(57)【要約】【課題】半導体素子の薄膜形成方法が開示される。【解決手段】前記方法は、基板に液状金属イオンソースを吸着するステップと、前記基板に吸着されない液状金属イオンソースをリンス液で除去するステップと、前記吸着された液状金属イオンソースを液状還元剤で金属膜に吸着するステップと、前記基板に残存する液状還元剤と反応副産物を前記リンス液で除去して半導体素子の薄膜を形成するステップと、を含む。【選択図】図１
2009001904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に液状金属イオンソースを吸着するステップと、
前記基板に吸着されない液状金属イオンソースをリンス液で除去するステップと、
前記吸着された液状金属イオンソースを液状還元剤で金属膜に吸着するステップと、
前記基板に残存する液状還元剤と反応副産物を前記リンス液で除去して半導体素子の薄膜を形成するステップと、を含むことを特徴とする半導体素子の薄膜形成方法。
【請求項２】
前記液状金属イオンソースを前記基板に吸着するステップの前に、前記基板を活性化するステップををさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の薄膜形成方法。
【請求項３】
前記基板を活性化するステップは、
前記基板をプラズマエッチング処理するかまたは処理せず、前記基板にパラジウム膜を形成するステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の半導体素子の薄膜形成方法。
【請求項４】
前記液状金属イオンソースは銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）、錫（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、鉛（Ｐｂ）、カドミウム（Ｃｄ）、これらの合金及びこれらの組み合わせのうち何れか一つを含む金属塩を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の薄膜形成方法。
【請求項５】
前記液状還元剤は、水素化硼素カリウム（ＫＢＨ４）、次亜リン酸塩（ｈｙｐｏｐｈｏｓｐｈｉｔｅ）、ヒドラジン（ｈｙｄｒａｚｉｎｅ）、ジメチルアミンボラン（ＤＭＡＢ：ｄｙｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、ジエチルアミンボラン（ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、モルホリンボラン（ｍｏｒｐｈｏｌｉｎｅｂｏｒａｎｅ） 、ピリジンアミンボラン（ｐｙｒｉｄｉｎｅａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、ピペリジンボラン（ｐｉｐｅｒｉｄｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、エチレンジアミンボラン（ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、エチレンジアミンビスボラン（ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅｂｉｓｂｏｒａｎｅ）、ｔ−ブチルアミンボラン（ｔ−ｂｕｔｙｌａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、イミダゾールボラン（ｉｍｉｄａｚｏｌｅｂｏｒａｎｅ）、メトキシエチルアミンボラン（ｍｅｔｈｏｘｙｅｔｈｙｌａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、ナトリウムボロハイドライド（ｓｏｄｉｕｍ  ｂｏｒｏｈｙｄｒｉｄｅ）を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の薄膜形成方法。
【請求項６】
前記リンス液は超純水を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の薄膜形成方法。
【請求項７】
前記ステップの各々は、０．０１秒（ｓｅｃ）乃至１００秒（ｓｅｃ）の間行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の薄膜形成方法。
【請求項８】
前記ステップの各々は、１００℃以下で行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の薄膜形成方法。
【請求項９】
前記ステップの各々は、２５℃乃至１００℃で行うことを特徴とする請求項８に記載の半導体素子の薄膜形成方法。
【請求項１０】
前記ステップの各々は、前記基板をチャックにマウントして行うかまたは前記基板をバス（ｂａｔｈ）に浸して行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の薄膜形成方法。
【請求項１１】
前記金属膜は単原子、合金、または金属と非金属とで構成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の薄膜形成方法。
【請求項１２】
前記金属膜を窒化処理、シリサイド化処理、または酸化処理するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の薄膜形成方法。
【請求項１３】
前記基板は半導体ウェハ、伝導性膜、または絶縁性膜を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の薄膜形成方法。
【請求項１４】
少なくとも二種類の液状金属塩を含む液状金属イオンソースを基板に吸着するステップと、
前記液状金属イオンソースを液状還元剤でラミネートされた金属膜に吸着するステップと、
前記基板をリンスして、半導体素子に薄膜を提供するステップと、を含み、
前記液状還元剤のうち何れか一つは、前記液状金属イオンソースのうち何れか一つを吸着することを特徴とする半導体素子の薄膜形成方法。
【請求項１５】
前記液状金属イオンソースは銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）、錫（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、鉛（Ｐｂ）、カドミウム（Ｃｄ）、これらの合金及びこれらの組み合わせのうち何れか一つを含む金属塩を含むことを特徴とする請求項１４に記載の半導体素子の薄膜形成方法。
【請求項１６】
前記液状還元剤は、水素化硼素カリウム（ＫＢＨ４）、次亜リン酸塩（ｈｙｐｏｐｈｏｓｐｈｉｔｅ）、ヒドラジン（ｈｙｄｒａｚｉｎｅ）、ジメチルアミンボラン（ＤＭＡＢ：ｄｙｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、ジエチルアミンボラン（ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、モルホリンボラン（ｍｏｒｐｈｏｌｉｎｅｂｏｒａｎｅ） 、ピリジンアミンボラン（ｐｙｒｉｄｉｎｅａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、ピペリジンボラン（ｐｉｐｅｒｉｄｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、エチレンジアミンボラン（ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、エチレンジアミンビスボラン（ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅｂｉｓｂｏｒａｎｅ）、ｔ−ブチルアミンボラン（ｔ−ｂｕｔｙｌａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、イミダゾールボラン（ｉｍｉｄａｚｏｌｅｂｏｒａｎｅ）、メトキシエチルアミンボラン（ｍｅｔｈｏｘｙｅｔｈｙｌａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、ナトリウムボロハイドライド（ｓｏｄｉｕｍ  ｂｏｒｏｈｙｄｒｉｄｅ）を含むことを特徴とする請求項１５に記載の半導体素子の薄膜形成方法。
【請求項１７】
前記基板に前記液状金属イオンソースを吸着するステップの前に、前記基板を活性化するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の半導体素子の薄膜形成方法。
【請求項１８】
前記基板を活性化するステップは、
前記基板をプラズマエッチング処理するかまたは処理せず、前記基板にパラジウム膜を形成するステップを含むことを特徴とする請求項１７に記載の半導体素子の薄膜形成方法。
【請求項１９】
前記金属膜を窒化処理、シリサイド化処理、または酸化処理するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の半導体素子の薄膜形成方法。
【請求項２０】
前記基板をリンスするステップは、
前記基板に吸着されない液状金属イオンソースを除去するステップと、
残存する液状還元剤と副産物を除去するステップと、を含むことを特徴とする請求項１４に記載の半導体素子の薄膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の薄膜形成方法に関し、さらに詳細には、無電解方式で半導体素子の薄膜を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、半導体素子の薄膜形成には、化学気相蒸着工程（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、物理気相蒸着工程（ＰＶＤ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、電気化学蒸着工程（ＥＣＤ：Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、及び無電解蒸着工程（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ  ＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎまたはＥｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ  Ｐｌａｔｉｎｇ）などを選択的に利用することができる。この中で、電気化学蒸着工程によって比較的不純物含量が少ない金属膜を得ることができ、他の工程に比べて相対的に優秀な特性を有する金属膜を得ることができる。しかしながら、電気化学蒸着工程は、外部電源を利用した電気化学的方法で金属膜を蒸着するので、電圧降下により大面積ウェハへの適用が困難であり、伝導性の良いシード層（ｓｅｅｄ  ｌａｙｅｒ）を要求するので、工程が複雑であるという短所を有する。
【０００３】
上述の短所を解決するため、ウェハ表面を活性化した後、溶液内で還元剤と酸化剤とのイオン化傾向の差を利用して金属膜を蒸着する方法が特許文献１に開示されている。
【０００４】
同方法によれば、銅（Ｃｕ）シード層形成工程が必要なく、外部電源を利用せずウェハ全体で等しく蒸着が行なわれるため、電圧降下による均一性低下を改善できるという長所がある。また、同方法は、電気化学蒸着方法とは異なり、シード層形成工程を必要としないため、工程を単純化することができ、生産性の側面で高い競争力を有する。例えば、上述の特許文献１に開示された無電解蒸着工程は、電気化学蒸着工程に比べて工程を単純化することができる。
【特許文献１】米国特許第６、１２６、９８９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、無電解蒸着方式で半導体素子の薄膜を形成する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するための本発明による半導体素子の薄膜形成方法は、無電解蒸着工程に原子層蒸着工程技術を適用したことを特徴とする。
【０００７】
前記特徴を具現すべく、本発明の実施の形態による半導体素子の薄膜形成方法は、基板に液状金属イオンソースを吸着するステップと、前記基板に吸着されない液状金属イオンソースをリンス液で除去するステップと、前記吸着された液状金属イオンソースを液状還元剤で金属膜に吸着するステップと、前記基板に残存する液状還元剤と反応副産物を前記リンス液で除去して半導体素子の薄膜を形成するステップと、を含むことを特徴とする。
【０００８】
本実施の形態において、前記方法は、前記液状金属イオンソースを前記基板に吸着するステップの前に、前記基板を活性化するステップををさらに含むことができる。前記表面活性化処理ステップでは、前記基板にパラジウム膜を形成するか、または前記基板をプラズマ処理した後、前記パラジウム膜を形成することができる。
【０００９】
本実施の形態において、前記液状金属イオンソースは銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）、錫（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、鉛（Ｐｂ）、カドミウム（Ｃｄ）、これらの合金及びこれらの組み合わせのうち何れか一つを含む金属塩であることができる。
【００１０】
本実施の形態において、前記液状還元剤は、水素化硼素カリウム（ＫＢＨ４）、次亜リン酸塩（ｈｙｐｏｐｈｏｓｐｈｉｔｅ）、ヒドラジン（ｈｙｄｒａｚｉｎｅ）、ジメチルアミンボラン（ＤＭＡＢ：ｄｙｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、ジエチルアミンボラン（ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、モルホリンボラン（ｍｏｒｐｈｏｌｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、ピリジンアミンボラン（ｐｙｒｉｄｉｎｅａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、ピペリジンボラン（ｐｉｐｅｒｉｄｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、エチレンジアミンボラン（ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、エチレンジアミンビスボラン（ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅｂｉｓｂｏｒａｎｅ）、ｔ−ブチルアミンボラン（ｔ−ｂｕｔｙｌａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、イミダゾールボラン（ｉｍｉｄａｚｏｌｅｂｏｒａｎｅ）、メトキシエチルアミンボラン（ｍｅｔｈｏｘｙｅｔｈｙｌａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、ナトリウムボロハイドライド（ｓｏｄｉｕｍ  ｂｏｒｏｈｙｄｒｉｄｅ）を含むことができる。
【００１１】
本実施の形態において、前記リンス液は超純水を含むことができる。
【００１２】
本実施の形態において、前記ステップの各々は、０．０１秒（ｓｅｃ）乃至１００秒（ｓｅｃ）の間行うことができる。前記ステップの各々は、１００以下または２５℃乃至１００℃で行うことができる。
【００１３】
本実施の形態において、前記ステップの各々は、前記基板をチャックにマウントして行うかまたは前記基板をバス（ｂａｔｈ）に浸して行うことができる。
【００１４】
本実施の形態において、前記金属膜は単原子、合金、または金属と非金属とで構成されることができる。
【００１５】
本実施の形態において、前記方法は、前記金属膜を窒化処理、シリサイド化処理、または酸化処理するステップをさらに含むことができる。
【００１６】
本実施の形態において、前記基板は半導体ウェハ、伝導性膜、または絶縁性膜を含むことができる。
【００１７】
前記特徴を具現すべく、本発明の他の実施の形態による半導体素子の形成方法は、少なくとも二種類の液状金属塩を含む液状金属イオンソースを基板に吸着するステップと、前記液状金属イオンソースを液状還元剤でラミネートされた金属膜に吸着するステップと、前記基板をリンスして、半導体素子に薄膜を提供するステップと、を含み、前記液状還元剤のうち何れか一つは、前記液状金属イオンソースのうち何れか一つを吸着することを特徴とする。
【００１８】
本実施の形態において、前記液状金属イオンソースは銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）、錫（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、鉛（Ｐｂ）、カドミウム（Ｃｄ）、これらの合金及びこれらの組み合わせのうち何れか一つを含む金属塩を含むことができる。
【００１９】
本実施の形態において、前記液状還元剤は、水素化硼素カリウム（ＫＢＨ４）、次亜リン酸塩（ｈｙｐｏｐｈｏｓｐｈｉｔｅ）、ヒドラジン（ｈｙｄｒａｚｉｎｅ）、ジメチルアミンボラン（ＤＭＡＢ：ｄｙｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、ジエチルアミンボラン（ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、モルホリンボラン（ｍｏｒｐｈｏｌｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、ピリジンアミンボラン（ｐｙｒｉｄｉｎｅａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、ピペリジンボラン（ｐｉｐｅｒｉｄｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、エチレンジアミンボラン（ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、エチレンジアミンビスボラン（ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅｂｉｓｂｏｒａｎｅ）、ｔ−ブチルアミンボラン（ｔ−ｂｕｔｙｌａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、イミダゾールボラン（ｉｍｉｄａｚｏｌｅｂｏｒａｎｅ）、メトキシエチルアミンボラン（ｍｅｔｈｏｘｙｅｔｈｙｌａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、ナトリウムボロハイドライド（ｓｏｄｉｕｍ  ｂｏｒｏｈｙｄｒｉｄｅ）を含むことができる。
【００２０】
本実施の形態において、前記方法は、前記基板に前記液状金属イオンソースを吸着するステップの前に、前記基板を活性化するステップをさらに含むことができる。
【００２１】
本実施の形態において、前記基板を活性化するステップは、前記基板をプラズマエッチング処理するかまたは処理せず、前記基板にパラジウム膜を形成するステップを含むことができる。
【００２２】
本実施の形態において、前記方法は、前記金属膜を窒化処理、シリサイド化処理、または酸化処理するステップをさらに含むことができる。
【００２３】
本実施の形態において、前記基板をリンスするステップは、前記基板に吸着されない液状金属イオンソースを除去するステップと、残存する液状還元剤と副産物を除去するステップと、を含むことができる。
【００２４】
前記特徴を具現すべく、本発明のまた他の実施の形態による半導体素子の薄膜形成方法は、基板を提供する基板提供ステップと、前記基板に第１液状金属イオンソースを提供して、前記第１液状金属イオンソースを前記基板に吸着する第１金属イオン吸着ステップと、前記基板にリンス液を提供して、前記基板に吸着されない第１液状金属イオンソースを除去する第１リンスステップと、前記基板に第１液状還元剤を提供して、前記基板に吸着された第１液状金属イオンソースを還元することで、前記基板に第１金属膜を蒸着する第１金属イオン還元ステップと、前記基板に前記リンス液を提供して、残存する第１液状還元剤と第１反応副産物を除去する第２リンスステップと、前記基板に第２液状金属イオンソースを提供して、前記第２液状金属イオンソースを前記第１金属膜に吸着する第２金属イオン吸着ステップと、前記基板に前記リンス液を提供して、前記第１金属膜に吸着されない第２液状金属イオンソースを除去する第３リンスステップと、前記基板に第２液状還元剤を提供して、前記第１金属膜に吸着された第２液状金属イオンソースを還元することで、前記第１金属膜上に第２金属膜が積層されたラミネート金属膜を蒸着する第２金属イオン還元ステップと、前記基板にリンス液を提供して、残存する第２液状還元剤と第２反応副産物を除去する第４リンスステップと、を含むことを特徴とする。
【００２５】
本実施の形態において、前記第１及び第２液状金属イオンソースは、互いに異なる液状金属塩を含むことができる。前記液状金属イオンソースは銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）、錫（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、鉛（Ｐｂ）、カドミウム（Ｃｄ）、これらの合金及びこれらの組み合わせのうち何れか一つを含む金属塩を含む。
【００２６】
本実施の形態において、前記方法は、前記第１金属イオン吸着ステップの前に、前記基板を活性化するステップををさらに含むことができる。前記表面活性化処理ステップでは、前記基板にパラジウム膜を形成するか、または前記基板をプラズマ処理した後、前記パラジウム膜を形成することができる。
【００２７】
本実施の形態において、前記第１及び第２液状還元剤のうち何れか一つまたは両方は、水素化硼素カリウム（ＫＢＨ４）、次亜リン酸塩（ｈｙｐｏｐｈｏｓｐｈｉｔｅ）、ヒドラジン（ｈｙｄｒａｚｉｎｅ）、ジメチルアミンボラン（ＤＭＡＢ：ｄｙｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、ジエチルアミンボラン（ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、モルホリンボラン（ｍｏｒｐｈｏｌｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、ピリジンアミンボラン（ｐｙｒｉｄｉｎｅａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、ピペリジンボラン（ｐｉｐｅｒｉｄｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、エチレンジアミンボラン（ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、エチレンジアミンビスボラン（ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅｂｉｓｂｏｒａｎｅ）、ｔ−ブチルアミンボラン（ｔ−ｂｕｔｙｌａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、イミダゾールボラン（ｉｍｉｄａｚｏｌｅｂｏｒａｎｅ）、メトキシエチルアミンボラン（ｍｅｔｈｏｘｙｅｔｈｙｌａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、ナトリウムボロハイドライド（ｓｏｄｉｕｍ  ｂｏｒｏｈｙｄｒｉｄｅ）を含むことができる。
【００２８】
本実施の形態において、前記リンス液は超純水を含むことができる。
【００２９】
本実施の形態において、前記ステップの各々は、０．０１秒（ｓｅｃ）乃至１００秒（ｓｅｃ）の間行うことができる。前記ステップの各々は、１００℃以下または２５℃乃至１００℃で行うことができる。
【００３０】
本実施の形態において、前記方法は、前記第４リンスステップの後、前記ラミネート金属膜を窒化処理、シリサイド化処理、または酸化処理するステップをさらに含むことができる。
【００３１】
本実施の形態において、前記第４リンスステップの後、前記ステップの各々を繰り返すことができる。
【００３２】
本実施の形態において、前記ステップの各々は、前記基板をチャックにマウントして行うかまたは前記基板をバス（ｂａｔｈ）に浸して行うことができる。
【００３３】
本実施の形態において、前記基板は半導体ウェハ、伝導性膜、または絶縁性膜を含むことができる。
【００３４】
本発明によれば、原子層モードを使用して基板に金属イオンソースを提供し、リンス液を提供し、還元剤を提供し、またリンス液を提供することで、コンフォーマルで精密な厚さの調節が可能な金属膜を蒸着することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、原子層蒸着モードを利用して基板に金属イオンソースを吸着し、リンス液で非吸着金属イオンソースを除去し、還元剤を基板に提供して表面反応により金属が蒸着されるようにし、またリンス液で残存還元剤と反応副産物を除去することで、基板にステップカバレッジの優れたコンフォーマルな金属膜を比較的低温（１００℃以下）で高速（数百Å／分以上）で蒸着することができるようになる。また、上述のサイクルを繰り返して必要な厚さだけ金属膜を形成することができ、サイクル当たり適用する物質を変えて互いに異なる物質層または不純物層を形成することができ、精密な厚さ及び界面コントロールが可能であるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明による半導体素子の薄膜形成方法を添付の図面を参照して詳しく説明する。
【００３７】
従来技術と比べた本発明の利点は、添付の図面の参照とともに詳細な説明と特許請求の範囲により明白になるであろう。特に、本発明は特許請求の範囲でよく指摘され、明白に請求される。しかしながら、本発明は添付の図面に関連して次の詳細な説明を参照することで最もよく理解できる。多様な図面において同一の参照符号は同一の構成要素を示す。
【００３８】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態による半導体素子の薄膜形成方法を示す概念図であり、図２は、前記方法を示すフローチャートである。
【００３９】
図１及び図２を参照すれば、基板１００の表面１００ａに金属膜１５０を無電解方式で蒸着またはメッキするために、金属イオンソース（ｍｅｔａｌ  ｉｏｎ  ｓｏｕｒｃｅ）１１０を基板１００に提供する。金属イオン吸着ステップＳ２００で、金属イオンソース１１０が基板１００の表面１００ａに吸着される。本明細書において、基板１００はシリコンウェハ（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｗａｆｅｒ）のような半導体ウェハ、伝導性膜または絶縁性膜などであり得る。即ち、基板１００の種類は特定のものに限定されない。
【００４０】
金属イオンソース１１０は、例えば、ディスペンスアーム（ｄｉｓｐｅｎｓｅ  ａｒｍ）を通して液状の金属イオンソース１１０をチャックにマウントされた基板１００に噴射する方式、所謂シングルタイプ（ｓｉｎｇｌｅ  ｔｙｐｅ）方式を採択して、基板２００に提供されることができる。一方、金属イオンソース１１０は、例えば、液状の金属イオンソース１１０が満たされたバス（ｂａｔｈ）に基板１００を浸すバッチタイプ（ｂａｔｃｈ  ｔｙｐｅ）方式を採択して、基板１００に提供されることができる。金属イオン吸着ステップＳ２００において、基板１００の表面１００ａには、吸着された金属イオン、すなわち吸着金属イオンソース１１０ａが存在するようになる。その他に、基板１００上には、表面１００ａに吸着されなかった金属イオンソース、すなわち非吸着金属イオンソース１１０ｂが存在し得る。
【００４１】
金属イオンソース１１０は、基板１００の表面１００ａに蒸着しようとする金属を含む物質、例えば金属塩であり得る。例えば、金属イオンソース１１０は、銅（Ｃｕ）薄膜を蒸着しようとする場合はＣｕＳＯ４を、コバルト（Ｃｏ）薄膜を蒸着しようとする場合はＣｏＳＯ４を、ニッケル（Ｎｉ）薄膜を蒸着しようとする場合はＮｉＳＯ４を含むことができる。金属イオンソース１１０は、上述の銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、またはニッケル（Ｎｉ）を含む金属塩の他に金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）、錫（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、鉛（Ｐｂ）、またはカドミウム（Ｃｄ）などを含む金属塩であり得る。本明細書に記載された「蒸着」という用語は「メッキ」という意味と同様に使用されることができる。
【００４２】
選択的に、金属イオン吸着ステップＳ２００の前に、前処理ステップとして基板１００の表面１００ａに対して表面活性化処理（ｓｕｒｆａｃｅ  ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ）Ｓ１００をさらに行うことができる。表面活性化処理Ｓ１００では、無電解蒸着において金属膜１５０の成長核になりメッキ反応の触媒として作用する物質を基板１００の表面１００ａに形成する。表面活性化処理Ｓ１００を行うことで、金属膜１５０と基板１００との密着性を向上させることができ、金属膜１５０を稠密且つ均一に形成することができる。表面活性化処理Ｓ１００は、例えば、基板１００にパラジウム塩（ｐａｌｌａｄｉｕｍ  ｓａｌｔ）を提供して表面１００ａに表面活性化処理膜としてパラジウム膜１０５を形成するか、またはプラズマエッチング処理で表面１００ａに存在し得る酸化物を先に除去してパラジウム膜１０５を形成することができる。パラジウム膜１０５を形成すると、表面１００ａ上においてパラジウム膜１０５が形成された部位のみに選択的に金属膜１５０が形成されることができる。
【００４３】
金属イオン吸着ステップＳ２００の後に、基板１００の表面１００ａにリンス液（ｒｉｎｓｉｎｇ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を提供して、非吸着金属イオンソース１１０ｂを基板１００から除去する第１リンスステップＳ３００を行う。第１リンスステップＳ３００は、例えばディスペンスアームを通してチャックにマウントされた基板１００にリンス液を噴射する方式（シングルタイプ）を採択して行うことができる。一方、第１リンスステップＳ３００は、例えばリンス液が満たされたバス（ｂａｔｈ）に基板１００を浸す方式（バッチタイプ）を採択して行うことができる。シングルタイプ方式を採択して第１リンスステップＳ３００を行う場合、非吸着金属イオンソース１１０ｂは基板１００から除去される一方、吸着金属イオンソース１１０ａは表面１００ａに残存するように、リンス液を基板１００に噴射する力を適切に調節することが好ましい。ここで、前記リンス液は、超純水（ＤＩＷ）及び様々な溶媒（ｓｏｌｖｅｎｔ）のうち何れか一つまたはその組み合わせを採択することができる。一例として、溶媒は、ＳＣ−１（ＮＨ４ＯＨ＋Ｈ２Ｏ２＋Ｈ２Ｏ）、ＳＣ−２（ＨＣｌ＋Ｈ２Ｏ２＋Ｈ２Ｏ）、ＩＰＡ（ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ），ＨＦ、ＨＦ＋ＮＨ３＋Ｈ２ＳＯ４、ＴＣＥ（Ｔｒｉｃｈｌｏｒｏ  Ｅｔｈｙｌｅｎｅ）、またはリンス液として使用できる任意の化学物質であり得る。
【００４４】
第１リンスステップＳ３００の後に、基板１００に還元剤（ｒｅｄｕｃｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）１２０を提供して吸着金属イオンソース１１０ａから金属イオンを還元し、表面１００ａに金属１３０が蒸着されるようにする金属イオン還元ステップＳ４００を行う。金属イオン還元ステップＳ４００では、無電解蒸着で、すなわち外部電源を利用せず、還元剤１２０の酸化反応によって生成された電子を吸着金属イオンソース１１０ａが受けて金属に還元される吸着金属イオンソース１１０ａの還元反応によって、金属１３０が表面１００ａに蒸着される。
【００４５】
還元剤１２０としては、基板１００の表面１００ａに提供された吸着金属イオンソース１１０ａの金属イオンを還元して金属１３０に析出できるものを採択する。一例として、銅（Ｃｕ）を還元しようとする場合、還元剤１２０は水素化硼素カリウム（ＫＢＨ４）、ジメチルアミンボラン（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、次亜リン酸塩（ｈｙｐｏｐｈｏｓｐｈｉｔｅ）、またはヒドラジン（ｈｙｄｒａｚｉｎｅ）などであり得る。他の例として、コバルト（Ｃｏ）またはニッケル（Ｎｉ）を還元しようとする場合、還元剤１２０は、ジメチルアミンボラン（ＤＭＡＢ：ｄｙｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、ジエチルアミンボラン（ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、モルホリンボラン（ｍｏｒｐｈｏｌｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、ピリジンアミンボラン（ｐｙｒｉｄｉｎｅａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、ピペリジンボラン（ｐｉｐｅｒｉｄｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、エチレンジアミンボラン（ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、エチレンジアミンビスボラン（ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅｂｉｓｂｏｒａｎｅ）、ｔ−ブチルアミンボラン（ｔ−ｂｕｔｙｌａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、イミダゾールボラン（ｉｍｉｄａｚｏｌｅｂｏｒａｎｅ）、メトキシエチルアミンボラン（ｍｅｔｈｏｘｙｅｔｈｙｌａｍｉｎｅｂｏｒａｎｅ）、ナトリウムボロハイドライド（ｓｏｄｉｕｍ  ｂｏｒｏｈｙｄｒｉｄｅ）などのようなホウ化物（ｂｏｒｉｄｅ）であり得る。
【００４６】
金属イオン還元ステップＳ４００は、例えばディスペンスアームを通してチャックにマウントされた基板１００に液状の還元剤１２０を噴射する方式（シングルタイプ）を採択して行うことができる。一方、金属イオン還元ステップＳ４００は、例えば液状の還元剤１２０が満たされたバス（ｂａｔｈ）に基板１００を浸す方式（バッチタイプ）を採択して行うことができる。金属イオン還元ステップＳ４００で還元剤１２０が基板１００に提供されると、金属イオン還元反応に参加する反応還元剤１２０ａと基板１００に残存する残存還元剤１２０ｂとに区分されることができる。
【００４７】
本発明では、金属イオンソース１１０は金属イオン吸着ステップＳ２００で基板１００に提供され、還元剤１２０は金属イオン還元ステップＳ４００で金属イオンソース１１０とは別途に基板１００に提供される。即ち、本発明では、金属イオンソース１１０と還元剤１２０とが分離されて基板１００に提供されるので、金属イオンソース１１０と還元剤１２０の混合液を別途に製造して保管する必要がない。したがって、金属イオンソース１１０と還元剤１２０との混合による化学的劣化（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）の問題を考慮する必要が全くない。さらに、金属イオンソース１１０と還元剤１２０の混合液内のｐＨ制御のために必要な錯化剤（ｃｏｍｐｌｅｘｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）や、金属イオンソース１１０と還元剤１２０との反応（ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ  ｒｅａｃｔｉｏｎ）を防止する安定剤（ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ）が使用される必要が全くない。
【００４８】
金属イオン還元ステップＳ４００の後に、基板１００にリンス液を提供して残存還元剤１２０ｂを基板１００から除去する第２リンスステップＳ５００を行う。第２リンスステップＳ５００では、残存還元剤１２０ｂだけでなく反応副産物１４０も一緒に基板１００から除去することができる。第２リンスステップＳ５００は、例えばディスペンスアームを通してチャックにマウントされた基板１００にリンス液を噴射する方式（シングルタイプ）を採択して行うことができる。一方、第２リンスステップＳ５００は、例えば、リンス液が満たされたバス（ｂａｔｈ）に基板１００を浸す方式（バッチタイプ）を採択して行うことができる。ここで、前記リンス液としては、超純水（ＤＩＷ）及び様々なソルベント（ｓｏｌｖｅｎｔ）のうち何れか一つまたはその組み合わせを採択することができる。
【００４９】
上述のように、原子層蒸着（ＡＬＤ）方式と同じく、金属イオン吸着ステップＳ２００、第１リンスステップＳ３００、金属イオン還元ステップＳ４００及び第２リンスステップＳ５００を順に行うと、基板１００の表面１００ａには金属膜１５０が蒸着される。金属膜１５０の蒸着速度は、略数百Å／分（ｍｉｎ）以上の高速であり得る。図面には便宜上、金属膜１５０が不連続的に図示されていることに留意するべきである。金属膜１５０は、表面１００ａの全体にかけて蒸着されることができ、または表面１００ａで選択的に蒸着されることができる。必要によって、金属イオン吸着ステップＳ２００、第１リンスステップＳ３００、金属イオン還元ステップＳ４００及び第２リンスステップＳ５００を繰り返すことで、金属膜１５０を所望の厚さ、例えば１０Å乃至１０００Å程度の厚さに精密に調節することができる。
【００５０】
上述のように、単原子で構成された金属膜１５０の形成以外に、合金または金属と不純物（例えば、非金属）で構成された金属膜１５０を蒸着することもできる。すなわち、金属イオン吸着ステップＳ２００で、金属イオンソース１２０を二つ以上の物質で構成するなどの方法を適切に選択することで、例えばコバルト合金、ニッケル合金、銅合金及びその他の様々な合金で構成された金属膜１５０を形成することができる。例えば、コバルト合金としては、ＣｏＰ、ＣｏＢ、ＣｏＷＰ、ＣｏＷＢ、ＣｏＺｎＰ、ＣｏＦｅＰ、ＣｏＲｅＰ、ＣｏＣｕＰ、ＣｏＭｏＰ、ＣｏＭｏＢ、ＣｏＭｎＰなどがある。ニッケル合金としては、例えば、ＮｉＰ、ＮｉＢ、ＮｉＷＰ、ＮｉＣｏＰ、ＮｉＣｕＰ、ＮｉＦｅＰ、ＮｉＲｅＰ、ＮｉＣｏＲｅＰ、ＮｉＣｏＷＰなどがある。そして、銅合金としては、例えば、ＣｕＺｎ、ＣｕＡｇ、ＣｕＣａなどがある。
【００５１】
図３は、本発明の実施の形態による半導体素子の薄膜形成方法における各ステップ別工程時間を示すグラフである。
【００５２】
図３を参照すれば、金属イオン吸着ステップＳ２００をＴ１の間行った後、第１リンスステップＳ３００をＴ２の間行う。その後、金属イオン還元ステップＳ４００をＴ３の間行った後、第２リンスステップＳ５００をＴ４の間行う。第２リンスステップＳ５００の後、必要によって金属イオン吸着ステップＳ２００と第１リンスステップＳ３００をそれぞれＴ５及びＴ６の間繰り返し、以降、金属イオン還元ステップＳ４００と第２リンスステップＳ５００をそれぞれＴ７及びＴ８の間繰り返すことができる。Ｔ１乃至Ｔ８は、各ステップＳ２００〜Ｓ５００で反応が十分起きる時間の程度であり、一例として、Ｔ１乃至Ｔ８はそれぞれ略０．０１秒乃至１００秒であり得る。
【００５３】
前記一連のステップＳ２００〜Ｓ５００は、常温（例えば、２５℃）で行うことができ、各ステップＳ２００〜Ｓ５００の工程温度を上昇させて、各ステップＳ２００〜Ｓ５００での反応をさらに活性化することができる。各ステップＳ２００〜Ｓ５００の工程温度は、略１００℃以下に設定しても、各反応を活性化するに十分であろう。
【００５４】
再び図１及び図２を参照すれば、これまで基板１００に金属膜１５０を蒸着することに対して記述したが、必要によって基板１００に窒化膜やシリサイド膜や酸化膜などを蒸着し得る。上述の各ステップＳ２００〜Ｓ５００で金属膜１５０を形成した後、選択的に金属膜１５０の窒化処理Ｓ６００、シリサイド化処理Ｓ７００、または酸化処理Ｓ８００などの後続処理をさらに行うことができる。一例として、前記後続処理Ｓ６００〜Ｓ８００は、急速熱処理方式（ＲＴＰ）を利用するか、超高真空チャンバ（ＵＨＶ  ｃｈａｍｂｅｒ）で行うか、対流（ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ）または伝導（ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ）方式による熱処理方式で行うことができる。前記後続処理Ｓ６００〜Ｓ８００の温度は、略１００℃乃至１５００℃に設定することができる。そして、前記後続処理Ｓ６００〜Ｓ８００の圧力は、略１０−８トル（Ｔｏｒｒ）程度の高真空乃至５気圧（ａｔｍ）程度の高圧に設定することができる。前記後続処理Ｓ６００〜Ｓ８００は、上述の条件以外に周知の工程を採択して行うことができる。
【００５５】
半導体素子の薄膜形成の際に本発明を採択すれば、フラット（ｆｌａｔ）金属膜はもちろん特に縦横比（ａｓｐｅｃｔ  ｒａｔｉｏ）が大きいコンタクトホールやビアホール内にバリア（ｂａｒｒｉｅｒ）または非常に大きい高さのキャパシタの上下部電極などをコンフォーマル（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）に蒸着できるので、ステップカバレッジ（ｓｔｅｐ  ｃｏｖｅｒａｇｅ）が非常に優れた薄膜を具現することができるようになる。
【００５６】
（他の実施の形態）
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の他の実施の形態による半導体素子の薄膜形成方法を示す概念図であり、図５は、前記方法のフローチャートである。本実施の形態は、図１及び図２の実施の形態と類似するので、以下では相違点に対して詳しく説明し、同一な点に対しては概略的に説明するか省略する。
【００５７】
図４Ａ及び図５を参照すれば、基板２００の表面２００ａに第１金属膜２５０を無電解方式で蒸着またはメッキするために、表面２００ａに第１金属イオンソース２１０を提供して吸着する第１金属イオン吸着ステップＳ２１０を行う。第１金属イオンソース２１０は例えば液状からなり、前述の実施の形態と同様にシングルタイプまたはバッチタイプを採択することができる。第１金属イオン吸着ステップＳ２１０によって、基板２００の表面２００ａには第１吸着金属イオンソース２１０ａが存在し、基板２００の表面２００ａ以外には第１非吸着金属イオンソース２１０ｂが存在する。第１金属イオンソース２１０は、例えば、銅金属塩やニッケル金属塩またはコバルト金属塩など、基板２００の表面２００ａに蒸着しようとする金属を含む物質であり得る。一例として、第１金属イオンソース２１０はコバルト（Ｃｏ）を含む金属塩（例えば、ＣｏＳＯ４）であり得る。
【００５８】
選択的に、第１金属イオン吸着ステップＳ２１０の前に、前処理ステップとして無電解蒸着において第１金属膜２５０の成長核となりメッキ反応の触媒として作用する物質を基板２００の表面２００ａに付着させる表面活性化処理Ｓ１１０をさらに行うことができる。表面活性化処理Ｓ１１０は、例えば基板２００にパラジウム塩（ｐａｌｌａｄｉｕｍ  ｓａｌｔ）を提供して表面２００ａにパラジウム膜２０５を形成することで、第１金属膜２５０と基板２００との密着性を向上させ、第１金属膜２５０を均一に蒸着することができる。
【００５９】
第１金属イオン吸着ステップＳ２１０の後に、基板２００の表面２００ａにリンス液、例えば超純水（ＤＩＷ）及び様々な溶媒（ｓｏｌｖｅｎｔ）のうち何れか一つまたはその組み合わせを提供して、第１非吸着金属イオンソース２１０ｂを基板２００から除去する第１リンスステップＳ３１０を行う。第１リンスステップＳ３１０は、前述した実施の形態と同様にシングルタイプまたはバッチタイプを採択して行うことができる。
【００６０】
第１リンスステップＳ３１０の後に、基板２００に第１還元剤２２０を提供して第１吸着金属イオンソース２１０ａから第１金属イオンを還元する第１金属イオン還元ステップＳ４１０を行う。第１金属イオン還元ステップＳ４１０で、第１還元剤２２０の酸化反応と第１吸着金属イオンソース２１０ａの還元反応によって第１金属２３０が表面２００ａに蒸着される。第１金属イオン還元ステップＳ４１０は、例えば液状の還元剤を用いて、前述の実施の形態と同様にシングルタイプまたはバッチタイプを採択して行うことができる。第１金属イオン還元ステップＳ４１０で第１還元剤２２０が基板２００で提供されると、金属イオン還元反応に参加する第１反応還元剤２２０ａと基板２００に残存する第１残存還元剤２２０ｂとに区分されることができる。前述の実施の形態のように、第１金属イオンソース２１０がコバルト（Ｃｏ）を含む金属塩（例えば、ＣｏＳＯ４）である場合、第１還元剤２２０はジメチルアミンボラン（ＤＭＡＢ）であり得る。
【００６１】
第１金属イオン還元ステップＳ４１０の後に、基板２００にリンス液、例えば超純水（ＤＩＷ）及び様々な溶媒（ｓｏｌｖｅｎｔ）のうち何れか一つまたはその組み合わせを提供して第１残存還元剤２２０ｂを基板２００から除去する第２リンスステップＳ５１０を行う。第２リンスステップＳ５１０では、第１残存還元剤２２０ｂだけでなく第１反応副産物２４０も一緒に基板２００から除去することができる。第２リンスステップＳ５１０は、シングルタイプまたはバッチタイプを採択して行うことができる。
【００６２】
上述の一連のステップによって、基板２００の表面２００ａにはコバルト（Ｃｏ）のような第１金属膜２５０が蒸着される。第１金属膜２５０は表面２００ａの全体にかけて蒸着でき、または表面２００ａで選択的に蒸着されることができる。必要によって、第１金属イオン吸着ステップＳ２１０、第１リンスステップＳ３１０、第１金属イオン還元ステップＳ４１０及び第２リンスステップＳ５１０を繰り返すことで、第１金属膜２５０の厚さを所望の厚さに精密に調節することができる。
【００６３】
図４Ｂ及び図５を参照すれば、第２リンスステップＳ５１０の後に、基板２００に第２金属イオンソース２１５を提供して第２金属イオンソース２１５を第１金属膜２５０の表面２５０ａに吸着する第２金属イオン吸着ステップＳ２２０を行う。第２金属イオン吸着ステップＳ２２０によって、第１金属膜２５０の表面２５０ａには第２吸着金属イオンソース２１５ａが存在し、その他に第２金属膜２５０上には第２非吸着金属イオンソース２１５ｂが存在し得る。第２金属イオンソース２１５は、例えば銅金属塩やニッケル金属塩またはコバルト金属塩など、第１金属膜２５０の表面２５０ａに蒸着しようとする金属、例えば第１金属イオンソース（図４Ａの２１０）に含まれた金属と異なる金属を含む物質であり得る。一例として、第１金属イオンソース（図４Ａの２１０）がコバルト（Ｃｏ）を含む金属塩（例えば、ＣｏＳＯ４）である場合、第２金属イオンソース２１５はニッケル（Ｎｉ）を含む金属塩（例えば、ＮｉＳＯ４）であり得る。
【００６４】
第２金属イオン吸着ステップＳ２２０の後に、第１金属膜２５０の表面２５０ａにリンス液、例えば超純水（ＤＩＷ）及び様々な溶媒（ｓｏｌｖｅｎｔ）のうち何れか一つまたはその組み合わせを提供して第２非吸着金属イオンソース２１５ｂを第１金属膜２５０から除去する第３リンスステップＳ３２０を行う。第３リンスステップＳ３２０は、前述の実施の形態のように、シングルタイプまたはバッチタイプを採択して行うことができる。
【００６５】
第３リンスステップＳ３２０の後に、第１金属膜２５０に第２還元剤２２５を提供して第２吸着金属イオンソース２１５ａから第２金属イオンを還元する第２金属イオン還元ステップ４２０を行う。第２金属イオン還元ステップＳ４２０によって第２還元剤２２５の酸化反応と第２吸着金属イオンソース２１５ａの還元反応により第２金属２３５が第１金属膜２５０の表面２５０ａに蒸着される。第２金属イオン還元ステップＳ４２０は、シングルタイプまたはバッチタイプを採択して行うことができる。第２金属イオン還元ステップＳ４２０で第２還元剤２２５が第１金属膜２５０に提供されると、金属イオン還元反応に参加する第２反応還元剤２２５ａと第１金属膜２５０に残存する第２残存還元剤２２５ｂとに区分されることができる。第２金属イオンソース２１５がニッケル（Ｎｉ）を含む金属塩（例えば、ＮｉＳＯ４）である場合、第２還元剤２２５はジメチルアミンボラン（ＤＭＡＢ）であり得る。
【００６６】
第２金属イオン還元ステップＳ４２０の後に、第１金属膜２５０にリンス液、例えば超純水（ＤＩＷ）及び様々な溶媒（ｓｏｌｖｅｎｔ）のうち何れか一つまたはその組み合わせを提供して第２残存還元剤２２５ｂを第１金属膜２５０から除去する第４リンスステップＳ５２０を行う。第４リンスステップＳ５２０では、第２残存還元剤２２５ｂだけでなく第２反応分産物２４５も一緒に第１金属膜２５０から除去することができる。第４リンスステップＳ５２０は、シングルタイプまたはバッチタイプを採択して行うことができる。
【００６７】
上述の一連のステップによって、第１金属膜２５０の表面２５０ａには、例えばニッケル（Ｎｉ）膜のような第２金属膜２５５が蒸着される。結果的に、基板２００の表面２００ａには第１金属膜２５０と第２金属膜２５５が積層された（ｌａｍｉｎａｔｅｄ）金属膜２６０、例えばコバルト膜２５０とニッケル膜２５５が積層された金属膜２６０が蒸着される。必要によって、第２金属イオン吸着ステップＳ２２０、第３リンスステップＳ３２０、第２金属イオン還元ステップＳ４２０及び第４リンスステップＳ５２０を繰り返すことで、第２金属膜２５５の厚さを所望の厚さに精密に調節することができる。
【００６８】
第１金属膜２５０上に第２金属膜２５５を形成した後、第１金属イオン吸着ステップＳ２１０乃至第２リンスステップＳ５１０を再び行って、第２金属膜２５５上に第１金属膜２５０がさらに積層された金属膜２６０を形成することができる。さらに、選択的に第２金属イオン吸着ステップＳ２２０乃至第４リンスステップＳ５２０を再び行って、第１金属膜２５０と第２金属膜２５５が数回積層された金属膜２６０を形成することができる。
【００６９】
第１金属イオンソース２１０と第２金属イオンソース２１５を適切に選別することで、第１金属膜２５０と第２金属膜２５５のうち何れか一つまたは両方が合金、または金属と不純物（例えば、非金属）とで構成された金属膜２６０を形成することができる。一例として、第１金属膜２５０はコバルト合金で形成し、第２金属膜２５５はニッケル合金で形成することができる。
【００７０】
上述の各ステップＳ２１０〜Ｓ５２０により金属膜２６０を形成した後、選択的に金属膜２６０の窒化処理Ｓ６１０、シリサイド化処理Ｓ７１０、または酸化処理Ｓ８１０などの後続処理をさらに行うことができる。
【００７１】
上述した本発明の好ましい実施の形態は、例示の目的のために開示されたものであり、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形、及び変更が可能であり、このような置換、変更などは、特許請求の範囲に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態による半導体素子の薄膜形成方法を示す概念図である。
【図２】本発明の実施の形態による半導体素子の薄膜形成方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態による半導体素子の薄膜形成方法を示すグラフである。
【図４Ａ】本発明の他の実施の形態による半導体素子の薄膜形成方法を示す概念図である。
【図４Ｂ】本発明の他の実施の形態による半導体素子の薄膜形成方法を示す概念図である。
【図５】本発明の他の実施の形態による半導体素子の薄膜形成方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７３】
１００  基板
１００ａ  基板の表面
１０５  パラジウム膜（表面活性化処理膜）
１１０  金属イオンソース
１１０ａ  吸着金属イオンソース
１１０ｂ  非吸着金属イオンソース
１２０  還元剤
１２０ａ  反応還元剤
１２０ｂ  残存還元剤
１３０  還元された金属
１４０  反応副産物
１５０  金属膜
【図１】
2009001904.tif 000003
【図２】
2009001904.tif 000004
【図３】
2009001904.tif 000005
【図４Ａ】
2009001904.tif 000006
【図４Ｂ】
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【図５】
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