2017 Fiscal Year Research-status Report
極微細TSVのための界面層フリーな新規バリヤ材料の開発
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17K06337
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
佐藤 勝 北見工業大学, 工学部, 助教 (10636682)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武山 眞弓 北見工業大学, 工学部, 准教授 (80236512)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 表面・界面物性 / ナノ材料 / 3次元集積回路 / シリコン貫通ビア / 誘電体物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
集積回路の分野においては、これまでの微細化に頼った2次元的な集積から、微細化せずとも高集積化が可能な３次元集積回路へシフトしつつある。特に、これまで実現できなかった異種基板の集積化などの自由度も増すことから、これからは3次元集積化が主流になっていくと思われる。この3次元集積回路の飛躍的な実現の基となっている技術の一つが上下間のチップあるいはウェハを接続するシリコン貫通ビア配線(Through Silicon Via)である。しかし、どの段階でTSV配線プロセスを行うのかという点は、未だ確立されていない。半導体プロセスから考えると、LSIを先に作製してから上下間を接続するビア・ラストプロセスが理想的であるが、その実現のためには、200℃以下の低温で絶縁バリヤや拡散バリヤを成膜することが必須となり、その点が困難を極めている。なぜなら、単純にプロセスを低温化するとそのバリヤ性は劣化することが一般に知られているからである。
本研究ではまず、絶縁バリヤと拡散バリヤを200℃以下で成膜することと同時に、低温でも良好なバリヤ性を持つバリヤを実現することを目的として検討している。
本年度は、拡散バリヤと絶縁バリヤを同じZrNx系材料に統一することで、界面での余分な拡散や反応を抑制し、界面層フリーな界面を実現することに成功した。同時に、TiN系やTiHfNx系などの材料系に拡張し、これらの拡散バリヤとしての特性をSi上で検討し、いずれも優れたバリヤ特性を示すことができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
同じ構成要素であるZrNx系においては、拡散バリヤと絶縁バリヤを膜中の組成比を変化させることで実現でき、さらには、500℃以上の熱処理後においてもCuの拡散もなく、かつ界面層フリーな状態が実現できている。このことから、研究のコンセプトについてはその素性を確認できた。さらには、TiNx系及びTiHfNx系などにも材料を拡張して検討を進めており、研究はおおむね順調に進んでいるものと思っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
スパッタ装置を用いて材料選択性のある研究を進めながら、良好な特性が得られた材料に関しては、CVD/ALDなどの手法に拡張可能かどうかを検討する。この場合、既存のCVD原料では200℃以下で分解しない場合もあるので、低温での分解が可能な原料開発から行う予定である。同時に、拡散バリヤと同じ構成要素の絶縁バリヤに関してはその物性などが明らかにされていないものも多いため、絶縁膜としての特性についてその詳細を検討する予定である。
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| Causes of Carryover |
今年度導入予定だった絶縁特性を評価するための装置は、別途購入することができたことと、次年度予定しているCVD成膜にて装置改造等の予算が発生することが予測されたため、次年度の装置開発に充当することにした。
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Research Products
(6 results)
