專利名稱：布線金屬層的形成方法、選擇性形成金屬的方法、選擇性形成金屬的裝置及基板裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及如半導體集成電路裝置(以下稱IC)之類的半導體裝置，如液晶顯示裝置(以下稱LCD)的邏輯電路、掃描電路、像素用切換電路之類的顯示裝置等當中的選擇性形成金屬的方法、選擇性形成金屬的裝置、基板裝置、配線金屬層的形成方法；尤其涉及在包含半導體基板、玻璃基板、塑料基板等基板，與其上所層積一層以上(或薄膜)的基板上的選擇區(qū)域中，形成布線金屬層的方法、布線金屬層的形成方法、選擇性形成金屬的方法、選擇性形成金屬的裝置及基板裝置。
背景技術：
在IC[特別是如LSI(大規(guī)模集成電路，Large Scale Integrated Circuit)或ULSI(超大規(guī)模集成電路，Ultra Large Scale Integrated Circuit)]之類的大規(guī)模集成電路裝置的制造中，為實現(xiàn)較高的元件密度或較高運行速度的目的下，必須使電路內(nèi)的信號傳輸達到高速化，且要求具有較低電阻率的布線材料。此外，在LCD制造中，布線長度隨著屏幕的大型化而增加、平均單位面積的像素數(shù)增加伴隨著半導體元件的微小化、于主基板配置多個外圍電路、附加內(nèi)存功能的單片化等，便要求具有較低電阻率的布線材料。
已知用作布線材料的鋁的電阻率約為5μΩcm，且較容易細微加工。但是，經(jīng)細微化的鋁布線圖案，在高溫及高應力環(huán)境下會產(chǎn)生電子移動或應力，由此所引起的電子遷移造成上述布線圖案的布線發(fā)生斷線現(xiàn)象。此外，鋁所具有電阻率的大小，在比上述信號傳輸更為高速化的情況下將有其限度。
因此電阻率低于鋁的材料，如電阻率約為2μΩcm的銅及其合金備受矚目。厚度與鋁膜相同的銅布線圖案的電阻小于鋁布線圖案的電阻。此外，相對于鋁布線圖案，銅布線圖案具優(yōu)越的耐電子遷移性。
用銅作為布線材料的銅布線圖案的形成方法之一，已知有組合已知的成膜法與反應性離子蝕刻(Reactive Ion Etching，以下稱RIE)法的方法(以下稱成膜蝕刻法)。這種方法是在基板(或積層板)幾乎整個面上形成銅薄膜后，再利用上述蝕刻法去除構成銅布線圖案的區(qū)域以外的銅薄膜。
形成銅布線圖案的其它方法，有所謂的金屬鑲嵌法(Damascene Method)(如參照日本專利特開平11-135504號公報)。在該方法中，首先，在基板(或積層板)上所形成的絕緣膜上形成銅布線圖案形狀的布線溝渠。其次，利用濺鍍法等物理氣相沉積法PVD(Physical VaporDeposition)法、電鍍法、有機金屬材料的化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition，以下稱為CVD)法等方法，以在布線溝渠中充分填滿銅的方式，在上述布線溝渠內(nèi)及上述絕緣膜上形成銅薄膜(以下稱為Cu薄膜)。然后，利用如化學機械研磨CMP(Chemical MechanicalPolishing)法之類的研磨法、蝕刻法等，通過僅保留埋藏于上述布線溝渠內(nèi)的銅而去除上述銅薄膜，便形成埋藏型銅布線圖案。
形成銅布線圖案的另一種方法，是在基板(或積層板)上分別設置由導電率不同的兩種材料所構成的兩個區(qū)域，并利用CVD法僅在具有導電性的區(qū)域中形成銅薄膜的方法(以下稱導電率CVD法)(如參照專利文獻1)。該方法是在選擇性形成銅薄膜之前，為了先形成具有導電性的區(qū)域，便在基板(或積層板)上形成導電膜，并將上述區(qū)域以外所形成的導電膜利用蝕刻法而去除。然后在利用CVD法僅在上述區(qū)域中所形成的導電膜上沉積銅。
但是，在上述成膜蝕刻法或上述金屬鑲嵌法中，在基板(或積層板)幾乎整個面上形成銅薄膜后，由于把構成銅布線圖案的區(qū)域以外的銅薄膜予以去除，因此造成銅使用效率下降，并導致產(chǎn)品價格上升。此外，在上述導電率CVD法中，為了形成銅薄膜而需要形成導電膜圖案，然而利用已知成膜法與蝕刻法，會造成所去除導電膜面積的增加，進而導致導電膜材料的使用效率降低。
用來防止上述導電膜利用蝕刻或研磨方法而造成材料使用效率降低的手段，有一種光反應法(如參照專利文獻2)。此光反應法是利用光照射導致有機金屬分解，而在基板(或積層板)上直接形成布線圖案狀的銅薄膜，從而形成布線金屬層。
在該方法中，首先，對有機金屬原料氣體中所配置基板(或積層板)(以下稱被處理板)的所需選擇區(qū)域照射如激光之類的光。受到光照射的有機金屬原料將發(fā)生光分解，由此隨之所析出的同種金屬所構成的核，將形成于被處理板的上述選擇區(qū)域表面上。然后，利用CVD法或無電解電鍍法在上述金屬核上形成金屬膜。在金屬膜的形成中，上述金屬核上將優(yōu)先沉積金屬，于是，便在上述金屬核上形成上述金屬膜。
專利文獻1日本專利特開平2-256238號公報專利文獻2日本專利特開2000-91269號公報(第4至5頁、圖6)但是，在上述光反應法中，則存在如下的問題點。圖12(a)、圖2(b)所示是表示采用上述光反應法的布線金屬層形成方法示意圖。圖12用來說明在基板801上的預定選擇區(qū)域中，形成金屬核804、金屬膜808的步驟圖。如圖12(a)所示，成為用來形成金屬核804的源極的有機金屬原料分子802以氣體方式導入成膜室內(nèi)，同時通過罩幕807將光806照射于基板801上。通過光806照射，在有機金屬原料分子802中將于氣相中進行分解反應。此時，在基板801表面附近的氣相中所分解、析出的金屬原子803附著于基板801表面上，在基板801上實施光806照射的選擇部分處便形成金屬核804。但是，由于氣相中分解、析出的不需要的金屬原子803將隨反應室內(nèi)進行成膜的有機金屬原料分子802的氣體流動而在氣相中移動，因此不僅附著在基板801上的預定選擇區(qū)域，就連基板801上選擇區(qū)域之外的部分也附著了不需要的金屬原子803，造成非選擇區(qū)域也形成不必要的金屬核805。
這樣的話，當繼續(xù)在選擇區(qū)域內(nèi)附著有金屬核804、選擇區(qū)域以外附著有不必要金屬核805的基板801上利用選擇CVD法而形成金屬膜、或利用無電解電鍍法形成金屬膜時，便如圖12(b)所示，除了將在經(jīng)光806照射而形成的選擇區(qū)域的金屬核804上有金屬膜808生長之外，非選擇區(qū)域所附著的金屬核805上也將同樣有金屬膜809的生長。結果，不需要的部分也將形成金屬膜809，在形成細微布線的時，便會成為造成布線間短路等現(xiàn)象的原因。布線短路將造成半導體裝置或液晶顯示裝置出現(xiàn)故障等不良的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供僅在預先選擇的區(qū)域中形成金屬的布線金屬層的形成方法、選擇性形成金屬的方法、選擇性形成金屬的裝置及基板裝置。
本發(fā)明的布線金屬層的形成方法是在積層板上的選擇區(qū)域中形成布線金屬層的方法；包括有在配置有上述積層板的反應室內(nèi)導入有機金屬分子氣體，而在上述積層板上形成由上述有機金屬分子所構成吸附分子層的步驟1；在上述吸附分子層形成之后，使上述反應室內(nèi)的有機金屬分子氣體濃度減少或排氣的步驟2；對上述積層板上的選擇區(qū)域進行光照射的步驟3；使在上述積層板上的選擇區(qū)域外所形成的上述吸附分子層脫離上述積層板的步驟4；在上述選擇區(qū)域中形成金屬膜的步驟5。
根據(jù)本發(fā)明，在上述吸附分子層形成后，在使上述反應室內(nèi)的有機金屬分子氣體進行排氣或濃度減少之后，再通過對上述基板上的預定選擇區(qū)域進行光照射，便可使由構成上述有機金屬分子的金屬所形成的金屬核，僅在選擇區(qū)域內(nèi)形成。
上述金屬核通過上述光的照射而賦予上述吸附分子層以光子能，以此使上述有機金屬分子發(fā)生分解而形成金屬核。
在上述第1步驟之前，當由經(jīng)光吸收而產(chǎn)生熱的光吸收材料所構成的光吸收膜在上述積層板表面形成時，隨著上述光的照射而所產(chǎn)生上述光吸收膜放熱，便賦予上述吸附分子層以熱能，從而上述有機金屬分子便將分解，并形成上述金屬核。
上述第1步驟起至上述第3步驟、或者上述第1步驟起至上述第4步驟，優(yōu)選重復一次以上。
使上述有機金屬分子氣體濃度減少，優(yōu)選稀釋上述有機金屬分子氣體，或將上述有機金屬分子氣體排放到上述反應室外兩種方法中的任一種。
上述有機金屬分子，可包含有如銅、鋁、鈦、鎢、鉭、以及鉬中的任何一種金屬。
上述金屬膜優(yōu)選由與上述金屬核同種類的金屬或其化合物所構成，并利用鍍金屬法而形成上述金屬膜。
上述金屬膜優(yōu)選由與上述金屬核同種類的金屬或其化合物所構成，并利用化學氣相沉積法而形成上述金屬膜。
上述金屬膜優(yōu)選由與上述金屬核不同種類的金屬或其化合物所構成，并利用電鍍法而形成上述金屬膜。
上述金屬膜優(yōu)選由與上述金屬核不同種類的金屬或其化合物所構成，并利用化學氣相沉積法而形成上述金屬膜。
上述金屬膜優(yōu)選由銅或銅合金所構成。
本發(fā)明的選擇性形成金屬的方法，是將有機金屬氣體導入到氣密容器內(nèi)，并在上述氣密容器內(nèi)所設置的基板上形成由有機金屬所構成的層的步驟；對上述氣密容器內(nèi)的上述有機金屬氣體進行排氣或減小上述有機金屬氣體濃度的步驟；在已對上述有機金屬氣體進行排氣、或減少上述有機金屬氣體濃度后的上述氣密容器內(nèi)，在所設置基板上的上述有機金屬所構成的層上，形成光學圖案的步驟；以及使由在未成像的上述光學圖案的非選擇區(qū)域中的上述有機金屬所構成的層脫離基板的步驟。
上述形成由有機金屬所構成的層的優(yōu)選步驟，是在將上述基板預先設定在上述有機金屬氣化溫度以下的狀態(tài)下，形成由上述有機金屬所構成的層。
上述使氣密容器內(nèi)的上述有機金屬氣體濃度減小的優(yōu)選步驟，是停止對上述氣密容器內(nèi)供應上述有機金屬氣體，并對上述氣密容器內(nèi)供應氮氣或惰性氣體而進行稀釋或排氣的步驟。
上述光學圖案優(yōu)選金屬配線圖案。
上述由光學圖案所成像的上述有機金屬所構成的層，優(yōu)選是形成金屬核的并設置于上述基板上。
上述使由非選擇區(qū)域的上述有機金屬所構成的層脫離基板的優(yōu)選步驟，包括有在排氣狀態(tài)下，將上述基板設定在上述有機金屬氣化溫度以上到分解溫度以下。
本發(fā)明的選擇性形成金屬的裝置，包括有氣密容器；供支撐此氣密容器內(nèi)所設置被成膜基板用的支撐板；將上述被成膜基板設定于處理溫度的調(diào)溫機構；對上述氣密容器內(nèi)供應有機金屬氣體的有機金屬氣體供應機構；以及使上述被成膜基板上成像有光學圖案而設置的光學系統(tǒng)。
本發(fā)明的選擇性形成金屬的基板裝置，包括有基板上選擇性設置的金屬核；以及上述金屬核上所設置的金屬層。


圖1是本發(fā)明布線金屬層的形成方法的實施示意圖；(a)至(c)是本發(fā)明配線金屬層的形成方法的實施方式概略步驟圖。
圖2是本發(fā)明布線金屬層的形成方法的實施示意圖；(a)至(c)是表示本發(fā)明配線金屬層的形成方法的實施方式概略步驟圖。
圖3是在不同積層板表面上的金屬膜的成膜時間與成膜的膜厚度之間的關系圖。
圖4是顯示本發(fā)明布線金屬層的形成方法第1實施例的圖；(a)至(d)是本發(fā)明布線金屬層的形成方法的第1實施例的概略步驟圖。
圖5是顯示本發(fā)明布線金屬層的形成方法第1實施例的圖；(a)、(b)是本發(fā)明布線金屬層的形成方法的第1實施例的概略步驟圖。
圖6是本發(fā)明布線金屬層的形成方法的第1實施例的反應裝置構造示意圖。
圖7是本發(fā)明布線金屬層的形成方法的第1實施例的處理流程圖。
圖8是本發(fā)明布線金屬層的形成方法的第1實施例中所采用的有機銅原料化學結構式。
圖9是顯示本發(fā)明布線金屬層的形成方法的第4實施例的圖；(a)至(d)是本發(fā)明布線金屬層的形成方法的第4實施例的概略步驟圖。
圖10是顯示本發(fā)明布線金屬層的形成方法的第5實施例的圖；(a)至(f)是本發(fā)明布線金屬層的形成方法的第5實施例的概略步驟圖。
圖11是顯示本發(fā)明布線金屬層的形成方法的第7實施例的圖；(a)至(f)是本發(fā)明布線金屬層的形成方法第7實施例的概略步驟圖。
圖12是已知布線金屬層的形成方法圖；(a)、(b)是采用已知光反應的布線金屬層形成方法的示意圖。
具體實施例方式
以下，結合圖例針對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。另外，在以下所說明的圖中，對具有相同功能的便賦予相同符號，并省去重復說明。選擇性形成金屬就象形成布線或形成電極一樣。
下面說明本發(fā)明的布線金屬層的形成方法的實施方式。首先，參照圖1(a)～(c)以及圖2(a)～(c)針對原理進行說明。在基板(如玻璃基板)上形成阻擋層而形成積層板103。將此積層板103放置于反應室101內(nèi)的平臺上。將反應室101內(nèi)排氣至真空度如1×10-5Pa以下。
如圖1(a)所示，存儲在氣密容器1中的有機金屬原料液102經(jīng)由壓縮氣體114傳送到氣化器100中，在氣化器100中，有機金屬原料液102被加熱到氣化溫度以上(如40至70℃)，使有機金屬原料液102氣化。對氣化器100內(nèi)另外導入載氣115(如惰性氣體)，以此對已配置有積層板103的反應室101內(nèi)導入屬于有機金屬原料氣體的有機金屬分子104的氣體(步驟1前半段)。通過使已導入反應室101內(nèi)的有機金屬分子104氣體與積層板103進行接觸而在積層板103上形成由有機金屬分子104所構成的層(如吸附分子層105)(步驟1后半段)。接著，如圖1(b)所示，在形成吸附分子層105后，便停止有機金屬原料氣體的供應，并使反應室101內(nèi)所殘留的有機金屬分子104氣體濃度減少或排氣(步驟2)。步驟2的有機金屬分子的氣體濃度是指在步驟3中未產(chǎn)生光分解反應或未析出的濃度。此外，如圖1(c)所示，對積層板103上所形成吸附分子層105上的預定選擇區(qū)域照射照射光107(步驟3)，而使由構成有機金屬原料液102的有機金屬分子的金屬所形成的數(shù)個金屬核108在光照射的選擇區(qū)域內(nèi)形成。然后，如圖2(a)所示，通過將積層板103上的選擇區(qū)域外所形成的吸附分子層105加熱至溫度40℃～70℃以上，以此使有機金屬分子所形成的氣體脫離積層板103(步驟4)，并往反應室101外排氣而排放出去。其次，如圖2(b)、(c)所示，在數(shù)個金屬核108上形成金屬膜110(步驟5)。步驟3中的照射光107選擇將吸附分子層105進行光分解，并形成金屬核的波長的光。例如激光，優(yōu)選氟化氪KrF激光。在步驟3中，將照射光107照射于選擇區(qū)域的機構是通過如罩幕106而照射積層板103的。
步驟1后半段積層板103的溫度優(yōu)選為有機金屬原料液102的氣化溫度以下(如40℃以下的溫度)。在對經(jīng)光照射而吸附于積層板103表面上的吸附分子層105的有機金屬原料分子進行光解的上述步驟4(圖1(c))中，由于步驟2中將上述氣相中所殘留有機金屬原料氣體進行稀釋或排放，因此在上述步驟3中，即便進行光照射，在上述氣相中上述有機金屬原料分子的光解反應實質(zhì)上并未發(fā)生。因此，僅積層板103表面的選擇部分經(jīng)照射光107光照射而形成了金屬核108。在此金屬核108上形成金屬膜110。此成膜機制是利用圖3所示的特性而選擇性地形成的。
圖3所示的是針對金屬膜的成膜時間與成膜厚度間的關系，將積層板103的已形成金屬核的區(qū)域(即選擇區(qū)域)與未形成金屬核的區(qū)域(即非選擇區(qū)域)進行比較后的結果。
如圖3所示，在上述選擇區(qū)域與非選擇區(qū)域的比較中，截至金屬膜開始沉積為止的時間(以下稱潛伏期td)，產(chǎn)生20分鐘的差異。根據(jù)圖3的特性圖，利用潛伏時期td的特性，便可僅在積層板103上的金屬核108上形成如圖2(c)所示的金屬膜110。
以下，結合圖1、圖2對各步驟進行更詳細的說明。
首先，如圖1(a)所示，將如液相有機金屬(Organomtallic)原料102的構成金屬核與金屬膜的原料，加熱至氣化溫度以上的溫度(如40至70℃)，以此便使有機金屬原料102的蒸氣壓增加，而產(chǎn)生由經(jīng)過氣化的有機金屬原料分子所構成的氣體。將此有機金屬原料氣體與載氣115(如氮氣)一起導入反應室101內(nèi)。氣體導入路徑111與反應室101內(nèi)壁的溫度保持在有機金屬原料的氣化溫度，這樣這些導入氣體既不會粘附在內(nèi)壁上也不會在上面沉積金屬。在導入有機金屬原料氣體的反應室101內(nèi)配置有積層板103。接觸到積層板103的上述有機金屬原料分子(氣體分子)104，雖尚未明確，但是利用該有機金屬原料分子與積層板103間如范德華力的較弱分子間力所產(chǎn)生的吸附現(xiàn)象(即，物理吸附)，而吸附于積層板103的表面上，以此便形成吸附分子層105。吸附分子層105是對上述有機金屬原料氣體的暴露時間、或上述有機金屬原料供應量等進行調(diào)整而由單分子層或多分子層所構成的。
上述有機金屬原料氣體分子可在氣相中自由地移動。如到達積層板103上所形成的如接觸孔或溝渠之類的孔形狀部分的深處，在上述接觸孔或溝渠內(nèi)的角落處，利用上述物理吸附而形成吸附分子層105。所以，可形成具優(yōu)越被覆性的吸附分子層105。
在積層板103上形成由上述有機金屬原料所構成的吸附分子層105之后，便如圖1(b)所示，吸附分子層105的形成中未被使用而殘留的有機金屬分子104將從反應室101內(nèi)通過排氣口112排出，或者通過與其它惰性氣體進行置換而排出。此時，雖優(yōu)選將氣相中的有機金屬原料分子104完全排出，但也可在后述的光照射步驟中，將濃度稀釋至氣相中的反應機率足夠低的狀態(tài)。另外，當與其它惰性氣體進行取代處理時，則具有不需要將反應室101內(nèi)形成真空的優(yōu)點。
再者，由于上述有機金屬原料氣體分子所形成的吸附分子層105，在積層板103與有機金屬原料分子104進行接觸時迅速地形成，因此也可采用在導入上述有機金屬原料氣體，并使其接觸到積層板103之后，便迅速排放到反應室101外的方式，而同時實施上述兩個步驟(圖1(a)的有機金屬原料氣體的導入步驟，以及圖1(b)的有機金屬原料氣體的排氣、或與其它惰性氣體間的置換步驟)。
接著，如圖1(c)所示，通過罩幕106(未標出開口部)對吸附在積層板103表面上的有機金屬材料的分子層利用已形成所需形狀的激光等照射光107實施光照射，以此在照射區(qū)域中產(chǎn)生光解反應。通過此步驟，在積層板103上經(jīng)光照射的選擇區(qū)域上，利用上述有機金屬原料分子的分解而析出金屬原子所構成的金屬核108，便形成所需的照射圖案形狀。此時，在構成所照射光的光路的反應室101內(nèi)的氣相中，因為不存在經(jīng)照射光107而反應的有機金屬原料，或者僅存在反應機率充分低的濃度，因此在有機金屬分子104到達積層板103表面的途中不致引起氣相中的光解反應，且不致于隨氣相中的析出金屬原子而產(chǎn)生金屬核108。
在上述利用光照射而形成金屬核108的形成步驟中，通過使上述有機金屬原料分子(此有機金屬原料分子是形成積層板103表面上的由單分子層或多分子層所構成的吸附分子層105)產(chǎn)生光解而形成金屬核108，此情況下所形成的金屬核108形成區(qū)域的密度與圖6所示截至選擇/非選擇區(qū)域的膜生長開始為止的潛伏期間td之差關系密切。因此為了獲得足夠金屬核108密度，可重復執(zhí)行數(shù)次圖1(a)至(c)所示的金屬核108的形成步驟。
在積層板103上形成金屬核108之后，如圖2(a)所示，通過使用加熱器113等對積層板103進行加熱，使非選擇區(qū)域中所吸附的有機金屬原料分子，擺脫與積層板103表面間因范德華力等的較弱鍵連結所產(chǎn)生的吸附(即物理吸附)而隨熱分解，以此脫離積層板103表面并排出。光照射部分中所析出的金屬核108并未隨此加熱而脫離積層板103表面。在積層板103上僅在照射區(qū)域中殘留著所析出的金屬核108。
其次，如圖2(b)所示，通過如采用有機金屬原料的CVD法，在積層板103上的金屬核108上生長出金屬膜110(圖2(c))的條件下進行成膜。在普通的選擇CVD法中，利用由于積層板103表面的選擇/非選擇區(qū)域材質(zhì)的差異，而造成成膜初期所形成金屬核108的形成速度不同的現(xiàn)象，而優(yōu)先在選擇區(qū)域上形成金屬膜110。優(yōu)選使截至形成金屬核108為止的時間(一般稱潛伏時間)的差值設得足夠大。如前所述，隨基底(即積層板103)表面的不同所產(chǎn)生的成膜時間與成膜的膜厚間的關系如圖6所示。
依照本發(fā)明的方法，如圖2(b)所示，在利用CVD法而開始進行金屬膜的成膜時，因為已利用積層板103上的光照射而在選擇區(qū)域中形成金屬核108，因此在此金屬核108的表面部分將優(yōu)先生長出以有機金屬原料分子109為基的金屬膜。在非選擇區(qū)域中，因為并不存在供引起反應用的金屬核108，因此便可將與選擇區(qū)域間的潛伏時間的差值充分放大。
再者，當如上述金屬核108在選擇區(qū)域的形成密度偏低時，在以金屬核108為基的選擇區(qū)域中的金屬膜110生長速度將減緩，而使上述潛伏期差值變小。所以，優(yōu)選形成具足夠密度(如1.8×1010個/cm2)的金屬核(如前所述，進行數(shù)次圖1(a)至(c)的金屬核108的形成步驟)。這樣，如圖2(c)所示，在選擇區(qū)域的金屬核108上形成金屬膜110。
再者，因為在非選擇區(qū)域中并不存在如形成膜生長核的金屬核108，因此根據(jù)圖3所示的特性，將阻止不需要的粉?；蚪饘倌さ姆中陨L，并可在圖案狀金屬核108上形成金屬膜110。
再者，在本發(fā)明的布線金屬層的形成方法中，形成金屬核108的金屬材料與此金屬核108上所生長出的金屬膜110材料可以相同也可以不同，因此便可廣泛的選擇成膜時構成基底的金屬核108材料，也可選擇金屬膜110與基底積層板103面間密接性較佳的材料等。
對于積層板103的選擇區(qū)域形成金屬核108后金屬膜110的生長，可采用如前述的化學氣相沉積法，也可采用電鍍等方法。
圖3示金屬核形成區(qū)域(即選擇區(qū)域)，與非選擇區(qū)域間的潛伏期間td的差值，不管所形成金屬核108與沉積于其上的金屬膜110的材質(zhì)是否相同或是不同，均可獲得如圖3所示的潛伏期間td的差值。因此，例如，構成金屬布線的金屬膜110即便選擇與基底積層板103表面間的密接性不佳的材料時，通過選擇可與基底積層板103表面間密接性較佳的金屬材料作為金屬核108的形成材料，并使由該金屬材料所構成的層形成于基底的積層板103表面與金屬膜110之間，而利用金屬核108錨入基底的積層板103表面上，也可獲得改善密接性的效果。為使積層板103與金屬核108進行密接，優(yōu)選在光照射后加熱積層板103。
再者，因為利用對由吸附在積層板103表面上的有機金屬所構成的吸附分子層105實施光照射，而使上述有機金屬原料分子進行光分解而在選擇區(qū)域中形成金屬核108，因此供執(zhí)行光照射用的光源必須選擇大于供分解上述有機金屬原料用的活化能，即選擇具有根據(jù)下式確定的光能量的光源。
E＝h v＝h(c/λ)上式中，h是指普朗克常數(shù)(Planck′s constant)，c是指光速，λ是指照射光的波長。所采用的光，如前述必須選擇具有如上述大于用來分解有機金屬原料的活化能的能量的光。
再者，在積層板103上形成金屬核108的材料，優(yōu)選包含有如銅、鋁、鈦、鎢、鉭、以及鉬等金屬材料中的其中一種材料。
再者，構成上述金屬布線的金屬材料，優(yōu)選為銅或以銅為主成分的合金。銅是如前述屬于低電阻且具有優(yōu)越耐電子遷移性的材料，通過利用銅形成上述布線部分，便可獲得特性優(yōu)越的低電阻布線。
以下，針對本發(fā)明的布線金屬層的形成方法的具體實施例進行說明。但是，本發(fā)明當然并不受限于本實施例。
實施例1本發(fā)明的實施例1，是針對采用本發(fā)明的由如銅所構成布線金屬層的形成方法，制作對在如玻璃的絕緣性基板上所形成組件的接觸窗與連接至接觸窗的布線的情況，采用圖4、第5圖詳細說明如下。
首先，如圖4(a)所示，在液晶顯示裝置等之中所使用的無堿玻璃基板201上，利用等離子體CVD法形成膜厚150nm的構成緩沖層202的氧化硅膜(SiO2膜)。接著，在緩沖層202上形成非晶硅膜之后，再在此非晶硅膜的選擇區(qū)域中，采用激光退火、或固相生長法形成多晶硅膜(Poly-Si膜)。然后，形成由此多晶硅膜所構成半導體層203所形成的區(qū)域。在實施例1中，基板雖采用無堿玻璃基板201，但是也可視用途的不同而采用其它，例如在由單晶硅所構成的基板上，形成有熱氧化膜或成為Cu的擴散阻障的硼磷硅玻璃BPSG(Borophosphosilicate Glass)等絕緣膜的基板，也可采用導電體。
接著，在圖4(a)所示由多晶硅膜所形成的半導體層203上，如圖4(b)所示，緊接在形成構成門電極絕緣膜204的SiO2膜之后，再在門電極絕緣膜204上形成門電極205。然后，利用門電極205作為罩幕而實施雜質(zhì)植入與活化，而在半導體層203中形成源極/漏極區(qū)域206，207，繼而在玻璃基板201上形成多晶硅TFT組件的構造。
其次，如圖4(c)所示，在上述TFT組件上形成膜厚300nm的作為層間絕緣膜208用的BPSG膜。然后，為了將源極/漏極區(qū)域206，207與上述布線連接，對該源極/漏極區(qū)域206，207上的層間絕緣膜208采用微影及蝕刻法形成接觸孔209，210。然后，在接觸孔209，210內(nèi)形成用來抑制銅擴散的阻障金屬(未標出)。阻障金屬選擇適宜抑制銅擴散且具導電性的材料，可選擇如氮化合物(如氮化鉭(TaN)、氮化鈦(TiN)等)之類的材料。在實施例1中，在接觸孔209，210內(nèi)形成由TaN所構成膜厚50nm的阻障膜。
其次，采用圖6所示的選擇性形成金屬的裝置301，在選擇區(qū)域上形成金屬核(參照圖1(c)與圖2(a)至(c)的金屬核108)。
在圖6中，302是由氣密容器所形成的反應室，303是基板托架，304是加熱器，305是由氣密容器305A內(nèi)收容的液體所構成的有機金屬原料，306是液體流量計，307是氣化器，308是供壓送有機金屬原料液用的加壓氣體(如氮氣(N2))，309是供輸送有機金屬原料氣體用的載氣(如氮氣)，310是屬于有機金屬原料氣體流路的配管，311是排氣管，201是基板。321是為了在基板201上成像出光學像而使光通過的窗，在本裝置中，其設置于基板201相對方向的反應室302的上壁面上。322是供在基板201上成像出布線圖案用的光學系統(tǒng)。光學系統(tǒng)322將光源323、形成布線圖案的罩幕324、以及光學透鏡325分別設置于同一光軸上。光源323是將基板201上所形成的吸附分子層105的照射區(qū)域變成金屬核108的波長的光。此光源323是如KrF激光裝置。
再者，在反應室302內(nèi)，為了使從配管310所供應的有機金屬原料的氣體能均勻擴散在基板201表面上，設計有環(huán)狀噴淋頭327。在此噴淋頭327中，為了使有機金屬原料的氣體能均勻地擴散在基板201表面上而設置有數(shù)個擴散孔。這樣便構成了選擇性形成金屬的裝置。
通過加熱反應室302內(nèi)壁面與配管310到如40℃以上、70℃以下的溫度，便可有效地形成沒有處理氣體附著的優(yōu)質(zhì)膜。由于本實施例中所采用的有機銅原料在70℃以上溫度下便開始分解，而在40℃以下的溫度下將再度液化，因此需要設定此溫度范圍。此范圍隨材料變化而有所不同。
其次，結合圖6的裝置301、圖7的流程圖說明選擇性形成金屬的方法。
開啟反應室302的裝載匣室，使基板201裝載于反應室302的基板托架303的預定位置上(P-1)。為反應室302內(nèi)排氣至預定真空度(P-2)。為加熱器304通電而將基板201保持于如40℃以下(P-3)。供應惰性氣體給氣密容器305A，并壓送有機金屬原料的液體305(P-4)。
在氣化器307中，將所壓送的有機金屬原料液體在溫度如55℃以上溫度下進行加熱而氣化(P-5)后，再通過配管310供應給噴淋頭327。噴淋頭327將有機金屬原料氣體以噴霧狀擴散到反應室302中，并在基板201上形成由有機金屬原料所構成的層(P-6)。
接著，停止有機金屬原料氣體的供應，并通過排氣而將反應室302內(nèi)的殘留有機金屬原料氣體排放出(P-8)。操作光學系統(tǒng)322，并使罩幕324上所形成的布線圖案成像于由上述有機金屬原料所構成的層上。結果，在已形成布線圖案的選擇區(qū)域中便形成金屬核(P-9)。
然后，當使用基板托架303上所設置的加熱器304對基板201進行加熱(P-10)時，未成像有布線圖案的非選擇區(qū)域的由有機金屬原料所構成的層便剝離并被排放出去(P-11)，而在基板201上形成金屬核的布線圖案(P-12)。
在此布線圖案上形成金屬膜之后便完成(P-13)。
為形成上述金屬核，在反應室302內(nèi)的基板托架303上設置如圖4(c)所示具有基板201與層積于其上的上述層或薄膜的積層板218。
在本實施例1中，供形成金屬核用的有機金屬原料305(圖6)為銅的有機金屬原料，采用銅配位化合物Cu(hfac)TMVS(六氟乙醯丙酮hfacHexafluoroacetylacetonate，三甲基乙烯硅甲烷TMVSTrimethylvinylsilane)而形成金屬核。圖7所示的是Cu(hfac)TMVS的結構式，表1所示的是Cu(hfac)TMVS的特性。Cu(hfac)TMVS在常溫、常壓下為液體，通過對其加熱并增加其蒸氣壓便可氣化液態(tài)的有機金屬原料Cu(hfac)TMVS。
表1

在利用熱CVD法的成膜中，通過使加熱到130℃或以上溫度的積層板218接觸經(jīng)過氣化后的有機金屬氣體而將上述有機銅原料分解并析出銅。在本實施例1中，由于將Cu(hfac)TMVS氣化并導入反應室302內(nèi)，因此將氮氣通過未標出的反應容器(氣瓶)送入氣密容器305A內(nèi)，并壓送液體的Cu(hfac)TMVS，且在有流量計306控制流量的情況下送入到氣化器307。氣化器307便利用采用加熱機構(未標出)將Cu(hfac)TMVS加熱至溫度如約40℃而使Cu(hfac)TMVS氣化。經(jīng)氣化的Cu(hfac)TMVS便通過屬于載氣的氮氣309而供應給反應室302。此時，通過經(jīng)氣化的Cu(hfac)TMVS的配管310、反應室302內(nèi)的積層板218以及除基板托架303部分之外的反應室302內(nèi)壁面，將保持在用來防止隨上述有機銅原料附著在該內(nèi)壁面而析出銅的溫度(如40～70℃)下。此外，這些溫度是上述有機金屬原料采用Cu(hfac)TMVS時的一個例子，必須根據(jù)所使用的材料、條件等而適當選擇。
經(jīng)導入到反應室302內(nèi)的氣體狀態(tài)的Cu(hfac)TMVS是通過接觸到反應室302內(nèi)所設置的積層板218而在積層板218表面上形成利用上述物理吸附所形成的吸附分子層的(參照圖1的吸附分子層105)。此時，通過控制積層板218對氣體的暴露時間、溫度條件、所導入有機金屬原料供應量等因素，便可在積層板218表面上形成由單分子層或多分子層所構成的上述吸附分子層。
再者，如本實施例1，即便具有供連接用的如接觸孔209，210之類的凹孔形狀或溝渠形狀的積層板218表面，由于在此將吸附的以氣態(tài)到達的有機銅原料分子，因此不管形狀如何，對上述積層板表面具有優(yōu)越的覆蓋性，可形成上述有機銅原料分子的吸附分子層。
在本實施例1中，將上述基板溫度設定為25℃，上述有機金屬原料Cu(hfac)TMVS的供應流量設定為0.3g/min，向反應室302供應經(jīng)過氣化的上述有機金屬原料用的載氣流量設定為300sccm，而在積層板218表面上利用上述物理吸附而形成吸附分子層。
在積層板218表面上形成由有機銅原料所構成的由上述物理吸附所形成的吸附分子層之后，從反應室302中所設置的排氣室311進行排氣而將上述有機銅原料排放出。
再者，從上述氣相中排放出有機金屬原料分子的排放步驟是在上述利用物理吸附形成吸附分子層的形成步驟中同時執(zhí)行上述有機金屬原料氣體的導入與排放，并在形成上述吸附分子層之后，便停止上述有機金屬原料氣體的供應，且將反應室302內(nèi)殘存的有機氣體排放出去。
殘存氣體排放完畢后，如圖4(d)所示，通過具有形成所需布線圖案用的開口216的光罩211，對積層板218表面上所吸附的有機銅原料的吸附分子層進行照射光212照射。即在吸附分子層表面上成像出光罩211的圖案。積層板218表面上所吸附的有機銅原料分解時所需的活化能隨吸附有上述有機銅原料的表面而有所不同。上述積層板表面上所吸附有機銅原料的活化能與上述吸附表面的電阻率之間具有正比關系，在導電性表面上較容易分解，而在絕緣性表面上進行分解則需要更高的活化能。
本實施例1中所采用的有機銅原料如Cu(hfac)TMVS分解所需的活化能必須至少約5～30kcal/mol。當表面吸附的上述有機銅原料經(jīng)光照而分解并形成核時，例如，具有光子能為30kcal/mol的光的波長為λ＝960nm。但是，實際上，上述有機銅原料對所照射光波長的光吸收將受到投影圖案用光學系統(tǒng)等的限制，因此優(yōu)選采用具有從可見光區(qū)域至紫外線、真空紫外線區(qū)域波長的光源。
在本實施例中，光源是采用波長248nm的KrF(氟化氪)準分子激光進行光照射。波長248nm的光子能量約為115kcal/mol，因為屬于上述有機銅原料的Cu(hfac)TMVS也具有足夠的光吸收能力，因此可賦予足夠的能量以使表面吸附的上述有機銅原料進行分解、核形成。通過上述事項，便如圖4(d)所示，在積層板218表面的有機銅原料層上，通過光罩211選擇性地照射照射光212而形成核形成區(qū)域213，214。照射光僅需具有供分解吸附分子層所用的活化能即可。
在形成核形成區(qū)域213，214之后，在上述有機金屬原料的分解溫度以下采用加熱器(圖6的304)加熱基板201，使非選擇區(qū)域中所吸附的未反應有機金屬原料分子脫離積層板218表面，同時將上述未反應的有機金屬原料分子從氣相中排放至反應室(圖6的302)之外。在本實施例1中，通過將基板201加熱至約50℃便可使已吸附的上述有機金屬原料分子在未被分解的情況下脫離積層板218表面并被排放出。
經(jīng)過上述步驟，如圖5(a)所示，僅在積層板218上經(jīng)實施光照射的選擇區(qū)域中形成由銅所構成金屬核的核形成區(qū)域213，214。在非照射部分則因為有機銅原料并未產(chǎn)生光分解及熱分解，因此并未形成金屬核，而且也因為并未產(chǎn)生氣相中的光分解反應、熱分解反應，所以在光照射區(qū)域以外的非選擇積層板218表面上不會產(chǎn)生核。
在核形成步驟完成之后，積層板218可以留在先前進行成核反應的同一個反應室，也可將其移到另一個銅的CVD反應室內(nèi)。將此反應室302進行排氣之后，將基板201加熱至130～200℃溫度范圍內(nèi)的一定溫度。在基板201溫度穩(wěn)定之后，將在反應室內(nèi)形成銅膜用的成膜原料Cu(hfac)TMVS在經(jīng)氣化后導入該反應室內(nèi)。如果僅采用本發(fā)明中圖6所示的裝置，通過加熱器304把基板201加熱至如160℃，并導入有機金屬原料，便可采用相同裝置進行熱CVD。
積層板218表面的銅沉積在積層板218上形成的金屬核(銅核)與有機銅原料氣體之間進行如下反應過程。
過程1在氣相中，利用有機銅原料分子中的TMVS的分解、脫離而形成具1價氧化銅的中間產(chǎn)物Cu(hfac)(g)并吸附在積層板表面上(a)。
2Cu+1(hafc)TMVS(g)a2Cu+1(hfac)(g)+TMVS(g)↑a2Cu+1(hfac)(a)過程2利用所吸附有機金屬原料分子的活化能隨積層板218表面導電性的差異而不同，在已形成由銅所構成初期金屬核的積層板218上的選擇區(qū)域中，優(yōu)先進行兩個有機銅原料分子的歧化反應，形成被還原的一個銅原子Cu(s)、與被氧化為2價的反應產(chǎn)物。
2Cu+1(hafc)(a)aCu(0)(s)+Cu+2(hfac)2(g)↑通過上述的反應機制，在已形成金屬核的積層板上的選擇區(qū)域中進行銅的沉積。因為未形成金屬核的非選擇區(qū)域由絕緣性材料(BPSG)所構成，因此為了在上述非選擇區(qū)域中進行有機銅原料的核形成與膜生長，便需要導電性高于上述選擇區(qū)域的活化能。因此，如圖3所示，截至在上述非選擇區(qū)域沉積銅膜為止，需要供形成初期金屬核用的所謂潛伏期間。
如圖3所示，在形成初期金屬核的選擇區(qū)域中，如黑點所示那樣迅速進行銅膜的沉積。相對于此，判斷在未形成初期金屬核的非選擇區(qū)域中，如白圈所示在直到確認出膜形成為止之前具有時間差。利用圖3的特性，在此時間差期間，通過吸附有機金屬氣體，可在選擇區(qū)域中沉積所需膜厚的銅膜，便可形成銅膜的圖案。此圖案在當屬于布線線路時便形成線路圖形。
在本實施例1中，將基板201溫度設為170℃，將成膜壓力設為1Torr(133Pa)，并在已形成金屬核的積層板218上利用CVD法形成銅膜，便在金屬核形成區(qū)域上獲得膜厚300nm的由銅薄膜所構成的金屬配線215(圖5(b))。此外，在非選擇區(qū)域中，并未發(fā)現(xiàn)銅膜形成。
實施例2在本實施例2中，采用在上述實施例1中所制作的在選擇區(qū)域上形成金屬核的積層板，并利用無電解電鍍法形成銅膜。銅的無電解電鍍浴雖有各種電鍍浴，但是在本實施例2中，電鍍浴則采用由如氯化銅(II)(CuCl2)(如0.05mol/L)、硝酸鈷(Co(No3)2)(如0.15mol/L)、乙二胺(如0.6mol/L)、抗壞血酸(如0.01mol/L)、界面活性劑等所組成的電鍍液，將液體溫度設定在50℃、pH6.75，并以所析出銅皮膜膜厚為300nm的方式將鍍浴中的浸漬時間設定為10分鐘。
在無電解電鍍浴中，以在積層板的選擇區(qū)域中所形成的由銅所構成的金屬核為催化劑，并在核形成區(qū)域中利用如下反應析出銅膜。
Cuen22++2Coen22+aCu+2Coen33++en這樣，通過采用在選擇區(qū)域中已形成金屬核的基板并經(jīng)無電解電鍍而形成銅薄膜，便可形成具有所需圖案形狀的金屬布線。在非選擇區(qū)域中，因為如前述并未形成構成無電解電鍍催化劑的金屬核，因此并不致析出銅，而不致引起銅薄膜的沉積現(xiàn)象。
實施例3在本實施例3中，形成初期金屬核是由鋁(Al)所構成的金屬核，并以此核為基礎，利用銅的選擇CVD法實施形成金屬布線的膜沉積。在金屬核的形成方面采用Al的優(yōu)點是對于如SiO2之類積層板表面可獲得比銅更強的密接性。
供形成金屬核用的液體有機鋁原料采用二甲基氫化鋁DMAlH(Dimethyl AluminiumHydride(CH3)2AlH)。本材料在常溫下為液體，通過加熱而使蒸氣壓上升，便可獲得由有機鋁原料所構成的氣體。將此DMAlH原料氣體如實施例1那樣導入反應室內(nèi)。通過使導入反應室內(nèi)的DMAlH氣體分子接觸積層板而在積層板表面上形成由DMAlH分子所構成的吸附分子層。
在本實施例3中，通過DMAlH氣體導入反應室內(nèi)并與積層板接觸，以及連續(xù)地從反應室中排放出去，便可同時實現(xiàn)對積層板表面形成吸附分子層和排放出氣相中所殘留的DMAlH氣體分子。
最后停止導入DMAlH氣體，并在氣相中的DMAlH氣體排放出之后，利用KrF準分子激光照射圖案狀，便可在積層板表面上形成具有由鋁所構成布線圖案形狀的金屬核。
在完成利用光照射的核形成步驟之后，通過在減壓環(huán)境中進行加熱將積層板表面未照射部分上所吸附的DMAlH分子，，而從氣相中脫離并得以排放出。然后，利用上述實施例1中所示銅的CVD法，在Al的金屬核形成區(qū)域中析出銅膜。
由此便僅在積層板上形成由鋁所構成金屬核形成區(qū)域的區(qū)域(即選擇區(qū)域)中，形成膜厚300nm的銅薄膜而實現(xiàn)由銅所構成的布線形成。
實施例4本實施例4中，在對具有基板201與其上所沉積的上述數(shù)層或薄膜的積層板218所配置的反應室302內(nèi)導入有機金屬原料305氣體之前，先使通過光吸收而生熱的光吸收材料(如硅、硅化鍺合金所構成的光吸收膜)形成在積層板218表面上。具體而言，如實施例1中所述，在形成如圖9(a)所示的接觸孔209，210之后，再在積層板218表面上幾乎整個區(qū)域上，利用如物理氣相沉積法(PVD法)而形成光吸收膜，然后如圖9(b)所示將上述光吸收膜加工成圖案形狀而形成光吸收層401。
其次，采用如圖6所示的反應裝置301，將有機銅原料305氣體導入反應室302內(nèi)，而在光吸收層401與積層板218表面上形成有機銅原料305氣體的吸附分子層(以下稱有機銅原料層)。然后，將反應室302內(nèi)浮游于氣相中的殘留有機銅原料氣體排出。
經(jīng)排氣完畢之后，如圖9(c)所示，對上述有機銅原料層整面照射照射光402。光吸收層401將吸收照射光402中通過上述有機銅原料層的光而產(chǎn)生熱。利用光吸收層401的放熱，使光吸收層401上的有機銅原料層溫度上升，從而使該有機銅原料產(chǎn)生化學反應并形成數(shù)個金屬銅的核403。
其次，如上所述，采用如圖6所示加熱器304，通過對積層板218在有機銅原料的分解溫度以下加熱，便將光吸收層401之外的表面上所吸附的未反應有機銅原料分子的物理吸附予以解除，并脫離上述表面而排放到反應室302外。這樣，便如圖9(d)所示，在積層板218中，形成在光吸收層401上殘留著金屬銅的核403。
也可以金屬銅的核403為薄膜生長的起點，利用電解鍍銅法形成銅薄膜。
實施例5在本實施例5中，也在導入有機金屬原料305氣體之前在積層板502表面上形成光吸收膜501。例如對上述實施例4中所說明的圖9(a)的基板，如圖10(a)所示，在積層板502表面上幾乎整個區(qū)域利用物理氣相沉積法形成光吸收膜501。為使說明簡單化，在圖10所示的例子中，用積層板502表示一個基板。
在實施例5中，不需要對光吸收膜501進行圖案形狀加工。如圖10(b)所示，在積層板502幾乎全部表面上所形成的光吸收膜501上，形成有機銅原料層503之后，便將圖6所示反應室302內(nèi)的氣相中所浮游的殘留有機銅原料氣體予以排出。
經(jīng)排氣完成后，便如圖10(c)所示，例如，使照射光504沿前進路徑505一邊掃描一邊照射光吸收膜501上所形成的有機銅原料層503。光吸收膜501是在光照射部分506中吸收通過有機銅原料層503的光并產(chǎn)生熱。通過對應于光照射部分506的光吸收膜501部分的放熱，便使該光吸收膜501部分上的有機銅原料層503溫度上升，而使該有機銅原料產(chǎn)生化學反應，并產(chǎn)生金屬銅的核。
其次，如上所述，采用圖6所示加熱器304，通過將積層板502在低于有機銅原料的分解溫度下進行加熱，便將光照射部分506之外的表面上所吸附的未反應的有機銅原料分子的物理吸附予以解除并脫離積層板502表面，排放至反應室302外。于是如圖10(d)所示，形成金屬銅核層507。
再者，如圖10(e)所示，以金屬銅核層507為薄膜生長起點，利用電解鍍銅法形成銅薄膜508。然后，如圖10(f)所示，以銅薄膜508為蝕刻罩幕，將光吸收膜501中未形成銅薄膜508的部分利用蝕刻處理而去除。
無論實施例4與實施例5，均可配合需要而重復實施數(shù)次的有機銅原料氣體的吸附、光照射與金屬銅核形成的步驟。此外，優(yōu)選的是，照射光的波長是上述光吸收膜經(jīng)光吸收而可放熱的波長，且為有機銅原料未吸收上述照射光的波長。根據(jù)滿足此條件的方式，便可將照射光的波長、光吸收材料及有機銅原料中至少一種設定為較合適者。
在圖9所示例子中，為了使接觸孔209，210中的源極/漏極區(qū)域206，207與布線相連接，使用如硅或硅化鍺合金之類具導電性的材料作為上述光吸收材料。在不需要通過上述接觸孔的電性連接的情況下，光吸收材料便可采用如具有介電性的材料。
實施例6當金屬的析出對基板不致造成問題時，便可直接在基板表面上形成金屬。
實施例7在上述實施例中，在利用罩幕而形成金屬核圖案方面，雖針以正片的例子進行說明，但是也可利用負片形成金屬核圖案。此實施例參照圖11進行說明。
在本實施例7中，在導入有機金屬原料305氣體之前，先在反應室302內(nèi)如圖11(a)所示，在積層板502表面上形成光吸收膜501。接著，在此積層板502上的光吸收膜501上，在反應室302內(nèi)如圖11(b)所示，形成由有機銅原料所構成的層503之后，再將反應室302內(nèi)浮游在氣相中的殘存有機銅原料氣體排出。
經(jīng)排氣完畢后，在本實施例7中，為使不需要部分的有機銅原料脫離，便將照射光57通過罩幕512(如布線圖案的負片圖案513)，如圖11(c)所示照射著由有機銅原料所構成的層503。此時，通過上述負片圖案513，在相對應于光照射區(qū)域的光吸收膜501部分，將吸收照射光而放熱，而此放熱溫度則根據(jù)形成由有機銅原料所構成層503的氣化溫度(如40～70℃)的方式，調(diào)整所照射的波長或照射光量等。因此僅積層板502上的光未照射部分上殘存著由有機銅原料所構成的層503。
接著，為將由此殘存的有機銅原料所構成的層503進行分解而形成金屬核，如圖11(d)所示，對積層板502整面照射光。此時的照射光，如實施例1所示，可選擇由有機銅原料所構成層503經(jīng)光照射而分解的波長、照射量，也可如實施例4及5所示，選擇光吸收膜501所吸收，并利用其放熱而使由有機銅原料所構成層503產(chǎn)生分解的條件。通過此光照射，在積層板502上所殘存的由有機銅原料所構成的層503便會分解，而如圖11(d)所示形成金屬銅核層507。
然后，再以此金屬銅核層507為薄膜生長的基點(種)，如同上述實施例，形成金屬膜(如銅薄膜508)(圖11(e))。然后，以銅薄膜508為蝕刻罩幕，在利用蝕刻法去除光吸收膜501之后，如圖11(f)所示形成銅布線圖案513。
實施例8在本實施例8中，采用在上述實施例1中所制作的在選擇區(qū)域上形成金屬核的積層板，并利用電解電鍍法形成銅膜。在本實施例8中，銅的電解電鍍浴采用由如硫酸銅(CuSO4)約50[g/L]、硫酸約50[g/L]、氯離子濃度50[ppm]、以及添加劑所構成的電解電鍍液而形成膜厚300nm的銅膜。
在利用電解電鍍而進行的成膜反應中，形成基底的銅的銅下種層(Seed layer)，并以此為催化劑而進行成膜反應。因此當基底上并未存在銅的情況時，電解鍍銅膜便不致析出。
對于本實施例的情況，選擇性地在積層板上形成由銅所構成的金屬核，并借此進行電解電鍍，僅在選擇區(qū)域上沉積構成配線用的銅膜。
根據(jù)本發(fā)明，如上所述，采用僅在選擇區(qū)域上形成金屬核108的積層板103，再通過電鍍法或化學氣相沉積法，而在金屬核108上形成金屬膜110(圖2)，便可在選擇區(qū)域上形成具有所希望的布線形狀的金屬布線。
再者，由銅或以銅為主成分的合金所構成的金屬布線與金屬膜材料便可具有較低的布線電阻，且可僅在選擇區(qū)域中形成各種耐電子遷移性優(yōu)越的金屬布線。
本發(fā)明雖根據(jù)實施方式進行具體說明，但本發(fā)明并不僅限于上述實施方式，在不脫離本發(fā)明主旨的范圍下可進行各種變化。
根據(jù)本發(fā)明，可提供僅在積層板上的選擇區(qū)域中形成布線金屬層的金屬布線層的形成方法。
主要組件符號說明1氣密容器 57 照射光100 氣化器 101 反應室102 有機金屬原料液 103 積層板104 有機金屬分子 105 吸附分子層106 罩幕 107 照射光108 金屬核 109 有機金屬原料分子110 金屬膜 111 氣體導入路徑113 加熱器 114 加壓氣體115 載氣 201 基板203 半導體層 204 門電極絕緣膜205 門電極 206，207源極/漏極區(qū)域208 層間絕緣膜 209，210接觸孔212 照射光 213，214核形成區(qū)域215 金屬配線 216 開口218 積層板301 選擇性形成金屬的裝置302 反應室 303 基板托架304 加熱器305 有機金屬原料、有機銅原料305A 氣密容器 306 流量計307 氣化器 308 加壓氣體309 載氣 310 配管311 排氣室 321 窗322 光學系統(tǒng) 323 光源324 罩幕 325 光學透鏡327 噴淋頭 401 光吸收層402 照射光 403 金屬銅的核501 光吸收膜 502 積層板503 有機銅原料層 504 照射光505 前進路徑 506 光照射部分
507 金屬銅核層508 銅薄膜512 罩幕 513 負片圖案801 基板 802 有機金屬原料分子803 金屬原子 804，805金屬核806 光照射807 罩幕808，809金屬膜
權利要求
1.一種布線金屬層的形成方法，用來在基板上的選擇區(qū)域中形成布線金屬層；包括有在配置有積層板的反應室內(nèi)導入有機金屬分子氣體，而在所述積層板上形成由所述有機金屬分子所構成吸附分子層的步驟1；在所述吸附分子層形成之后，使所述反應室內(nèi)的有機金屬分子的氣體濃度減少或排氣的步驟2；對該積層板上的選擇區(qū)域照射光的步驟3；使在該積層板上的選擇區(qū)域外所形成的所述吸附分子層脫離所述積層板的步驟4；在所述選擇區(qū)域中形成金屬膜的步驟5。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述光照射而對所述選擇區(qū)域的吸附分子層賦予光子能，從而使所述有機金屬分子分解，而形成屬于該有機金屬分子成分的金屬核。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，更包含有在所述步驟1之前，在所述積層板表面上，形成由經(jīng)過光吸收而產(chǎn)生熱的光吸收材料所構成的光吸收膜的形成步驟；通過隨所述光的照射而所產(chǎn)生的所述光吸收膜的放熱對所述吸附分子層賦予熱能，以此所述有機金屬分子便分解并形成所述金屬核。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，重復實施一次以上的所述步驟1起至所述步驟3、或所述步驟1起至所述步驟4。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2包括有將所述有機金屬分子氣體稀釋、或將所述有機金屬分子氣體排放到所述反應室外之中的任一種。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述有機金屬分子包含有如銅、鋁、鈦、鎢、鉭、以及鉬中之任何一種金屬。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬膜由與所述金屬核同種類的金屬或其化合物所構成，并利用電鍍法而形成所述金屬膜。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬膜由與所述金屬核同種類的金屬或其化合物所構成，并利用化學氣相沉積法而形成所述金屬膜。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬膜由與所述金屬核不同種類的金屬或其化合物所構成，并利用所述電鍍法而形成所述金屬膜。
10.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬膜由與所述金屬核不同種類的金屬或其化合物所構成，并利用化學氣相沉積法而形成所述金屬膜。
11.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬膜由銅或銅合金所構成。
12.一種選擇性形成金屬的方法，包括有將有機金屬氣體導入氣密容器內(nèi)，并在所述氣密容器內(nèi)所設置的基板上形成由有機金屬所構成層的步驟；使所述氣密容器內(nèi)的所述有機金屬氣體進行排氣、或減少所述有機金屬氣體濃度的步驟；在已使所述氣密容器內(nèi)的所述有機金屬氣體進行排氣、或減少所述有機金屬氣體濃度后的所述氣密容器內(nèi)所設置基板上，由所述有機金屬所構成的層上形成有光學圖案的步驟；以及使由在未形成有所述光學圖案的非選擇區(qū)域中的所述有機金屬所構成的層脫離基板的步驟。
13.如權利要求12所述的方法，其特征在于，形成由所述有機金屬所構成層的步驟，是在將所述基板預先設定在所述有機金屬氣化溫度以下的狀態(tài)下，形成由所述有機金屬所構成的層。
14.如權利要求12所述的方法，其特征在于，使所述氣密容器內(nèi)的所述有機金屬氣體濃度減少的步驟，是停止對所述氣密容器內(nèi)供應所述有機金屬氣體，并對所述氣密容器內(nèi)供應氮氣或惰性氣體，而進行稀釋或排氣的步驟。
15.如權利要求12所述的方法，其特征在于，所述光學圖案是金屬配線的圖案。
16.如權利要求12、14、15中任一項所述的方法，其特征在于，由所述光學圖案形成區(qū)域的由所述有機金屬所構成的層，是利用使所述有機金屬分子分解而形成金屬核并設置于所述基板上。
17.如權利要求12所述的方法，其特征在于，使由所述非選擇區(qū)域的所述有機金屬所構成層脫離基板的步驟包括有在排氣狀態(tài)下，將所述基板溫度設定為氣化溫度以上、分解溫度以下。
18.一種選擇性形成金屬的裝置，包括有氣密容器；用以支撐設置在所述氣密容器內(nèi)的被成膜基板的支撐板；將所述被成膜基板設定于處理溫度的調(diào)溫機構；對所述氣密容器內(nèi)供應有機金屬氣體的有機金屬氣體供應機構；以及使所述被成膜基板上形成有光學圖案而所設置的光學系統(tǒng)。
19.一種選擇性形成金屬的基板裝置，包括有選擇性設置于基板上的金屬核；以及設置于所述金屬核上的金屬層。
全文摘要
本發(fā)明提供布線金屬層的形成方法、選擇性形成金屬的方法、選擇性形成金屬的裝置以及用以在積層板上的選擇區(qū)域形成布線金屬層的基板裝置，包括有在配置有積層板(103)的反應室(101)內(nèi)導入有機金屬分子氣體，而在所述積層板上形成由所述有機金屬分子所構成吸附分子層(105)的步驟1；在所述吸附分子層形成之后，使所述反應室內(nèi)的有機金屬分子氣體濃度減少或排氣的步驟2；對所述積層板上的選擇區(qū)域進行光照射的步驟3；使在所述積層板上的選擇區(qū)域外所形成的所述吸附分子層脫離所述積層板的步驟4；在所述選擇區(qū)域中形成金屬膜(110)的步驟5。
文檔編號H01L21/285GK1639383SQ0380550
公開日2005年7月13日 申請日期2003年3月7日 優(yōu)先權日2002年3月19日
發(fā)明者青森繁 申請人:株式會社液晶先端技術開發(fā)中心