2016 Fiscal Year Research-status Report
3D及び2.5D-ICに適用可能なバリヤレス絶縁膜の低温作製
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15K05975
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
武山 眞弓 北見工業大学, 工学部, 准教授 (80236512)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 勝 北見工業大学, 工学部, 助教 (10636682)
野矢 厚 北見工業大学, 工学部, 特任教授 (60133807)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 3次元集積回路 / シリコン貫通ビア / バリア絶縁膜 / 低温作製 / SiNx膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
3次元集積回路において、チップあるいはウェハ間を最短で接続するシリコン貫通ビア配線(Through Silicon Via：TSV)が注目を集めている。これまでは、デバイスサイズを微細化することでさらなる集積化や多機能化などを達成してきたが、現行以下のデバイスサイズにすることにより、量子効果などの望まない問題が発生すること等があり、さらなるサイズの微細化は極めて難しい状況にある。しかしながら、さらなる集積化・多機能化を達成するという動きは止まらないため、3次元集積回路を構成することによって、微細化に頼らず、集積度の向上を達成しようとしているからである。そのための方策の一つとして、低温でかつ良好な特性を示すSiNx膜の作製方法が焦眉の急を要する課題となっている。なぜなら、2.5Dや3D-LSIでは、先にLSIを作り込んでから、シリコン貫通ビアを作るというビア・ラストプロセスが最も歩留まりよくLSIを作製できるという理想的なプロセスであるため、バリヤ絶縁膜となるSiNx膜とバリヤメタルとなるTiNx膜等の成膜温度を200℃以下とすることが求められる。しかしながら、単純に低温にして作製すると、膜特性は顕著に劣化することから、低温でも良好な膜特性を保持するような方策が必要となる。本研究においては、主にスパッタによって、SiNx膜を作製することにより、全く非加熱状態でもSiNx膜が得られること、さらには、その膜特性がPECVDと比べて格段によいことを報告すると共に、バリヤメタルを介在させないバリヤレスな状態においても、絶縁膜としてのSiNx膜が良好な特性を示すことから配線であるCuの拡散をも抑制することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究成果は概ね順調に進展している。ここで、学会誌に投稿した研究成果論文が極めて有用であるとの視点から、378件の投稿論文の中で、2編の我々の論文が論文奨励賞を受賞した。また、国内外からの反響も大きく、我々が思っている以上の成果となっていることが実感できた。
「TSVプロセスに適用可能な反応性スパッタ法を用いたSiNx膜の低温作製」佐藤 勝、武山真弓、小林靖志、中田義弘、中村友二、野矢 厚 (Vol.135, No.7, 2015)
「3D/2.5D-IC TSV に向けた低温SiNx
の特性評価」小林靖志、中田義弘、中村友二、武山真弓、佐藤 勝、野矢 厚（Vol.135, No.7, 2015）これらの論文は平成28年9月に受賞が決定し、表彰された。
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| Strategy for Future Research Activity |
低温でSiNx膜を作製し、かつ良好な膜特性を示すことについては、実証できた。今後は、CVDでも同様に良好な膜特性を示す膜が得られるのかどうか、またラジカル窒化やラジカル処理を行うことで、膜特性の改質ができるかどうかを検討していく予定である。
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| Causes of Carryover |
ラジカル発生装置の物品費の分で使用額が異なっているが、現在のラジカル発生機構において、ラジカルの発生する確率を高める研究を行っている。また、できるだけ温度が基板にかからず、かつチャンバ内に均一にラジカルを発生させる工夫を講じているところである。
現時点で、その工夫の途中であるが、研究業績にあるように、順調に研究は進展しているところであるので、最適な機構を見つけ次第導入する予定である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
現在、手持ちのラジカル発生機を用いて研究を遂行している段階であるが、できるだけ輻射熱を避けられるような機構にすることと、ラジカルをチャンバ内に均一に発生させる機構の工夫を行っている段階である。これらの工夫は、最終年度の早い時期に完成する予定であるので、その新しいラジカル発生機構を使った実験を最終年度に行う予定である。
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