert und kontrolliert werden kann und daß eine Dünnschicht ohne Verunreinigung oder Beschädigung des Substrats gebildet werden kann.

CVD weist jedoch im Vergleich mit Vakuumverdampfung oder Sputtern Nachteile auf. Einmal ist die Temperatur des Dünnschicht-Ablagerungssubstrats durch die Reaktionstemperatur des Gases beschränkt, so daß die Substrattemperatur nicht willkürlich geändert werden kann. Aus diesem Grunde stellen sich beim CVD, insbesondere bei üblichem CVD unter Verwendung von Wärme, verschiedene Probleme.

Beim CVD ist die Temperatur, bei der die Ablagerung in genügend hohem Maße durch chemische Reaktion eines Arbeitsgases fortschreitet, nicht immer die zum Kristallwachstum einer Dünnschicht am meisten geeignete Temperatur. Die Reaktionstemperatur des Arbeitsgases beim CVD ist normal viel höher als die Substrattemperatur bei anderen Bildungsverfahren wie Vakuum-Verdampfung oder Sputtern. Wenn auf einem Substrat bei einem Herstellungsprozeß eines Halbleiter-IC bei hoher Substrattemperatur eine Dünnschicht abgelagert wird, schreitet die Diffusion oder Reaktion zwischen einem abgelagerten Film und dem Substrat oder zwischen verschiedenen Materialien eines Substrats voran, was häufig in einer ernstzunehmenden Verschlechterung der Eigenschaften des Gegenstandes resultiert.

Beim thermischen (Wärme-)CVD kann das selektive Aufwachsen unter Ausnutzung von Unterschieden zwischen den Oberflächenmaterialien eines Substrats erfolgen, d. h. eine Dünnschicht (Dünnfilm) kann nur auf einem Muster eines spezifischen Materials einer Substratoberfläche, aber nicht auf dem anderen Material abgelagert werden. Wenn jedoch die Substrattemperatur gesteigert wird, so wird die Selektivität aus dem später zu beschreibenden Grund verringert, so daß das selektive Wachstum nicht gut durchgeführt werden kann.

Außerdem ist es, wenn eine Legierungsschicht (-film) aus Aluminium und Silizium unter Verwendung von zwei oder mehreren Arbeitsgasen abgelagert wird, deren Reaktionstemperaturen sich stark voneinander unterscheiden - beispielsweise Triisobutylaluminium-Gas und Silan-Gas - mit dem herkömmlichen Wärme-CVD schwierig, Silizium in Aluminium bei niedriger Reaktionstemperatur zu mischen, bei der die Oberfläche eines abgelagerten Dünnfilms geglättert wird.

Als einem der Verfahren zur Vermeidung des obigen Problems wurde einem Plasma-CVD-Verfahren oder einem Foto- CVD-Verfahren, bei dem die Reaktion unter Verwendung anderer Energie als Hitze sowie Plasma oder Licht gefördert wird, große Aufmerksamkeit widmet. Bei diesen CVD-Verfahren wird, obwohl die Substrattemperatur auf niedrige Temperaturen wie beim Vakuum-Verdampfen oder Sputtern gesenkt werden kann, die Schichtqualität verschlechtert oder der Film beschädigt, so daß dabei viele Eigenschaften des CVD-Verfahrens zunichte gemacht werden. Auch ist es schwierig, ein selektives Aufwachsen zu vollziehen, wenn eine andere Energieform wie Plasma verwendet wird.

Der zweite Nachteil des CVD besteht darin, daß die Oberflächenrauhigkeit dazu neigt, größer zu werden. Dieses Problem stellt sich, wenn ein kristalliner Dünnfilm wie eine Metallschicht durch thermisches CVD abgelagert wird. Der Rauhigkeitsgrad wird normalerweise gesteigert, wenn die freie Oberflächenenergie eines Dünnschichtmaterials und damit auch die Substrattemperatur hoch sind. Dies soll im folgenden entsprechend der Kern-Wachstum-Theorie unter Verwendung eines Modells mit freier Oberflächenenergie gemäß Volmer et al. erläutert werden. Es sei hingewiesen auf eine Veröffentlichung "J. P. Hirth und G. M. Pound: Condensation and Evaporation (Macmillan, New York, 1964)".

Das Substrat erreichende Atome wiederholen die Kollision (Auftreffen) und Widerverdampfung und werden zu einem Aggregat, das als Cluster bezeichnet wird, in dem Atome einer vorbestimmten Anzahl oder mehr miteinander verbunden sind. Die gesamte frei Energie G eines Clusters ist die Summe der Änderung in freier Energie während der Kondensation aus einem Gas und einer freien Oberflächenenergie eines gebildeten Clusters und wird wie folgt dargestellt:

G = (σ₀ · 4π r 2 + g _v · 4πr 3/3) · f( R ) (1)

Dabei ist r: Radius der Krümmung eines Clusters

Rder Berührungswinkel des Clusters in bezug auf das Substratf( R )= (2 - 3cosR + cos³R )/4: ein Volumenfaktor eines Clustersσ₀die freie Oberflächenenergie zwischen einer Gasphase und einem Cluster pro Volumeneinheitbereich g _veine Änderung in freier Energie pro Volumeneinheit, wenn eine Phasenänderung von der Gasphase in die flüssige Phase eintritt, die normalerweise negativ ist. Nimmt man an, daß ein Gleichgewichtsdampfdruck p _e ist, der tatsächliche Dampfdruck p beträgt, das Molekularvolumen des Gases Ω, die Boltzmann Konstante k und die absolute Temperatur T ist, so wird sie dargestellt durch
g _v = -(kT/Ω )ln(p/p _e ), worin p/p _e der Grad der Übersättigung ist.

Wenn r, das den Maximalwert von G ergibt, r* und dG/dr = 0 ist, gelten die folgenden Gleichungen (2) und (3):

r* = -2σ₀/gb (2)

G* = (16πσ₀³/3g _ν³) · f(R) (3)

Deshalb wird, wenn der Radius eines Clusters größer als r* ist, G bei Wachsen des Clusters vermindert, so daß das Cluster-Wachstum weitergeht. Wenn dagegen der Radius eines Clusters kleiner als r* ist, tritt das mittlere Wachstum nicht auf. Dieser Wert r* wird kritischer Radius genannt, und ein Cluster mit r = r* wird kritischer Kern genannt, während ein Cluster größer als der kritische Kern als stabiler Kern bezeichnet wird. G* wird als Aktivierungsenergie angesehen, die erforderlich ist, um den stabilen Kern zu erzeugen. In der Annahme, daß die Zahl der Adsorptionsplätze pro Flächeneinheit n₀ ist, wird außerdem die Dichtezahl n* kritischer Kerne, die auf einem Substrat gebildet werden, von der Boltzmann-Gleichung wie folgt wiedergegeben:

n* = n₀exp(-G*/kT) (4)

Wie aus den Gleichungen (2), (3) und (4) erkennbar, wird, je größer die Oberflächenenergie σ₀ oder je kleiner die Änderung in der Volumenenergie |g _ν| während der Clustererzeugung ist, der kritische Radius r* größer, und desto kleiner wird die Dichtezahl n* der kritischen Kerne. Die Dichtezahl n* der kritischen Kerne wird ebenfalls beeinflußt durch den Berührungswinkel zusätzlich zu der Oberflächenenergie des Dünnschicht-Materials oder des Grades der Übersättigung. Wenn die freie Oberflächenenergie des Substratmaterials klein und die des Dünnschicht- Materials groß ist, wird R, d. h. f( R ) vergrößert und die Dichtezahl n* der kritischen Kerne wird vermindert. So wachsen die zufällig erzeugten kritischen Kerne auf dem Substrat kontinuierlich als stabile Kerne, und dann wachsen diese Kerne miteinander unter Bildung einer Dünnschicht zusammen. Was die Oberflächenrauhigkeit der so gebildeten Dünnschicht anbelangt, so ist deshalb, wenn die Dichte der anfänglich erzeugten stabilen Kerne auf dem Substrat niedrig ist, der Radius, bei dem die Kerne miteinander zusammenwachsen, groß, was zu einer großen Oberflächenrauhigkeit der Dünnschicht führt.

Wie vorstehend beschrieben, werden, wenn ein Dünnschicht- Material mit großer freier Oberflächenenergie auf einem Substrat mit niedriger freier Oberflächenenergie in einem Stadium abgelagert wird, bei dem der Übersättigungsgrad klein ist, große Kerne spärlich erzeugt und die Oberflächenrauhigkeit der Dünnschicht wird vergrößert. Die freie Oberflächenenergie ist bei einem Isolator wie einem Oxid im allgemeinen klein, bei einem Metall (z. B. Aluminium) oder bei Silizium jedoch groß. Deshalb erscheint diese Neigung am prägnantesten, wenn ein metallischer Dünnfilm auf einem Isolierungssubstrat gebildet wird. Bei üblicher Vakuum-Verdampfung oder Sputtern ist, da der Übersättigungsgrad extrem hoch bei 10¹⁰ bis 10²⁰ ist, der kritische Radius nur klein bei mehreren Å oder weniger und die Dichte der kritischen Kerne im wesentlichen so hoch wie die Anzahl der Adsorptionsplätze. Die Oberflächenrauhigkeit des durch diese Ablagerungsverfahren abgelagerten Dünnfilms ist ausreichend klein und stellt damit kein Problem dar. Bei CVD wird jedoch behauptet, daß der Übersättigungsgrad nicht so groß ist (Druckschrift: W. A. P. Claassen und J. Bloem: J. Electrochem. Soc.: Solid-St. Sci. & Tech. 127 (1980) 194.), und die Dichtezahl der kritischen Kerne wird so vermindert, daß dadurch die Oberflächenrauhigkeit der abgelagerten Schicht beeinflußt wird.

Praktisch stellt die Oberflächenrauhigkeit beim CVD einer metallischen Dünnschicht in vielen Fällen ein ernsthaftes Problem dar. Wenn beispielsweise feuerfeste Metallschichten wie Molybdän- oder Wolframschichten mittels Vakuumverdampfung oder Sputtern abgelagert werden, kann eine Dünnschicht mit kleiner Korngröße von ungefähr mehreren hundert Å und eine glatte Oberfläche erzielt werden. Wenn hingegen CVD verwendet wird, werden große Vorsprünge an der Oberfläche von Steinwand-artigen Körnern mit einem Durchmesser von 1000 Å gebildet. Der Grund hierfür wird wie folgt angenommen: Bei Vakuumverdampfung oder Sputtern liegen die Substrattemperaturen während der Ablagerung normalerweise niedrig bei 300 bis 400°C. Indessen ist bei dem CVD-Verfahren eine Substrattemperatur höher als 500 bis 600°C, bei der es sich um eine Zerfalltemperatur eines Arbeitsgases handelt, erforderlich. Diese hohe Substrattemperatur fördert das Kristallwachstum während der Ablagerung, und abgelagerte Schichten neigen dazu, eine hohe Korngröße zu haben. Außerdem ist die geringe Dichtezahl der kritischen Kerne, hervorgerufen durch die geringe Übersättigung beim CVD, ein weiterer Hauptfaktor.

Besonders bei der Ausbildung einer dünnen Aluminiumschicht mittels CVD stellt die Oberflächenrauhigkeit ein ernsthaftes Problem dar. Das liegt daran, daß, obwohl die Substrattemperatur von 250 bis 300°C nicht viel höher als die bei Vakuumverdampfung ist, Vorsprünge von ungefähr 10% von der Filmstärke gebildet werden, so daß dieses Verfahren sich in der Praxis nicht anwenden läßt. Es wird weiterhin angenommen, daß ein Grund der Oberflächenrauhigkeit in dem Kern-Wachstum-Prozeß liegt. Als Druckschrift hierfür sei beispielsweise genannt "R. A. Revy, M. L. Green und P. K. Gallagher: J. Electrochem. Soc.: Solid-St. Sci. & Tech. 131 (1984) 2175". Fig. 11 zeigt eine Photographie einer typischen Metalltextur einer mittels CVD erzeugten Aluminiumablagerung. In Fig. 11 ist die durch Kristallkörner begründete Oberflächenrauhigkeit vorhanden, und zwischen den Körnern sind teilweise Spalte gebildet.

Wenn auf der Dünnschichtoberfläche eine große Rauhigkeit angebildet ist, ist es schwierig, Mikromuster mit hoher Genauigkeit mittels Photolithographie zu bilden, und Veränderungen treten bei den Dünnschicht-Eigenschaften wie z. B. ein elektrischer Widerstand auf. Außerdem treten, wenn eine weitere Dünnschicht auf dieser Dünnschicht zur Bildung einer Mehrschicht-Struktur abgelagert wird, teilweise Veränderungen in der Filmstärke an Vorsprüngen auf, so daß keine ideale Mehrschicht- Struktur erzielbar ist. Deshalb stellt sich ein ernsthaftes Problem, wenn diese als Material für einen Halbleiter- IC od. dgl. verwendet werden. Die Fähigkeit zur Mikromuster-Herstellung und hohe Genauigkeit sind für einen Halbleiter-IC zusammen mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit und hoher Packungsdichte erforderlich. Bei einer submikroskopischen Einrichtung oder einer Nanometereinrichtung ist eine Reduktion der Dünnschicht-Rauhigkeit ein außerordentlich ernstzunehmender Tatbestand.

Die Probleme herkömmlicher CVD können wie folgt zusammengefaßt werden:

(1) Es ist schwierig, eine glatte Dünnschicht (Dünnfilm), speziell eine metallische Dünnschicht mit geringer Oberflächenrauhigkeit, auszubilden.
(2) Es ist schwierig, eine Dünnschicht selektiv aufzuwachsen, weil während der Schichtablagerung eine hohe Substrattemperatur erforderlich ist. Außerdem können eine Verschlechterung oder Fehlfunktion einer Halbleitereinrichtung, verursacht durch Änderungen in den physischen und chemischen Umständen eines Substrats und einer aufgebrachten Schicht, während der Schichtablagerung nicht eliminiert werden.
(3) Es ist schwierig, Schichten aus Metallegierungen unter Verwendung von zwei oder mehr Arbeitsgasen abzulagern, deren Reaktionstemperaturen voneinander abweichen. Weiter ist es unmöglich, Aluminium-Silizium- Legierungsschichten mit glatter Oberfläche abzulagern, weil während Arbeitsgase des Siliziums wie Silan bei ungefähr 600°C abgelagert werden können, eine glatte Oberfläche der Aluminiumschicht nicht erzielbar ist, wenn nicht mit 200 bis 300°C gearbeitet wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist deshalb ein Hauptziel/die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren verbessertes CVD-Verfahren zum Aufbringen einer Dünnschicht auf ein Substrat sowie eine dafür geeignete Vorrichtung vorzusehen.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein CVD-Verfahren vorzuschlagen, mit dem man eine glatte Dünnschicht hoher Qualität auf einem Substrat herstellen kann, sowie eine dafür geeignete Vorrichtung.

Nach einem weiteren Ziel der vorliegenden Erfindung soll ein CVD-Verfahren sowie eine dafür geeignete Vorrichtung vorgesehen werden, um feine (enge) Durchgangslöcher zur Bildung einer glatten Oberfläche zu füllen.

Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein CVD-Verfahren geschaffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Heizblock und eine zu beschichtende Oberfläche eines Substrats einander gegenüberliegend mit einem vorbestimmten Abstand (Zwischenraum) in einem geschlosseenen Raum angeordnet werden und ein Quellen- oder Arbeitsgas in diesen geschlossenen Raum geführt und zwischen den Heizblock und das Substrat geleitet wird, wodurch ein Dünnfilm (Dünnschicht) auf der zu beschichtenden Substratoberfläche abgelagert wird.

Nach einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine CVD-Vorrichtung vorgesehen, umfassend einen in einem geschlossenen Raum angeordneten Heizblock, einen Substrathalter zum Halten eines Substrats derart, daß eine zu beschichtende Oberfläche des Substrats in in einem vorbestimmten Abstand dem Heizblock gegenüberliegend angeordnet ist, und eine Einrichtung zum Leiten eines Quellen- oder Arbeitsgases in den geschlossenen Raum, wobei das von der Einrichtung geleitete Gas dem geschlossenen Raum zugeleitet und zwischen den Heizblock und das Substrat geführt wird, wodurch eine Dünnschicht bzw. ein Dünnfilm auf der zu beschichtenden Oberfläche des Substrats abgelagert wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile und Ausführungsformen oder -möglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele hervor. Es zeigt/zeigen

Fig. 1 eine Ansicht einer CVD-Vorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht eines Teils einer CVD-Vorrichtung mit einem Erhitzer an der Rückseite eines Substrats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3a bis 3e geschnittene Ansichten von Herstellungsschritten, die die Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigen,

Fig. 4 ein Foto einer Metalltextur von auf einem Siliziumsubstrat unter Verwendung eines CVD- Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung abgelagertem Aluminium,

Fig. 5 ein Schaubild der Beziehung zwischen der Temperatur eines Heizblocks und der eines Wafer- (Scheiben- oder Plättchen-) Substrats in der CVD-Vorrichtung der Fig. 1,

Fig. 6 ein Foto einer Metalltextur von Aluminium, selektiv in feinen Durchgangslöchern abgelagert,

Fig. 7 ein Schaubild der Schichtstärke-Abhängigkeit des spezifischen Widerstandes eines Aluminiumfilms, abgelagert gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 8 eine geschnittene Ansicht eines Durchgangsloches, das bei selektivem Aufwachsen von Aluminium auf einer Sperrschicht erzielt wird,

Fig. 9a bis 9j geschnittene Ansichten von Herstellungsschritten unter Wiedergabe einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 10a bis 10e geschnittene Ansichten von Herstellungsschritten, die eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen,

Fig. 11 eine Fotographie einer Metalltextur von Aluminium, das auf einem Siliziumsubstrat mittels eines herkömmlichen CVD-Verfahrens abgelagert ist,

Fig. 12 eine Ansicht einer Grundanordnung einer CVD- Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung,

Fig. 13 eine Draufsicht der CVD-Vorrichtung für Massenherstellung,

Fig. 14 eine Detailansicht der CVD-Vorrichtung der Fig. 13,

Fig. 15a bis 15d Ansichten, die die Betriebsweisen von Reaktionskammern in der Vorrichtung der Fig. 14 zeigen,

Fig. 16 ein Schaubild, das den Vorgang einer Aluminiumablagerung bei dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 17 ein Foto einer Metalltextur von auf einem Siliziumsubstrat nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung abgelagertem Aluminium, und

Fig. 18a bis 18d sowie 19a bis 19d Fotos einer Metalltextur, die einen anfänglichen Zeitraum des Aluminiumwachsens zeigen.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele Ausführungsbeispiel 1

Zunächst wird im folgenden eine CVD-Vorrichtung kurz beschrieben, die zur Ausführung der vorliegenden Erfindung benutzt wird. Fig. 1 zeigt eine Gesamtanordnung einer CVD-Vorrichtung, bei der Einzelteile, ein Abluftsystem und ein Steuersystem weggelassen sind.

Eine Vakuumkammer dieser Vorrichtung umfaßt im wesentlichen drei Kammern, d. h. eine Ablagerungs- oder Absetzkammer 21, eine Lade-Schleusenkammer 22 und eine Ausgangs-, Quellen- bzw. Erzeugungskammer 23, die sämtlich unabhängig entleert bzw. evakuiert werden. Ein Enddruck jeder Vakuumkammer ist vorzugsweise ein hohes Vakuum von ungefähr 10^-6 Torr. Jedoch hat ein nur von einer Rotationspumpe erzieltes niedriges Vakuum im wesentlichen keinen Einfluß auf die Durchführung der vorliegenden Erfindung. Die Ablagerungskammer 21 ist mit den Quellen- und Lade- Schleusenkammern 23 bzw. 22 durch Ventile 25 und 24 verbunden, und ein Heizblock 30, der auf eine maximale Temperatur von 500°C erhitzen kann, ist darin angeordnet. Das Bezugszeichen 26 bezeichnet ein veränderbares Leitventil. Ein Substrathalter 27 kann ein Ablagerungs- Wafersubstrat 28 (häufig auch als Plättchen-, Scheibchen- oder Scheibensubstrat bezeichnet, das aus der Wafer-Lade- Schleusenkammer 22 herangeführt wird, so festhalten, daß das Wafersubstrat 28 dem Heizblock 30 gegenüberliegt und von diesem durch einen vorbestimmten Zwischenraum getrennt ist. Zu dieser Zeit liegt eine zu beschichtende Oberfläche der Wafer dem Heizblock 30 in bestimmtem Abstand gegenüber. Die Anordnung ist so getroffen, daß ein Abstand D zwischen dem Wafer-Substrat 23 und dem Heizblock 30 verändert werden kann, und zwar in einer Größenordnung von ungefähr 2 mm bis 15 mm. Ein Erhitzer 29 ist um eine äußere Wandung der Quellenkammer 23 gewickelt, um eine Flüssigkeitstemperatur einer Quelle auf eine vorbestimmte Temperatur zu erwärmen. In der Quellenkammer 23 ist ein Rührmotor 33 angeordnet, um die Flüssigkeitstemperatur zu vergleichmäßigen. Ein sich von einem oberen Teil der Seitenwandung der Quellenkammer 23 horizontal erstreckendes zylindrisches Rohr 31 ist in die Ablagerungskammer 21 durch das Ventil 25 geführt, und ein vergrößerter Endteil des Rohres ist gegen den Heizblock 30 gedrückt. In einer Seitenfläche des vergrößerten zylindrischen Rohres 31 ist eine feine bzw. enge Öffnung 32 ausgebildet, so daß ein innerer Druck des zylindrischen Rohres 31 in der Nähe des Druckes der Quellenkammer 23 durch differentielle Evakuierung aufrechterhalten werden kann, selbst wenn der Druck der Ablagerungskammer unter 0,01 Torr verringert wird. Ein Weg eines Quellengases von der Quellenkammer 23 zu der Ablagerungskammer 21 kann bis auf die gleiche Temperatur erhitzt werden wie die der Quellenkammer 23, so daß eine verdampfte Quelle (Arbeitsmedium bzw. -gas) sich nicht wieder verflüssigt.

Das Wafer-Substrat in der die in Fig. 1 gezeigte Anordnung aufweisenden Vorrichtung wird durch Wärmeleitung eines Quellen- oder Arbeitsgases erhitzt, dessen Temperatur durch den Heizblock 30 gesteigert wird. Deshalb ist kein besonderes Gerät oder Werkzeug vorgesehen, um das Substrat zu erwärmen. Wenn die Temperatur des Gases und des Substrats unabhängig gesteuert werden müssen, wird, wie in Fig. 2 gezeigt, ein Substraterhitzer 34 an der Rückseite des Plättchensubstrats 28 vorgesehen. Fig. 2 zeigt die Lageverhältnisse zwischen dem Plättchensubstrat 28, dem Heizblock 30 und dem Erhitzer 34; außer den in Fig. 2 gezeigten sind alle Teile gleich denen, die in Fig. 1 gezeigt sind.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird im folgenden ein Beispiel beschrieben, bei dem Aluminium selektiv unter Verwendung einer CVD-Vorrichtung selektiv abgelagert bzw. aufgewachsen wird.

Vor dem CVD-Verfahren wird, wie in Fig. 3a gezeigt, ein Siliziumdioxidfilm (-schicht) 42 auf einem Siliziumsubstrat 41 gebildet. In diesem Fall wird ein (100) p-Typ 5-Ω · cm Siliziumsubstrat 41 verwendet, aber es kann in gleicher Weise ein Substrat verwendet werden, das eine andere Ausrichtung/Orientierung oder Widerstandsfähigkeit/ spezifischen Widerstand hat. Bei dieser Ausführungsform wird der Siliziumdioxidfilm durch thermische Oxidierung des Siliziums gebildet. Wenn es jedoch durch ein anderes Bildungsverfahren abgelagert wird, z. B. durch ein CVD- Verfahren oder durch Sputtern (Kathodenzerstäubung), so ergibt sich im wesentlichen kein Unterschied. Auch kann ein anderes Material wie ein Phosphor- oder Bor-dotierter Siliziumdioxidfilm oder ein Siliziumnitridfilm verwendet werden. Mit anderen Worten tritt, solange es sich um einen dünnen Isolierfilm handelt, im wesentlichen keine Änderung in der Wirkung der vorliegenden Erfindung auf.

Darauf wird, wie in Fig. 3b gezeigt, ein Schutzmasken- Muster mittels bekannter Photolithographie gebildet, und ein Durchgangsloch 43 wird mittels Ätzens ausgebildet. Es sind für Photolithographie und Ätzen des Siliziumdioxidfilms 42 verschiedene Verfahren bekannt, und irgendeines derselben kann verwendet werden. Wenn jedoch ein sogenanntes Trocken-Ätzen unter Verwendung eines Gasplasmas erfolgt, um den Siliziumdioxidfilm 42 zu ätzen, kann auf einer freiliegenden Siliziumfläche ein Polymerfilm oder eine Änderungsschicht (Alterationsschicht) gebildet werden, die zu gering ist, um bemerkt bzw. festgestellt zu werden. Da aber schon eine geringe Änderung der Oberfläche den folgenden Aluminium-Ablagerungsschritt stark nachteilig beeinflußt, muß hier höchste Sorgfalt aufgewendet werden. Weiter wird, wenn zur Erzielung einer sauberen Siliziumoberfläche kein Trocken-Ätzen, sondern ein Naß-Ätzen unter Verwendung gepufferter Flußsäure durchgeführt wird, ein dünner natürlicher Oxidfilm gebildet, oder es tritt eine andere Verunreinigung (Kontaminierung) auf der Siliziumoberfläche durch einen Schritt, mit dem ein als Ätzmaske verwendetes Abdeckmuster entfernt wird, oder einfach durch den Zeitablauf auf. Eine natürliche Oxidfilmschicht 44, wie sie in Fig. 3b gezeigt ist, umfaßt einen natürlichen Oxidfilm oder eine geänderte/ kontaminierte Schicht.

Um die beschriebene natürliche Oxidfilmschicht 44 zu entfernen, muß ein Vorbereitungsschritt unmittelbar vor Ablagerung des Aluminiums vorgesehen werden, um die Siliziumoberfläche, wie in Fig. 3c gezeigt, zu reinigen. Ein Hauptzweck dieses Schrittes ist es, die natürliche Oxidfilmschicht 44, die auf der Siliziumoberfläche gebildet ist, zu entfernen, um die Reproduzierbarkeit der selektiven Ablagerung von Aluminium in dem nächsten Schritt sicherzustellen und zugleich einen kontinuierlichen, glatten und guten Aluminiumfilm (-schicht) zu erzielen. Ein üblicher Vorbereitungsschritt wird so durchgeführt, daß ein Siliziumsubstrat 47 für eine Zeit von 10 Sekunden bis wenige Minuten in eine 1,5%ige verdünnte Flußsäurelösung getaucht wird; nachdem die hydrophobe Eigenschaft eines Silizium-Öffnungsabschnitts sichergestellt ist, wird das Siliziumsubstrat 47 einige Minuten lang bis zu zwischen 10 und 20 Minuten mit destilliertem Wasser gereinigt und dann getrocknet. Da die Ätzrate des natürlichen Oxidfilms 44 steigt, wenn man die Konzentration der Flußsäure steigert, wird die zur Erzielung der hydrophoben Eigenschaft erforderliche Zeit verringert, wenn die Konzentration hoch ist. Da jedoch die Oberfläche des Siliziumdioxidfilms 42 ebenfalls mit Flußsäure geätzt wird, müssen die Ätzbedingungen von Fall zu Fall ausgewählt und bestimmt werden.

Auch wird, wenn die Wasch-Säuberungszeit erhöht wird, wiederum ein Oxidfilm auf der Siliziumoberfläche gebildet, der hydrophile Eigenschaften erzeugt. Deshalb muß zuvor die Wäsche unterbrochen werden. Selbst nach dem Ätzen des natürlichen Oxidfilms 44 wird die hydrophobe Natur nicht gelegentlich oder zufällig erreicht, oder ein glatter und kontinuierlicher Aluminiumfilm kann manchmal nicht erzielt werden, selbst wenn die hydrophobe Eigenschaft erreicht ist. Diese Phänomene treten auf, wenn die Siliziumoberfläche aufgrund der oben erwähnten Vorgänge wie Trocken-Ätzen od. dgl. verunreinigt oder beschädigt ist. In diesem Falle wird, nachdem das Durchgangsloch 43 gebildet ist, ein mehrere zehn bis mehrere hundert Å starker Siliziumoxidfilm in dem Öffnungsabschnitt gebildet, in dem beispielsweise die Siliziumoberfläche bei ungefähr 900°C in einer Sauerstoffatmosphäre oxidiert wird. Darauf wird dieser Oxidfilm unter Verwendung einer verdünnten Flußsäurelösung od. dgl. entfernt, um die hydrophobe Eigenschaft zu erhalten, wodurch sich ein guter Aluminiumfilm bilden läßt.

Um, nachdem ein Wafer-Substrat 47 in einer CVD-Vorrichtung zum Ablagern von Aluminium angeordnet ist, den natürlichen Oxidfilm 44 zu entfernen, kann eine Substratoberfläche durch Trocken-Ätzen od. dgl. unmittelbar vor der Ablagerung gereinigt und entfernt werden. Dieses Verfahren kann wirksam zusätzlich zu dem oben genannten Verfahren angewendet werden. Wenn die Substratoberfläche aus einkristallinem Silizium besteht, stellt sich praktisch kein Problem. Wenn jedoch Aluminium selektiv auf einem Substrat aus Polysilizium oder Aluminium abgelagert wird, wird eine natürliche Oxidfilmschicht in einem sehr kurzen Zeitraum seit der Entfernung der natürlichen Oxidfilmschicht unter Verwendung verdünnter Flußsäure u. dgl. bis zur Ablagerung des Aluminiums gebildet, so daß gutes Aluminium nicht abgelagert werden kann. In diesem Fall muß, wie in Fig. 13 bis 15 gezeigt, eine CVD-Vorrichtung verwendet werden, die eine RF(Radio- oder Hochfrequenz-)- Plasma-Ätzeinrichtung umfaßt. Selbstverständlich kann ECR (Elektron-Zyklotron-Resonanz)-Ätzen u. dgl. zusätzlich zum RF-Plasma-Ätzen eingesetzt werden. Bei diesem ECR- Verfahren wurde eine Behandlung in einer Frigon-Gasatmosphäre mit einer Beschleunigungsspannung von ungefähr 500 V einige Minuten lang durchgeführt, und es wurde gutes Aluminium abgelagert. Wenn ein die Grundlage bildendes Substrat aus Aluminium besteht, wird ein natürlicher Oxidfilm gebildet, wenn eine Stillstandszeit im Vakuum nach dem Ätzen durch RF-Plasma u. dgl. vergrößert wird, so daß gutes Aluminium nicht abgelagert werden kann. Der Bereich der Stillstandszeit zur Ablagerung eines guten Films betrug ungefähr 1 bis 2 Minuten, wenn die Substrattemperatur 250°C und der Druck 10^-4 Torr betrugen. Wenn man das Substrat 3 bis 5 Minuten stehen ließ, wurde ein Aluminiumfilm mit einer großen Oberflächenrauhigkeit abgelagert; wenn man das Substrat 10 Minuten stehen ließ, wurde kein Aluminiumfilm abgelagert, und es wurden nur Aluminiumkerne gebildet. Wurde das Substrat 30 Minuten stehen gelassen, so wurde nichts abgelagert. Deshalb hat man gefunden, daß die Entfernung einer natürlichen Oxidfilmschicht, wie in Fig. 3c gezeigt, ein außerordentlich wichtiger Schritt ist, um einen qualitativ guten Film abzulagern, und die Ablagerung muß unmittelbar nach der Entfernung der natürlichen Oxidfilmschicht 44 begonnen werden. Außerdem wird die Stärke des im Vakuum gebildeten natürlichen Oxidfilms durch den partiellen Druck von Sauerstoff oder Wasser im Vakuum, die Substrattemperatur und die Stillstandszeit bestimmt. Deshalb muß wenn der Zeitraum bis zum Beginn der Ablagerung vergrößert wird, der Druck in der Ablagerungskammer so niedrig wie möglich gehalten werden. Es wird darauf hingewiesen, daß der Ausdruck "Wafer-(Plättchen-)Substrat" alle diejenigen Substrate betrifft, die in den Fig. 3a bis 3e gezeigt sind.

Das der obigen Behandlung unterworfene Plättchen-Substrat 47 wird in einer Reaktionskammer zur Ablagerung von Aluminium gesetzt bzw. angeordnet. Bevor jedoch das Substrat 47 gesetzt wird, erfordert die CVD-Vorrichtung die folgende Vorbereitung. Die Quellen-, Ablagerungs- und Lade-Schleusenkammern 23, 21 und 22 werden genügend evakuiert, und eine Triisobutyl-Aluminium-Flüssigkeit 35 wird der Quellenkammer 23 zugeführt sowie dann auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt, während die Temperatur durch das Rückwerk 33 vergleichmäßigt wird. Obwohl Triisobutyl- Aluminium einen ausreichend hohen Dampfdruck selbst bei Raumtemperatur ohne Erhitzen hat, kann es bei Erhitzung wirksam verdampft werden. Wenn die Erhitzungstemperatur jedoch 50°C übersteigt, besteht die Neigung, daß Triisobutyl-Aluminium in Diisobutyl-Aluminium-Halogenid (Halid) mit niedrigem Dampfdruck umgewandelt wird, so daß die Erhitzungstemperatur nicht viel höher eingestellt werden kann. Im vorliegenden Fall wurde sie hauptsächlich auf 45°C eingestellt.

Im Hinblick auf Menge und Leistung der Zuführung des Arbeitsgases hat die Quellenkammer 23 eine zylindrische Form mit einem Durchmesser von ungefähr 10 cm und einer Höhe von ungefähr 22 cm. Mit der vorerwähnten Flüssigkeitstemperatur und einem solchen Oberflächenbereich kann eine ausreichend hohe Verdampfungsrate einer Arbeitsflüssigkeit erzielt werden, so daß der Druck in der Ablagerungskammer während des normalen Gasverbrauchs von ungefähr mehreren zehn cc/min in der Nähe des Dampfdruckes des Arbeitsgases aufrechterhalten werden kann. Auch ändert sich, da die Quellenkammer 23 eine zylindrische Form hat, der Oberflächenbereich der Flüssigkeit selbst dann nicht, wenn die Menge des Arbeitsgases sich ändert, so daß die Verdampfungsrate immer konstant gehalten wird. Deshalb kann die Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsgases durch Ändern des Leitwertes einer Öffnung 32 geändert werden, die in einer Seitenfläche des zylindrischen Rohres ausgebildet ist, während man den Druck im wesentlichen konstant hält. Der Heizblock 30 in der Ablagerungskammer 21 wird ebenfalls erhitzt, um eine konstante Temperatur zu erhalten.

Nach der obigen Vorbereitung wird das der in Fig. 3c gezeigten Vorbereitungsstufe unterworfene Substrat 47 (entsprechend dem Bezugszeichen 28 in Fig. 1) in der Lade-Schleusenkammer 22 gesetzt, und die Wafer-Lade- Schleusenkammer wird ausreichend entleert/evakuiert. In der Folge wird das Substrat 47 (28) in die Ablagerungskammer 21 bewegt, und die zu beschichtende Oberfläche des Substrats 47 (28) wird dem Heizblock 30 gegenüberliegend einige Minuten gehalten, um dadurch die Temperatur des Substrats 47 (28) im wesentlichen konstant zu halten. Zu diesem Zeitpunkt kann durch Einlassen eines inerten Gases wie Argon um die Wafer das Substrat 47 (28) wirkungsvoller erhitzt werden.

Darauf wird das Ventil 25 zwischen der Quellenkammer 23 und der Ablagerungskammer 21 geöffnet, um der Ablagerungskammer 21 Gas zuzuführen und dadurch die Ablagerung von Aluminium zu beginnen. Mit anderen Worten wird das der Ablagerungskammer 21 zugeführte Gas zwischen dem Wafer-Substrat 47 (28) und dem Heizblock 30 verteilt, um die Ablagerung zu beginnen. Es ist zu bemerken, daß das Innere der Quellenkammer 23 vorzugsweise bei einer Strömungsgeschwindigkeit evakuiert wird, die gleich der während der Ablagerung für einen geeigneten Zeitraum ist, bis das Ventil 25 geöffnet wird, so daß der Druck der Ablagerungskammer 21 nicht plötzlich wesentlich geändert wird, bis das Ventil 25 geöffnet wird. Nachdem eine vorbestimmte Ablagerungszeit verstrichen ist, wird das Ventil 25 zwischen der Quellen- und der Ablagerungskammer 23 bzw. 21 geschlossen, um die Ablagerung zu vollenden. Durch Ausführung der vorstehenden Arbeitsweise kann Aluminium selektiv nur auf dem Öffnungsabschnitt 43 des Siliziumsubstrats, wie in Fig. 3d gezeigt, abgelagert werden.

Um Aluminium 45 mit guter Glätte selektiv auf Silizium nur auf dem Öffnungsabschnitt 43 abzulagern, nicht jedoch auf dem Siliziumdioxidfilm 42, müssen die Filmablagerungsbedingungen sorgfältig gewählt werden. Insbesondere sind der Abstand D zwischen dem Substrat 47 (28) und dem Heizblock 30 und die Temperatur des Heizblockes 30 wichtige Parameter.

Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases betrug ungefähr 20 bis 30 cc/min, der Druck des Arbeitsgases in dem zylindrischen Rohr 31 0,5 Torr, der Druck der Ablagerungskammer 21 ungefähr 0,05 Torr und der Abstand zwischen dem Substrat 47 (28) und dem Heizblock 30 5 mm. Unter diesen Bedingungen wurde Aluminium auf Silizium bei einer Heizblocktemperatur von ungefähr 300°C oder mehr abgelagert. Wenn die Temperatur 340°C überschritt, trat eine Filmdickenverteilung derart auf, daß ein auf Silizium abgelagerter Aluminiumfilm in einem peripheren Teil der Wafer dicker war als der auf dem zentralen Bereich derselben. Wenn man die Temperatur weiter steigert, werden außerdem Insel-ähnliche Aluminiumkerne auf dem Siliziumdioxidfilm 42 gebildet, d. h. Aluminium wird nichtselektiv auf Silizium und dem Siliziumdioxidfilm abgelagert.

Bei einer Substrattemperatur in dem Bereich von ungefähr 300 bis 330°C wurde gefunden, daß die Oberfläche von Aluminium mit einer Filmstärke oberhalb ungefähr 500 Å ein flaches bzw. glattes Kristallkorn ergab und man eine glatte und gute Filmqualität erzielen konnte. Fig. 4 stellt ein Foto einer Metalltextur von Aluminium dar, erzielt bei einer Temperatur des Heizblocks 30 von 310°C. In Fig. 11 gezeigtes Aluminium, das mit einem herkömmlichen CVD-Verfahren gebildet wurde, ergab eine Gruppe kleiner Kristallkörner und hatte eine große Oberflächenrauhigkeit, und es wurden teilweise zwischen den Körnern Lücken bzw. Spalte gebildet. Im Gegensatz dazu kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine glatte Oberfläche mit einer großen Korngröße von ungefähr 5 bis 10 mm erzielt werden, und zwischen den Körnern wird, wie in Fig. 4 gezeigt, keinerlei Spalt gebildet.

Bei D = 8 mm begann die Ablagerung über 330°C, und die Gleichmäßigkeit in der abgelagerten Filmstärke verschlechterte sich über 360°C. Eine gute Film- oder Schichtqualität, wie in Fig. 4 gezeigt, erhielt man bei einer Temperatur von ungefähr 330 bis 350°C. Bei D < 2 mm oder D < 15 mm war es schwierig, einen Aluminiumfilm guter Qualität zu erzielen, und man erhielt einen Film mit einer rauhen Oberfläche ähnlich dem herkömmlichen. Der obige Temperaturbereich und der Wert für D variierten in Übereinstimmung mit der Gas-Strömungsgeschwindigkeit. Wenn diese groß war, mußte die Temperatur des Heizblockes 30 erhöht werden.

Obwohl verschiedene Berichte erstellt wurden in bezug auf die Ablagerung von Aluminium mittels CVD (nicht jedoch selektives Aufwachsen), sind die Oberflächen der abgelagerten Filme/Schichten bei allen diesen Berichten ähnlich den in Fig. 11 gezeigten, d. h. eine große und glatte Kristallstruktur wie in der vorliegenden Ausführungsform wurde nicht erzielt. Einer der Gründe für eine solche gute Filmqualität kann darin gesehen bzw. angenommen werden, daß ein Gas bei einer Temperatur erhitzt wird, die höher als die des Substrats unmittelbar vor der Ablagerung ist.

Die Verfahren des Erhitzens eines Ablagerungssubstrats mittels eines herkömmlichen CVD-Verfahrens sind in zwei Arten einzuteilen. Eine derselben ist ein Heißwand-Typ, wobei ein ganzes Quarzrohr, in dem Ablagerungssubstrate angeordnet sind, mittels eines Erhitzers erwärmt wird. In diesem Falle wird ein Arbeitsgas auf die gleiche Temperatur wie die des Quarzrohres gebracht, während es dieses durchfließt. Bei diesem Heißwand-Verfahren ist die Gastemperatur im wesentlichen gleich der Substrattemperatur. Auf der anderen Seite wird gemäß einem Kaltwand-Typ nur ein Substrathalter erhitzt, und ein Ablagerungssubstrat wird an dem Substrathalter in engem Kontakt mit diesem befestigt und erhitzt. Deshalb wird bei diesem Kaltwand-Verfahren ein Gas mit einer gegenüber dem Substrat niedrigeren Temperatur dem erhitzten Substrat zugeführt.

Ungleich den herkömmlichen CVD-Verfahren, wie sie vorstehend beschrieben sind, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Quellen- oder Arbeitsgas von dem Heizblock 30 erhitzt, woraufhin das Ablagerungssubstrat von dem Arbeitsgas erhitzt wird. Deshalb ist es ein erstes Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß die Temperatur des Arbeitsgases höher als die des Substrates ist. Außerdem ist es ein zweites Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß das relativ zu dem das Substrat fließende Gas nicht auf dieses einwirkt, sondern daß ein in einen abgeschlossenen Raum zugeführtes Gas gegen das Substrat verteilt und auf diesem abgelagert wird.

Als Ergebnis einer Temperaturmessung des Plättchensubstrats während der Ablagerung unter Verwendung eines Thermoelements wurde gefunden, daß die Substrattemperatur zur gleichen Zeit stieg, zu der das Gas zu fließen begann, um die Ablagerung zu starten, und innerhalb ein bis zwei Minuten danach im wesentlichen konstant wurde. Wenn ein Inertgas wie Argon vor dem Fließen des Arbeitsgases ausgeströmt wurde, erhielt man eine gleichmäßige Temperatur zu einem früheren Zeitpunkt.

Fig. 5 zeigt ein Meßergebnis der 10 Minuten nach Beginn der Ablagerung erreichten Wafer-Substrat-Temperatur. Es bestand eine Standard-Ablagerungsbedingung derart, daß der Druck des Arbeitsgases in dem zylindrischen Rohr 31 0,5 Torr und der Druck der Ablagerungskammer 21 ungefähr 0,05 Torr betrug. Wie in Fig. 5 gezeigt, wurde fast kein Unterschied festgestellt, wenn der Abstand D zwischen dem Substrat 28 und dem Heizblock 30 5 und 8 mm beträgt, und es besteht ein lineares Verhältnis zwischen der Temperatur des Substrats und der des Heizblocks innerhalb eines gemessenen Temperaturbereiches. Die Temperaturdifferenz dazwischen ist ungefähr 70°C. Selbst wenn D variiert, so besteht fast kein Unterschied zwischen den Substrattemperaturen. Dies kann dadurch angenommen werden, daß das Plättchen 28 von dem zylindrischen Rohr 31 zum Leiten eines Arbeitsgases und dem Heizblock 30 umgeben, d. h. in einer geschlossenen Atmosphäre angeordnet ist. Wenn das zylindrische Rohr 31 von dem Heizblock 30 getrennt wird, kann Aluminium ebenfalls mit guter Filmqualität abgelagert werden. In diesem Fall jedoch wird der Temperaturbereich des Heizblockes geändert. Es sei bemerkt, daß dann, wenn das Volumen der Ablagerungskammer 21 selbst verringert und die Strömungsgeschwindigkeit unter Verwendung des veränderbaren Leitventils 26 gesteuert wird, eine Atmosphäre ähnlich oder gleich der bei geschlossenem Zustand erreicht werden kann, wodurch im wesentlichen die gleiche Bedingung wie oben beschrieben zu realisieren ist.

Bei dieser Ausführungsform schreitet die Ablagerung ausreichend fort, wenn D = 5 mm und die Temperatur des Heizblocks 310°C beträgt. Zu dieser Zeit ist die Temperatur des Plättchensubstrats ungefähr 240°C, wie in Fig. 5 gezeigt. Wenn jedoch ein herkömmliches CVD-Verfahren des Kaltwand-Typs ohne den Heizblock 30 verwendet wird, schreitet die Ablagerung kaum bei der Substrattemperatur von 240°C fort, selbst wenn die anderen Bedingungen unverändert gehalten werden. Um mit dem herkömmlichen CVD eine Ablagerungsrate und -verhältnisse im gleichen Umfang wie bei diesem Ausführungsbeispiel zu erhalten, muß das Substrat auf ungefähr 270°C erhitzt werden. Folglich kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Substrattemperatur um ungefähr 30°C verringert werden.

Das Arbeitsgas wird von dem Heizblock 30 auf eine hohe Temperatur erhitzt und aktiviert. Dann erreicht das Arbeitsgas das Substrat 28 in aufgelöstem bzw. zersetztem Zustand. Es ist schwierig, genau anzugeben, wie das Arbeitsgas auf dem Substrat in Aluminium aufgespalten bzw. zersetzt wird, aber es kann angenommen werden, daß in diesem Zustand Aluminium im Vergleich zu dem im herkömmlichen CVD-Verfahren relativ hoch übersättigt ist. In diesem Fall wird, gemäß einer Kern-Wachstumstheorie, ein Wechsel in der Volumensenergie während der Erzeugung von Clustern erhöht, und eine Aktivierungsenergie G* stabiler Kernentwicklung wird vermindert sowie die Packungs- oder Dichtezahl n* kritischer Kerne vergrößert, wie man dies aus den Gleichungen (3) und (4) erkennt. Somit wird der durchschnittliche Kernradius beim Zusammenwachsen miteinander verkleinert, so daß ein glatter Film mit einer geringeren Oberflächenrauhigkeit gebildet werden kann.

In Beziehung auf bzw. im Gegensatz zu den anderen herkömmlichen CVD-Verfahren weist die vorliegende Erfindung das folgende wichtige Merkmal zusätzlich zu dem oben beschriebenen auf. Dies besteht darin, daß gemäß dem Heißwand-Typ-Verfahren aufgrund des Umstandes, daß die gesamte Ablagerungsatmosphäre auf die gleiche Temperatur wie des Substrats aufgeheizt wird, die Reaktion an den gesamten Wandoberflächen der Ablagerungskammer erfolgt, so daß das Arbeitsgas vergeudet wird. Auch müssen an den Wandoberflächen anhaftende Materialien periodisch entfernt werden, was auf eine aufwendige Wartung der Vorrichtung hinausläuft. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedoch das Arbeitsgas der Ablagerungskammer 21 in einem Stadium niedriger Temperatur zugeführt und auf eine hohe Temperatur aufgeheizt, wenn es das Substrat 28 erreicht. In diesem Fall wird das Gas nur auf dem Ablagerungssubstrat 28 und auf der Oberfläche des Heizblocks 30 verbraucht. Da die Bereiche dieser Heizabschnitte viel kleiner als jene bei dem Heißwand-Typ sind, stellt sich die vorliegende Erfindung in der Vermeidung des Verbrauches von Arbeitsgas und in der Wartung der Vorrichtung als überlegen dar.

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein Arbeitsgas, das mittels herkömmlichen CVD′s kaum zersetzt wird, abgelagert werden kann, da die Gastemperatur viel höher angehoben werden kann als die Substrattemperatur. Das heißt, daß durch Erhitzen des Arbeitsgases auf eine hohe Temperatur in dem Heizblock das Gas aktiviert oder in ein reaktionsfähiges Material umgewandelt wird. So kann der Zerfall auf dem Substrat 28 bei niedriger Temperatur wirksam gefördert werden, so daß ein dünner Film bei einer niedrigen Substrattemperatur abgelagert werden kann.

Als Arbeitsgas verwendetes Triisobutyl-Aluminium wird bei dieser Ausführungsform in Diisobutyl-Aluminiumhalogenid mit niedrigem Dampfdruck bei einer Temperatur von 50°C oder mehr zersetzt. Zu diesem Zweck wird das Arbeitsgas kondensiert und verflüssigt, während es auf einer Gasleit- oder -transportstrecke auf 100 bis 200°C erhitzt wird, so daß das Arbeitsgas nicht genügend dem Ablagerungssubstrat 28 zugeführt werden kann. Bei dieser Ausführungsform wird das Arbeitsgas bei einer niedrigen Temperatur von ungefähr 50°C unmittelbar vor dem Ablagerungssubstrat 28 zugeführt und auf eine hohe Ablagerungstemperatur nahe der Oberfläche des Heizblockes erhitzt, der auf eine hohe Temperatur erwärmt wird. So kann eine Verflüssigung des Arbeitsgases in dem Zuführungsweg vermieden werden.

Außerdem liegt die Vorderfläche des Ablagerungssubstrats 28 eng dem Heizblock 30 gegenüber. So wird das auf eine hohe Temperatur erwärmte Arbeitsgas auf die dem Heizblock 30 gegenüberliegende Vorderfläche des Ablagerungssubstrats 28 geführt, während das Arbeitsgas bei relativ niedriger Temperatur in Berührung mit dessen Rückfläche kommt. Praktisch wird unter den Standard-Ablagerungsbedingungen Aluminium nicht auf der Rückfläche des Ablagerungssubstrats abgelagert. Da fast kein Unterschied zwischen den Temperaturen der Vorder- und Rückflächen der Wafer selbst besteht, wird bei diesem Ablagerungsverfahren die Reaktion durch Erhitzen des Gases gefördert. So wird verständlich, daß das Erhitzen des Gases sehr wichtig ist.

Weiterhin wird nahe dem Heizblock 30 zugeführtes Triisobutyl- Aluminium in Diisobutyl-Aluminiumhalogenid (-halid) mit niedrigem Dampfdruck umgewandelt, und das Substrat 28 wird bei niedriger Temperatur nahe dem Heizblock 30 angeordnet. Daher ist die Waferoberfläche in einem stark übersättigten Zustand, und bei dieser Ausführungsform stellt dieses einen der wichtigen Faktoren der Bildung eines qualitativ guten, glatten Aluminiumfilms dar.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Arbeitsgas von dem Heizblock 30 auf eine vorbestimmte Temperatur und das Ablagerungssubstrat durch das Gas erhitzt. So werden, im Vergleich mit dem herkömmlichen Kaltwand-Typ-CVD-Verfahren, die Wiederholbarkeit und Gleichmäßigkeit eines abgelagerten Films maßgeblich verbessert.

Bei dieser Ausführungsform schreitet die Ablagerung auf dem Wafer-Substrat durch das überschüssige Gas, das nicht in dem Heizblock 30 verbraucht wird, fort. Daher wird die Menge des auf dem Ablagerungssubstrat 28 abgelagerten Aluminiums dadurch beeinflußt, ob die Oberfläche des Heizblockes 30 aus Silizium oder Aluminium besteht, worauf Aluminium zur Ablagerung neigt, oder aus einem Siliziumdioxidfilm, auf dem Aluminium kaum abgelagert wird. Wenn beispielsweise die Oberfläche des Heizblockes 30 aus Mustern von Silizium und Siliziumdioxid-Filmen aufgebaut ist und das Ablagerungssubstrat eine Siliziumwafer darstellt, wird Aluminium nicht auf der gesamten Oberfläche der Siliziumwafer 28 abgelagert, sondern nur auf einem Teil, der dem Siliziumoxidfilm-Muster auf der Oberfläche des Heizblockes 30 gegenüberliegt.

Um die Verbrauchswirksamkeit des Arbeitsgases zu verbessern, wird deshalb die Oberfläche des Heizblocks vorzugsweise aus einem Material niedriger freier Oberflächenenergie hergestellt, auf dem Aluminium kaum abgelagert wird, wie z. B. Siliziumdioxid, Titandioxid, Tantalpentoxid, Molybdänoxid und Vanadiumpentoxid. Selbst wenn solch ein Material verwendet wird, schreitet, wenn einmal Aluminium abgelagert ist, die Ablagerung von Aluminium danach trotzdem fort, so daß der Gasverbrauch nicht verringert werden kann. Obwohl Aluminium als Material für die Oberfläche des Heizblockes 30 bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird, stellt sich bei normaler Ablagerung kein Problem in der Gas-Verbrauchswirksamkeit.

Die Ablagerung von Aluminium variiert in Übereinstimmung mit den Ablagerungsbedingungen wie Strömungsgeschwindigkeit und Druck des Arbeitsgases zusätzlich zur Temperatur des Heizblockes und der des Substrats.

Wie vorstehend beschrieben, kann der Druck eines Gases durch Änderung der Temperatur der Quellenkammer 23 in einem Bereich von Raumtemperatur bis ungefähr 50°C gesteuert werden. Bei dieser Ausführung kann das selektive Wachsen in dem Steuerungsbereich des Drucks von ungefähr 0,2 bis 2 Torr im obigen Temperaturbereich der Kammer 23 durchgeführt werden. Bei Druck von 0,2 Torr oder weniger erfolgte fast kein Fortschritt der Ablagerung, und die Ablagerungsrate wurde erhöht, wenn der Druck erhöht wurde.

Die Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsgases ist weitgehend von der Vorrichtung abhängig, da die Strömungsgeschwindigkeit des Gases auf der Waferoberfläche stark durch die Struktur/den Aufbau der Ablagerungskammer 21 beeinflußt wird, selbst wenn die Strömungsgeschwindigkeit konstant ist. Deshalb ist es schwierig, die Strömungsgeschwindigkeit in herkömmlicher Weise zu kontrollieren bzw. zu steuern. Bei dieser Ausführungsform betrug die Standard-Strömungsgeschwindigkeit ungefähr 20 bis 30 cc/min oder weniger, und die Filmablagerung wurde nicht stark beeinträchtigt. Wenn jedoch die Strömungsrate erhöht wurde, sank die Temperatur des Gases auf der Waferoberfläche, und es wurde darauf kaum Aluminium abgelagert. Wenn beispielsweise die Strömungsgeschwindigkeit gesteigert wurde, trat keine Ablagerung auf, wenn nicht die Substrattemperatur um 20 bis 30°C höher gesteigert wurde als die bei einer Standard-Strömungsmenge. Ein solches Phänomen trat nicht auf, wenn die Gasströmungsmenge klein war, und in einem extremen Fall konnte Aluminium mit einer ausreichenden Filmstärke selbst dann abgelagert werden, wenn der Auslaß abgebrochen und die mit der Quellenkammer 23 verbundene Ablagerungskammer 21 geschlossen wurde. In diesem Fall ist zu bemerken, daß der Druck in der Ablagerungskammer 21 aufgrund der Erzeugung von Isobutylen und Wasserstoffgasen, entstanden bzw. zerfallen aus Triisobutylaluminium, über die Zeit steigt.

Fig. 6 zeigt ein Foto einer Metalltextur von Aluminium, das in dem feinen Öffnungsabschnitt 43 unter den typischen Ablagerungsbedingungen bei einem Abstand D zwischen dem Heizblock 30 und dem Ablagerungssubstrat 28 von 5 mm, einer Temperatur des Heizblockes 30 von 310°C und einem Druck von 0,5 Torr abgelagert wurde. Wie aus Fig. 6 erkennbar wird, erzielt man eine glatte Aluminiumoberfläche. Außerdem wird Aluminium nur selektiv in dem Silizium-Öffnungsabschnitt abgelagert, aber es wächst überhaupt nicht auf dem Siliziumdioxidfilm. In diesem Fall beträgt die Stärke des Siliziumdioxidfilms 5000 Å, und Aluminium mit im wesentlichen der gleichen Stärke wird auf dem Silizium abgelagert. Fig. 7 ist ein Schaubild, das die Filmstärkenabhängigkeit von dem spez. Widerstand des abgelagerten Aluminiums zeigt. Wenn die Filmstärke 1000 Å oder mehr beträgt, erhielt man einen Widerstand von 2,9 µΩ · cm nahe dem Häufungswert (bulk value), und selbst wenn der Film nur 500 Å beträgt, zeigt der Film Leitfähigkeit. Somit wurde gefunden, daß es sich um einen kontinuierlichen Aluminiumfilm handelt.

Fig. 3e zeigt einen Zustand, bei dem Aluminium 45 mit der gleichen Stärke wie der des Siliziumdioxidfilms 42 selektiv in dem Silizium-Öffnungsabschnitt 43 abgelagert und dann ein Aluminiumfilm 46 auf der gesamten Oberfläche mittels herkömmlichem Sputtern/Metallzerstäuben abgelagert wurde. Fig. 3e zeigt ebenfalls eine Schnittform des Siliziumöffnungsabschnittes, wie man ihn erhält, wenn ein Aluminium-Draht-Verbindungsmuster durch Musterbildung gebildet wird.

In dieser Ausführungsform wird das in dem Siliziumdioxidfilm 42 auf dem Substratsilizium 41 gebildete Durchgangsloch 43 mit Aluminium ausgefüllt. Andere Materialien als eine Kombination des Siliziumdioxidfilms 42 und des Siliziumsubstrats 41 können ebenfalls verwendet werden, um das gleiche Ergebnis zu erhalten. Eine Aluminium-Drahtverbindung eines Halbleiter-IC wird häufig mit einem Elementabschnitt oder einer unter der Drahtanordnung liegenden Schicht durch einen Öffnungsabschnitt des Isolierfilms verbunden. In diesem Fall ist das darunterliegende Material in dem Öffnungsabschnitt normalerweise monokristallines oder polykristallines Silizium, das verschiedene Verunreinigungen enthält, oder Aluminium. Zusätzlich können die folgenden Materialien verwendet werden: Ein Metall wie Titan, Molybdän, Wolfram oder Platin, ein Silicid-Material wie Titan-Silicid, Wolfram- Silicid, Molybdän-Silicid, Tantal-Silicid oder Platin- Silicid, und eine Verbindung wie Titannitrid oder Molybdännitrid.

Insbesondere dann, wenn die die Grundlage bildende Schicht Silizium ist, neigt die Grenzfläche aufgrund der Reaktion mit Aluminium zu einem Güteabfall bzw. einer Degradation. Deshalb kann, wie in Fig. 8 gezeigt, eine Grenz- oder Sperrschicht 53 aus Titan, Titannitrid oder Titansilicid, Molybdän oder Wolfram, einem damit gebildeten Silicid, oder Platinsilicid auf dem Silizium 51 gebildet werden, worauf dann Aluminium 54 selektiv aufgewachsen werden kann. Es sei bemerkt, daß das Bezugszeichen 52 einen Siliziumdioxidfilm bezeichnet.

Da alle der obigen Materialien Metalle oder Halbleiter mit Leitfähigkeit sind, kann darauf Aluminium selektiv aufgewachsen werden. Es hat sich, insbesondere für Silizium experimentell bestätigt, daß Aluminium auf Silizium, das Arsen, Phosphor oder Bor als Verunreinigung bis zum Grad der Löslichkeit im festen Zustand enthält, und auf hoch-widerstandsfähigem monokristallinen oder polykristallinen Silizium mit einer niedrigen Verunreinigungskonzentration abgelagert werden kann.

Wenn die Unterschicht Aluminium oder eine Aluminiumverbindung sowie Silizium enthaltendes Aluminium ist, kann natürlich Aluminium darauf abgelagert werden, weil es sich um gleiche Materialien handelt. Manchmal wird jedoch eine dünne Aluminiumoxidschicht mit einer Stärke von mehreren zehn Å oder mehr auf der Oberfläche gebildet. In diesem Fall muß, nachdem die Aluminiumschicht unter Verwendung verdünnter Fluorwasserstoffsäure geätzt ist, die Oberfläche in einer Vakuumkammer durch Plasmaätzen u. dgl. unmittelbar vor der Ablagerung gesäubert werden. Da die Aluminiumoberfläche selbst im Vakuum schnell oxidiert, muß die Ablagerung des Aluminiums in einem Vakuum von z. B. 10^-4 Torr innerhalb einer oder zwei Minuten nach dem Säubern begonnen werden.

Am häufigsten wird ein Siliziumdioxidfilm als Material eines Isolierfilms in einem Halbleiter-IC verwendet, aber ein Siliziumnitridfilm u. dgl. kann ebenfalls verwendet werden. Beispiele eines Siliziumdioxidfilms sind ein Film, der durch thermisches Oxidieren von Silizium gebildet wird, z. B. ein durch CVD oder Sputtern abgelagerter Film und ein Phosphor- oder Bor-dotierter Film. Aluminium wird unter den selektiven Wachstumsbedindungen von Aluminium gemäß der Erfindung nicht auf diesen Isolierfilmen abgelagert. Wie oben beschrieben, kann die Bildung einer flachen Aluminium-Drahtverbindung (-Kontaktierung) ohne eine Stufe an einem Öffnungsabschnitt, wie in Fig. 3e gezeigt, auf jedes Durchgangsloch in einem Halbleiter- IC angewendet werden. Wenn die Aluminiumablagerung nur durch Sputtern oder Vakuumverdampfung ohne Verwendung selektiven Aufwachsens durchgeführt wird, wird auf der Oberfläche eines Aluminiumfilms in dem Silizium-Öffnungsabschnitt auf einem Durchgangsloch eine Stufe gebildet, und es werden auf einem niedrigeren Abschnitt der Stufe Mikrorisse gebildet, was im Ergebnis zu einer Degradation der Ausbeute oder der Verläßlichkeit, verursacht durch Unterbrechungen bzw. Fehlverbindungen, führt. Gemäß dieser Ausführungsform kann, da Aluminium mit im wesentlichen der gleichen Stärke wie der der Stufe des Durchgangslochs selektiv abgelagert wird, eine Aluminium- Drahtverbindung ausgebildet werden, die in der Ausbeute und Zuverlässigkeit überlegen ist und bei der ein Durchgangslochabschnitt eines Halbleiter-IC flach ist und keine Trenn- oder Unterbrechungsstellen aufweist.

Wie oben beschrieben, kann gemäß dem den Heizblock 30 verwendenden CVD-Verfahren ein Aluminiumfilm mit einer glatten Oberfläche und einer großen Korngröße mit guter Reproduzierbarkeit, Gleichmäßigkeit und Selektivität abgelagert werden. Zu diesem Zweck kann ein Durchgangsloch gefüllt werden, um eine glatte mehrschichtige Drahtverbindung zu realisieren.

In der obigen Ausführungsform wird nur Triisobutylaluminium als Arbeitsgas verwendet. Es kann aber auch eine andere organische Aluminiumverbindung wie Trimethylaluminium oder Triethylaluminium als Arbeitsgas verwendet werden, da diese gleiche chemische Eigenschaften haben. In diesem Fall kann Aluminium unter Änderung der Ablagerungsbedingungen auf einem Substrat abgelagert werden.

Ausführungsbeispiel 2

In dem zweiten Ausführungsbeispiel werden Triisobutylaluminium und Disilan als Arbeitsgase verwendet, und es wird eine Silizium enthaltende Aluminiumlegierung abgelagert.

In dem ersten Ausführungsbeispiel wird reines Aluminium abgelagert. Als Drahtverbindungsmaterial wird jedoch sehr häufig Aluminium mit 1 bis 2% Silizium verwendet. Der Hauptgrund hierfür liegt darin, daß p-n Übergangsfehlstellen, die durch eine Reaktion zwischen einem Siliziumsubstrat und Aluminium verursacht werden, vermieden werden sollen.

Wenn auf eine Draht-Kontaktierung ein selektives Aluminiumaufwachsen angewendet wird, wird dünnes Aluminium mit einer Stärke von ungefähr 1000 Å zum Umschließen von Siliziummustern verwendet. Wenn Aluminium verwendet wird, um ein Durchgangsloch zu füllen, wird es hauptsächlich verwendet, um Aluminium-Drahtverbindungen oberer und unterer Schichten zu verbinden. In diesen Fällen entsteht keinerlei ernsthaftes Problem wie die oben beschriebene Reaktion, und zwar selbst dann nicht, wenn Silizium nicht in dem Aluminium enthalten ist. Reaktionen können ebenfalls durch Sandwich-Anordnung einer Sperrschicht von z. B. Titan dazwischen vermieden werden. Wenn jedoch Silizium in einem Aluminiumfilm gleichzeitig mit selektivem Aluminiumaufwachsen zugefügt wird, kann der Bereich der Anwendungen zusätzlich ausgeweitet werden.

Ein Aluminium-CVD-Verfahren, in dem ein Silangas und ein organisches Aluminiumgas gleichzeitig einem Substrat zur Ablagerung von Aluminium enthaltenden Silizium zugeführt werden, ist zum Patent angemeldet (s. japanische Offenlegungsschrift Nr. 55-91 119). Es ist jedoch praktisch unmöglich, möglich, einen solchen Effekt bei herkömmlichen thermischen CVD-Verfahren zu realisieren und dieses Verfahren bei der Herstellung eines Halbleiter-IC zu verwenden. Die bei Ablagerung von Aluminium unter Verwendung organischen Aluminiums angewandte Substrattemperatur ist maximal 400 bis 500°C oder weniger. Wenn die Temperatur höher als die genannte ist, wird es schwierig, einen qualitativ guten Aluminiumfilm zu erhalten, und selbst wenn ein solcher Film erzielt wird, reagieren ein Aluminiumfilm, Silizium als darunterliegendes Substrat und ein Siliziumdioxidfilm miteinander oder unterliegen der Diffusion, so daß ein gewünschter Aufbau nicht erreicht werden kann. Wenn ein anderer Halbleiter wie z. B. GaAs als Grundlage bildende Schicht verwendet wird, bleibt das Ergebnis das gleiche. Andererseits wird Silan, da die Zersetzungs- oder Zerfalltemperatur von Silan minimal 600°C oder mehr beträgt, nicht in einem Temperaturbereich zersetzt, in dem Aluminium abgelagert werden kann. Deshalb ist es unmöglich, Silizium gleichzeitig mit der Ablagerung von Aluminium zu dotieren. Wenn ein CVD-Verfahren verwendet wird, bei dem ein Arbeitsgas durch andere Energie als Wärme zersetzt wird, beispielsweise Plasma-CVD oder optisches CVD, so kann Aluminium abgelagert werden, während gleichzeitig Silizium in der Form von Silan dotiert wird. Ein solches CVD-Verfahren hat jedoch oben beschriebene Nachteile, die zur Degradation der CVD-Merkmale und -Eigenschaften führen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden organisches Aluminium wie Triisobutylaluminium und ein Silangas als Arbeitsgase verwendet, und ein Silizium enthaltender Aluminiumfilm kann wirksam abgelagert werden. Wenn beispielsweise eine in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung verwendet wird, wird die Temperatur des Heizblocks 30 auf ungefähr 600°C und die Substrattemperatur auf ungefähr 250°C gesetzt, und ein Aluminiumfilm kann gleichzeitig mit dem Zersetzen des Silans ohne Reaktion mit einem Substrat abgelagert werden. Da jedoch die Zerfalltemperatur von Silan (Siliziumwasserstoff) stark von der Ablagerungstemperatur von Aluminium abweicht, ist es schwierig, Ablagerungsbedingungen mit guter Gleichmäßigkeit zu erhalten. Deshalb wird anstelle von Silan Disilan benutzt, um das genannte Problem zu beseitigen, um einen Silizium enthaltenden Aluminiumfilm leicht ablagern zu können.

In der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung betrug der Abstand D zwischen dem Heizblock 30 und dem Wafer-Substrat 28 8 mm und die Temperatur des Heizblocks 30 350°C. Disilan wurde mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 30 cc/min geleitet, und die anderen Bedingungen wie die Strömungsgeschwindigkeit von Triisobutylaluminium wurden ähnlich denen des ersten Ausführungsbeispiels gesetzt. Es sei bemerkt, daß der Druck des Gases in der Ablagerungskammer 21 0,8 Torr betrug, da dieser Druck die Summe der Partialdrucke von zwei Gasen ist. Unter diesen Bedingungen betrug die Konzentration des in dem Aluminium enthaltenden Siliziums ungefähr 2%. Als Ergebnis eines Experiments mußte, wenn nur Disilan zugeführt und überhaupt kein Triisobutylaluminium zum Fließen gebracht wurde, die Temperatur des Heizblocks 30 bis zu 400°C oder mehr gesteigert werden, um Disilan zu zersetzen, um Silizium auf dem Substrat abzusetzen. Wenn jedoch Disilan und Triisobutylaluminium gleichzeitig zugeführt wurden, wurde das Silizium bei einer niedrigeren Temperatur in dem Aluminiumfilm dotiert, und es wurde gefunden, daß Silizium im Prozentbereich darin bei 350°C oder mehr enthalten war. Bei Steigerung der Temperatur des Heizblocks 30 wird das Zerfallen des Disilans gefördert und die Siliziumkonzentration im Aluminium merklich gesteigert. Deshalb kann die Siliziumkonzentration willkürlich durch Steuerung der Temperatur des Heizblocks 30 oder der Strömungsgeschwindigkeit des Disilans geändert werden.

Wie oben beschrieben, kann, wenn Triisobutylaluminium und Disilan als Arbeitsgase bei einem CVD-Verfahren unter Verwendung eines Heizblockes eingesetzt werden, Aluminium, das eine willkürliche Menge Silizium enthält, abgelagert werden.

Bei der zweiten Ausführungsform wird Silizium enthaltendes Aluminium selektiv aufgewachsen, aber das Aluminium kann auf einer vollständigen Fläche unabhängig von den Materialien eines darunterliegenden Substrats abgelagert werden. Mehrere Methoden solchen nicht-selektiven Wachsens stehen zur Verfügung. Beispielsweise kann, wenn die Temperatur des Heizblocks auf 380°C erhöht und die Strömungsgeschwindigkeit von Disilan verringert wird, Silizium enthaltendes Aluminium auf der gesamten Oberfläche abgelagert werden. Es ist zu bemerken, daß es gemäß diesem Verfahren schwierig ist, eine gleichmäßige Filmstärke zu erreichen. Nach einem anderen Verfahren wird nur Disilan zugeleitet, wenn der Heizblock eine hohe Temperatur von 400°C aufweist, wodurch dünnes Silizium auf der gesamten Oberfläche abgelagert wird. Dann wird Aluminium unter den Standard-Selektiv-Wachstumsbedingungen wie denen in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel, wie oben beschrieben, abgelagert. Beim selektiven Wachstum wird Aluminium nur auf Silizium abgelagert. Nach diesem Verfahren wird jedoch Aluminium auf der gesamten Oberfläche abgelagert, da die gesamte Oberfläche mit Silizium bedeckt ist. In diesem Fall kann ein Film mit guter Gleichmäßigkeit und Qualität erzielt werden. Zusätzlich braucht, da das unter dem Aluminium abgelagerte Silizium während der Ablagerung des Aluminiums oder einer Wärmebehandlung danach in den Aluminiumfilm diffundiert wird, Silizium nicht dotiert zu werden, wenn Aluminium abgelagert wird. In ähnlicher Weise kann Aluminium abgelagert werden, nachdem ein dünner Film von beispielsweise Titan abgelagert ist.

Ausführungsbeispiel 3

Fig. 9a bis 9j zeigen eine dritte Ausführungsform, bei der die vorliegende Erfindung verwendet wird, um Aluminium selektiv auf einer Gateelektrode, einer Source und einem Drain eines MOSLSI abzulagern, um einen niedrigen Widerstand zu erreichen. In Fig. 9a bis 9j ist lediglich der Hauptablauf der Herstellungsschritte gezeigt, und es sind solche Teile weggelassen, die nicht direkt mit der vorliegenden Erfindung in Verbindung stehen.

Zunächst wird, wie in Fig. 9a zeigt, ein p-Typ Siliziumsubstrat 71 mit einem Isolierbereich 72, der von einem Siliziumdioxidfilm gebildet wird, vorbereitet, und ein Gate-Oxidfilm 73 wird in einem Bereich gebildet, um als aktives Element zu dienen.

Darauf wird, wie in Fig. 9b und 9c gezeigt, eine Polysilizium- Dünnschicht (Dünnfilm) 74, mit Phosphor dotiert, abgelagert und dann mittels Photolithographie und Ätzen gefertigt, um eine Gateelektrode 75 zu bilden. Zusätzlich zu Phosphor kann eine Arsen- oder Bor-Verunreinigung des Polysiliziums vorhanden sein.

Daraufhin wird, wie in Fig. 9d gezeigt, eine Peripherie der Gateelektrode 75 oxidiert, um einen Polysiliziumoxidfilm 76 zu bilden, und es wird unter Verwendung der Gateelektrode 75 als Maske eine Ionenimplantation zur Bildung einer Source/Drain 77 durchgeführt. Üblicherweise wird als Ionenkeim Arsen oder Phosphor im Falle eines n-Kanalelements verwendet, und Bor wird im Falle eines p-Kanalelements benutzt. Danach wird zum Aktivieren der implantierten Ionen eine Wärmebehandlung durchgeführt, und ein Siliziumdioxidfilm 78 wird durch ein Niedrigdruck- CVD-Verfahren abgelagert.

Da der Siliziumoxidfilm 78 an den Seitenflächen der Gateelektrode 75 dick ausgebildet ist, können Seitenwandungen 79 an den Seitenflächen der Gateelektrode 75 mittels isotropischen Trockenätzens, wie in Fig. 9f gezeigt, gebildet werden. Der Siliziumdioxidfilm 78 kann ein beliebiger Film sein, solange er ein dick auf den Seitenflächen der Gateelektrode 75 gebildeter Isolierfilm ist, beispielsweise ein Schmelz-PSG (Phosphosilikat-Glas) oder BPSG (Bor-Phosphosilikat-Glas) eine sogenannte Vorspannung-Sputter-Siliziumdioxidschicht, die mit Vorspannung und Sputtern leicht aufgebracht wird, oder eine Siliziumnitridschicht.

Danach wird, wie in Fig. 9g gezeigt, Aluminium 80 selektiv auf der Gateelektrode 75 und der Source/Drain-Anordnung 77 abgelagert. Vor der Aluminiumablagerung wird ein Vorbehandlungsschritt zur Entfernung einer natürlichen Oxidfilmschicht durchgeführt. Da Trockenätzen bereits durchgeführt ist, wird dieser Vorbehandlungsschritt vorzugsweise so durchgeführt, daß eine Siliziumdioxidschicht mit einer Dicke von ungefähr 100 Å bei 800 bis 900°C gebildet und dann mit verdünnter Fluorwasserstoffsäure geätzt wird, wodurch eine saubere Siliziumoberfläche freigelegt wird. Die Ablagerung von Aluminium wurde unter Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung unter den Standardbedingungen durchgeführt derart, daß D = 5 mm war sowie die Temperatur des Heizblocks 310°C und der Druck des Ausgangsgases 0,5 Torr betrugen, wobei Aluminium mit einer Schicht (Film)-Stärke von ungefähr 1000 Å in einer Ablagerungszeit innerhalb ungefähr 10 Minuten gebildet wurde.

Dann wird, wie in Fig. 9h gezeigt, eine isolierende Zwischenschicht 81 abgelagert, und Durchgangslöcher 82 werden unter Verwendung bekannter Photolithographie- und Ätztechniken gebildet. Bei Verwendung eines konventionellen Verfahrens wird darauf eine Aluminiumschicht unter Verwendung von Sputtern od. dgl. zur Bildung einer Drahtverbindung abgelagert. Bei dieser Ausführungsform werden jedoch die Durchgangslöcher mit einer selektiv aufgewachsenen Aluminiumschicht 83 gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 9i gezeigt, gefüllt. Als Vorbehandlungsschritt vor der Ablagerung des Aluminiums wird ein Ätzen unter Verwendung verdünnter Fluorwasserstoffsäure durchgeführt, und das Aluminium wird in der gleichen Weise wie in Fig. 9g abgelagert. Es sei bemerkt, daß Aluminiumoxid unmittelbar vor der Ablagerung mittels Plasmareinigens im Vakuum entfernt wird. Eine Schicht mit einer Schichtstärke von 5000 Å, die den gleichen Wert wie die der Tiefe des Durchgangslochs hat, wird abgelagert, so daß das Innere des Durchgangsloches zuverlässig und vollständig ausgefüllt ist, um eine ebene Oberfläche zu erreichen.

Danach wird eine Aluminiumschicht auf der ganzen Oberfläche durch Sputtern od. dgl. abgelagert, und eine Aluminium-Drahtverbindung 84, wie in Fig. 9j gezeigt, wird mittels bekannter Photolithographie und Ätzen vervollständigt.

Es sei bemerkt, daß in diesem Fall Aluminium ohne Verwendung von Sputtern, sondern unter Verwendung von CVD gemäß der vorliegenden Erfindung, auf der gesamten Oberfläche abgelagert werden kann. Beispielsweise kann, nachdem das Durchgangsloch 82 mit selektiv abgelagertem Aluminium gefüllt ist, Aluminium in der Folge auf der gesamten Oberfläche unter nicht-selektiven Wachsbedingungen abgelagert werden. Ein nicht-selektives Aufwachsverfahren kann durchgeführt werden, indem die Temperatur des Heizblockes 30 gesteigert oder Silizium od. dgl. auf der gesamten Oberfläche abgelagert werden und dann Aluminium abgelagert wird.

Wie oben beschrieben, werden bei dem dritten Ausführungsbeispiel Polysiliziummuster und die Source/Drain-Anordnung von selektiv-gewachsenem Aluminium umgeben, um zu bewirken, daß die Drahtverbindung einen niedrigen Widerstand haben, und außerdem wird selektiv-gewachsenes Aluminium benutzt, um das Durchgangsloch abzudecken und eine ebene Oberfläche zu realisieren. Folglich wird selektiv gewachsenes Aluminium für zwei verschiedene Zwecke verwendet.

Insbesondere wenn diese Ausführungsmöglichkeit bei einer Einschlußtechnik angewendet wird, kann, da der spezifische Widerstand von Aluminium 2,9 µΩ · cm beträgt, d. h. in der Nähe des Häufungswertes, der Widerstand um 1/10 bis 1/100 im Vergleich zu dem Fall, in dem Wolfram oder Silicid eingeschlossen wird, verringert werden.

Außerdem reagiert in dem Falle des Einschlusses von Source/ Drain, wenn die Schichtstärke des Aluminiums groß ist, das Aluminium mit dem Substratsilizium und ergibt ein Problem hinsichtlich der Übergangsfehlstellen u. dgl. Wenn jedoch die Stärke des Aluminiums 1000 Å oder weniger wie in diesem Ausführungsbeispiel beträgt, ergibt sich praktisch kein Problem.

Weiterhin kann, falls erforderlich, Aluminium selektiv aufgewachsen werden, nachdem eine Trennschicht auf der Source/Drain-Anordnung oder auf der Polysilizium-Gateelektrode gebildet ist. Die Stärke dieser Sperrschicht kann in der Größenordnung von 100 bis 1000Å betragen. Da der Widerstand der Sperrschicht mit einer solchen Stärke um ein mehrfaches bis zehnmal so groß wie die von selektiv aufgebrachten Aluminium ist, kann ein genügend niedriger Widerstand nicht ohne Aluminiumeinschluß erreicht werden.

Ausführungsbeispiel 4

Fig. 10a bis 10e zeigen eine vierte Ausführungsform, bei der die vorliegende Erfindung auf die Bildung einer Elektrode eines bipolaren LSI und die Bildung eines Widerstandskörpers unter Verwendung von Polysilizium angewendet wird.

Fig. 10a zeigt einen Zustand, in dem ein npn-Transistor in einem Siliziumsubstrat 101 gebildet wird, und ein Polysilizium-Elektrodenmuster wird darauf gebildet. Dabei bezeichnet Bezugszeichen 102 eine Isolationsoxidschicht; 103 eine begrabene Schicht (buried layer) vom n⁺-Typ; 104 einen Kollektor; 105 eine Basis; und 106 einen Emitter. In diesem Zustand wird die Oberfläche des Siliziumsubstrats gebildet von einem Polysiliziumelektrodenmuster 107, einer Siliziumdioxidschicht 108 zum Isolieren des Polysiliziumelektrodenmusters 107, und einer Maske 109 zur Bildung eines Widerstandskörpers, gebildet auf einem Polysiliziumbereich, um als Widerstandskörper zu dienen. Ein Isolator wie beispielsweise eine Siliziumdioxidschicht oder eine Siliziumnitridschicht wird als Material der Maske 109 verwendet.

Wie in Fig. 10b gezeigt, wird Aluminium 110 auf freiliegendem Polysilizium selektiv aufgewachsen. Es wird ein Vorbereitungsschritt durchgeführt, um eine natürliche Oxidfilmschicht vor der Ablagerung des Aluminiums zu entfernen. In diesem Fall kann der vorhergehende Schritt, da ein Trockenätzen bereits stattgefunden hat, vorzugsweise so durchgeführt werden, daß eine Silizium-Dioxidschicht mit einer Stärke von ungefähr 100 Å bei ungefähr 800 bis 900°C gebildet und dann durch verdünnte Fluorwasserstoffsäure geätzt wird, um eine saubere Siliziumoberfläche freizulegen. Aluminium wird unter Verwendung der Vorrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist, unter Standardbedingungen abgelagert derart, daß D = 5 mm, die Temperatur des Heizblockes 310°C und der Druck des Ausgangsgases 0,5 Torr beträgt, wobei Aluminium mit einer Stärke von ungefähr 1000 Å in einer Ablagerungszeit innerhalb ungefähr 10 Minuten gebildet wird. Durch dieses Aluminium 110 erhält man einen niedrigen Widerstand des Polysiliziumelektrodenmusters, und das Polysilizium unter der Maske 109 zur Bildung des Widerstandskörpers wird ein (ohmscher) Polysilizium-Widerstandskörper 111 mit einer in Selbstausrichtung vorbestimmten Größe.

Dann wird, wie in Fig. 10c gezeigt, ein Zwischenschicht- Isolierfilm 112 abgelagert, und ein Durchgangsloch 113 wird mittels bekannter Photolithographie und Ätzen gebildet. Danach wird in herkömmlicher Verfahrensweise eine Aluminiumschicht durch Sputtern od. dgl. zur Bildung einer Drahtverbindung abgelagert. Bei dieser Ausführungsform wird jedoch eine zweite selektiv-gewachsene Aluminiumschicht 114 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, um das Durchgangsloch, wie in Fig. 10d gezeigt, zu füllen. Es wird ein Ätzen unter Verwendung verdünnter Fluorwasserstoffsäure als Vorstufe vor der Ablagerung des Aluminiums durchgeführt, und Aluminium wird in der gleichen Weise wie in Fig. 10b abgelagert. Es ist zu bemerken, daß Aluminiumoxid mittels Plasmareinigung im Vakuum unmittelbar vor der Ablagerung entfernt wird. Da eine Schicht mit einer Stärke abgelagert wird, deren Wert der gleiche wie der der Tiefe des Durchgangsloches ist, wird das Innere des Durchgangsloches zuverlässig und vollständig ausgefüllt, um eine ebene Oberfläche zu erzielen.

Danach wird die Aluminiumschicht auf der gesamten Oberfläche mittels Sputtern und dgl. abgelagert, und eine Aluminiumkontaktierung (Drahtverbindung) (wiring) 115, wie in Fig. 10e gezeigt, wird unter Verwendung von Photolithographie und Ätzen vervollständigt.

Wie oben beschrieben, wird bei der vierten Ausführungsform die Polysiliziumelektrode mit selektiv abgelagertem Aluminium eingeschlossen, und zur gleichen Zeit wird Aluminium verwendet, um den Widerstandskörper auszubilden. Zusätzlich wird selektiv abgelagertes Aluminium verwendet, um das Durchgangsloch zu füllen, wodurch eine ebene Oberfläche realisiert wird.

Besonders dann, wenn diese Ausführungsform auf eine Einschlußtechnik angewendet wird, kann, da der spezifische Widerstand des Aluminiums 2,9 µΩ · cm, d. h. nahe dem Haupt- oder Häufungswert beträgt, der Widerstand um 1/10 bis 1/100 im Vergleich mit der Verwendung von Wolfram oder Silicid als Einschlußmaterial verringert werden. Wenn die Schichtstärke des Aluminiums groß ist, reagiert Aluminium mit Polysilizium, wodurch die Elementeigenschaften verschlechtert werden. Wenn jedoch die Schichtstärke des Aluminiums ungefähr 1000 Å wie in diesem Ausführungsbeispiel beträgt, stellt sich fast kein Problem.

Falls notwendig, kann Aluminium selektiv aufgebracht werden, nachdem eine Sperrschicht mit der Polysiliziumelektrode, wie in Fig. 8 gezeigt, verbunden ist. Die Stärke der Sperrschicht kann in der Größenordnung von 100 bis 1000 Å liegen. Da der Widerstand der Sperrschicht, die eine solche Stärke hat, um das zehnfache oder mehr höher als der des selektiv abgelagerten Aluminiums ist, kann ohne Aluminiumeinschluß ein ausreichend niedriger Widerstand nicht erreicht werden.

Ausführungsbeispiel 5

In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde die Erfindung auf die Ablagerung von Aluminium angewendet. Die Erfindung kann jedoch ebenso wirksam auf die chemische Dampfablagerung eines sich von Aluminium unterscheidenden Metalls oder eines Halbleiters angewendet werden.

Wenn beispielsweise die vorliegende Erfindung auf die Ablagerung und insbesondere auf das selektive Aufwachsen von Wolfram oder Molybdän angewendet wird, so kann eine glatte und gute Schicht (Film) erzielt werden. Wenn Wolfram betroffen ist, so wird Wolfram-Hexafluorid als Arbeitsgas verwendet, und Wasserstoff, Helium oder Argon werden als Trägergas eingesetzt.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung wurde als Ablagerungsvorrichtung verwendet; dabei wurden die Ablagerungsbedingungen so variiert, daß D = 3 bis 10 mm, die Temperatur des Heizblockes 30 300 bis 700°C und der Gesamtgasdruck 0,1 bis 5 Torr betrug. Das selektive Aufwachsen von Wolfram wird durch eine Silizium-Reduktionsreaktion in einem anfänglichen Stadium des Wachsens bewirkt, aber es wird durch eine Wasserstoff-Reduktionsreaktion gefördert, wenn die Schichtstärke gesteigert wird. Um eine dickere Schicht abzulagern, sollte bzw. muß deshalb Wasserstoff als Trägergas verwendet werden.

Typische Ablagerungsbedingungen sind D = 5 mm, eine Temperatur des Heizblocks von 450°C, der Gesamt-Gasdruck 0,5 Torr und ein partieller Druck des Wolfram-Hexafluorids von 0,05 Torr Wolfram wird manchmal selektiv oder nicht- selektiv auf der gesamten Oberfläche einer Wafer abgelagert, und zwar in Übereinstimmung mit einem bestimmten Zweck. Der Grad der Selektivität hängt von der Adsorptionsenergie des Arbeitsgases oder der Aktivierungsenergie der Kernerzeugung, die auf dem Grad der Übersättigung beruht, ab. Wenn die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung verwendet wird, um willkürlich Temperaturen des Substrats 28 des Heizblocks 30 zu wählen, kann deshalb eine Schicht mit hoher Selektivität oder gesamtflächig abgelagert werden.

Molybdän kann unter den im wesentlichen gleichen Bedingungen wie jenen im Falle von Wolfram abgelagert werden, mit der Ausnahme, daß Molybdän-Hexafluorid als Arbeitsgas verwendet wird. Außerdem kann Molybdän-Pentachlorid als Arbeitsgas verwendet werden.

Ein Silicid (Silizium-Metall-Verbindungen) wie Wolframsilicid oder Molybdänsilicid kann durch Mischen eines Silangases unter den oben beschriebenen Ablagerungsbedingungen eines reinen Metalls abgelagert werden.

Polysilizium kann abgelagert werden, indem man ein Silangas als Arbeitsgas bei einer Temperatur des Heizblocks 30 von 700 bis 1100°C verwendet. Wenn amorphes Silizium abgelagert wird, wird die Temperatur des Heizblocks vorzugsweise weiter verringert. Wenn Disilan als Arbeitsgas verwendet wird, kann die Ablagerung selbst bei 400°C erfolgen. Amorphes Silizium wird umfangreich als Solargas verwendet, und in einem solchen Anwendungsfall ist vorzugsweise eine große Menge Wasserstoff in der Schicht enthalten. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Substrattemperatur auf niedrige Werte gedrückt werden, so daß amorphes Silizium mit einer großen Menge Wasserstoff und guten Eigenschaften gebildet werden kann.

Wie oben beschrieben, kann die vorliegende Erfindung nicht nur auf die Ablagerung von Aluminium, sondern von irgendeinem Metall oder einem Halbleiter-Dünnfilm angewendet werden, wodurch eine dünne Schicht (Dünnfilm) mit guter Glätte realisiert werden kann. Zusätzlich kann in Übereinstimmung mit Dünnschichtbildungs-Anwendungen die Selektivität gesteigert werden, oder sie kann verringert werden, um gesamtflächig abzulagern, d. h. die Ablagerungsbedingungen können leicht gesteuert und/oder verändert werden. Weiterhin kann die vorliegende Erfindung angewendet werden mit dem Zweck, den Wasserstoffgehalt zu steigern.

Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann unterschiedlich angewendet und modifiziert werden.

Ausführungsbeispiel 6

Fig. 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in dem die gleichen Teile wie in Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. In der in Fig. 12 gezeigten Vorrichtung ist ein Heizblock 34 in einem vorbestimmten Abstand an einer Seite eines Substrathalters 27, der dem Heizblock 30 gegenüberliegt, angeordnet, d. h. an einer Seite eines zylindrischen Rohres 31 zusätzlich zu den Bauteilen der Fig. 1.

Jeder der beiden Heizblöcke 30 und 34 und der Substrathalter 27 haben eine Bewegungseinrichtung. Der Zwischenraum zwischen den beiden Heizblöcken 30 und 34, ein Zwischenraum D 1 zwischen dem Heizblock 30 und dem Wafer-Substrat 28 und der Abstand D 2 zwischen dem Heizblock 34 und dem Wafer-Substrat 28 können willkürlich variiert werden. Der Variationsbereich der Abstände D 1 und D 2 beträgt ungefähr 2 bis 30 mm.

Fig. 12 bezieht sich auf eine Grundanordnung der Vorrichtung, während Fig. 13 und 14 die Vorrichtung für eine Massenproduktion in größerem Detail zeigen.

In Fig. 13 und 14 bezeichnen Bezugszeichen 121 eine Hauptkammer, 121 bis 124 Reaktionskammern, 125 eine Lade-Schleusenkammer, 126 eine drehbare Scheibe, 127 einen Motor, 128 eine Wafer-Halteplatte, 129 eine Ringplatte, 130 eine untere Haube, 131 eine Vakuum-Trennwand, 132 eine Rotations- Vakuumpumpe, 133 ein Ventil, 134 ein Leckventil, 135 einen oberen Steuer- oder Angleichkasten, 136 einen unteren Steuer- oder Angleichkasten, 137 eine Feder, 138 eine obere Haube, 29 a einen Erhitzer und TC einen Temperaturdetektor wie z. B. ein Thermoelement. Es sei bemerkt, daß in Fig. 14 gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.

Wie in dem ebenen Blockdiagramm der Fig. 13 gezeigt, hat die zylindrische Hauptkammer 121 drei Reaktionskammern 122, 123 und 124 und die Lade-Schleusenkammer 125. Diese vier Unterkammern sind während der Ablagerung oder des Ätzens von der Hauptkammer 121 vakuum-getrennt oder differentiell von dieser entlüftet.

Wie in Fig. 14 gezeigt, ist die große Drehscheibe 126 in der Hauptkammer 121 gelagert, und es werden gleichzeitig vier Wafer durch Drehung der Drehscheibe 126, die vom Motor 127 getrieben ist, übertragen bzw. zugeführt. Während der Wafer-Übermittlung sind zeitweise die Haupt- und Unterkammern 121 bis 125 miteinander für ein hohes Vakuum vakuum-verbunden. Die Drehscheibe 126 ist in Fig. 14 als horizontale Scheibe dargestellt, aber sie kann ebensogut in vertikaler Bauweise, in einer vertikalen Ebene rotierend, ausgebildet sein. Eine vertikale Bauart der Scheibe wird in bestimmten Fällen mit Blick auf die Wartung der Reaktionskammern bevorzugt.

Das Wafer-Substrat 28 wird auf dem Substrathalter 27 in der Lade-Schleusenkammer 22 angeordnet, so daß die zu beschichtende Oberfläche nach unten zeigt. Um eine Wafer zwischen Atmosphäre und Vakuum zu bewegen, gibt es verschiedene Methoden, und jede derselben kann angewendet werden. Beispielsweise kann, wie in Fig. 14 gezeigt, die Peripherie des Substrathalters 27 durch doppelte O-Ringe unter Druck gehalten werden, um die Atmosphäre gegen das Vakuum zu trennen. Wenn das Wafer-Substrat 28 in der Atmosphäre in die Lade-Schleusenkammer 22 eingeführt wird, wird die Wafer-Halteplatte 128 nach oben bewegt, während die Ringplatte 129, wie in Fig. 14 gezeigt, gegen den Substrathalter 27 gedrückt wird. Dann wird unter Verwendung eines Vakuum- oder elektrostatischen (Spann-) Futters das Wafer-Substrat 28, dessen zu beschichtende Oberfläche nach unten gerichtet ist, an der Wafer-Halteplatte 128 gespannt. Darauf wird die Wafer-Halteplatte nach unten bewegt, um die Ringplatte gegen den Substrathalter 27 zu drücken, wodurch die Lade-Schleusenkammer 27 von der Außenseite getrennt wird. In diesem Stadium wird das Wafer-Substrat 28 hinsichtlich der Wafer-Halteplatte 128 gelöst, um das Wafer-Substrat 28 gegen den Substrathalter 27 zu bewegen. Dann werden die Rotations-Vakuumpumpe 132 und das Ventil 133 betätigt, um den Druck in der Lade-Schleusenkammer 22 zu verringern. Schließlich werden die Wafer-Halteplatte 128 und die Ringplatte 129 zusammen nach oben bewegt. Daraus ergibt sich, daß die Lade-Schleusenkammer 22 mit der Hauptkammer 121 vakuum-verbunden ist, und zur gleichen Zeit zieht sich die den Substrathalter 27 mit der Drehscheibe 126 verbindende Feder zusammen, so daß die Drehscheibe 126 sich drehen kann.

Dagegen werden, wenn das Wafer-Substrat 28 aus der Hauptkammer 121 an die Atmosphäre abgegeben werden soll, die Wafer-Halteplatte 128 und die Ringplatte 129 in Verbindung miteinander nach unten bewegt, um gegen die Peripherie des Substrathalters 27 zu drücken und dadurch die Hauptkammer 121 von der Lade-Schleusenkammer 22 zu trennen. Danach wird das Leckventil 134 geöffnet, um in der Lade- Schleusenkammer 22 Atmosphärendruck zu erhalten. Wenn lediglich die Wafer-Halteplatte 128 bei fester Ringplatte 129 nach oben bewegt wird, kann das Wafer-Substrat 28 entfernt werden.

Fig. 15a bis 15d zeigen Arbeitsweisen der Reaktionskammern, in denen gleiche oder entsprechende Teile der Fig. 14 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Wie in Fig. 15a gezeigt, wird, wenn das Wafer-Substrat 28 übergeben wird, der mit der Drehscheibe 126 über die Feder 137 verbundene Substrathalter 27 aus der Sperre in der Reaktionskammer gelöst und kann daher frei rotieren. Zu dieser Zeit sind die das Wafer-Substrat 28 sandwichartig umgebenden zwei Heizblöcke 30 und 34 bereits auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt. Nachdem das Wafer- Substrat 28 in der Reaktionskammer angeordnet ist, drückt die obere Haube 138 der Reaktionskammer auf die Peripherie des Substrathalters 27, um eine Vakuum-Trennung des Inneren der Reaktionskammer von der Hauptkammer 121 herbeizuführen. Zu diesem Zeitpunkt bewegt sich der Heizblock 134, um das Wafer-Substrat 28 zu berühren. In der Folge wird, um die Substratoberfläche vor Ablagerung zu säubern, ein Gas wie Ar der Reaktionskammer zugeführt, und zur gleichen Zeit wird eine RF (Radio- bzw. Hochfrequenz) über den oberen Angleichkasten 135 auf das Wafer-Substrat 28 ausgeübt, wodurch ein Sputterätzen ausgeübt wird. Alsdann bewegen sich die das Wafersubstrat 28 sandwichartig umgebenden Heizblöcke 30 und 34 und halten an einer vorbestimmten Stellung nahe dem Wafersubstrat 28 an, wie dies in Fig. 15c gezeigt ist. In diesem Stadium wird ein Triisobutyl-Aluminium-Gas zugeführt, um selektiv Aluminium abzulagern.

Zusätzlich zu den beschriebe 39019 00070 552 001000280000000200012000285913890800040 0002003727264 00004 38900nen Arbeitsweisen kann Radiofrequenz RF dem Heizblock 30 über den unteren Angleichkasten 136, wie in Fig. 15d gezeigt, zugeführt werden, um dadurch ein Plasma-CVD-Verfahren zu realisieren. Außerdem kann nach jeder der Fig. 15c und 15d ein Arbeitsgas geändert bzw. ersetzt werden, um ein Metall wie W, Ti, Cr oder Si, also ein anderes als Al, abzulagern.

Anwendungsformen der in Fig. 13, 14 und 15a bis 15d gezeigten Vorrichtung sind im Detail beispielhaft in der folgenden Tabelle wiedergegeben.

Beim Befüllen (drei Wafern zur Zeit) werden sämtliche drei Reaktionskammern verwendet, um selektiv Aluminium abzulagern, so daß das Aluminium zur gleichen Zeit auf den drei Substraten abgelagert werden kann. Da der Durchsatz gesteigert werden kann, kann deshalb dieses Verfahren angewendet werden, um ein Durchgangsloch zu füllen oder Silizium mit Aluminium zu umgeben.

Tabelle

Bei der Gesamtflächen-Ablagerung (zwei Wafern zur Zeit) wird nicht-selektives Metall-Wachstum durchgeführt, d. h. ein Metall wie Ti, Si oder W wird auf einer Gesamtfläche abgelagert, um eine dünne Metallschicht in der Reaktionskammer 122 zu bilden. Darauf wird Aluminium selektiv in den Reaktionskammern 123 und 124 aufgewachsen. Da das Aluminium auf der Gesamtoberfläche abgelagert wird, kann ein die Grundlage bildendes Metall als Sperre oder Trennung zwischen Aluminium und dem Substrat-Si verwendet werden. Bei dieser Gesamtflächen-Ablagerung wird selektives Al-Wachstum zweimal mit zwei Substraten zur Zeit durchgeführt, da die Zeit nicht-selektiven Metall-Wachstums größer ist als die Zeit selektiven Al-Wachstums. Bei der 2-Stufen-Ablagerung (nacheinander) werden die obigen beiden Fälle miteinander kombiniert. Das bedeutet, daß Aluminium selektiv in der Reaktionskammer 122, ein Metall dann nicht-selektiv in der Reaktionskammer 123 und schließlich Aluminium selektiv in der Reaktionskammer 124 aufgewachsen wird. In diesem Fall wird das Durchgangsloch durch das erste selektive Wachsen gefüllt, und das Aluminium wird dann auf der Gesamtfläche aufgewachsen, um eine ebene Oberfläche zu erhalten.

Zusätzlich zu den obigen Modifikationen werden Varianten vorgeschlagen derart, daß Aluminium in der Reaktionskammer 124 abgelagert und in der Folge ein Metall in der gleichen Reaktionskammer nicht-selektiv aufgewachsen wird. Was das Substrat-Ätzen vor der Ablagerung anbelangt, so wird ein Substrat vorzugsweise geätzt, nachdem das Wafer- Substrat in die Reaktionskammer bewegt wurde, und unmittelbar vor der Ablagerung. Die Reaktionskammer 122 kann als spezielle Ätzkammer verwendet werden, so daß die Wafer darin geätzt und dann in die Reaktionskammern 123 und 124 überführt sowie darin beschichtet wird. In diesem Fall sollte jedoch der zeitliche Abstand zwischen Ätzen und Ablagerung nicht erhöht werden.

Es wird nunmehr unter auf den Fall Bezug genommen, in dem Aluminium selektiv unter Verwendung der obigen CVD- Vorrichtung aufgewachsen wird. In diesem Fall werden die gleichen Schritte, wie in Fig. 3a bis 3e gezeigt, benutzt.

Die Schritte sind die gleichen wie in dem obigen Ausführungsbeispiel, soweit die natürliche Oxidfilmschicht 44 entfernt wird.

Darauf wird das Wafer-Substrat 47, das der in Fig. 3c gezeigten Vorbehandlung unterworfen wird, in der Lade- Schleusenkammer 22 angeordnet, und die Kammer wird genügend evakuiert. Darauf wird das Wafer-Substrat 47 (28) in die Ablagerungskammer 122 bis 124 bewegt und während einiger Minuten zwischen den zwei Heizblöcken 30 und 34 gehalten, wodurch man eine gleichmäßige Temperatur des Wafer-Substrats 47 erhält. Zu diesem Zeitpunkt kann ein inertes Gas wie Argon um die Wafer strömen, um das Wafer-Substrat 47 effektiver zu erhitzen.

Danach wird das Ventil 25 zwischen der Ausgangskammer 23 und der Ablagerungskammer, in der das Wafer-Substrat gelagert ist, geöffnet, um Arbeitsgas in die Ablagerungskammer zu führen und dadurch die Ablagerung von Aluminium zu beginnen. Es ist zu bemerken, daß die Ausgangskammer 23 vorzugsweise mit einer Strömungsgeschwindigkeit evakuiert wird, die im wesentlichen die gleiche wie die während der Ablagerung für einen geeigneten Zeitraum ist, bis das Ventil 25 geöffnet wird, so daß der Druck in der Ablagerungskammer unmittelbar nach Öffnen des Ventils 25 stark variiert. Wenn eine vorbestimmte Ablagerungszeit verstrichen ist, wird das Ventil 25 zwischen der Ausgangskammer 23 und der Ablagerungskammer geschlossen, um die Ablagerung zu vollenden. Bei der obigen Arbeitsweise kann Aluminium 45 selektiv nur im Öffnungsabschnitt 43 des Siliziumsubstrats 41 abgelagert werden.

Die Film- oder Schicht-Ablagerungsbedingungen müssen sorgfältig gewählt werden, um Aluminium 45 selektiv mit guter Glätte nur auf dem Silizium in dem Öffnungsabschnitt 43 abzulagern. Insbesondere stellen die Temperaturen der zwei Heizblöcke 30 und 43 sowie die Zwischenräume D 1 und D 2 zwischen den beiden Heizblöcken und dem Wafer-Substrat 28 (47) wichtige Parameter dar. Wenn D 1 = D 2 = 5 mm ist, beträgt die Gas-Strömungsgeschwindigkeit ungefähr 20 bis 30 cc/min, der Arbeitsgasdruck in den Ablagerungskammern 122 bis 124 0,5 Torr und der Druck in der Hauptkammer 121 ungefähr 0,05 Torr; dabei wird auf dem Silizium eine Aluminiumschicht, wie in Fig. 16 gezeigt, abgelagert. In Fig. 16 zeigt die Abszisse eine Temperatur TD des zu der zu beschichtenden Substratfläche gerichteten Heizblocks 30, und die Ordinate gibt eine Temperatur TB des Heizblocks 34 wieder, der gegen die Rückseite des Substrats gerichtet ist. Die Ablagerung von Aluminium nimmt keinen Fortschritt, wenn nicht die Temperatur des Heizblocks in gewissem Umfang gesteigert wird. Deshalb wird in dieser Beschreibung ein Grenzbereich zwischen einem Bereich, in dem Aluminium nicht abgelagert ist, und einem Bereich, in dem Aluminium abgelagert ist, als "Ablagerungsgrenze" bezeichnet. Als Ergebnis der experimentellen Prüfung der Ablagerungsgrenze ist eine Gerade S 1 von ungefähr TD + TB = C dargestellt, worin C eine Konstante ist, wenn die Abstände D 1 und D 2, der Druck des Arbeitsgases u. dgl. fest sind, und sie betrug unter diesen Bedingungen ungefähr 460 bis 480°C. Wie aus Fig. 16 erkennbar, steigt in einem Bereich oberhalb der Ablagerungsgrenze die Ablagerungsrate (Menge) bei Ansteigen des Wertes von TD + TB, und zur selben Zeit ändert sich die Schichtstärkenverteilung so, daß die Stärke um das Wafer-Substrat erhöht wird. Außerdem wird bei Zunahme des Wertes von TD + TB die Oberflächenrauhigkeit einer abgelagerten Aluminiumschicht vergrößert. Weiterhin beginnt bei höherer Temperatur die Ausbildung Inselähnlicher Aluminiumkerne auf dem Siliziumdioxidfilm, d. h. Aluminium wird sowohl auf dem Silizium als auch auf dem Siliziumdioxidfilm nicht-selektiv abgelagert.

In Fig. 16 befindet sich ein Bereich auf einer Geraden S 2 mit TB = TD im gleichen Zustand wie dem des herkömmlichen CVD-Verfahrens des Heißwand-Typs, da die peripheren Wandoberflächen des Wafer-Substrats alle auf gleiche Temperaturen aufgeheizt sind. Bei dem Heißwand- Typ-Verfahren wird ein ganzes Quarzrohr, in dem ein Ablagerungssubstrat angeordnet ist, von einem Erhitzer erwärmt. In diesem Fall wird das Arbeitsgas beim Durchfließen des Quarzrohres auf die gleiche Temperatur wie die des Quarzrohres erwärmt. Deshalb ist bei dem Heißwand- Verfahren die Temperatur des Arbeitsgases im wesentlichen die gleiche wie die Substrattemperatur. Andererseits befindet sich der Gesamtbereich TB < TD (Bereich oberhalb der Geraden TB = TD als Grenze in diesem Schaubild) im gleichen Zustand wie dem des herkömmlichen CVD- Verfahrens des Kaltwand-Typs, da die rückseitige Fläche des Wafer-Substrats auf eine hohe Temperatur erwärmt wird und die der Vorderfläche entgegengesetzte Wandfläche eine niedrige Temperatur hat. Bei dem Kaltwand-Verfahren ist das Ablagerungssubstrat in engem Kontakt an dem Substraterhitzer befestigt, und es wird ein Arbeitsgas, das eine niedrigere Temperatur als die Temperatur des Substrates hat, zugeführt.

Ungleich solchen herkömmlicherweise verwendeten CVD- Verfahren ist das CVD-Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß ein vollständig neuer Bereich TB ≦ TD (unterhalb der Geraden S 2 als Grenze in dem Schaubild) verwendet werden kann. Unter einer solchen Bedingung wird, da die Temperatur des Arbeitsgases höher als die Substrattemperatur unmittelbar vor Ablagerung ist, das Arbeitsgas auf der Substratoberfläche in einen hoch-übersättigten Zustand gebracht, oder die Substrattemperatur kann auf niedriger Temperatur gehalten werden, wodurch man eine glatte und gute Aluminiumschicht erhält. Ein in gestrichelter Linie in Fig. 16 gezeigter Bereich S 3 gibt einen Bereich wieder, in dem tatsächlich eine gute Aluminiumschicht erreicht werden kann, so daß angenommen werden kann, daß der oben erwähnte Zustand darin realisiert ist. Der Bereich S 3 ist ebenfalls ein Bereich, in dem die Schichtstärke der auf dem Wafer-Substrat abgelagerten Aluminiumschicht im wesentlichen einheitlich ist.

Fig. 17 zeigt ein Foto einer Metalltextur von bei TD = 320°C und TB=200°C erhaltenem Aluminium. Obwohl mehrere Berichte hinsichtlich der Ablagerung von Aluminium mittels CVD (aber nicht im Zusammenhang mit selektivem Aufwachsen) gegeben wurden, zeigen alle Oberflächen von mittels dieser bekanntgegebenen Verfahren abgelagerten Schichten eine Gruppe kleiner Kristallkörner mit großer Oberflächenrauhigkeit, und zwischen den Körnern sind, wie in Fig. 11 gezeigt, teilweise Spalte ausgebildet. Im Gegensatz dazu ist gemäß dem CVD-Verfahren der vorliegenden Erfindung die Oberfläche glatt mit großer Korngröße, und zwischen den Körnern ist, wie in Fig. 17 gezeigt, keinerlei Spalt gebildet. Der Zustand der Metalltextur ändert sich z. B. in Übereinstimmung damit, ob das Material eines Ablagerungssubstrats Silizium oder Aluminium ist. Beispielsweise wird, wenn Aluminium auf einem (111)- Siliziumsubstrat abgelagert wird, keine große Korngröße gebildet, wie dies in Fig. 17 gezeigt ist. In diesem Falle wird jedoch auch eine glatte Oberfläche und kein Spalt zwischen den Körnern, d. h. es wird eine qualitativ gute Schicht gebildet. Außerdem ist der Bereich, in dem solch eine Schicht bzw. solch ein Film erhalten wird, relativ breit entlang der Geraden S 1 mit der Bedingung TC + TB = C. Deshalb kann durch Änderung der Temperatur TD des Heizblocks 30 oder der Temperatur TB des Heizblocks 34 eine gute Schicht mit hoher Kontroll- und Steuerfähigkeit sowie Reproduzierbarkeit erzielt werden. Somit ist die vorliegende Erfindung außerordentlich praktisch, selbst wenn sie auf eine Vorrichtung in der Massenproduktion zur Erzeugung von Dünnfilm/Dünnschicht angewendet wird.

Jegliche Aluminiumschichten, die in Bereichen außerhalb des Bereiches S 3 (dargestellt durch die gestrichelte Linie) abgelagert sind, zeigen Probleme großer Oberflächenrauhigkeit, schlechter Gleichmäßigkeit u. dgl. Außerdem ist es schwierig, eine Selektivität zu erzielen, wenn TD + TB = 600°C oder mehr beträgt. Es sei bemerkt, daß der durch die gestrichelte Linie gezeigte Bereich S 3 quantitativ nicht fest ist, sondern entsprechend bestimmten Bedingungen wie Druck oder Strömungsgeschwindigkeit eines Arbeitsgases veränderbar ist. Deshalb gibt der Bereich S 3 nur die Tendenz wieder.

Im folgenden wird der Grund beschrieben, weshalb die Ablagerungsgrenze durch die Gerade S 1 im wesentlichen von TD + TB = C wiedergegeben ist. Wie man von dem Zwischenraum zwischen Wafer-Substrat und Heizblöcken und dem Druck des Arbeitsgases erkennt, liegt der Zustand des Arbeitsgases während der Ablagerung in einem viskosen Fließbereich. Deshalb ändert sich in diesem Fall das Temperaturprofil zwischen den Heizblöcken im wesentlichen linear; z. B. ist die Temperatur des Wafer-Substrats, das von den zwei Heizblöcken durch einen gleichen Abstand getrennt ist, (TD + TB)/2. Andererseits gibt die in Fig. 16 gezeigte Ablagerungsgrenze wieder, daß die Schichtablagerung beginnt, wenn der Wert von TD + TB eine vorgegebene Konstante C wird. Deshalb wurde, da die Temperatur des Wafer-Substrats, wie oben beschrieben, (TD + TB)/2 ist, gefunden, daß der Fortschritt der Schichtablagerung hauptsächlich durch die Wafer-Substrattemperatur bestimmt ist. Es ist zu bemerken, daß in dem Bereich TB < TD die Neigung der Ablagerungsgrenze etwas größer als die der Geraden TD + TB = C ist. Deshalb kann angenommen werden, daß die Arbeitsgastemperatur sekundär das Fortschreiten der Schichtablagerung zusätzlich zu der Substrattemperatur beeinflußt.

Das oben beschriebene Experiment wurde unter der Bedingung D 1 = D 2 = 5 mm ausgeführt. Wenn sich jedoch D 1 und D 2 ändern, kann die Ablagerungsgrenze grob durch Errechnen der Wafer-Substrattemperatur ermittelt werden. Wenn der Zwischenraum zwischen den zwei Heizblöcken konstant gehalten und das Wafer-Substrat 47 (28) bei der Temperatur TD in Richtung auf den Heizblock 30 bewegt wird, erhöht sich die Neigung der Ablagerungsgrenze abrupt und wird schließlich eine vertikale Linie (TD = C/2) bei D 1 = 0 mm. Andererseits verringert sich, wenn das Wafer-Substrat 47 in Richtung auf den Heizblock 34 mit der Temperatur TB verschoben wird, die Neigung der Ablagerungsgrenze und wird schließlich eine horizontale (TB = C/2) bei D 2 = 0 mm. Zu diesem Zeitpunkt ist der Drehmittelpunkt der Ablagerungsgrenze der Schnittpunkt der Geraden TD + TB = C und TB = TD. So verändert sich zusammen mit der Bewegung der Ablagerungsgrenze der Bereich der Bedingungen, unter denen eine gute Schicht abgelagert werden kann. Außerdem kann, wenn der veränderbare Bereich von D 1 und D 2 ungefähr 3 bis 15 mm oder weniger ist, eine hinreichend gute Schicht abgelagert werden. Somit wird ein praktischer Minimalabstand durch die Herstellungsgenauigkeit der Heizblöcke oder die Positionierungsgenauigkeit (Ausrichtgenauigkeit) des Wafer-Substrats bestimmt, und es wird der maximale Zwischenraum durch die Degradation in der Gleichmäßigkeit einer abgelagerten Schicht, verursacht durch einen Periphereffekt, begrenzt. Der periphere Effekt ist ein Phänomen, bei dem bei einem großen Zwischenraum zwischen den zwei Heizblöcken 30 und 34 eine Mischung mit einem Gas, das sich von dem an der Heizoberfläche Erhitzen unterscheidet, um die Heizblöcke herum auftritt, so daß die Stärke oder Qualität einer an der Peripherie des Wafer- Substrats abgelagerten Schicht nicht gleichmäßig wird.

In der Anordnung, in der das Wafer-Substrat 27, wie in Fig. 2 der ersten Ausführungsform gezeigt, mit dem Erhitzer 34 (D 2 = 0 mm) in Berührung kommt, wird die Ablagerungsgrenze eine Gerade mit TB = C/2 = 230 bis 240°C in Fig. 16, und die Bedingungen unter denen eine gute Schicht gebildet wird, sind auf jene beschränkt, in denen TB ungefähr 250 bis 260°C beträgt. Es ist eine Technik erforderlich, um das Temperaturprofil des Erhitzers zum Erwärmen eines Substrats (in diesem Fall des Heizblocks auf der Rückseite des Wafer-Substrats) einzuengen, und selbst wenn die Erhitzertemperatur gleichmäßig ist, tritt ein relativ breites Temperaturprofil in dem Wafer-Substrat entsprechend dem Berührungsgrad zwischen dem Erhitzer und dem Wafer-Substrat auf. Deshalb ist es nicht leicht, mittels einer herkömmlichen Vorrichtung, bei der der Erhitzer in Berührung mit dem Wafer-Substrat gebracht wird, die Gleichmäßigkeit der Stärke oder Qualität einer aufgebrachten Schicht zu halten. Wenn der Heizblock von dem Wafer-Substrat getrennt wird (D 2 < 0 mm), so ist die Wärmeleitfähigkeit in dem Wafer-Substrat viel größer als die eines Gases, und das Wafer-Substrat wird von einem Gas erwärmt, dessen Temperatur vergleichmäßigt ist. Als Ergebnis davon wird die Temperatur des Wafer-Substrats außerordentlich gleichmäßig.

Wenn der Druck des Arbeitsgases verringert und das Gasstadium zum Molekularfluß wird, wird die Wafer-Substrat- Temperatur durch ein geometrisches Mittel der Temperaturen der zwei Heizblöcke dargestellt. Weiterhin ändert sich, da das räumliche Temperaturprofil im Hinblick auf den Abstand keine Linearität mehr aufweist, die Situation gegenüber der oben beschriebenen. Da jedoch die Wafer- Substrat-Temperatur oder das Temperaturprofil zwischen den Heizblöcken leicht erzielt werden können, kann man die Ablagerungsbedingung grob abschätzen.

Da sich die Bedingungen, unter denen eine gute Schicht abgelagert wird, in Übereinstimmung mit dem Abstand zwischen den Heizblöcken und dem Wafer-Substrat, dem Gasdruck u. dgl. ändern, können hier, wie oben dargelegt, nicht alle dieser Bedingungen beschrieben werden. Da jedoch das grundlegende Konzept klar ist, kann entsprechend eine individuelle Bedingung bestimmt werden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde als Ergebnis der Messung der Wafer-Substrat-Temperatur während der Ablagerung unter Verwendung eines Thermoelements gefunden, daß die Substrattemperatur zur gleichen Zeit steigt, zu der das Arbeitsgas strömt, um die Ablagerung zu beginnen, und innerhalb ein bis zwei Minuten eine im wesentlichen konstante Temperatur erreicht. Wenn inertes Gas wie Argon fließt, bevor das Arbeitsgas strömt, wird die konstante oder gleichmäßige Temperatur früher erreicht.

Das Arbeitsgas wird durch den Heizblock 30 auf eine hohe Temperatur erwärmt und aktiviert, und dann erreicht das Arbeitsgas in einem Zerfall- (Zersetzungs-)zustand das Substrat bei niedrigerer Temperatur. Es ist schwierig, zu sagen, wie das Arbeitsgas auf dem Substrat zersetzt wird, aber es kann angenommen werden, daß in diesem Stadium das Aluminium auf dem Substrat 28 im Vergleich mit einem herkömmlichen CVD-Verfahren relativ hoch übersättigt ist. In diesem Fall wird entsprechend der Kernwachstum- Theorie die Veränderung in der Volumenergie während der Erzeugung von Clustern gesteigert, und die Aktivierungsenergie G* der Erzeugung stabiler Kerne wird verringert sowie die Anzahldichte n* kritischer Kerne gesteigert, wie aus den Gleichungen (3) und (4) hervorgeht. Deshalb wird der durchschnittliche Kernradius beim Zusammenwachsen miteinander verringert, wodurch ein glatter Film mit kleiner Oberflächenrauhigkeit gebildet wird.

Die Eigenschaften eines guten Schichtablagerungsprozesses gemäß dem Ablagerungsverfahren der vorliegenden Erfindung können eindeutig mittels elektronenmikroskopischer Abtastungsbeobachtung erkannt werden. Unter Bedingungen, unter denen die in Fig. 12 gezeigte Vorrichtung benutzt und ein Wafer-Substrat in der Mitte zweier Heizblöcke in einem Abstand von D 1 = D 2 = 5 mm angeordnet ist, wurde eine Aluminiumschicht unter Verwendung der Bedingungen der in Fig. 16 gezeigten Punkte A und B abgelagert. Punkt A ist eine Bedingung zur Ablagerung einer guten Schicht bei TD = 320°C und TB = 200°C, d. h. die Arbeitsgastemperatur ist höher als die Substrattemperatur. Punkt B ist eine Vergleichsbedingung bei TD = 200°C und TB = 320°C, d. h. die Arbeitsgastemperatur ist niedriger als die Substrattemperatur. Da sich das Arbeitsgas in einem viskosen Fließzustand befindet und die Wärmeleitfähigkeit des Wafer-Substrats viel größer als die des Gases ist, kann angenommen werden, daß die Substrattemperaturen an den Punkten A und B im wesentlichen einander gleich, d. h. ungefähr 260°C sind.

Fig. 18a bis 18d und Fig. 19a bis 19d sind Photographien einer Metalltextur, die ein Verfahren des Aufwachsens einer Aluminiumschicht zeigen, wenn eine Aluminiumschicht unter diesen Bedingungen abgelagert wird, wobei Fig. 18a bis 18d ein Muster A und Fig. 19a bis 19d ein Muster B zeigen. Wie in Fig. 18a bis 18d gezeigt, werden entsprechend dem Muster A, das am Punkt A abgelagert ist, der die Bedingung darstellt, bei der Arbeitsgastemperatur höher als die Substrattemperatur ist, gewachsene Kerne hoher Dichte innerhalb zwei Minuten nach Beginn der Ablagerung erzeugt (Fig. 18b). Da die Abstände zwischen den Kernen klein sind, schreitet das Zusammenwachsen der Kerne innerhalb drei Minuten fort (Fig. 18c), und ein glatter und kontinuierlicher Film wird innerhalb fünf Minuten erzielt (Fig. 18d). Es sei bemerkt, daß Fig. 18a ein Stadium eine Minute nach Beginn der Ablagerung zeigt.

Andererseits wird entsprechend dem Muster B, das am Punkt B abgelagert ist, bei dem die Gastemperatur niedriger als die Substrattemperatur ist, wie aus den Zuständen ein, zwei, drei und fünf Minuten nach Beginn der Ablagerung wie in Fig. 19a, 19b, 19c und 19d gezeigt ist, die Kerndichte nicht so stark gesteigert, selbst wenn die Ablagerungszeit steigt, und es schreitet hauptsächlich nur das Inselwachstum fort, während fast keinerlei Zusammenwachsen während einer Ablagerungszeit innerhalb von fünf Minuten erfolgt. Aus diesem Grund wird eine Al-Schicht mit einer großen Oberflächenrauhigkeit erzielt. In ähnlicher Weise schreitet das Inselwachstum in dem Bereich TB < TD zusätzlich zu Punkt B fort.

Wie vorstehend beschrieben, kann bei dem Ablagerungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung angenommen werden, daß, da das erwärmte Arbeitsgas das Substrat bei niedrigerer Temperatur erreicht, das Gas auf der Substratoberfläche stark übersättigt ist, um Kerne hoher Dichte zu erzeugen, wodurch eine glatte Schicht erzielt wird. Außerdem wird bestätigt, daß die Kerne gleiche Verhalten zeigen wie das Ergebnis der Kern-Wachstumstheorie von Volmer et al. wobei ein Modell freier Oberflächenenergie verwendet wird.

Gemäß dieser Ausführungsform wird das Arbeitsgas selbst durch die zwei Heizblöcke 30 und 34 erwärmt, um eine konstante räumliche Temperaturverteilung zu erhalten, und das dazwischen angeordnete Ablagerungssubstrat wird von dem Arbeitsgas erwärmt. Aus diesem Grunde werden, verglichen mit der herkömmlichen Kaltwand-CVD-Methode, die Reproduzierbarkeit und Gleichmäßigkeit der Schichtablagerung maßgeblich verbessert.

Durch den oben beschriebenen Aluminium-Ablagerungsprozeß kann Aluminium selektiv lediglich in dem Durchgangsloch als Silizium-Öffnungsabschnitt, wie in Fig. 3d gezeigt, abgelagert werden. Die Ablagerungsbedingungen dieser Ausführungsform sind so, daß D 1 = D 2 = 5 mm, die Gas- Strömungsgeschwindigkeit ungefähr 20 bis 30 cc/min, der Druck des Arbeitsgases in jeder der Ablagerungskammern 122 bis 124 0,5 Torr, der Druck in der Hauptkammer 121 ungefähr 0,05 Torr, TD = 320°C und TB = 200°C betrug. Die Schichtstärke des Aluminiums in dem Durchgangsloch 43 beträgt 5000 Å, was die gleiche Stärke wie die des Siliziumdioxidfilms ist, wodurch man eine ebene Form erreicht. Eine nach dem herkömmlichen Kaltwand-Typ-CVD- Verfahren abgelagerte Aluminiumschicht zeigt keine Probleme hinsichtlich einer Verunreinigung in der Schicht, da diese unterhalb der Feststellungsgrenzen der Auger- Analyse liegt. Jedoch der spezifische Widerstand bei 3,3 µΩ · cm, und die Oberflächenrauhigkeit der Schicht so groß, wie dies in Fig. 11 gezeigt ist. Deshalb ist diese Aluminiumschicht nicht für ein Mikromuster geeignet. Der Grund hierfür ist, daß in einer anfänglichen Periode des Filmwachstums eine Inselbildung auftritt und dann diese Inseln unter Bildung eines Films verbunden werden. Die Oberflächenrauhigkeit der Schicht wird maßgeblich durch die Erwärmungstemperatur des Substrats während der Ablagerung beeinflußt; wenn die Substrattemperatur verringert wird, wird die Oberflächenrauhigkeit reduziert. Bei den herkömmlichen Verfahren ist, wenn eine Schicht unter den besten Bedingungen abgelagert wird, diese jedoch jenen unterlegen, die mittels anderer Ablagerungsverfahren wie Sputtern oder Vakuumverdampfen abgelagert werden, soweit die Oberflächenrauhigkeit betroffen ist.

Bei der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung zweier Heizblöcke, die einander, wie oben beschrieben, gegenüberliegen, eine glatte Schicht gebildet werden. Außerdem kann, wenn die Schichtstärke 1000 Å oder mehr beträgt, ein spezifischer Widerstand von 2,9 µΩ · cm, d. h. in der Nähe des Häufungs-(spezifischen) Wertes, erreicht werden, und selbst dann, wenn die Schicht nur ungefähr 500 Å dünn ist, zeigt der Film Leitfähigkeit. Deshalb wurde gefunden, daß eine kontinuierliche Aluminiumschicht erreicht wird.

Fig. 3e zeigt einen Zustand, bei dem Aluminium 45 mit der gleichen Stärke wie der des Siliziumdioxidfilms 42 selektiv in dem Silizium-Öffnungsabschnitt 43 abgelagert und dann die Aluminiumschicht 46 auf der gesamten Oberfläche mittels herkömmlichen Sputterns abgelagert wird. Fig. 3e zeigt auch die Schnittform des Silizium-Öffnungsabschnittes, der erreicht wird, wenn ein Aluminium-Drahtverbindungsmuster durch Musterbildung gebildet wird.

Wie vorstehend beschrieben, ist das die beiden Heizblöcke 30 und 34 verwendete CVD-Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß eine Aluminiumschicht mit glatter Oberfläche und großer Korngröße mit guter Reproduzierbarkeit, Gleichmäßigkeit und Selektivität abgelagert werden kann. Deshalb kann das Durchgangsloch gefüllt werden, um eine flache Mehrschichten-Verschaltung zu realisieren.

Bei der obigen Ausführungsform wurde die Beschreibung unter Bezugnahme lediglich auf Triisobutyl-Aluminium vorgesehen. Es können jedoch als Arbeitsgas andere organische Verbindungen des Aluminium wie Trimethylaluminium oder Triethylaluminium verwendet werden. In diesem Fall kann, da deren chemische Eigenschaften die gleichen wie die von Triisobutylaluminium sind, Aluminium in der gleichen Weise wie oben beschrieben auf einem Substrat abgelagert werden, indem in gewissem Maße die Ablagerungsbedingungen geändert werden.

Ausführungsbeispiel 7

Ein Ausführungsbeispiel einer CVD-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie in Fig. 13 bis 16 gezeigt ist, wird nachstehend beschrieben. In dieser Ausführungsform werden Triisobutylaluminium und Disilan verwendet, um eine Silizium enthaltende Aluminiumlegierung abzulagern. In dem sechsten Ausführungsbeispiel, gezeigt in Fig. 3c bis 3e, wird eine Aluminiumschicht, enthaltend 1 bis 2% Silizium, unter Verwendung organischen Aluminiums und eines Silangases anstelle der Ablagerung reinen Aluminiums abgelagert. Das vorliegende Beispiel entspricht dem zweiten Beispiel. Beispielsweise wird die in Fig. 12 gezeigte Vorrichtung verwendet, die Temperatur des Heizblocks 30 bei ungefähr 600°C gesetzt und die des Heizblocks 34 bei ungefähr 200°C. In diesem Fall kann eine Aluminiumschicht durch Zerfall von Silangas abgelagert werden. Es ist jedoch, da die Zerfalltemperatur des Silans stark unterschiedlich von der Zerfalltemperatur des Triisobutylaluminiums ist, schwierig, Zerfallbedingungen mit guter Gleichmäßigkeit zu erreichen. Dieses Problem kann beseitigt werden, indem man Disilan anstelle von Silan verwendet, so daß eine siliziumenthaltende Aluminiumschicht leicht abgelagert werden kann.

In der in Fig. 12 gezeigten Vorrichtung ist D 1 = D 2 = 5 mm, TD = 360°C und TB = 150°C. Disilan strömt bei 30 cc/min, und die übrigen Bedingungen wie Strömungsgeschwindigkeit des Triisobutylaluminiums sind die gleichen wie die des sechsten Ausführungsbeispiels. Es ist zu bemerken, daß der Gasdruck in der Ablagerungskammer 21 ungefähr 0,8 Torr betrug, da er die Summe der Teildrücke von zwei Gasen darstellte. Unter diesen Bedingungen betrug die Siliziumkonzentration im Aluminium ungefähr 2%. Als experimentelles Ergebnis mußte, wenn nur Disilan strömte und Triisobutylaluminium überhaupt nicht floß, die Temperatur des Heizblockes 30 bei 400°C oder mehr gesetzt werden, um zum Ablagern des Siliziums auf dem Substrat das Disilan zu zersetzen. Wenn jedoch Disilan und Triisobutylaluminium zur gleichen Zeit strömten, wurde das Silizium in dem Aluminiumfilm bei niedrigerer Temperatur dotiert, und es stellte sich heraus, daß Silizium in Prozent-Größenordnung bei ungefähr 350°C oder mehr erhalten wurde. Wenn die Temperatur TD gesteigert wird, so wird die Zersetzung des Disilans gefördert und die Siliziumkonzentration in dem Aluminium abrupt gesteigert. Daher kann die Siliziumkonzentration willkürlich durch Steuern der Temperatur der Heizblöcke oder der Strömungsgeschwindigkeit des Disilans geändert werden.

Wie vorstehend beschrieben, kann im CVD-Verfahren bei Verwendung der Heizblöcke 30 und 34, wenn Triisobutylaluminium und Disilan als Arbeitsgase verwendet werden, Aluminium, das eine beliebige Menge an Silizium enthält, abgelagert werden.

Bei diesem Verfahren wird Silizium enthaltendes Aluminium selektiv aufgewachsen, aber es kann auf einer Gesamtfläche abgelagert werden, unbeschadet der Materialien des die Grundlage bildenden Substrats. Da solch ein nicht- selektives Aufwachs-Verfahren oben unter Bezugsnahme auf das zweite Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, kann eine detaillierte Beschreibung desselben hier unterbleiben.

Ausführungsbeispiel 8

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die in Fig. 12 bis 15d gezeigte CVD-Vorrichtung verwendet, um selektiv Aluminium auf einer Gate-Elektrode, einer Source und einem Drain eines MOSLSI abzulagern und dadurch den Widerstand zu verringern.

In diesem Fall werden die in Fig. 9a bis 9j des dritten Ausführungsbeispiels beschriebenen Schritte verwendet. Der Unterschied dieses Ausführungsbeispiels gegenüber dem dritten Ausführungsbeispiel besteht darin, daß in Fig. 9g die Aluminiumablagerung unter Verwendung der Vorrichtung, wie sie in Fig. 12 gezeigt ist, unter Standardbedingungen wie D 1 = D 2 = 5 mm, TD = 320°C, TB = 200°C und einem Druck des Arbeitsgases von 0,5 Torr ausgeführt wird; es wird ein Aluminium mit einer Schichtstärke von ungefähr 1000 Å während einer Ablagerungszeit von ungefähr 10 Minuten gebildet.

Die Wirkung der mittels dieses Ausführungsbeispiels erzielten Struktur ist die gleiche wie die des dritten Ausführungsbeispiels.

Ausführungsbeispiel 9

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die in Fig. 12 bis 15d gezeigte Vorrichtung verwendet, um eine Elektrode eines bipolaren LSI und einen Widerstandskörper unter Verwendung von Polysilizium zu bilden.

In diesem Falle werden die in Fig. 10a bis 10e des vierten Ausführungsbeispiels gezeigten Schritte verwendet. Der Unterschied dieses Ausführungsbeispiels zu dem vierten Ausführungsbeispiel besteht darin, daß in Fig. 10b die Aluminiumablagerung unter Verwendung der in Fig. 12 gezeigten Vorrichtung unter den Standardbedingungen mit D 1 = D 2 = 5 mm, TD = 320°C, TB = 200°C und einem Arbeitsgasdruck von 0,5 Torr erfolgt, und es wird ein Aluminium mit einer Schichtstärke von ungefähr 1000 Å bei einer Ablagerungszeit von ungefähr 10 Minuten gebildet.

Die Wirksamkeit der mittels dieses Ausführungsbeispiels erhaltenen Struktur ist die gleiche wie die des vierten Ausführungsbeispiels.

Ausführungsbeispiel 10

Die in Fig. 12 bis 15d gezeigte CVD-Vorrichtung kann wirksam für die chemische Dampfablagerung von gegenüber Aluminium unterschiedlichen Metallen oder eines Halbleiters verwendet werden. Beispielsweise kann, wenn die vorliegende Erfindung für die Ablagerung und insbesondere das selektive Aufwachsen von Wolfram oder Molybdän verwendet wird, ein glatter und guter Film (Schicht) abgelagert werden. Im Falle von Wolfram wird Wolfram-Hexafluorid als Arbeitsgas verwendet, und Wasserstoff, Helium oder Argon werden als Trägergas eingesetzt. In diesem Falle wird die Ablagerungsvorrichtung gemäß Fig. 12 verwendet, und die Ablagerungsbedingungen werden so variiert, daß D 1 = 3 bis 10 mm, D 2 = 3 bis 10 mm, TD = 300 bis 700°C, TB = 200 bis 600°C und der Gesamt-Gasdruck 0,1 bis 5 Torr betragen. Das selektive Wolfram-Aufwachsen wird durch eine Siliziumreduktion-Reaktion im anfänglichen Wachstumszeitraum verursacht, aber es wird durch die Wasserstoffreduktion-Reaktion gefördert, wenn die Schichtstärke gesteigert wird. Deshalb muß, um eine stärkere Schicht abzulagern, Wasserstoff als Trägergas verwendet werden.

Typische Ablagerungsbedingungen betrugen D 1 = D 2 = 5 mm, TD = 450°C, TB = 300°C, Gesamt-Gasdruck 0,5 Torr und partieller Druck des Wolfram-Hexafluorids 0,05 Torr. Entsprechend der Zweckbestimmung wird Wolfram selektiv abgelagert oder nicht-selektiv auf einer Gesamtfläche abgelagert. Der Grad der Selektivität hängt von der Adsorptionsenergie des Arbeitsgases oder der Aktivierungsenergie der Kernerzeugung, basierend auf dem Grad der Übersättigung, ab. Deshalb kann, wenn die in Fig. 12 bis 15d gezeigte Vorrichtung zum willkürlichen Auswählen der Temperaturen der zwei Heizblöcke verwendet wird, eine Schicht hoch-selektiv abgelagert oder auf einer Gesamtoberfläche abgelagert werden.

Molybdän kann unter im wesentlichen gleichen Bedingungen wie jenen im Falle von Wolfram abgelagert werden, mit dem Unterschied, daß Molybdän-Hexafluorid als Arbeitsgas verwendet wird. Außerdem kann Molybdän-Pentachlorid als Arbeitsgas verwendet werden.

Silizid wie Wolframsilizid oder Molybdänsilizid kann durch Mischen eines Silangases unter den obigen Ablagerungsbedingungen für reines Metall abgelagert werden.

Polysilizium kann unter Verwendung eines Silangases od. dgl. als Trägergas bei TD und TB von 400 bis 1100°C abgelagert werden. Wenn amorphes Silizium abgelagert wird, werden die Temperaturen der Heizblöcke vorzugsweise weiter gesenkt. Wenn Disilan als Arbeitsgas verwendet wird, kann amorphes Silizium bei TD = 400°C abgelagert werden. Amorphes Silizium wird im allgemein häufig als Solarzellen- Werkstoff verwendet, und wenn es in einem solchen Anwendungsfall zum Einsatz gelangt, wird vorzugsweise eine große Wasserstoffmenge in der Schicht enthalten sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann, da die Substrattemperatur auf eine niedrige Temperatur gesenkt werden kann, ein gutes amorphes Silizium mit einem hohen Gehalt an Wasserstoff abgelagert werden.

Wie vorstehend beschrieben, kann, wenn das Verfahren der CVD-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf die Ablagerung nicht nur von Aluminium, sondern auch irgendeinem anderen Metall oder Halbleiter angewendet wird, eine Dünnschicht mit guter Glätte realisiert werden. Auch können die Ablagerungsbedingungen leicht gesteuert werden, und zwar derart, daß die Selektivität entsprechend den Anwendungen der Schichtbildung gesteigert wird, oder aber auch gesenkt wird, um eine Schicht auf einer Gesamtoberfläche abzulagern. Weiterhin kann die vorliegende Erfindung angewendet werden, um den Wasserstoffgehalt in abgelagerten Schichten zu steigern.

Claims

1. Chemisches Dampf-Ablagerungs(CVD)-Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß ein Heizblock und eine mit einem aufzuwachsenden Material zu versehende (zu beschichtende) Oberfläche eines Substrats einander gegenüberliegend mit einem vorbestimmten Abstand in einem geschlossenen Raum angeordnet werden, ein Arbeits- oder Quellengas in diesen geschlossenen Raum geführt und zwischen den Heizblock und das Substrat geleitet wird, wodurch eine Dünnschicht bzw. ein Dünnfilm auf der zu beschichtenden Substratoberfläche abgelagert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsgas mindestens eine organische Aluminiumverbindung enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsgas Wolfram- Hexafluorid, Molybdän-Hexafluorid, eine Gasmischung aus Wolfram-Hexafluorid oder Molybdän-Hexafluorid und einem Silangas, Molybdän-Pentachlorid oder ein Gas enthaltend ein Silangas oder ein Disilangas umfaßt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der zu beschichtenden Oberfläche des Substrats ein Metall oder ein Halbleiter ist, eine Oberfläche entgegengesetzt der zu beschichtenden Oberfläche ein Isolator ist, das Arbeitsgas eine Metallverbindung enthält, das Arbeitsgas zwischen den Heizblock und das Substrat geführt wird, wodurch ein dünner Metallfilm bzw. eine metallische Dünnschicht selektiv nur auf dem Metall oder dem Halbleiter der Substratoberfläche abgelagert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Heizblock mit Bezug auf das Substrat in einem vorbestimmten Abstand auf einer dem Heizblock entgegengesetzten Seite angeordnet und so gesteuert wird, daß er unabhängig von dem ersten Heizblock eine verschiedene Temperatur aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Block so gesteuert wird, daß er eine niedrigere Temperatur als der erste Block aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsgas mindestens sowohl ein Gas einer organischen Aluminiumverbindung als auch ein Gas einer Silizium-Wasserstoff- Verbindung enthält.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch den Schritt, daß die zu beschichtende Oberfläche des Substrats vor Ablagerung eines Films gereinigt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Substraterhitzer hinter dem Substrat angeordnet wird.

10. Chemische Dampf-Ablagerungs-(CVD)-Vorrichtung, gekennzeichnet durch einen in einem geschlossenen Raum angeordneten Heizblock, einen Substrathalter zum Halten eines Subtrats derart, daß eine zu beschichtende Oberfläche des Substrats in einem vorbestimmten Abstand dem Heizblock gegenüberliegend angeordnet ist, und eine Einrichtung zum Leiten eines Quellen- oder Arbeitsgases in den geschlossenen Raum, wobei das von der Einrichtung geleitete Gas dem geschlossenen Raum zugeleitet und zwischen den Heizblock und das Substrat geführt wird, wodurch eine Dünnschicht bzw. ein Dünnfilm auf der zu beschichtenden Oberfläche des Substrats abgelagert wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in bezug auf das Substrat in einem vorbestimmten Abstand ein weiterer Heizblock auf einer Seite entgegengesetzt dem ersten Heizblock angeordnet und so gesteuert ist, daß er unabhängig von dem ersten Heizblock eine unterschiedliche Temperatur aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Substraterhitzer hinter dem Substrat angeordnet ist.

13. CVD-Vorrichtung, gekennzeichnet durch einen Heizblock, der einer zu beschichtenden Oberfläche eines Substrats in einem bestimmten Abstand in einem geschlossenen Raum gegenüberliegt, wobei ein Quellen- oder Arbeitsgas in den geschlossenen Raum geleitet und zwischen den Heizblock und das Substrat geführt wird, wodurch eine Dünnschicht/ein Dünnfilm auf der zu beschichtenden Oberfläche des Substrats abgelagert wird.

14. CVD-Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einer Ablagerungskammer zwei Heizblöcke, die in einem geschlossenen Raum einander gegenüberliegend in einem vorbestimmten Abstand angeordnet sind, und einen Substrathalter zum Halten eines Dünnfilm-Ablagerungs- Substrats derart, daß das Dünnfilm-Ablagerungs- Substrat zwischen den beiden Heizblöcken so angeordnet ist, daß es von jedem der beiden Heizblöcke trennbar ist, umfaßt.