CN1639383A - 布线金属层的形成方法、选择性形成金属的方法、选择性形成金属的装置及基板装置 - Google Patents

布线金属层的形成方法、选择性形成金属的方法、选择性形成金属的装置及基板装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供布线金属层的形成方法、选择性形成金属的方法、选择性形成金属的装置以及用以在积层板上的选择区域形成布线金属层的基板装置，包括有：在配置有积层板(103)的反应室(101)内导入有机金属分子气体，而在所述积层板上形成由所述有机金属分子所构成吸附分子层(105)的步骤1；在所述吸附分子层形成之后，使所述反应室内的有机金属分子气体浓度减少或排气的步骤2；对所述积层板上的选择区域进行光照射的步骤3；使在所述积层板上的选择区域外所形成的所述吸附分子层脱离所述积层板的步骤4；在所述选择区域中形成金属膜(110)的步骤5。

Description

布线金属层的形成方法、选择性形成金属的方法、 选择性形成金属的装置及基板装置
                               技术领域
本发明涉及如半导体集成电路装置(以下称IC)之类的半导体装置，如液晶显示装置(以下称LCD)的逻辑电路、扫描电路、像素用切换电路之类的显示装置等当中的选择性形成金属的方法、选择性形成金属的装置、基板装置、配线金属层的形成方法；尤其涉及在包含半导体基板、玻璃基板、塑料基板等基板，与其上所层积一层以上(或薄膜)的基板上的选择区域中，形成布线金属层的方法、布线金属层的形成方法、选择性形成金属的方法、选择性形成金属的装置及基板装置。
                               背景技术
在IC[特别是如LSI(大规模集成电路，Large Scale Integrated Circuit)或ULSI(超大规模集成电路，Ultra Large Scale Integrated Circuit)]之类的大规模集成电路装置的制造中，为实现较高的元件密度或较高运行速度的目的下，必须使电路内的信号传输达到高速化，且要求具有较低电阻率的布线材料。此外，在LCD制造中，布线长度随着屏幕的大型化而增加、平均单位面积的像素数增加伴随着半导体元件的微小化、于主基板配置多个外围电路、附加内存功能的单片化等，便要求具有较低电阻率的布线材料。
已知用作布线材料的铝的电阻率约为5μΩcm，且较容易细微加工。但是，经细微化的铝布线图案，在高温及高应力环境下会产生电子移动或应力，由此所引起的电子迁移造成上述布线图案的布线发生断线现象。此外，铝所具有电阻率的大小，在比上述信号传输更为高速化的情况下将有其限度。
因此电阻率低于铝的材料，如电阻率约为2μΩcm的铜及其合金备受瞩目。厚度与铝膜相同的铜布线图案的电阻小于铝布线图案的电阻。此外，相对于铝布线图案，铜布线图案具优越的耐电子迁移性。
用铜作为布线材料的铜布线图案的形成方法之一，已知有组合已知的成膜法与反应性离子蚀刻(Reactive Ion Etching，以下称RIE)法的方法(以下称成膜蚀刻法)。这种方法是在基板(或积层板)几乎整个面上形成铜薄膜后，再利用上述蚀刻法去除构成铜布线图案的区域以外的铜薄膜。
形成铜布线图案的其它方法，有所谓的金属镶嵌法(Damascene Method)(如参照日本专利特开平11-135504号公报)。在该方法中，首先，在基板(或积层板)上所形成的绝缘膜上形成铜布线图案形状的布线沟渠。其次，利用溅镀法等物理气相沉积法PVD(Physical VaporDeposition)法、电镀法、有机金属材料的化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，以下称为CVD)法等方法，以在布线沟渠中充分填满铜的方式，在上述布线沟渠内及上述绝缘膜上形成铜薄膜(以下称为Cu薄膜)。然后，利用如化学机械研磨CMP(Chemical MechanicalPolishing)法之类的研磨法、蚀刻法等，通过仅保留埋藏于上述布线沟渠内的铜而去除上述铜薄膜，便形成埋藏型铜布线图案。
形成铜布线图案的另一种方法，是在基板(或积层板)上分别设置由导电率不同的两种材料所构成的两个区域，并利用CVD法仅在具有导电性的区域中形成铜薄膜的方法(以下称导电率CVD法)(如参照专利文献1)。该方法是在选择性形成铜薄膜之前，为了先形成具有导电性的区域，便在基板(或积层板)上形成导电膜，并将上述区域以外所形成的导电膜利用蚀刻法而去除。然后在利用CVD法仅在上述区域中所形成的导电膜上沉积铜。
但是，在上述成膜蚀刻法或上述金属镶嵌法中，在基板(或积层板)几乎整个面上形成铜薄膜后，由于把构成铜布线图案的区域以外的铜薄膜予以去除，因此造成铜使用效率下降，并导致产品价格上升。此外，在上述导电率CVD法中，为了形成铜薄膜而需要形成导电膜图案，然而利用已知成膜法与蚀刻法，会造成所去除导电膜面积的增加，进而导致导电膜材料的使用效率降低。
用来防止上述导电膜利用蚀刻或研磨方法而造成材料使用效率降低的手段，有一种光反应法(如参照专利文献2)。此光反应法是利用光照射导致有机金属分解，而在基板(或积层板)上直接形成布线图案状的铜薄膜，从而形成布线金属层。
在该方法中，首先，对有机金属原料气体中所配置基板(或积层板)(以下称被处理板)的所需选择区域照射如激光之类的光。受到光照射的有机金属原料将发生光分解，由此随之所析出的同种金属所构成的核，将形成于被处理板的上述选择区域表面上。然后，利用CVD法或无电解电镀法在上述金属核上形成金属膜。在金属膜的形成中，上述金属核上将优先沉积金属，于是，便在上述金属核上形成上述金属膜。
专利文献1：日本专利特开平2-256238号公报
专利文献2：日本专利特开2000-91269号公报(第4至5页、图6)
但是，在上述光反应法中，则存在如下的问题点。图12(a)、图2(b)所示是表示采用上述光反应法的布线金属层形成方法示意图。图12用来说明在基板801上的预定选择区域中，形成金属核804、金属膜808的步骤图。如图12(a)所示，成为用来形成金属核804的源极的有机金属原料分子802以气体方式导入成膜室内，同时通过罩幕807将光806照射于基板801上。通过光806照射，在有机金属原料分子802中将于气相中进行分解反应。此时，在基板801表面附近的气相中所分解、析出的金属原子803附着于基板801表面上，在基板801上实施光806照射的选择部分处便形成金属核804。但是，由于气相中分解、析出的不需要的金属原子803将随反应室内进行成膜的有机金属原料分子802的气体流动而在气相中移动，因此不仅附着在基板801上的预定选择区域，就连基板801上选择区域之外的部分也附着了不需要的金属原子803，造成非选择区域也形成不必要的金属核805。
这样的话，当继续在选择区域内附着有金属核804、选择区域以外附着有不必要金属核805的基板801上利用选择CVD法而形成金属膜、或利用无电解电镀法形成金属膜时，便如图12(b)所示，除了将在经光806照射而形成的选择区域的金属核804上有金属膜808生长之外，非选择区域所附着的金属核805上也将同样有金属膜809的生长。结果，不需要的部分也将形成金属膜809，在形成细微布线的时，便会成为造成布线间短路等现象的原因。布线短路将造成半导体装置或液晶显示装置出现故障等不良的情况。
                               发明内容
本发明的目的在于提供仅在预先选择的区域中形成金属的布线金属层的形成方法、选择性形成金属的方法、选择性形成金属的装置及基板装置。
本发明的布线金属层的形成方法是在积层板上的选择区域中形成布线金属层的方法；包括有：在配置有上述积层板的反应室内导入有机金属分子气体，而在上述积层板上形成由上述有机金属分子所构成吸附分子层的步骤1；在上述吸附分子层形成之后，使上述反应室内的有机金属分子气体浓度减少或排气的步骤2；对上述积层板上的选择区域进行光照射的步骤3；使在上述积层板上的选择区域外所形成的上述吸附分子层脱离上述积层板的步骤4；在上述选择区域中形成金属膜的步骤5。
根据本发明，在上述吸附分子层形成后，在使上述反应室内的有机金属分子气体进行排气或浓度减少之后，再通过对上述基板上的预定选择区域进行光照射，便可使由构成上述有机金属分子的金属所形成的金属核，仅在选择区域内形成。
上述金属核通过上述光的照射而赋予上述吸附分子层以光子能，以此使上述有机金属分子发生分解而形成金属核。
在上述第1步骤之前，当由经光吸收而产生热的光吸收材料所构成的光吸收膜在上述积层板表面形成时，随着上述光的照射而所产生上述光吸收膜放热，便赋予上述吸附分子层以热能，从而上述有机金属分子便将分解，并形成上述金属核。
上述第1步骤起至上述第3步骤、或者上述第1步骤起至上述第4步骤，优选重复一次以上。
使上述有机金属分子气体浓度减少，优选稀释上述有机金属分子气体，或将上述有机金属分子气体排放到上述反应室外两种方法中的任一种。
上述有机金属分子，可包含有如铜、铝、钛、钨、钽、以及钼中的任何一种金属。
上述金属膜优选由与上述金属核同种类的金属或其化合物所构成，并利用镀金属法而形成上述金属膜。
上述金属膜优选由与上述金属核同种类的金属或其化合物所构成，并利用化学气相沉积法而形成上述金属膜。
上述金属膜优选由与上述金属核不同种类的金属或其化合物所构成，并利用电镀法而形成上述金属膜。
上述金属膜优选由与上述金属核不同种类的金属或其化合物所构成，并利用化学气相沉积法而形成上述金属膜。
上述金属膜优选由铜或铜合金所构成。
本发明的选择性形成金属的方法，是将有机金属气体导入到气密容器内，并在上述气密容器内所设置的基板上形成由有机金属所构成的层的步骤；对上述气密容器内的上述有机金属气体进行排气或减小上述有机金属气体浓度的步骤；在已对上述有机金属气体进行排气、或减少上述有机金属气体浓度后的上述气密容器内，在所设置基板上的上述有机金属所构成的层上，形成光学图案的步骤；以及使由在未成像的上述光学图案的非选择区域中的上述有机金属所构成的层脱离基板的步骤。
上述形成由有机金属所构成的层的优选步骤，是在将上述基板预先设定在上述有机金属气化温度以下的状态下，形成由上述有机金属所构成的层。
上述使气密容器内的上述有机金属气体浓度减小的优选步骤，是停止对上述气密容器内供应上述有机金属气体，并对上述气密容器内供应氮气或惰性气体而进行稀释或排气的步骤。
上述光学图案优选金属配线图案。
上述由光学图案所成像的上述有机金属所构成的层，优选是形成金属核的并设置于上述基板上。
上述使由非选择区域的上述有机金属所构成的层脱离基板的优选步骤，包括有：在排气状态下，将上述基板设定在上述有机金属气化温度以上到分解温度以下。
本发明的选择性形成金属的装置，包括有：气密容器；供支撑此气密容器内所设置被成膜基板用的支撑板；将上述被成膜基板设定于处理温度的调温机构；对上述气密容器内供应有机金属气体的有机金属气体供应机构；以及使上述被成膜基板上成像有光学图案而设置的光学系统。
本发明的选择性形成金属的基板装置，包括有：基板上选择性设置的金属核；以及上述金属核上所设置的金属层。
                               附图说明
图1是本发明布线金属层的形成方法的实施示意图；(a)至(c)是本发明配线金属层的形成方法的实施方式概略步骤图。
图2是本发明布线金属层的形成方法的实施示意图；(a)至(c)是表示本发明配线金属层的形成方法的实施方式概略步骤图。
图3是在不同积层板表面上的金属膜的成膜时间与成膜的膜厚度之间的关系图。
图4是显示本发明布线金属层的形成方法第1实施例的图；(a)至(d)是本发明布线金属层的形成方法的第1实施例的概略步骤图。
图5是显示本发明布线金属层的形成方法第1实施例的图；(a)、(b)是本发明布线金属层的形成方法的第1实施例的概略步骤图。
图6是本发明布线金属层的形成方法的第1实施例的反应装置构造示意图。
图7是本发明布线金属层的形成方法的第1实施例的处理流程图。
图8是本发明布线金属层的形成方法的第1实施例中所采用的有机铜原料化学结构式。
图9是显示本发明布线金属层的形成方法的第4实施例的图；(a)至(d)是本发明布线金属层的形成方法的第4实施例的概略步骤图。
图10是显示本发明布线金属层的形成方法的第5实施例的图；(a)至(f)是本发明布线金属层的形成方法的第5实施例的概略步骤图。
图11是显示本发明布线金属层的形成方法的第7实施例的图；(a)至(f)是本发明布线金属层的形成方法第7实施例的概略步骤图。
图12是已知布线金属层的形成方法图；(a)、(b)是采用已知光反应的布线金属层形成方法的示意图。
                            具体实施方式
以下，结合图例针对本发明的实施方式进行详细说明。另外，在以下所说明的图中，对具有相同功能的便赋予相同符号，并省去重复说明。选择性形成金属就象形成布线或形成电极一样。
下面说明本发明的布线金属层的形成方法的实施方式。首先，参照图1(a)～(c)以及图2(a)～(c)针对原理进行说明。在基板(如：玻璃基板)上形成阻挡层而形成积层板103。将此积层板103放置于反应室101内的平台上。将反应室101内排气至真空度如1×10-5Pa以下。
如图1(a)所示，存储在气密容器1中的有机金属原料液102经由压缩气体114传送到气化器100中，在气化器100中，有机金属原料液102被加热到气化温度以上(如：40至70℃)，使有机金属原料液102气化。对气化器100内另外导入载气115(如：惰性气体)，以此对已配置有积层板103的反应室101内导入属于有机金属原料气体的有机金属分子104的气体(步骤1前半段)。通过使已导入反应室101内的有机金属分子104气体与积层板103进行接触而在积层板103上形成由有机金属分子104所构成的层(如：吸附分子层105)(步骤1后半段)。接着，如图1(b)所示，在形成吸附分子层105后，便停止有机金属原料气体的供应，并使反应室101内所残留的有机金属分子104气体浓度减少或排气(步骤2)。步骤2的有机金属分子的气体浓度是指在步骤3中未产生光分解反应或未析出的浓度。此外，如图1(c)所示，对积层板103上所形成吸附分子层105上的预定选择区域照射照射光107(步骤3)，而使由构成有机金属原料液102的有机金属分子的金属所形成的数个金属核108在光照射的选择区域内形成。然后，如图2(a)所示，通过将积层板103上的选择区域外所形成的吸附分子层105加热至温度40℃～70℃以上，以此使有机金属分子所形成的气体脱离积层板103(步骤4)，并往反应室101外排气而排放出去。其次，如图2(b)、(c)所示，在数个金属核108上形成金属膜110(步骤5)。步骤3中的照射光107选择将吸附分子层105进行光分解，并形成金属核的波长的光。例如激光，优选氟化氪KrF激光。在步骤3中，将照射光107照射于选择区域的机构是通过如罩幕106而照射积层板103的。
步骤1后半段积层板103的温度优选为有机金属原料液102的气化温度以下(如：40℃以下的温度)。在对经光照射而吸附于积层板103表面上的吸附分子层105的有机金属原料分子进行光解的上述步骤4(图1(c))中，由于步骤2中将上述气相中所残留有机金属原料气体进行稀释或排放，因此在上述步骤3中，即便进行光照射，在上述气相中上述有机金属原料分子的光解反应实质上并未发生。因此，仅积层板103表面的选择部分经照射光107光照射而形成了金属核108。在此金属核108上形成金属膜110。此成膜机制是利用图3所示的特性而选择性地形成的。
图3所示的是针对金属膜的成膜时间与成膜厚度间的关系，将积层板103的已形成金属核的区域(即选择区域)与未形成金属核的区域(即非选择区域)进行比较后的结果。
如图3所示，在上述选择区域与非选择区域的比较中，截至金属膜开始沉积为止的时间(以下称潜伏期td)，产生20分钟的差异。根据图3的特性图，利用潜伏时期td的特性，便可仅在积层板103上的金属核108上形成如图2(c)所示的金属膜110。
以下，结合图1、图2对各步骤进行更详细的说明。
首先，如图1(a)所示，将如液相有机金属(Organomtallic)原料102的构成金属核与金属膜的原料，加热至气化温度以上的温度(如：40至70℃)，以此便使有机金属原料102的蒸气压增加，而产生由经过气化的有机金属原料分子所构成的气体。将此有机金属原料气体与载气115(如：氮气)一起导入反应室101内。气体导入路径111与反应室101内壁的温度保持在有机金属原料的气化温度，这样这些导入气体既不会粘附在内壁上也不会在上面沉积金属。在导入有机金属原料气体的反应室101内配置有积层板103。接触到积层板103的上述有机金属原料分子(气体分子)104，虽尚未明确，但是利用该有机金属原料分子与积层板103间如范德华力的较弱分子间力所产生的吸附现象(即，物理吸附)，而吸附于积层板103的表面上，以此便形成吸附分子层105。吸附分子层105是对上述有机金属原料气体的暴露时间、或上述有机金属原料供应量等进行调整而由单分子层或多分子层所构成的。
上述有机金属原料气体分子可在气相中自由地移动。如到达积层板103上所形成的如接触孔或沟渠之类的孔形状部分的深处，在上述接触孔或沟渠内的角落处，利用上述物理吸附而形成吸附分子层105。所以，可形成具优越被覆性的吸附分子层105。
在积层板103上形成由上述有机金属原料所构成的吸附分子层105之后，便如图1(b)所示，吸附分子层105的形成中未被使用而残留的有机金属分子104将从反应室101内通过排气口112排出，或者通过与其它惰性气体进行置换而排出。此时，虽优选将气相中的有机金属原料分子104完全排出，但也可在后述的光照射步骤中，将浓度稀释至气相中的反应机率足够低的状态。另外，当与其它惰性气体进行取代处理时，则具有不需要将反应室101内形成真空的优点。
再者，由于上述有机金属原料气体分子所形成的吸附分子层105，在积层板103与有机金属原料分子104进行接触时迅速地形成，因此也可采用在导入上述有机金属原料气体，并使其接触到积层板103之后，便迅速排放到反应室101外的方式，而同时实施上述两个步骤(图1(a)的有机金属原料气体的导入步骤，以及图1(b)的有机金属原料气体的排气、或与其它惰性气体间的置换步骤)。
接着，如图1(c)所示，通过罩幕106(未标出开口部)对吸附在积层板103表面上的有机金属材料的分子层利用已形成所需形状的激光等照射光107实施光照射，以此在照射区域中产生光解反应。通过此步骤，在积层板103上经光照射的选择区域上，利用上述有机金属原料分子的分解而析出金属原子所构成的金属核108，便形成所需的照射图案形状。此时，在构成所照射光的光路的反应室101内的气相中，因为不存在经照射光107而反应的有机金属原料，或者仅存在反应机率充分低的浓度，因此在有机金属分子104到达积层板103表面的途中不致引起气相中的光解反应，且不致于随气相中的析出金属原子而产生金属核108。
在上述利用光照射而形成金属核108的形成步骤中，通过使上述有机金属原料分子(此有机金属原料分子是形成积层板103表面上的由单分子层或多分子层所构成的吸附分子层105)产生光解而形成金属核108，此情况下所形成的金属核108形成区域的密度与图6所示截至选择/非选择区域的膜生长开始为止的潜伏期间td之差关系密切。因此为了获得足够金属核108密度，可重复执行数次图1(a)至(c)所示的金属核108的形成步骤。
在积层板103上形成金属核108之后，如图2(a)所示，通过使用加热器113等对积层板103进行加热，使非选择区域中所吸附的有机金属原料分子，摆脱与积层板103表面间因范德华力等的较弱键连结所产生的吸附(即物理吸附)而随热分解，以此脱离积层板103表面并排出。光照射部分中所析出的金属核108并未随此加热而脱离积层板103表面。在积层板103上仅在照射区域中残留着所析出的金属核108。
其次，如图2(b)所示，通过如采用有机金属原料的CVD法，在积层板103上的金属核108上生长出金属膜110(图2(c))的条件下进行成膜。在普通的选择CVD法中，利用由于积层板103表面的选择/非选择区域材质的差异，而造成成膜初期所形成金属核108的形成速度不同的现象，而优先在选择区域上形成金属膜110。优选使截至形成金属核108为止的时间(一般称潜伏时间)的差值设得足够大。如前所述，随基底(即积层板103)表面的不同所产生的成膜时间与成膜的膜厚间的关系如图6所示。
依照本发明的方法，如图2(b)所示，在利用CVD法而开始进行金属膜的成膜时，因为已利用积层板103上的光照射而在选择区域中形成金属核108，因此在此金属核108的表面部分将优先生长出以有机金属原料分子109为基的金属膜。在非选择区域中，因为并不存在供引起反应用的金属核108，因此便可将与选择区域间的潜伏时间的差值充分放大。
再者，当如上述金属核108在选择区域的形成密度偏低时，在以金属核108为基的选择区域中的金属膜110生长速度将减缓，而使上述潜伏期差值变小。所以，优选形成具足够密度(如1.8×1010个/cm2)的金属核(如前所述，进行数次图1(a)至(c)的金属核108的形成步骤)。这样，如图2(c)所示，在选择区域的金属核108上形成金属膜110。
再者，因为在非选择区域中并不存在如形成膜生长核的金属核108，因此根据图3所示的特性，将阻止不需要的粉粒或金属膜的分性生长，并可在图案状金属核108上形成金属膜110。
再者，在本发明的布线金属层的形成方法中，形成金属核108的金属材料与此金属核108上所生长出的金属膜110材料可以相同也可以不同，因此便可广泛的选择成膜时构成基底的金属核108材料，也可选择金属膜110与基底积层板103面间密接性较佳的材料等。
对于积层板103的选择区域形成金属核108后金属膜110的生长，可采用如前述的化学气相沉积法，也可采用电镀等方法。
图3示金属核形成区域(即选择区域)，与非选择区域间的潜伏期间td的差值，不管所形成金属核108与沉积于其上的金属膜110的材质是否相同或是不同，均可获得如图3所示的潜伏期间td的差值。因此，例如，构成金属布线的金属膜110即便选择与基底积层板103表面间的密接性不佳的材料时，通过选择可与基底积层板103表面间密接性较佳的金属材料作为金属核108的形成材料，并使由该金属材料所构成的层形成于基底的积层板103表面与金属膜110之间，而利用金属核108锚入基底的积层板103表面上，也可获得改善密接性的效果。为使积层板103与金属核108进行密接，优选在光照射后加热积层板103。
再者，因为利用对由吸附在积层板103表面上的有机金属所构成的吸附分子层105实施光照射，而使上述有机金属原料分子进行光分解而在选择区域中形成金属核108，因此供执行光照射用的光源必须选择大于供分解上述有机金属原料用的活化能，即选择具有根据下式确定的光能量的光源。
E＝h v＝h(c/λ)
上式中，h是指普朗克常数(Planck′s constant)，c是指光速，λ是指照射光的波长。所采用的光，如前述必须选择具有如上述大于用来分解有机金属原料的活化能的能量的光。
再者，在积层板103上形成金属核108的材料，优选包含有如：铜、铝、钛、钨、钽、以及钼等金属材料中的其中一种材料。
再者，构成上述金属布线的金属材料，优选为铜或以铜为主成分的合金。铜是如前述属于低电阻且具有优越耐电子迁移性的材料，通过利用铜形成上述布线部分，便可获得特性优越的低电阻布线。
以下，针对本发明的布线金属层的形成方法的具体实施例进行说明。但是，本发明当然并不受限于本实施例。
实施例1
本发明的实施例1，是针对采用本发明的由如铜所构成布线金属层的形成方法，制作对在如玻璃的绝缘性基板上所形成组件的接触窗与连接至接触窗的布线的情况，采用图4、第5图详细说明如下。
首先，如图4(a)所示，在液晶显示装置等之中所使用的无碱玻璃基板201上，利用等离子体CVD法形成膜厚150nm的构成缓冲层202的氧化硅膜(SiO2膜)。接着，在缓冲层202上形成非晶硅膜之后，再在此非晶硅膜的选择区域中，采用激光退火、或固相生长法形成多晶硅膜(Poly-Si膜)。然后，形成由此多晶硅膜所构成半导体层203所形成的区域。在实施例1中，基板虽采用无碱玻璃基板201，但是也可视用途的不同而采用其它，例如：在由单晶硅所构成的基板上，形成有热氧化膜或成为Cu的扩散阻障的硼磷硅玻璃BPSG(Borophosphosilicate Glass)等绝缘膜的基板，也可采用导电体。
接着，在图4(a)所示由多晶硅膜所形成的半导体层203上，如图4(b)所示，紧接在形成构成门电极绝缘膜204的SiO2膜之后，再在门电极绝缘膜204上形成门电极205。然后，利用门电极205作为罩幕而实施杂质植入与活化，而在半导体层203中形成源极/漏极区域206，207，继而在玻璃基板201上形成多晶硅TFT组件的构造。
其次，如图4(c)所示，在上述TFT组件上形成膜厚300nm的作为层间绝缘膜208用的BPSG膜。然后，为了将源极/漏极区域206，207与上述布线连接，对该源极/漏极区域206，207上的层间绝缘膜208采用微影及蚀刻法形成接触孔209，210。然后，在接触孔209，210内形成用来抑制铜扩散的阻障金属(未标出)。阻障金属选择适宜抑制铜扩散且具导电性的材料，可选择如氮化合物(如：氮化钽(TaN)、氮化钛(TiN)等)之类的材料。在实施例1中，在接触孔209，210内形成由TaN所构成膜厚50nm的阻障膜。
其次，采用图6所示的选择性形成金属的装置301，在选择区域上形成金属核(参照图1(c)与图2(a)至(c)的金属核108)。
在图6中，302是由气密容器所形成的反应室，303是基板托架，304是加热器，305是由气密容器305A内收容的液体所构成的有机金属原料，306是液体流量计，307是气化器，308是供压送有机金属原料液用的加压气体(如氮气(N2))，309是供输送有机金属原料气体用的载气(如氮气)，310是属于有机金属原料气体流路的配管，311是排气管，201是基板。321是为了在基板201上成像出光学像而使光通过的窗，在本装置中，其设置于基板201相对方向的反应室302的上壁面上。322是供在基板201上成像出布线图案用的光学系统。光学系统322将光源323、形成布线图案的罩幕324、以及光学透镜325分别设置于同一光轴上。光源323是将基板201上所形成的吸附分子层105的照射区域变成金属核108的波长的光。此光源323是如KrF激光装置。
再者，在反应室302内，为了使从配管310所供应的有机金属原料的气体能均匀扩散在基板201表面上，设计有环状喷淋头327。在此喷淋头327中，为了使有机金属原料的气体能均匀地扩散在基板201表面上而设置有数个扩散孔。这样便构成了选择性形成金属的装置。
通过加热反应室302内壁面与配管310到如40℃以上、70℃以下的温度，便可有效地形成没有处理气体附着的优质膜。由于本实施例中所采用的有机铜原料在70℃以上温度下便开始分解，而在40℃以下的温度下将再度液化，因此需要设定此温度范围。此范围随材料变化而有所不同。
其次，结合图6的装置301、图7的流程图说明选择性形成金属的方法。
开启反应室302的装载匣室，使基板201装载于反应室302的基板托架303的预定位置上(P-1)。为反应室302内排气至预定真空度(P-2)。为加热器304通电而将基板201保持于如40℃以下(P-3)。供应惰性气体给气密容器305A，并压送有机金属原料的液体305(P-4)。
在气化器307中，将所压送的有机金属原料液体在温度如55℃以上温度下进行加热而气化(P-5)后，再通过配管310供应给喷淋头327。喷淋头327将有机金属原料气体以喷雾状扩散到反应室302中，并在基板201上形成由有机金属原料所构成的层(P-6)。
接着，停止有机金属原料气体的供应，并通过排气而将反应室302内的残留有机金属原料气体排放出(P-8)。操作光学系统322，并使罩幕324上所形成的布线图案成像于由上述有机金属原料所构成的层上。结果，在已形成布线图案的选择区域中便形成金属核(P-9)。
然后，当使用基板托架303上所设置的加热器304对基板201进行加热(P-10)时，未成像有布线图案的非选择区域的由有机金属原料所构成的层便剥离并被排放出去(P-11)，而在基板201上形成金属核的布线图案(P-12)。
在此布线图案上形成金属膜之后便完成(P-13)。
为形成上述金属核，在反应室302内的基板托架303上设置如图4(c)所示具有基板201与层积于其上的上述层或薄膜的积层板218。
在本实施例1中，供形成金属核用的有机金属原料305(图6)为铜的有机金属原料，采用铜配位化合物Cu(hfac)TMVS(六氟乙醯丙酮hfac：Hexafluoroacetylacetonate，三甲基乙烯硅甲烷TMVS：Trimethylvinylsilane)而形成金属核。图7所示的是Cu(hfac)TMVS的结构式，表1所示的是Cu(hfac)TMVS的特性。Cu(hfac)TMVS在常温、常压下为液体，通过对其加热并增加其蒸气压便可气化液态的有机金属原料Cu(hfac)TMVS。
表1
    化学式     C10H13CuF6O2Si
    分子量     370.83g/mol
    密度     1.37g/CC
    沸点     +55℃
    融点     +5℃
在利用热CVD法的成膜中，通过使加热到130℃或以上温度的积层板218接触经过气化后的有机金属气体而将上述有机铜原料分解并析出铜。在本实施例1中，由于将Cu(hfac)TMVS气化并导入反应室302内，因此将氮气通过未标出的反应容器(气瓶)送入气密容器305A内，并压送液体的Cu(hfac)TMVS，且在有流量计306控制流量的情况下送入到气化器307。气化器307便利用采用加热机构(未标出)将Cu(hfac)TMVS加热至温度如约40℃而使Cu(hfac)TMVS气化。经气化的Cu(hfac)TMVS便通过属于载气的氮气309而供应给反应室302。此时，通过经气化的Cu(hfac)TMVS的配管310、反应室302内的积层板218以及除基板托架303部分之外的反应室302内壁面，将保持在用来防止随上述有机铜原料附着在该内壁面而析出铜的温度(如40～70℃)下。此外，这些温度是上述有机金属原料采用Cu(hfac)TMVS时的一个例子，必须根据所使用的材料、条件等而适当选择。
经导入到反应室302内的气体状态的Cu(hfac)TMVS是通过接触到反应室302内所设置的积层板218而在积层板218表面上形成利用上述物理吸附所形成的吸附分子层的(参照图1的吸附分子层105)。此时，通过控制积层板218对气体的暴露时间、温度条件、所导入有机金属原料供应量等因素，便可在积层板218表面上形成由单分子层或多分子层所构成的上述吸附分子层。
再者，如本实施例1，即便具有供连接用的如接触孔209，210之类的凹孔形状或沟渠形状的积层板218表面，由于在此将吸附的以气态到达的有机铜原料分子，因此不管形状如何，对上述积层板表面具有优越的覆盖性，可形成上述有机铜原料分子的吸附分子层。
在本实施例1中，将上述基板温度设定为25℃，上述有机金属原料Cu(hfac)TMVS的供应流量设定为0.3g/min，向反应室302供应经过气化的上述有机金属原料用的载气流量设定为300sccm，而在积层板218表面上利用上述物理吸附而形成吸附分子层。
在积层板218表面上形成由有机铜原料所构成的由上述物理吸附所形成的吸附分子层之后，从反应室302中所设置的排气室311进行排气而将上述有机铜原料排放出。
再者，从上述气相中排放出有机金属原料分子的排放步骤是在上述利用物理吸附形成吸附分子层的形成步骤中同时执行上述有机金属原料气体的导入与排放，并在形成上述吸附分子层之后，便停止上述有机金属原料气体的供应，且将反应室302内残存的有机气体排放出去。
残存气体排放完毕后，如图4(d)所示，通过具有形成所需布线图案用的开口216的光罩211，对积层板218表面上所吸附的有机铜原料的吸附分子层进行照射光212照射。即在吸附分子层表面上成像出光罩211的图案。积层板218表面上所吸附的有机铜原料分解时所需的活化能随吸附有上述有机铜原料的表面而有所不同。上述积层板表面上所吸附有机铜原料的活化能与上述吸附表面的电阻率之间具有正比关系，在导电性表面上较容易分解，而在绝缘性表面上进行分解则需要更高的活化能。
本实施例1中所采用的有机铜原料如Cu(hfac)TMVS分解所需的活化能必须至少约5～30kcal/mol。当表面吸附的上述有机铜原料经光照而分解并形成核时，例如，具有光子能为30kcal/mol的光的波长为λ＝960nm。但是，实际上，上述有机铜原料对所照射光波长的光吸收将受到投影图案用光学系统等的限制，因此优选采用具有从可见光区域至紫外线、真空紫外线区域波长的光源。
在本实施例中，光源是采用波长248nm的KrF(氟化氪)准分子激光进行光照射。波长248nm的光子能量约为115kcal/mol，因为属于上述有机铜原料的Cu(hfac)TMVS也具有足够的光吸收能力，因此可赋予足够的能量以使表面吸附的上述有机铜原料进行分解、核形成。通过上述事项，便如图4(d)所示，在积层板218表面的有机铜原料层上，通过光罩211选择性地照射照射光212而形成核形成区域213，214。照射光仅需具有供分解吸附分子层所用的活化能即可。
在形成核形成区域213，214之后，在上述有机金属原料的分解温度以下采用加热器(图6的304)加热基板201，使非选择区域中所吸附的未反应有机金属原料分子脱离积层板218表面，同时将上述未反应的有机金属原料分子从气相中排放至反应室(图6的302)之外。在本实施例1中，通过将基板201加热至约50℃便可使已吸附的上述有机金属原料分子在未被分解的情况下脱离积层板218表面并被排放出。
经过上述步骤，如图5(a)所示，仅在积层板218上经实施光照射的选择区域中形成由铜所构成金属核的核形成区域213，214。在非照射部分则因为有机铜原料并未产生光分解及热分解，因此并未形成金属核，而且也因为并未产生气相中的光分解反应、热分解反应，所以在光照射区域以外的非选择积层板218表面上不会产生核。
在核形成步骤完成之后，积层板218可以留在先前进行成核反应的同一个反应室，也可将其移到另一个铜的CVD反应室内。将此反应室302进行排气之后，将基板201加热至130～200℃温度范围内的一定温度。在基板201温度稳定之后，将在反应室内形成铜膜用的成膜原料Cu(hfac)TMVS在经气化后导入该反应室内。如果仅采用本发明中图6所示的装置，通过加热器304把基板201加热至如160℃，并导入有机金属原料，便可采用相同装置进行热CVD。
积层板218表面的铜沉积在积层板218上形成的金属核(铜核)与有机铜原料气体之间进行如下反应过程。
过程1：在气相中，利用有机铜原料分子中的TMVS的分解、脱离而形成具1价氧化铜的中间产物Cu(hfac)(g)并吸附在积层板表面上(a)。
2Cu+1(hafc)TMVS(g)a2Cu+1(hfac)(g)+TMVS(g)↑a2Cu+1(hfac)(a)
过程2：利用所吸附有机金属原料分子的活化能随积层板218表面导电性的差异而不同，在已形成由铜所构成初期金属核的积层板218上的选择区域中，优先进行两个有机铜原料分子的歧化反应，形成被还原的一个铜原子Cu(s)、与被氧化为2价的反应产物。
2Cu+1(hafc)(a)aCu(0)(s)+Cu+2(hfac)2(g)↑
通过上述的反应机制，在已形成金属核的积层板上的选择区域中进行铜的沉积。因为未形成金属核的非选择区域由绝缘性材料(BPSG)所构成，因此为了在上述非选择区域中进行有机铜原料的核形成与膜生长，便需要导电性高于上述选择区域的活化能。因此，如图3所示，截至在上述非选择区域沉积铜膜为止，需要供形成初期金属核用的所谓潜伏期间。
如图3所示，在形成初期金属核的选择区域中，如黑点所示那样迅速进行铜膜的沉积。相对于此，判断在未形成初期金属核的非选择区域中，如白圈所示在直到确认出膜形成为止之前具有时间差。利用图3的特性，在此时间差期间，通过吸附有机金属气体，可在选择区域中沉积所需膜厚的铜膜，便可形成铜膜的图案。此图案在当属于布线线路时便形成线路图形。
在本实施例1中，将基板201温度设为170℃，将成膜压力设为1Torr(133Pa)，并在已形成金属核的积层板218上利用CVD法形成铜膜，便在金属核形成区域上获得膜厚300nm的由铜薄膜所构成的金属配线215(图5(b))。此外，在非选择区域中，并未发现铜膜形成。
实施例2
在本实施例2中，采用在上述实施例1中所制作的在选择区域上形成金属核的积层板，并利用无电解电镀法形成铜膜。铜的无电解电镀浴虽有各种电镀浴，但是在本实施例2中，电镀浴则采用由如氯化铜(II)(CuCl2)(如0.05mol/L)、硝酸钴(Co(No3)2)(如0.15mol/L)、乙二胺(如0.6mol/L)、抗坏血酸(如0.01mol/L)、界面活性剂等所组成的电镀液，将液体温度设定在50℃、pH6.75，并以所析出铜皮膜膜厚为300nm的方式将镀浴中的浸渍时间设定为10分钟。
在无电解电镀浴中，以在积层板的选择区域中所形成的由铜所构成的金属核为催化剂，并在核形成区域中利用如下反应析出铜膜。
Cuen2 2++2Coen2 2+aCu+2Coen3 3++en
这样，通过采用在选择区域中已形成金属核的基板并经无电解电镀而形成铜薄膜，便可形成具有所需图案形状的金属布线。在非选择区域中，因为如前述并未形成构成无电解电镀催化剂的金属核，因此并不致析出铜，而不致引起铜薄膜的沉积现象。
实施例3
在本实施例3中，形成初期金属核是由铝(Al)所构成的金属核，并以此核为基础，利用铜的选择CVD法实施形成金属布线的膜沉积。在金属核的形成方面采用Al的优点是对于如SiO2之类积层板表面可获得比铜更强的密接性。
供形成金属核用的液体有机铝原料采用二甲基氢化铝DMAlH(Dimethyl AluminiumHydride：(CH3)2AlH)。本材料在常温下为液体，通过加热而使蒸气压上升，便可获得由有机铝原料所构成的气体。将此DMAlH原料气体如实施例1那样导入反应室内。通过使导入反应室内的DMAlH气体分子接触积层板而在积层板表面上形成由DMAlH分子所构成的吸附分子层。
在本实施例3中，通过DMAlH气体导入反应室内并与积层板接触，以及连续地从反应室中排放出去，便可同时实现对积层板表面形成吸附分子层和排放出气相中所残留的DMAlH气体分子。
最后停止导入DMAlH气体，并在气相中的DMAlH气体排放出之后，利用KrF准分子激光照射图案状，便可在积层板表面上形成具有由铝所构成布线图案形状的金属核。
在完成利用光照射的核形成步骤之后，通过在减压环境中进行加热将积层板表面未照射部分上所吸附的DMAlH分子，，而从气相中脱离并得以排放出。然后，利用上述实施例1中所示铜的CVD法，在Al的金属核形成区域中析出铜膜。
由此便仅在积层板上形成由铝所构成金属核形成区域的区域(即选择区域)中，形成膜厚300nm的铜薄膜而实现由铜所构成的布线形成。
实施例4
本实施例4中，在对具有基板201与其上所沉积的上述数层或薄膜的积层板218所配置的反应室302内导入有机金属原料305气体之前，先使通过光吸收而生热的光吸收材料(如：硅、硅化锗合金所构成的光吸收膜)形成在积层板218表面上。具体而言，如实施例1中所述，在形成如图9(a)所示的接触孔209，210之后，再在积层板218表面上几乎整个区域上，利用如物理气相沉积法(PVD法)而形成光吸收膜，然后如图9(b)所示将上述光吸收膜加工成图案形状而形成光吸收层401。
其次，采用如图6所示的反应装置301，将有机铜原料305气体导入反应室302内，而在光吸收层401与积层板218表面上形成有机铜原料305气体的吸附分子层(以下称有机铜原料层)。然后，将反应室302内浮游于气相中的残留有机铜原料气体排出。
经排气完毕之后，如图9(c)所示，对上述有机铜原料层整面照射照射光402。光吸收层401将吸收照射光402中通过上述有机铜原料层的光而产生热。利用光吸收层401的放热，使光吸收层401上的有机铜原料层温度上升，从而使该有机铜原料产生化学反应并形成数个金属铜的核403。
其次，如上所述，采用如图6所示加热器304，通过对积层板218在有机铜原料的分解温度以下加热，便将光吸收层401之外的表面上所吸附的未反应有机铜原料分子的物理吸附予以解除，并脱离上述表面而排放到反应室302外。这样，便如图9(d)所示，在积层板218中，形成在光吸收层401上残留着金属铜的核403。
也可以金属铜的核403为薄膜生长的起点，利用电解镀铜法形成铜薄膜。
实施例5
在本实施例5中，也在导入有机金属原料305气体之前在积层板502表面上形成光吸收膜501。例如对上述实施例4中所说明的图9(a)的基板，如图10(a)所示，在积层板502表面上几乎整个区域利用物理气相沉积法形成光吸收膜501。为使说明简单化，在图10所示的例子中，用积层板502表示一个基板。
在实施例5中，不需要对光吸收膜501进行图案形状加工。如图10(b)所示，在积层板502几乎全部表面上所形成的光吸收膜501上，形成有机铜原料层503之后，便将图6所示反应室302内的气相中所浮游的残留有机铜原料气体予以排出。
经排气完成后，便如图10(c)所示，例如，使照射光504沿前进路径505一边扫描一边照射光吸收膜501上所形成的有机铜原料层503。光吸收膜501是在光照射部分506中吸收通过有机铜原料层503的光并产生热。通过对应于光照射部分506的光吸收膜501部分的放热，便使该光吸收膜501部分上的有机铜原料层503温度上升，而使该有机铜原料产生化学反应，并产生金属铜的核。
其次，如上所述，采用图6所示加热器304，通过将积层板502在低于有机铜原料的分解温度下进行加热，便将光照射部分506之外的表面上所吸附的未反应的有机铜原料分子的物理吸附予以解除并脱离积层板502表面，排放至反应室302外。于是如图10(d)所示，形成金属铜核层507。
再者，如图10(e)所示，以金属铜核层507为薄膜生长起点，利用电解镀铜法形成铜薄膜508。然后，如图10(f)所示，以铜薄膜508为蚀刻罩幕，将光吸收膜501中未形成铜薄膜508的部分利用蚀刻处理而去除。
无论实施例4与实施例5，均可配合需要而重复实施数次的有机铜原料气体的吸附、光照射与金属铜核形成的步骤。此外，优选的是，照射光的波长是上述光吸收膜经光吸收而可放热的波长，且为有机铜原料未吸收上述照射光的波长。根据满足此条件的方式，便可将照射光的波长、光吸收材料及有机铜原料中至少一种设定为较合适者。
在图9所示例子中，为了使接触孔209，210中的源极/漏极区域206，207与布线相连接，使用如硅或硅化锗合金之类具导电性的材料作为上述光吸收材料。在不需要通过上述接触孔的电性连接的情况下，光吸收材料便可采用如具有介电性的材料。
实施例6
当金属的析出对基板不致造成问题时，便可直接在基板表面上形成金属。
实施例7
在上述实施例中，在利用罩幕而形成金属核图案方面，虽针以正片的例子进行说明，但是也可利用负片形成金属核图案。此实施例参照图11进行说明。
在本实施例7中，在导入有机金属原料305气体之前，先在反应室302内如图11(a)所示，在积层板502表面上形成光吸收膜501。接着，在此积层板502上的光吸收膜501上，在反应室302内如图11(b)所示，形成由有机铜原料所构成的层503之后，再将反应室302内浮游在气相中的残存有机铜原料气体排出。
经排气完毕后，在本实施例7中，为使不需要部分的有机铜原料脱离，便将照射光57通过罩幕512(如布线图案的负片图案513)，如图11(c)所示照射着由有机铜原料所构成的层503。此时，通过上述负片图案513，在相对应于光照射区域的光吸收膜501部分，将吸收照射光而放热，而此放热温度则根据形成由有机铜原料所构成层503的气化温度(如40～70℃)的方式，调整所照射的波长或照射光量等。因此仅积层板502上的光未照射部分上残存着由有机铜原料所构成的层503。
接着，为将由此残存的有机铜原料所构成的层503进行分解而形成金属核，如图11(d)所示，对积层板502整面照射光。此时的照射光，如实施例1所示，可选择由有机铜原料所构成层503经光照射而分解的波长、照射量，也可如实施例4及5所示，选择光吸收膜501所吸收，并利用其放热而使由有机铜原料所构成层503产生分解的条件。通过此光照射，在积层板502上所残存的由有机铜原料所构成的层503便会分解，而如图11(d)所示形成金属铜核层507。
然后，再以此金属铜核层507为薄膜生长的基点(种)，如同上述实施例，形成金属膜(如铜薄膜508)(图11(e))。然后，以铜薄膜508为蚀刻罩幕，在利用蚀刻法去除光吸收膜501之后，如图11(f)所示形成铜布线图案513。
实施例8
在本实施例8中，采用在上述实施例1中所制作的在选择区域上形成金属核的积层板，并利用电解电镀法形成铜膜。在本实施例8中，铜的电解电镀浴采用由如硫酸铜(CuSO4)约50[g/L]、硫酸约50[g/L]、氯离子浓度50[ppm]、以及添加剂所构成的电解电镀液而形成膜厚300nm的铜膜。
在利用电解电镀而进行的成膜反应中，形成基底的铜的铜下种层(Seed layer)，并以此为催化剂而进行成膜反应。因此当基底上并未存在铜的情况时，电解镀铜膜便不致析出。
对于本实施例的情况，选择性地在积层板上形成由铜所构成的金属核，并借此进行电解电镀，仅在选择区域上沉积构成配线用的铜膜。
根据本发明，如上所述，采用仅在选择区域上形成金属核108的积层板103，再通过电镀法或化学气相沉积法，而在金属核108上形成金属膜110(图2)，便可在选择区域上形成具有所希望的布线形状的金属布线。
再者，由铜或以铜为主成分的合金所构成的金属布线与金属膜材料便可具有较低的布线电阻，且可仅在选择区域中形成各种耐电子迁移性优越的金属布线。
本发明虽根据实施方式进行具体说明，但本发明并不仅限于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围下可进行各种变化。
根据本发明，可提供仅在积层板上的选择区域中形成布线金属层的金属布线层的形成方法。
主要组件符号说明
1    气密容器                 57      照射光
100  气化器                   101     反应室
102  有机金属原料液           103     积层板
104  有机金属分子             105     吸附分子层
106  罩幕                     107     照射光
108  金属核                   109     有机金属原料分子
110  金属膜                   111     气体导入路径
113  加热器                   114     加压气体
115  载气                     201     基板
203  半导体层                 204     门电极绝缘膜
205  门电极                   206，207源极/漏极区域
208  层间绝缘膜               209，210接触孔
212  照射光                   213，214核形成区域
215  金属配线                 216     开口
218  积层板
301  选择性形成金属的装置
302  反应室                   303     基板托架
304  加热器
305  有机金属原料、有机铜原料
305A 气密容器                 306     流量计
307  气化器                   308     加压气体
309  载气                     310     配管
311  排气室                   321     窗
322  光学系统                 323     光源
324  罩幕                     325     光学透镜
327  喷淋头                   401     光吸收层
402  照射光                   403     金属铜的核
501  光吸收膜                 502     积层板
503  有机铜原料层             504     照射光
505  前进路径                 506     光照射部分
507   金属铜核层                508  铜薄膜
512   罩幕                      513  负片图案
801   基板                      802  有机金属原料分子
803   金属原子                  804，805金属核
806   光照射                    807  罩幕
808，809金属膜

Claims (19)

1.一种布线金属层的形成方法，用来在基板上的选择区域中形成布线金属层；包括有：在配置有积层板的反应室内导入有机金属分子气体，而在所述积层板上形成由所述有机金属分子所构成吸附分子层的步骤1；在所述吸附分子层形成之后，使所述反应室内的有机金属分子的气体浓度减少或排气的步骤2；对该积层板上的选择区域照射光的步骤3；使在该积层板上的选择区域外所形成的所述吸附分子层脱离所述积层板的步骤4；在所述选择区域中形成金属膜的步骤5。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述光照射而对所述选择区域的吸附分子层赋予光子能，从而使所述有机金属分子分解，而形成属于该有机金属分子成分的金属核。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，更包含有：在所述步骤1之前，在所述积层板表面上，形成由经过光吸收而产生热的光吸收材料所构成的光吸收膜的形成步骤；通过随所述光的照射而所产生的所述光吸收膜的放热对所述吸附分子层赋予热能，以此所述有机金属分子便分解并形成所述金属核。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，重复实施一次以上的所述步骤1起至所述步骤3、或所述步骤1起至所述步骤4。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括有：将所述有机金属分子气体稀释、或将所述有机金属分子气体排放到所述反应室外之中的任一种。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机金属分子包含有如铜、铝、钛、钨、钽、以及钼中之任何一种金属。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属膜由与所述金属核同种类的金属或其化合物所构成，并利用电镀法而形成所述金属膜。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属膜由与所述金属核同种类的金属或其化合物所构成，并利用化学气相沉积法而形成所述金属膜。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属膜由与所述金属核不同种类的金属或其化合物所构成，并利用所述电镀法而形成所述金属膜。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属膜由与所述金属核不同种类的金属或其化合物所构成，并利用化学气相沉积法而形成所述金属膜。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属膜由铜或铜合金所构成。
12.一种选择性形成金属的方法，包括有：
将有机金属气体导入气密容器内，并在所述气密容器内所设置的基板上形成由有机金属所构成层的步骤；
使所述气密容器内的所述有机金属气体进行排气、或减少所述有机金属气体浓度的步骤；
在已使所述气密容器内的所述有机金属气体进行排气、或减少所述有机金属气体浓度后的所述气密容器内所设置基板上，由所述有机金属所构成的层上形成有光学图案的步骤；以及
使由在未形成有所述光学图案的非选择区域中的所述有机金属所构成的层脱离基板的步骤。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，形成由所述有机金属所构成层的步骤，是在将所述基板预先设定在所述有机金属气化温度以下的状态下，形成由所述有机金属所构成的层。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，使所述气密容器内的所述有机金属气体浓度减少的步骤，是停止对所述气密容器内供应所述有机金属气体，并对所述气密容器内供应氮气或惰性气体，而进行稀释或排气的步骤。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述光学图案是金属配线的图案。
16.如权利要求12、14、15中任一项所述的方法，其特征在于，由所述光学图案形成区域的由所述有机金属所构成的层，是利用使所述有机金属分子分解而形成金属核并设置于所述基板上。
17.如权利要求12所述的方法，其特征在于，使由所述非选择区域的所述有机金属所构成层脱离基板的步骤包括有：在排气状态下，将所述基板温度设定为气化温度以上、分解温度以下。
18.一种选择性形成金属的装置，包括有：
气密容器；
用以支撑设置在所述气密容器内的被成膜基板的支撑板；
将所述被成膜基板设定于处理温度的调温机构；
对所述气密容器内供应有机金属气体的有机金属气体供应机构；以及
使所述被成膜基板上形成有光学图案而所设置的光学系统。
19.一种选择性形成金属的基板装置，包括有：
选择性设置于基板上的金属核；以及
设置于所述金属核上的金属层。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102214621A (zh) * 2010-04-05 2011-10-12 台湾积体电路制造股份有限公司 半导体装置封装体及其制造方法
CN109154083A (zh) * 2016-03-03 2019-01-04 核心技术株式会社 薄膜形成装置用基板托盘

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7235431B2 (en) * 2004-09-02 2007-06-26 Micron Technology, Inc. Methods for packaging a plurality of semiconductor dice using a flowable dielectric material
US20080206949A1 (en) * 2007-02-28 2008-08-28 Semiconductor Technology Academic Research Center Apparatus for forming conductor, method for forming conductor, and method for manufacturing semiconductor device
US7923298B2 (en) * 2007-09-07 2011-04-12 Micron Technology, Inc. Imager die package and methods of packaging an imager die on a temporary carrier
CN102341902A (zh) 2009-03-03 2012-02-01 东京毅力科创株式会社 载置台结构、成膜装置和原料回收方法
KR20100110563A (ko) * 2009-04-03 2010-10-13 주식회사 서흥플라즈마 버퍼층을 갖는 연성 동박 적층판 및 그의 제조 방법
KR102346372B1 (ko) * 2015-10-13 2021-12-31 인프리아 코포레이션 유기주석 옥사이드 하이드록사이드 패터닝 조성물, 전구체 및 패터닝
KR101765244B1 (ko) * 2015-12-14 2017-08-07 참엔지니어링(주) 증착 장치 및 증착 방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5393577A (en) * 1990-06-19 1995-02-28 Nec Corporation Method for forming a patterned layer by selective chemical vapor deposition
US5246745A (en) * 1991-12-23 1993-09-21 International Business Machines Corporation Laser-induced chemical vapor deposition of thin-film conductors
JP3194363B2 (ja) * 1997-06-25 2001-07-30 財団法人神奈川科学技術アカデミー パターニング方法およびパターニング装置
JP2000133652A (ja) 1998-10-27 2000-05-12 Mitsubishi Electric Corp 金属配線形成方法および金属配線形成装置
JP2003082464A (ja) * 2001-09-10 2003-03-19 Mitsubishi Electric Corp 化学気相成長法用液体原料、化学気相成長法による膜形成方法、および、化学気相成長装置
JP3937892B2 (ja) * 2002-04-01 2007-06-27 日本電気株式会社 薄膜形成方法および半導体装置の製造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102214621A (zh) * 2010-04-05 2011-10-12 台湾积体电路制造股份有限公司 半导体装置封装体及其制造方法
US8946742B2 (en) 2010-04-05 2015-02-03 Tsmc Solid State Lighting Ltd. Semiconductor package with through silicon vias
CN109154083A (zh) * 2016-03-03 2019-01-04 核心技术株式会社 薄膜形成装置用基板托盘
CN109154083B (zh) * 2016-03-03 2021-02-05 核心技术株式会社 薄膜形成装置用基板托盘

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