集積電子回路における高配向薄膜配線層のエピタキシャル成長による作製

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650361
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Kitami Institute of Technology
• Principal Investigator: 野矢 厚 北見工業大学, 工学部, 教授 (60133807)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 武山 真弓 北見工業大学, 工学部, 助手 (80236512)
• Keywords: 集積回路 / 高配向薄膜 / エピタキシャル / コンタクト

Research Abstract

高配向薄膜を積層構造としたコンタクト及びエピタキシャルコンタクトの作製とその特性について検討を行った。検討した系は、(1)Cu(111)/W(110)/Si(100)、(2)Cu(111)/Ta-W(110)/Si(100)、(3)Cu(110)/ZrN(100)/Si(100)及び(4)Al(001)/YSi_<2-x>/Si(001)の4種であり、(4)はエピタキシャルコンタクトである。(1)〜(3)の高配向コンタクトでは、それぞれの系で単一の高配向薄膜が得られていること、(4)ではエピタキシャルとなっていることをX線回折及び電子顕微鏡により確認した。(1)〜(3)の高配向コンタクトでは、いずれも良好なバリヤ特性が認められ、特にW(110)バリヤは、従来の多結晶Wをバリヤではシリサイド形成反応前に系が崩壊することと比べて、Wの均一なシリサイド反応によってバリヤが消費される温度(690℃)まで安定であることがわかった。Ta-W合金は全域固溶でありbcc格子をTaとWが置換した擬似的に単一なbcc格子となっておりCu/Siコンタクトの拡散バリヤとして適応したところ、Ta_<50>W_<50>ではTaおよびWそれぞれの反応形態が補完しあって単一バリヤよりも優れている700℃まで安定なバリヤ特性が得られた。ZrN膜は750℃の熱処理によっても安定であるが、800℃の熱処理による再結晶化により崩壊する。(4)のエピタキシャルコンタクトでは、熱処理に伴い、450℃以上の温度でAl_3Yの形成が生じこれによって系が劣化することが知られた。以上のことより、エピタキシャルコンタクトとして構成可能な材料はその材料選択性が狭く熱的安定性と必ずしも両立しないことが予測される。一方、高配向薄膜を用いたコンタクトは、予想以上にその熱的安定性に優れていることが明らかとなり、有望な発展が望まれるものと思われる。

Research Products

• [Publications] M.Takeyama et al.: "Thermal stability of Cu/W/Si contact systems using layers of Cu(111) and W(110) preferred orientations" Journal of Vacuum Science & Technology. A15,No.2(4月刊行予定). (1997)
• [Publications] T.Fukuda et al.: "Solid-phase reactions in polymorphic epitaxial contact systems of Al/YSi2-_X/Si" Jpn.Journal of Applied Physics. 36,No.4A(4月刊行予定). (1997)
• [Publications] 武山真弓ら: "高配向成長させたCu(111)/W(110)/Si(100)コンタクト構造の熱的安定性" 電子情報通信学会技術研究報告. 96,No.329. 19-25 (1996)
• [Publications] 武山真弓ら: "Cuメタライゼーションにおける低温で作製されたZrN薄膜の拡散バリヤ効果" 電子情報通信学会技術研究報告. 96,No.329. 27-33 (1996)
• [Publications] 佐瀬瞳子ら: "Cu/SiコンタクトにおけるTa-W合金膜の拡散バリヤとしての評価" 電子情報通信学会技術研究報告. 96,No.350. 13-19 (1996)