1991 Fiscal Year Annual Research Report
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02402031
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
大見 忠弘 東北大学, 工学部, 教授 (20016463)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森田 瑞穂 東北大学, 工学部, 助教授 (50157905)
柴田 直 東北大学, 工学部, 助教授 (00187402)
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| Keywords | 超高速配線 / エレクトロマイグレ-ション / 銅配線 / ウルトラクリ-ンイオン注入 / 自己整合金属ゲ-トMOSFET / イオン注入層低温アニ-ル |
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| Research Abstract |
本年度は、初年度の研究成果に基き、実際のデバイスを製作するための技術確立に重点をいて研究を進めた。その主な成果は次の3点にまとめられる。(1)最も低抵抗で、且つ大電流に対しても大きな信頼性を持つCu(銅)配線技術を確立した。(2)メタルをデバイスの心臓部に使う場合不可欠となるPN接合の低温形成技術を確立した。(3)以上の技術を総合し、メタルゲ-トの自己整合型MOSトランジスタを実際に試作し、その高速性能を実証した。以下各項目について、成果の概要を述べる。
(1)に関しては、先ずSiO_2上にほぼ単結晶に近いCu薄膜形成に関するプロセスの研究を行った。低エネルギイオン照射プロセスにより、準安定で且つ結晶性のよいCu薄膜を成膜する。次いで熱プロセスを加えることにより、安定相への転移を行わせるのである。Cuでは、(111)から(100)への相転移が生じ、潜熱放出により結晶化が促進され、ほぼ単結晶に近い、巨大グレインCu薄膜が得られる。こうして形成したCu配線の抵抗は、低温では2ケタ以上小さくなることが分かった。さらに、エレクトロマイグレ-ション耐性を計測する新しい計測技術を確立し評価を行ったところ、従来のAl配線にくらべ、3ケタ〜4ケタ大きな寿命 を持つことが分り、超高速LSI用配線材料として理想的な材料であることが分った。(2)に関しては、イオン注入プロセスのウルトラクリ-ン化により、450℃の超低温アニ-ルで、低抵抗、低リ-ク電流のN^+接合の形成に成功した。ここで鍵となった研究成果は、イオン注入装置内で、高エネルギビ-ムにより生じる金属のスパッタリング汚染がリ-ク電流の主要原因である事実を発見したこと、これを防ぐ新しい技術を開発したことである。(3)は、この技術を用いてメタルゲ-トMOSFETを450℃アニ-ルで実際に試作したものであり、従来のポリSiゲ-トMOSにくらべ、数倍高速化できることが実験的に示された。
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[Publications] T.Ohmi: "LargeーElectromigrationーResistance Copper Interconnect Technolgy for Subhalfーmicron ULSI'S" Technical Digest,International Electron Devices meeting 1991,Washington D.C.285-288 (1991)
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[Publications] T.Ohmi: "Formation of Copper Thin Films by a Low Kinetic Energy Particle Process" Journal of Electrochemical Society. 138. 1089-1097 (1991)
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[Publications] M.Otsuki: "High Performance Copper Metallization for ULSI Interconnects" Extended Abstracts of the 1991 International Conference on Solid State Deviced and Materials. 186-188 (1991)
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[Publications] T.Nitta: "Electrical Propertles of GiantーGrainーCopper thin Films Formed by a Low Kinetic Energy Particle Process" Journal of Electrochemical Society. (1992)
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[Publications] T.Nitta: "Evaluating the Large Electromigration Resistance of Copper Interconnects Emplaying a NewlyーDeveloped LifeーTest method" Journal of Electrochemical Society.
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[Publications] Y.Kato: "Elimination of MetalーSputtering Contamination in Ion Implanter for LowーLeakageーCurrent pーn Junction Formation" Extended Abstracts of the 1991 International Conference on Solid State Devices and Materials. 565-567 (1992)
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[Publications] T.Yoshie: "Ion Flux Effect in Low Temperature Silicon Epitaxy by LowーEnergy Ion Bombardment" Extended Abstracts of the 1991 International Conference on Solid State Devices and Materials. 41-43 (1991)
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[Publications] H.Uetake: "Inーsitu Substrate Surface Cleaning for LowーTemperature Silicon Epitaxy By HydogenーAddeol LowーEnergy Argon Ion Bombardment" Proceedings of Internatimal Symposium on Automated IC Manufacturing. (1992)
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[Publications] Y.Aoki: "Formation of High Quality RefractaryーMetal Thin Films by LowーEnergy Ion Bombardment" Proceedings of Internatimal Symposium on Automated IC Manufacturing. (1992)
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[Publications] T.Ohmi: "SelfーAligned AluminumーGate MOSFET'S Having Ultra Shallow Junctions Formed by 450℃ Furnace Annealing" IEEE Electron Device Letters.
