專利名稱：半導(dǎo)體器件的薄膜的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在此公開的本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件的薄膜的形成方法，更具體地，
涉及一種采用非電鍍工藝(electroless plating process )形成半導(dǎo)體器件的薄 膜的方法。
背景技術(shù)：
，
一般來說，半導(dǎo)體器件的薄膜可以采用化學(xué)氣相沉積(CVD， chemical vapor deposition)工藝、物理氣才目沉積(PVD， physical vapor deposition)工 藝、電化學(xué)沉積(ECD， electrochemical deposition)工藝和非電鍍工藝中的一 種工藝來形成。電化學(xué)沉積(ECD)工藝可以獲得包含比較少量的雜質(zhì)以及 與其它工藝相比具有相對(duì)較好特性的金屬層。但是，由于電化學(xué)沉積(ECD) 工藝是一種使用外部電源的沉積金屬層的方法，因此其缺點(diǎn)在于由于電壓 降(voltage drop)而難以將其應(yīng)用到大的晶片(wafer)并且由于需要好的籽 晶層(seed layer)而^f吏工藝變復(fù)雜。
為了解決上述缺點(diǎn)，利用晶片表面被活化之后在溶液中的還原劑 (reducing agent)和氧化劑(oxidizing agent)之間的電離的差異來沉積金屬 層的方法已經(jīng)在美國(guó)專利No.6,126，989中被提出。由于該方法不需要形成銅 籽晶層的工藝并且在不使用外部電源的情況下在整個(gè)晶片之上均勻地進(jìn)行 沉積，因此其具有改善由電壓降造成的均勾度降低的優(yōu)點(diǎn)。而且，由于該方 法不需要形成銅籽晶層的工藝，所以可以簡(jiǎn)化工藝從而提高生產(chǎn)力。例如， 與電化學(xué)沉積(ECD)相比，在美國(guó)專利No. 6,126,989中公開的非電鍍工藝 會(huì)變得簡(jiǎn)化。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種半導(dǎo)體器件的薄膜的形成方法。該方法包括將液化的金屬離子 源吸收到襯底上、用漂洗溶液去除未被吸收到襯底上的任何液化的金屬離子 源、用液化的還原劑將吸收的液化的金屬離子源還原成金屬層以及用漂洗溶
液去除在襯底上的任何剩余的液化的還原劑和任何反應(yīng)殘留物以形成半導(dǎo) 體器件的薄膜。
實(shí)施例提供了 一種半導(dǎo)體器件的薄膜的形成方法，其可以包括設(shè)置襯底
的步驟；向襯底提供第一液化金屬離子源以將第一液化金屬離子源吸收到襯 底上的第一金屬離子吸收步驟；向襯底提供漂洗溶液以去除未被吸收到襯底 上的第一液化金屬離子源的第一漂洗步驟；通過利用第一液化還原劑還原被 吸收到襯底上的第一液化金屬離子源在村底上沉積第 一金屬層的第 一金屬 離子還原步驟；向襯底提供漂洗溶液以去除剩余的第一液化還原劑和第一反 應(yīng)殘留物的第二漂洗步驟；為襯底提供第二液化金屬離子源以將第二液化金 屬離子源吸收到第一金屬層上的第二金屬離子吸收步驟；為襯底提供漂洗溶 液以去除未被吸收到第一金屬層的第二液化金屬離子源的第三漂洗步驟；通 過利用第二液化還原劑還原被吸收到第 一金屬層上的第二液化金屬離子源 以沉積第二金屬層堆疊在第一金屬層上的層疊金屬層的第二金屬離子還原 步驟；為襯底提供漂洗溶液以去除剩余的第二液化還原劑和第二反應(yīng)殘留物 的第四漂洗步驟。


包括附圖旨在提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且附圖被并入和構(gòu)成說明 書的一部分。這些圖與說明書 一起示出了本發(fā)明的示意性實(shí)施例并且被用來 說明本發(fā)明的原理。在圖中
圖1為圖解根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的薄膜的形成方法的示意
圖2為表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的薄膜的形成方法的流程
圖3為表征根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的薄膜的形成方法的曲線
圖4A和4B為圖解根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的薄膜的形 成方法的示意圖5為表示根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的薄膜的形成方法的
流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參照示出了本發(fā)明的實(shí)施例的附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面地描述。 但是，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)為許多不同的形式并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為限于在此列出 的實(shí)施例。而是，提供這些實(shí)施例使得本發(fā)明的公開充分和完整，并且向本 領(lǐng)域的技術(shù)人員全面地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。在附圖中，為了清晰夸大了層和 區(qū)域的尺寸和相對(duì)尺寸。通篇說明書中相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件
應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)一個(gè)元件被稱為"連接"或"耦合"到另一個(gè)元件時(shí)，其 可能直接連接或直接耦合到其它元件或者可以存在中間元件。相反，當(dāng)一個(gè) 元件被稱為"直接連接"或"直接耦合"到另 一個(gè)元件時(shí)，則不存在中間元件。 如此處所用的，術(shù)語(yǔ)"和/或"包括一個(gè)或多個(gè)所列相關(guān)項(xiàng)目的任何及所有組合 并且可以縮寫為"/"。
應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然這里可使用術(shù)語(yǔ)第一、第二等描述各種元件，但是 這些元件不應(yīng)該受限于這些術(shù)語(yǔ)。這些術(shù)語(yǔ)僅用于將一個(gè)元件與另外的元件 相區(qū)別。例如，第一區(qū)域/層可能被稱為第二區(qū)域/層，類似地，第二區(qū)域/層 可能被稱為第 一 區(qū)域/層而不脫離本公開的教導(dǎo)。
這里使用的術(shù)語(yǔ)是僅僅為了描述特別實(shí)施例的目的而不旨在限制本發(fā)
明。如此處所用的，單數(shù)形式"一 (a) ，，、 "一 (an)，，和"該(the)，，也旨在包 括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另有明確表述。還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在此說明書中 使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)"包括(comprises )"和/或"包括(comprising)"、或者"包括 (includes)"和/或"包括(including)"說明所述特征、區(qū)域、整體、步驟、操作、 元件和/或組分的存在，但是不排除存在或附加一個(gè)或多個(gè)其它特征、區(qū)域、 整體、步驟、操作、元件、.組分和/或其組。
可以參照截面圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，這些圖是本發(fā)明的理想實(shí) 施例的示意圖。因而，舉例來說，由制造技術(shù)和/或公差引起的圖示形狀的變 化是可以預(yù)見的。因此，本發(fā)明實(shí)施例不應(yīng)當(dāng)被解釋為限于這里所示的區(qū)域 的具體形狀，而是包括由于例如由制造產(chǎn)生的形狀的偏離。例如，圖示為矩 形的區(qū)域可以具有圓形或曲線形的特征。因此，在圖中所示的區(qū)域本質(zhì)上是 示意性的且不旨在限制本發(fā)明的范圍。
除非另行定義，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科技術(shù)語(yǔ))具有 本發(fā)明所屬領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員所通常理解的相同含義。還應(yīng)當(dāng)理解的 是，諸如那些在通用的字典中所定義的術(shù)語(yǔ)，除非此處加以明確定義，否則 應(yīng)當(dāng)被解釋為具有與在相關(guān)的技術(shù)和/或本申請(qǐng)的上下文中的含義相一致的 含義，而不應(yīng)被解釋為理想化的或過度形式化的意義。
圖1為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的薄膜的形成方法的示意
圖，圖2為表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的薄膜的形成方法的流程圖。
參考圖l和2，可以為襯底100提供金屬離子源(metal ion source ) 110 從而利用非電鍍工藝向襯底100的表面100a沉積或者鍍覆金屬層150。可以 進(jìn)行金屬離子吸收步驟(S200)并且金屬離子源110可以在襯底100的表面 00a上被吸收。在本實(shí)施例中的襯底100可以是諸如硅晶片的半導(dǎo)體晶片、 導(dǎo)電層(conductive layer)或絕緣層。襯底100的選擇在所屬技術(shù)領(lǐng)域人員 的技術(shù)范圍之內(nèi)。
可以利用單次型(single type)方法向襯底100提供金屬離子源110，也 就是，該方法為通過分配臂(dispensearm)將液態(tài)的金屬離子源IIO噴射到 安裝在卡盤上的襯底100上。可選擇地，可以利用成批型(batchtype)方法 向襯底IOO提供金屬離子源110，也就是，將襯底IOO浸入填充有液態(tài)的金 屬離子源110的槽(bath)中。吸收的金屬離子源llOa存在于襯底100的表 面100a上。金屬離子源的一些可能沒有被吸收到襯底100的表面100a，并 且被示為未吸收的金屬離子源110b。
金屬離子源110可以是包括可以沉積在襯底100的表面100a上的金屬 的任何材料，例如，金屬鹽類(metallic salt)。例如，金屬離子源110在沉 積銅(Cu)膜的情況下可以包括CuS04,在沉積鈷(Co)膜的情況下可以 包括CoS04,以及在沉積鎳(M)膜的情況下可以包括NiS04。不同地，金 屬離子源110可以是包括金(Au)、銀(Ag)、把(Pd)、鉑(Pt)、釕 (Ru)、錸(Re)、錫(Sn)、鐵(Fe)、鉛(Pb)或鎘(Cd)的鹽類的金 屬鹽類。
所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員都應(yīng)該認(rèn)識(shí)到是，在實(shí)施例中使用的術(shù)語(yǔ)"沉 積(deposition)，，與術(shù)語(yǔ)"鍍覆(plating)"具有相同的含義。
村底100的表面100a的表面活化工藝(S100)可以在金屬離子吸收步 驟(S200)之前選擇性地進(jìn)行。表面活化工藝(S100)可以包括在村底100 的表面100a上形成材料。該材料可以變成金屬層150的生長(zhǎng)核(growth nucleus)并且可以用作用于在非電鍍工藝中的鍍覆反應(yīng)的催化劑。表面活化 工藝(S100)可以改善金屬層150和襯底100之間的附著力，并且可以密實(shí) 和均勻地形成金屬層150。例如，在表面活化工藝(S100)中，4巴鹽可以形 成在襯底100上以形成4巴層105作為襯底100的表面100a上的表面活化工
藝層。可選4奪地，可以在利用等離子蝕刻工藝(plasma etching process )去除 襯底100上的氧化物之后，在襯底100的表面100a上形成鈀層105。金屬層 150可以僅形成在形成有鈀層的表面100a上。
在進(jìn)行金屬離子吸收步驟(S200)之后，可以實(shí)施第一漂洗(rinse)步 驟(S300)。第一漂洗步驟(S300)可以包括漂洗襯底100的表面100a以 從襯底IOO去除未吸收的金屬離子源110b?？梢圆捎脤⑵慈芤簢娚湓诎惭b 在分配臂的卡盤上的襯底100上的(單次型)方法來實(shí)施第一漂洗步驟 (S300)。可選擇地，可以采用將襯底IOO浸入填充有漂洗溶液的槽中的(成 批型)方法來實(shí)施第一漂洗步驟(S300)。在采用單次型方法進(jìn)行第一漂洗 步驟(S300)的情況下，控制漂洗溶液的噴射以去除未吸收的金屬離子源 110b并且留下吸收的金屬離子源U0a。這里，漂洗溶液可以是選自去離子 水(DIW， deionized water)、各種溶劑或者它們的組合中的一種。溶劑可 以包括SC-1 ( NH40H+H202+H20 ) 、 SC-2 ( HC1+H202+H20 ) 、 HF 、 HF+NH3+H20、 HF+H2S04、 TCE (三氯乙烯)和IPA (異丙醇)。
在實(shí)施第 一 漂洗步驟(S300 )之后，可以實(shí)施金屬離子還原步驟(S400 )。 金屬離子還原步驟(S400)可以包括使用還原劑(reducing agent) 120來從 吸收的金屬離子源U0a還原金屬離子。結(jié)果，金屬層130被沉積或者形成 在襯底100的表面100a上。在金屬離子還原步驟(S400)中，可以實(shí)施非 電鍍工藝。非電鍍工藝可以包括通過吸收的金屬離子源110a的還原反應(yīng)在 襯底100的表面100a上沉積金屬層130,其中吸收的金屬離子源110a接受 從還原劑120的氧化反應(yīng)產(chǎn)生的電子而不是外部電源的電子來還原金屬。
例如，在還原銅(Cu)的情況下，還原劑120可以是硼氫化鉀(KBH4)、 二曱胺硼烷(dimethylamineborane )、次石粦酸鹽(hypophosphite )或肼(hydrazine) 等。另 一個(gè)例子，在還原鈷或鎳的情況下，還原劑120可以是硼化物(boride )， 諸如二曱胺硼烷(DMAB) 、 二乙胺硼烷(diethylamineborane)、嗎啉硼烷 (morpholineborane) 、 p比啶胺硼烷(pyridineamineborane)、 咪"定硼烷 (piperidineborane)、 乙二胺石朋》克(ethylenediamineborane)、 乙二胺2又石朋烷 (ethylenediaminebisborane) 、 *又丁胺硼烷(t-buthylaminebomne)、。米峻硼烷 (imidazolebomne)、甲氧基乙胺硼烷(methoxyethylamineborane)或者硼氫化鈉 (sodium borohydride)。
金屬離子還原步驟(S400)可以采用單次型來實(shí)施，也就是，在安裝在 分配臂的卡盤上的襯底100上噴射液化的還原劑120。可選擇地，金屬離子
還原步驟(s恥o)可以采用成批型實(shí)施，也就是，通過將襯底100浸入填充 有液化的還原劑120的槽中來實(shí)施。在金屬離子還原步驟(S400)中，還原 劑可以包4舌參與還原反應(yīng)的反應(yīng)還原劑(reacting reducing agent) 120a。
在本發(fā)明中，在金屬離子吸收步驟(S200 )期間向襯底100提供金屬離 子源110，并且在金屬離子還原步驟(S400)期間將還原劑120分開地提供 到襯底IOO。換句話說，由于金屬離子源UO和還原劑120被分開地提供到 襯底IOO，因此不需要制造金屬離子源IIO和還原劑120的混合物。因而， 由金屬離子源110和還原劑120的混合引起的化學(xué)退化(chemical degradation)可能不發(fā)生。而且，不需要使用用于控制金屬離子源110和還 原劑120的混合物的pH值的配劑(complexing agent)，也不需要用于防止 金屬離子源IIO和還原劑120的單相反應(yīng)(homogeneous reaction)的穩(wěn)定劑 (stabilizer)。
在實(shí)施金屬離子還原步驟(S400 )之后，可以進(jìn)行第二漂洗步驟(S500 )。 第二漂洗步驟(S500 )可以包括用溶液漂洗襯底100以從襯底100去除剩余 的還原劑120b。在第二漂洗步驟(S500)中，反應(yīng)殘留物(reaction residual) 140可以與剩余的還原劑120b—起從村底100被去除。可以采用在安裝在分 配臂的卡盤上的襯底IOO上噴射漂洗溶液的(單次型)方法來進(jìn)行第二漂洗 步驟(S500)。可選擇地，也可以采用將襯底IOO浸入填充有漂洗溶液的槽 中的(成批型)方法來進(jìn)行第二漂洗步驟(S500)。這里，漂洗溶液可以是 選自去離子水(DIW)、各種溶劑或者它們的組合中的一種。如上所述，以與原子層沉積(ALD ， atomic layer deposition)工藝類4以 的方式，可以相繼進(jìn)行金屬離子吸收步驟(S200 )、金屬離子還原步驟(S400 ) 以及第二漂洗步驟(S500)從而在襯底100上沉積金屬層l50。可以以幾百 埃/分鐘或更快的速率沉積金屬層150。為了方便，在圖1中，金屬層150畫 得不連續(xù)。金屬層150可以沉積在襯底100的整個(gè)表面100a的上方或者選 擇性地沉積在襯底100的表面100a上。如果有必要，可以重復(fù)地進(jìn)行金屬 離子吸收步驟(S200)、金屬離子還原步驟(SWO)和第二漂洗步驟(S500) 以精確地控制金屬層150的厚度。
金屬層150可以包括單一原子(single atom)?？蛇x擇地，金屬層150 可以包括合金或金屬和雜質(zhì)(例如，非金屬)的結(jié)合物。就是說，如果在金 屬離子吸收步驟(S200)中適當(dāng)?shù)剡x擇金屬離子源110,則形成的金屬層150 可以包括諸如鈷、鎳和銅的各種合金中的合金。例如，鈷合金可以包括CoP、 CoB、 CoWP、 CoWB、 CoZnP、 CoFeP、 CoReP、 CoCuP、 CoMoP、 CoMoB 和CoMnP。例如，鎳合金可以包括NiP、 NiB、 MWP、 NiCoP、 NiCuP、 NiFeP、 NiReP、 NiCoReP和NiCoWP。例如，銅合金可以包括CuZn、 CuAg和CuCa。
圖3是表征在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的薄膜的形成方法中每 個(gè)步驟的處理時(shí)間的曲線圖。
參考圖3，在以第一持續(xù)時(shí)間(Tl)實(shí)施金屬離子吸收步驟(S200)后 可以以第二持續(xù)時(shí)間(T2)進(jìn)行第一漂洗步驟(S300)。在此之后，可以以 第三持續(xù)時(shí)間(T3 )進(jìn)行金屬離子還原步驟(S400 )，然后，可以以第四持 續(xù)時(shí)間(T4)進(jìn)行第二漂洗步驟(S500)。如果有必要，可以分別以第五持 續(xù)時(shí)間(T5)和第六持續(xù)時(shí)間(T6)重復(fù)實(shí)施金屬離子吸收步驟(S200)和 第一漂洗步驟(S300),然后，可以分別以第七持續(xù)時(shí)間(T7)和第八持續(xù) 時(shí)間(T8)重復(fù)實(shí)施金屬離子還原步驟(S400)和第二漂洗步驟(S500)。 在一個(gè)實(shí)施例中，第一持續(xù)時(shí)間(Tl)到第八持續(xù)時(shí)間(T8)應(yīng)當(dāng)被設(shè)定為 在金屬離子吸收步驟(S200)到第二漂洗步驟(S500)的每個(gè)步驟中的反應(yīng) 可以充分地發(fā)生的時(shí)間。第一持續(xù)時(shí)間(Tl)到第八持續(xù)時(shí)間(T8)可以分 別是大約0.01到100秒。
可以在室溫(例如，25°C)下進(jìn)行一系列步驟(S200到S500)。金屬 離子吸收步驟S200到第二漂洗步驟(S500)中的每個(gè)步驟的工藝溫度可以 被增加以更加活化金屬離子吸收步驟(S200)到第二漂洗步驟(S500)中每 個(gè)步驟的反應(yīng)。金屬離子吸收步驟(S200)到第二漂洗步驟(S500)中每個(gè) 步驟的小于或等于100。C的工藝溫度足以活化每個(gè)反應(yīng)。
再次參考圖1和2，如果有必要，可以在襯底100上沉積氮化物層、硅 化物層或氧化物層。在采用一系列的步驟(S200到S500)在村底100上形 成金屬層150之后，可以選擇性地進(jìn)行進(jìn)一步的工藝步驟，諸如，用于氮化 (nitrifying)金屬層150的氮化處理(nitration treatment) ( S600 )、金屬層150 的硅化處理(S700)或者用于氧化金屬層150的氧化處理(S800)。例如可 以釆用快速熱處理(RTP, rapid thermal process )法、超高真空(UHV，ultra high vacuum)月空室或者通過對(duì)流(convection)或傳導(dǎo)(conduction)的退火工藝實(shí) 施這些進(jìn)一步的工藝步驟(S600到S800)。這些進(jìn)一步的工藝步驟(S600 到S800)可以在大約10-STorr到5個(gè)大氣壓的壓力下、在100。C到1500。C的 溫度下進(jìn)行。
如果采用本發(fā)明的方法，則可以保形地沉積具有高深寬比(aspect ratio )
的接觸孔或通孔的隔擋(barrier)或者不僅平坦的金屬層而且具有大的高度 的電容器的頂電極和底電極從而提供具有優(yōu)良的臺(tái)階(step)覆蓋的薄膜。
圖4A和4B為圖解根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的薄膜的形成方 法的示意圖，圖5為表示才艮據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的薄膜的形 成方法的流程圖。
由于第二實(shí)施例與上述第一實(shí)施例相似，因此將主要詳細(xì)描述這兩個(gè)實(shí) 施例之間的差別。
參考圖4A和5，第一金屬離子源210可以沉積在襯底200的表面200a 上并且采用非電鍍工藝設(shè)置第一金屬層250。第一金屬離子源210是液化的 并且可以采用在第一實(shí)施例中描述的單次型或成批型將其提供到襯底200。 通過第一金屬離子吸收步驟(S210),第一吸收金屬離子源210a可以存在 于襯底200的表面200a上并且未吸收的金屬離子源210b也可以存在于襯底 200上。第一金屬離子源210可以是包括將要沉積在襯底200的表面200a 上的諸如銅、鎳或鈷的金屬的金屬鹽。例如，第一離子金屬源210可以是 CoS04。
在金屬離子吸收步驟(S210)之前可以選擇性地進(jìn)行襯底200的表面 200a的表面活化工藝(S110)。表面活化工藝(S110)可以包括在襯底200 的表面200a上形成材料。該材料可以變成金屬層250的生長(zhǎng)核并且可以用 作非電鍍工藝中鍍覆反應(yīng)的催化劑。例如，在表面活化工藝(S110)中，釔 鹽可以被提供到襯底200以在村底200的表面200a上形成鉭層205。鈀層 205可以改善第一金屬層250和村底200之間的附著力或者可以密實(shí)并且均 勻地沉積第一金屬層250。
在金屬離子吸收步驟(S210)之后，可以實(shí)施第一漂洗步驟(S3.10)。 第一漂洗步驟(S310)可以包括用漂洗溶液漂洗襯底200的表面200a以從 襯底200去除第一未吸收的金屬離子源210b。這里，漂洗溶液可以是選自去 離子水(DIW)、各種溶劑或者它們的組合中的一種。可以采用在第一實(shí)施 例中描述的單次型或成批型進(jìn)行第一漂洗步驟(S310)。
在實(shí)施第一漂洗步驟(S310)之后，可以實(shí)施第一金屬離子還原步驟
(S410)。第一金屬離子還原步驟(S400)可以包括用第一還原劑220來還
原在村底上的第一金屬離子源210a。例如，在第一金屬離子還原步驟(S410)
中，沉積在表面200a上的第一金屬230可以通過第一還原劑220的氧化反
應(yīng)和第一吸收金屬離子源210a的還原反應(yīng)形成?？梢圆捎迷诘谝粚?shí)施例中
描述的單次型或成批型進(jìn)行第一金屬離子還原步驟(S410)。在第一金屬離 子還原步驟(S410)中，第一還原劑可以被分為參與還原反應(yīng)的第一反應(yīng)還 原劑220a以及剩余在襯底200上的第一剩余還原劑220b。如果第一金屬離 子源210是諸如鈷(Co)鹽的金屬鹽類，則第一還原劑可以是諸如二曱胺硼 烷(DMAB)。
在實(shí)施金屬離子還原步驟(S410 )之后，可以進(jìn)行第二漂洗步驟(S510)。 第二漂洗步驟(S510 )可以包括用漂洗溶液漂洗襯底200以/人襯底200去除 第一剩余還原劑220b。這里，漂洗溶液可以是選自去離子水(DIW)、各種 溶劑或者它們的組合中的一種。在第二漂洗步驟(S510)中，第一反應(yīng)殘留 物240可以與第一剩余還原劑220b —起從襯底200被去除。可以采用單次 型或成批型進(jìn)行第二漂洗步驟(S510)。
第一金屬層250可以通過上述的一系列步驟被沉積在襯底200的表面 200a上。金屬層250可以沉積在襯底200的整個(gè)表面200a上或者選4奪性地 沉積在村底200的表面200a上。如果有必要，可以重復(fù)地進(jìn)行第一金屬離 子吸收步驟(S210)、第一漂洗步驟(S310)、第一金屬離子還原步驟(S410) 和第二漂洗步驟(S510)以精確地控制金屬層250的厚度。
參考圖4B和5，在實(shí)施第二漂洗步驟(S510)之后，第二金屬離子源 215可以被吸收到第一金屬層250的表面250a上。通過第二金屬離子吸收步 驟(S220)，第二金屬離子源215a可以存在于第一金屬層2S0的表面2503 上并且未吸收的金屬離子源215b可以存在于第一金屬層250上。第二金屬 離子源215可以是包括將要沉積在第一金屬層250的表面250a上的例如銅、 鎳或鈷金屬的金屬鹽。例如,該材料可以是不同于包括在第一金屬離子源(圖 4的210)中的金屬的金屬。例如，如果第一金屬離子源210是CoSO4，則 第二金屬離子源215可以是NiS04。
在實(shí)施第二金屬離子吸收步驟(S220)之后，可以實(shí)施第三漂洗步驟 (S320)。第三漂洗步驟(S320)可以包括用漂洗溶液漂洗第一金屬層250 的表面250a以從第一金屬層250去除未吸收的金屬離子源215b。這里，漂 洗溶液可以是選自去離子水(DIW)、各種溶劑或者它們的組合中的一種。 可以采用在第一實(shí)施例中描述的單次型或成批型進(jìn)行第三漂洗步驟(S320)。
在實(shí)施第三漂洗步驟(S320)之后，可以進(jìn)行第二金屬離子還原步驟 (S420)。第二金屬離子還原步驟(S420)可以包括在第一金屬層250上提 供第二還原劑225以從第二吸收金屬離子源215a還原第二金屬離子。在第 二金屬離子還原步驟(SCO)中，第二金屬235可以通過第二還原劑225的 氧化反應(yīng)和第二吸收金屬離子源215a的還原反應(yīng)被還原。可以采用單次型 或成批型進(jìn)行第二金屬離子還原步驟(S420)。在第二金屬離子還原步驟 (S420)中，第二還原劑225可以被分為參與金屬離子還原反應(yīng)的第二反應(yīng) 還原劑225a以及剩余在第一金屬層250上的第二剩余還原劑225b。例如， 如果第二金屬離子源215可以包含含鎳(Ni)的金屬鹽，那么第二還原劑225 可以是二曱胺硼烷(DMAB)。
在實(shí)施第二金屬離子還原步驟(S420)之后，可以進(jìn)行第四漂洗步驟 (S520)。第四漂洗步驟(S520)可以包括用漂洗溶液漂洗第一金屬層250 以從第一金屬層250去除第二剩余還原劑225b。這里，漂洗溶液可以是選自 去離子水(DIW)、各種溶劑或者它們的組合中的一種。在第四漂洗步驟 (S520 )中，第二殘留物245可以與第二剩余還原劑225b —起從第一金屬層 250被去除。可以采用單次型或成批型進(jìn)行第四漂洗步驟(S520)。
通過上述的一系列步驟將第二金屬層255,例如鎳層，沉積在第一金屬 層250的表面250a上。從而，金屬層260被沉積在村底200的表面200a上。 這里，金屬層260可以包括諸如鈷層的第一金屬層250和堆疊在第一金屬層 250上的諸如鎳層的第二金屬層255以提供層疊結(jié)構(gòu)。如果有必要，可以重 復(fù)地進(jìn)行第二金屬離子吸收步驟(S220)、第三漂洗步驟(S320)、第二金 屬離子還原步驟(S420)以及第四漂洗步驟(S520)以精確控制第二金屬層 255的厚度。
在第二金屬層255被形成在第一金屬層250上之后，進(jìn)一步進(jìn)行第一金 屬離子吸收步驟(S210)到第二漂洗步驟(S510)以形成沉積在第二金屬層 255上的金屬層260。選擇地，可以進(jìn)一步進(jìn)行第二金屬離子吸收步驟(S220 ) 到第四漂洗步驟(S520 )使得第一金屬層250和第二金屬層255可以沉積幾 次。
通過第一金屬離子源210和第二金屬離子源215的選擇，第一金屬層250 和第二金屬層255中的至少一個(gè)可以是合金。而且，通過第一金屬離子源210 和第二金屬離子源215的選擇，第一金屬層250由金屬形成，第二金屬層255 由非金屬形成，反之亦然。例如，第一金屬層250可以由鈷合金形成，第二 金屬層255可以由鎳合金形成。
在采用上述的一系列步驟(S210到S520 )在村底200的表面200a上形 成金屬層260之后，可以選擇性地進(jìn)行諸如用于氮化金屬層150的氮化處理
(S610)、金屬層l50的硅化處理(S710)或者用于氧化金屬層150的氧化 處理(S810)的后續(xù)工藝。
以上公開的主題應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是說明性的而非限制性的，并且附加的權(quán)利 要求旨在覆蓋落在本發(fā)明的真正的精神和范圍內(nèi)的所有修改、增加以及其它 實(shí)施例。從而，為了法律允許的最大范圍，通過下面的權(quán)利要求和它們的等 同物的最寬的可允許的解釋來確定本發(fā)明的范圍，并且不應(yīng)當(dāng)受前述詳細(xì)說 明的約束和限制。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的薄膜的形成方法，所述方法包括將液化的金屬離子源吸收到襯底上；用漂洗溶液去除未被吸收到所述襯底上的任何所述液化的金屬離子源；用液化的還原劑將所述吸收的液化的金屬離子源還原成金屬層；以及用所述漂洗溶液去除在所述襯底上的任何剩余的液化的還原劑和任何反應(yīng)殘留物以形成半導(dǎo)體器件的薄膜。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述液化的金屬離子源吸收到 所述襯底上之前活化所述襯底。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其中活化所述襯底包括在所述村底上實(shí) 施或者不實(shí)施等離子蝕刻工藝的情況下，在所述襯底上形成鈀層。
4、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述液化的金屬離子源包括包含銅 (Cu)、鈷(Co)、鎳(Ni)、金(Au)、銀(Ag)、把(Pd)、柏(Pt)、 釕(Ru)、銖(Re)、錫(Sn) 、 4失(Fe) 、 4§ (Pb) 、 4鬲(Cd)或者它 們的組合物或者合金中的任何一個(gè)的金屬鹽。
5、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述液化的還原劑包括由硼氫化鉀 (KBH4)、次磷酸鹽、肼、二曱胺硼烷、二乙胺硼烷、嗎啉硼烷、吡啶胺硼 烷、哌咬硼烷、乙二胺硼烷、乙二胺雙硼烷、t-buthylaminebomne、咪唑硼 烷、曱氧基乙胺硼烷和硼氫化鈉構(gòu)成的組中的任一個(gè)。
6、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述漂洗溶液包括去離子水。
7、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中每個(gè)步驟進(jìn)行0.01到100秒。
8、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中在小于或等于100。C下進(jìn)行每個(gè)步驟。
9、 如權(quán)利要求8所述的方法，其中每個(gè)步驟在25t:到IO(TC下進(jìn)行。
10、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中通過在卡盤上安裝所述襯底進(jìn)行每 個(gè)步驟。
11、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述金屬層包括單一原子、合金或 金屬和非金屬的結(jié)合物。
12、 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括用于氮化所述金屬層的氮化處理 的步驟、所述金屬層的硅化處理的步驟或用于氧化所述金屬層的氧化處理的步驟。
13、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述襯底包括半導(dǎo)體晶片、導(dǎo)體層 或絕緣層。
14、 一種半導(dǎo)體器件的薄膜的形成方法，所述方法包括 將液化的金屬離子源吸收到襯底上，所述液化的金屬離子源包括至少兩種不同種類的液化金屬鹽；用液化的還原劑將在所述襯底上的所述液化的金屬離子源還原成層疊 金屬層，其中一種所述液化的還原劑分別還原一種所述液化的金屬離子源； 以及漂洗所述襯底以提供在半導(dǎo)體器件上的薄膜。
15、 如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述液化的金屬鹽包括由銅(Cu)、 鈷(Co)、鎳(Ni)、金(Au) 、 4艮(Ag)、釔(Pd)、鉑(Pt)、釕(Ru)、 錸(Re)、錫(Sn)、鐵(Fe)、鉛(Pb)、鎘(Cd)和它們的組合以及 合金構(gòu)成的組中的任一個(gè)。
16、 如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述液化的還原劑包括由硼氫化 鉀(KBH4)、次磷酸鹽、肼、二曱胺硼烷、二乙胺硼烷、嗎啉硼烷、吡啶 胺硼烷、派咬硼烷、乙二胺硼烷、乙二胺雙硼烷、t-buthylamineborane、咪 唑硼烷、曱氧基乙胺硼烷和硼氫化鈉構(gòu)成的組中的任一個(gè)。
17、 如權(quán)利要求14所述的方法，還包括在所述襯底上吸收所述液化的 金屬離子源之前活化所述襯底。
18、 如權(quán)利要求17所述的方法，其中活化所述襯底包括在所述襯底上 實(shí)施或者不實(shí)施等離子蝕刻工藝的情況下，在所述襯底上形成鈀層。
19、 如權(quán)利要求14所述的方法，還包括在漂洗所述襯底之后，所述金 屬層的氮化處理、所述金屬層的硅化處理或者所述金屬層的氧化處理。
20、 如權(quán)利要求14所述的方法，其中漂洗所述襯底的所述步驟包括 去除未被吸收到所述襯底上的液化的金屬離子源；以及去除剩余的液化的還原劑和副產(chǎn)物。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的薄膜的形成方法。該方法包括將液化的金屬離子源吸收到襯底上的步驟；漂洗襯底以去除未被吸收到襯底上的任何液化的金屬離子源的步驟；通過用液化的還原劑還原被吸收到襯底上的液化的金屬離子源在襯底上沉積金屬層的步驟；以及漂洗襯底以去除剩余的液化的還原劑和任何反應(yīng)殘留物的步驟。
文檔編號(hào)H01L21/321GK101369534SQ20081017143
公開日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2008年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月22日
發(fā)明者尹鐘皓, 崔吉鉉, 李鐘鳴 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社