メチルBN系低誘電率膜のLSI先端配線への応用

• Project/Area Number: 20360160
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Electron device/Electronic equipment
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 青木 秀充 大阪大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (10419468)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木村 千春 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教 (90372630) ; 杉野 隆 大阪大学, 工学研究科, 教授 (90206417)
• Project Period (FY): 2008 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥18,200,000 (Direct Cost: ¥14,000,000、Indirect Cost: ¥4,200,000); Fiscal Year 2010: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2009: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2008: ¥12,090,000 (Direct Cost: ¥9,300,000、Indirect Cost: ¥2,790,000)
• Keywords: メチル窒化ホウ素 / 低誘電率(Low-k) / LSI配線 / ドライエッチング / BCN / メチルBN / LowK / 配線 / 低誘電率 / 窒化ホウ素 / LSI

Research Abstract

これまでの成果として、窒化ホウ素(BN)薄膜にカーボン(C)を添加することによる窒化ホウ素炭素(BCN)薄膜において誘電率が低減することを示し、次世代LSI配線の層間絶縁膜として有効であることを示してきた。今回作製した「メチルBN薄膜」とは、BNを母体にメチル基(-CH3)が付いた薄膜のことである。また、メチルBN薄膜はこれまでに我々が作製してきたのBCN薄膜とは少し違い、カーボンの結合手に水素を付加しているため微小なナノスペース確保しており、誘電率(k<2)を下げる効果がある薄膜のことをいう。
メチルBN薄膜をLSI配線における層間絶縁膜に用いるためには、熱特性やレジストアッシング時の耐酸素性が必要である。さらには加工が容易であることが不可欠である。今回、トリスジメチルアミノボロン(TMAB)ガスを原料にしてプラズマアシストCVD法によってメチルBN薄膜を作製した。メチルBN薄膜をドライエッチングによって加工し、熱処理前後の電気的特性の変化を評価した。また、メチルBN薄膜はCF系ガスによって加工が可能であることを見出した。従来に用いられている層間絶縁膜(SiOC系薄膜)とメチルBN薄膜との比較を行い、メチルBN薄膜の優位性を示した。また、LSIプロセスにおいては化学的機械研磨(CMP)用薬液を用いたウエットプロセスについて評価を行い、メチルBN薄膜が耐薬品性にも優れることを示し、メチルBN薄膜が次世代LSI配線プロセスに応用が期待できることを示した。

Research Products

• [Journal Article] Dry etching properties of methyl-BCN film with C_4F_8 gas for Cu/low-k interconnection (2010)
  • Author(s): Hidemitsu Aoki, Makoto Hara, Takuroh Masuzumi, Farid Ahmed, Chiharu Kimura, Takashi Sugino
  • Journal Title: Diamond and Related Materials (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Suppression of Fluorine Diffusion into Methyl-BCN Film using Low Temperature Etching (2010)
  • Author(s): Makoto Hara, Takuro Masuzumi, Zhiming Lu, Chiharu Kimura, Hidemitsu Aoki, Takashi Sugino
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of the radio-frequency power on the dielectric properties of hydrogen-containing boron carbon nitride films deposited by plasma-assisted chemical vapor deposition using tris(dimethylamino)boron gas (2010)
  • Author(s): Hidemitsu Aoki, Takuro Masuzumi, Makoto Hara, Daisuke Watanabe, Chiharu Kimura, Takashi Sugino
  • Journal Title: Thin Solid Films Vol.518 lssue8 Pages: 2102-2104
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] メチルBCN膜のRFバイアスによる膜質依存性 (2009)
  • Author(s): 増住拓朗、原誠、青木秀充、呂志明、木村千春、杉野隆
  • Journal Title: 電子情報通信学会(電子デバイス研究会) 109(81) Pages: 15-20
  • NAID: 110007338322
• [Journal Article] Synthesis of methyl boron nitride film as low-k insulating filmfor LSI interconnection. (2009)
  • Author(s): H. Aoki, S. Tokuyama, T. Masuzumi, M. Hara, M. K. Mazumder, D. Watanabe, C. Kimura, T. Sugino
  • Journal Title: Diamond and Related Materials In Press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Properties of Boron Carbon Nitride (BCN)film after plasmaashing. (2009)
  • Author(s): M. K. Mazumder, H. Aoki, T. Masuzumi, M. Hara, D. Watanabe, C. Kimura。M. Fukagawa, M. Umeda, M. Kusuharaand. T. Sugino
  • Journal Title: Diamond and Related Materials Vol. 18 Pages: 419-422
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Influence of Cu Electroplating Solutions on Boron Carbon Nitride (BCN)Film. (2009)
  • Author(s): H. Aoki, M. Hara, T. Masuzumi, M. K. Mazumder, N. Ooi, D. Watanabe, C. Kimura, T. Sugino
  • Journal Title: Applied Surface Science 255 (6) Pages: 3719-3722
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Influence of oxygen plasma treatment on boron carbon nitride(BCN)mms composition. (2009)
  • Author(s): H. Aoki, T. Masuzumi, D. Watanabe, M. K. Mazumder, H. Sota, C. Kimura, T. Sugino
  • Journal Title: Applied Surface Science 255 (6) Pages: 3635-3638
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A methyl BN film by using tris-di-methyl-amino-boron (TMAB)for future Low-K interlayer. (2008)
  • Author(s): H. Aoki, S. Tokuyama, M. K. Mazumder, D. Watanabe, C. Kimura, T. Sugino
  • Journal Title: Proc. SPIE Vol. 6984, 69841W
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dry etching properties of boron carbon nitride (BCN)films usingcarbon fluoride gas. (2008)
  • Author(s): H. Aoki, T. Sasada, D. Watanabe, M. K. Mazumder, C. Kimura, T. Sugino
  • Journal Title: Diamond and Related Materials 17 Pages: 1800-1804
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Properties of Methyl Boron Nitride Film for Next GenerationLow-K Interconnection. (2008)
  • Author(s): S. Tokuyama, M. K. Mazumder, D. Watanabe, C. Kimura。H. Aoki, T. Sugino
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics Vol. 47, No. 4 Pages: 2492-2495
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of BCN film after wet process forinterconnection integration. (2008)
  • Author(s): D. Watanabe, H. Aoki, R. Moriyama, M. K. Mazumder, C. Kimura, T. Sugino
  • Journal Title: Diamond and Related Materials Vol. 17 Pages: 669-672
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Methyl-BCN膜のCMP用薬液による膜質への影響 (2010)
  • Author(s): 呂志明, 九鬼知博, 西崎誠, 木村千春, 青木秀充
  • Organizer: 第71回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 長崎大学
  • Year and Date: 2010-09-14
• [Presentation] Influence of oxygen plasma treatment on properties of Methyl-BCN film (2010)
  • Author(s): Zhiming Lu, Makoto Hara, Takuro Masuzumi, Makoto Nishizaki, Chinaru Kimura, Hidemitsu Aoki, Takasi Sugino
  • Organizer: The 4th International Conference on New Diamond and Nano Carbons
  • Place of Presentation: Suzhou, China
  • Year and Date: 2010-05-18
• [Presentation] Annealing effect of methyl-boron carbon nitride film after dry etching (2010)
  • Author(s): Hidemitsu Aoki, Makoto Hara, Takuro Masuzumi, Zhiming Lu, Makoto Nishizaki, Chiharu Kimura, Takashi Sugino
  • Organizer: The 4th International Conference on New Diamond and Nano Carbons
  • Place of Presentation: Suzhou, China
  • Year and Date: 2010-05-18
• [Presentation] 酸素プラズマ種によるメチルBCN膜の膜質への影響 (2010)
  • Author(s): 呂志明, 原誠, 増住拓朗, 西崎誠, 木村千春, 青木秀充, 杉野隆
  • Organizer: 2010年春季第57回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 東海大学(平塚市)
• [Presentation] Methyl-BCN膜の湿度による膜質への影響 (2010)
  • Author(s): 西崎誠, 原誠, 増住拓郎, 呂志明, 青木秀充, 木村千春, 杉野隆
  • Organizer: 2010年春季第57回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 東海大学(平塚市)
• [Presentation] 紫外光照射によるMethyl-BCN膜特性への影響評価 (2009)
  • Author(s): 増住拓朗, 原誠, 呂志明, 青木秀充, 木村千春, 杉野隆
  • Organizer: H21年度電気学会関西支部連合大会
  • Place of Presentation: 大阪大学(吹田市)
  • Year and Date: 2009-11-07
• [Presentation] CF4を用いた低温ドライエッチングによるMethyl-BCN膜特性への影響 (2009)
  • Author(s): 原誠, 増住拓朗, 呂志明, 青木秀充, 木村千春, 杉野隆
  • Organizer: H21年度電気学会関西支部連合大会
  • Place of Presentation: 大阪大学(吹田市)
  • Year and Date: 2009-11-07
• [Presentation] メチルBCN膜の酸素プラズマアッシングによる膜質への影響評価 (2009)
  • Author(s): 呂志明, 原誠, 増住拓朗, 青木秀充, 木村千春, 杉野隆
  • Organizer: H21年度電気学会関西支部連合大会
  • Place of Presentation: 大阪大学(吹田市)
  • Year and Date: 2009-11-07
• [Presentation] UV照射に対するMethyl-BCN膜の特性評価 (2009)
  • Author(s): 増住拓朗, 原誠, 呂志明, 青木秀充, 木村千春, 杉野隆
  • Organizer: 2009年秋季第70回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 富山大学(富山市)
  • Year and Date: 2009-09-09
• [Presentation] 低温ドライエッチングを用いたMethyl-BCN膜の特性評価 (2009)
  • Author(s): 原誠, 増住拓朗, 呂志明, 青木秀充, 木村千春, 杉野隆
  • Organizer: 2009年秋季第70回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 富山大学(富山市)
  • Year and Date: 2009-09-09
• [Presentation] メチルBCN膜の酸素プラズマアッシングによる膜質への影響評価 (2009)
  • Author(s): 呂志明, 原誠, 増住拓朗, 青木秀充, 木村千春, 杉野隆
  • Organizer: 2009年秋季第70回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 富山大学(富山市)
  • Year and Date: 2009-09-09
• [Presentation] Influence of properties of boron carbon nitride (BCN) film on oxygen and hydrogen (2009)
  • Author(s): T.Masuzumi, M.Hara, H.Aoki, Z Lu, C.Kimura, T.Sugino
  • Organizer: 5th International Workshop on reactions involving oxygen and hydrogen
  • Place of Presentation: Osaka Univ. (吹田市)
  • Year and Date: 2009-06-17
• [Presentation] O_2プラズマによるMethyl-BCN膜への影響評価 (2009)
  • Author(s): 呂志明, 原誠, 増住拓朗, 木村千春, 青木秀充, 杉野隆
  • Organizer: 第23回ダイヤモンドシンポジウム(2009)
  • Place of Presentation: 千葉工業大学(習志野市)
• [Presentation] Suppression of Fluorine Diffusion into Low-k Material (Methyl-BCN) using Low Temperature Etching (2009)
  • Author(s): M.Hara, T.Masuzumi, L.Zhiming, C.Kimura, H.Aoki, T.Sugino
  • Organizer: 2009 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM)
  • Place of Presentation: Sendai International Hotel (Sendai)
• [Presentation] Dry etching properties of methyl-BCN film with C4F8 gas for Cu/LowK interconnection (2009)
  • Author(s): H.Aoki, M.Hara, T.Masuzumi, D.Watanabe, C.Kimura, T.Sugino
  • Organizer: 2009 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM)
  • Place of Presentation: Sendai International Hotel (Sendai)
• [Presentation] メチルBCN膜のRFバイアスによる膜質依存性 (2009)
  • Author(s): 増住拓朗, 原誠, 青木秀充, 呂志明, 木村千春, 杉野隆
  • Organizer: 電子情報通信学会 (電子デバイス研究会)2009表面
  • Place of Presentation: 東京工業大学(目黒区)
• [Presentation] Influence of methyl group on the dielectric constant of boron carbon nitride film containing methyl group (2009)
  • Author(s): T.Masuzumi, M.Hara, M.K.Mazumder, D.Watanabe, H.Aoki, C.Kimura, T.Sugino
  • Organizer: New Diamond and Nano Carbons (NDNC2009)
  • Place of Presentation: Michigan, USA (Traverse City)
• [Presentation] Boron Carbon Nitride Film containing Hydrogen for 22nm Node Low-K Interconnection (2009)
  • Author(s): H.Aoki, T.Masuzumi, M.Hara, D.Watanabe, C.Kimura, T.Sugino
  • Organizer: VLSI-TSA (Technology, Systems, and Applications) 2009
  • Place of Presentation: Taiwan(新竹市)
• [Presentation] Synthesis of Methyl Boron Nitride Film as Low-K InsulatingFilm for LSI Interconnection. (2008)
  • Author(s): H. Aoki, S. Tokuyama, T. Masuzumi, M. K. Mazumder, D. Watanabe, M. Hara, C. Kimura, T. Sugino
  • Organizer: 19th European Conference on Diamond, Diamond-LikeMaterials, Carbon Nanotubes, and Nitrides
  • Place of Presentation: Sitges, Spain
• [Presentation] Suppression of Cu Oxidation using Environmentally FriendlyInhibitors in the Ambience of High Temperature and High Humidity for Cu/Low-K. . (2008)
  • Author(s): M. Hara, D. Watanabe, C. Kimura, H. Aoki, T. Sugino
  • Organizer: 2008 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM)
  • Place of Presentation: Tukuba、Japan
• [Presentation] Properties of boron carbon nitride(BCN)film after plasma ashing. (2008)
  • Author(s): T. Masuzumi, M. K. Mazumder, H. Aoki, M. Hara, D. Watanabe, C. Kimura, T. Sugino
  • Organizer: The 27th Electronic Materials Symposium
  • Place of Presentation: Shizuoka、Japan
• [Presentation] Properties of Boron Carbon Nitride(BCN)mm after plasma ashing. (2008)
  • Author(s): M. K. Mazumder, H. Aoki, T. Masuzumi, M. Hara, N. Ooi, D. Watanabe, C. Kimura, M. Fukagawa, M. Umeda, M. Kusuhara, T. Sugino.
  • Organizer: New Diamond and Nano Carbons(NDNC2008)
  • Place of Presentation: Taipei, Taiwan
• [Presentation] Influence of Cu Electroplating Solution on Boron Carbon Nitride(BCN). (2008)
  • Author(s): H. Aoki, M. Hara, M. K. Mazumder, T. Masuzumi, N. Ooi, D. Watanabe, C. Kimura, T. Sugino.
  • Organizer: New Diamond and Nano Carbons(NDNC2008)
  • Place of Presentation: Taipei, Taiwan
• [Presentation] TMABを用いたH含有BCN膜のRFパワー依存性 (2008)
  • Author(s): 増住拓朗 原誠 渡邊大祐 木村千春 青木秀充杉野隆
  • Organizer: 電気学会関西支部連合大会(2008)
  • Place of Presentation: 京都工芸繊維大学
• [Presentation] TMABで作製したメチル窒化ホウ素膜のRFパワー依存性 (2008)
  • Author(s): 増住拓朗, 原誠, 渡邊大祐, 木村千春, 青木秀充, 杉野隆
  • Organizer: 第22回ダイヤモンドシンポジウム(2008)
  • Place of Presentation: 早稲田大学
• [Presentation] TMABを用いたMethyl doped BN膜のRFパワー依存性 (2008)
  • Author(s): 増住拓朗, 原誠, M. K. マズンデル, 木村千春, 青木秀充, 杉野 隆
  • Organizer: 2008年秋季第69回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 中部大学
• [Presentation] BCN膜へのCu電解メッキ液による影響 (2008)
  • Author(s): 渡邊大祐, 青木秀充, 原 誠, M. K. マズンデル, 増住拓郎, 大井直樹, 木村千春, 杉野 隆
  • Organizer: 2008年秋季第69回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 中部大学
• [Presentation] 配線プロセスのためのBCN薄膜上への積層メタル層評価 (2008)
  • Author(s): 原誠, 増住拓朗, M. K. マズンデル, 渡邊大祐, 木村千春, 青木秀充, 杉野 隆
  • Organizer: 2008年秋季第69回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 中部大学
• [Remarks]
  • URL: http://steem.eei.eng.osaka-u.ac.jp/
• [Remarks]
  • URL: http://steem.eei.eng.osaka-u.ac.jp/