ダマシンプロセス技術を利用したサブミクロン構造物の界面強度評価法の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14655042
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 白鳥 正樹 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 教授 (60017986)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 澁谷 忠弘 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助手 (10332644) ; 于 強 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (80242379)
• Keywords: サブミクロン薄膜 / 先端LSI配線 / ダマシンプロセス / 界面強度 / 破壊力学 / マイクロテスティング / フリーエッジ効果 / 界面端はく離じん性

Research Abstract

これまで,申請者らはマイクロ構造用機械的疲労試験機やサブミクロン薄膜界面強度評価法の開発を行いマイクロ構造物の界面強度評価法について検討してきた.本研究において,申請者らは金属を微小な溝に埋込むダマシンプロセス技術に注目し,それを利用した作り込み試験片の試作を行いその有効性について検証する.対象としている金属を充分に剛性を有している大きなSi基盤に埋め込むことにより,金属の変形は強く抑制される.また,Si基盤を従来の汎用試験機を用いて曲げ等の負荷を加えてやることにより界面に大きな負荷が可能であることから上記の条件をほぼ満足した試験となっている.今年度は,サブミクロン界面強度評価の基礎として上記試験片の試作および試験の実施を行いサブミクロン構造物の界面強度評価手法の体系的な検討を行うことを目的とする.
前年度行った,コーナー部からのはく離発生試験による界面端部からの強度評価によって3次元構造物におけるはく離発生条件にについて検討した知見を基にして,ダマシン法によって作成された曲げ試験片を用いて,3点曲げ試験を行った.試験では,意図した界面ではく離が発生していた.また,SEM観察などからもダマシン配線/バリア層界面ではく離が発生していた.さらに,3次元応力解析によって界面端部において応力集中が現れており,前年度実施したコーナー部からのはく離発生強度評価と同様に破壊力学的な定量的評価が可能であることを示唆することができた.

Research Products

• [Publications] 澁谷忠弘, 于強, 白鳥正樹, 他: "多層サブミクロン薄膜における界面コーナー部はく離発生条件の破壊力学的評価"材料. 掲載予定. (2004)
• [Publications] 澁谷忠弘, 鶴賀哲, 于強, 白鳥正樹: "LSI用サブミクロン薄膜のモード別界面はく離度評価"日本機械学会論文集A編. 69・685. 1368-1373 (2003)
• [Publications] T.Shibutani, Q.Yu, M.Shiratori: "Mechanism of three-dimensional interface crack initiation at the corner in Cu damascene interconnects"International Conference of Micro & Nano Technology. 1. 3469-3474 (2004)
• [Publications] 澁谷忠弘, 鶴賀哲, 于強, 白鳥正樹: "ダマシンCu配線構造における界面強度評価手法の開発"日本機械学会講演論文集. 03-11. 593-594 (2003)
• [Publications] 澁谷忠弘, 鶴賀哲, 于強, 白鳥正樹: "多層サブミクロン薄膜における界面コーナー部はく離発生条件の破壊力学的評価に関する研究"第11回破壊力学シンポジウム. 139-143 (2003)
• [Publications] 澁谷忠弘, 鶴賀哲, 于強, 白鳥正樹: "多層サブミクロン薄膜の界面破壊における端部3次元形状効果に関する研究"第9回LSI配線における原子輸送・応力問題研究会予稿集. 32-33 (2003)