| 研究概要 |
LSI配線の材料であるAlおよびCuの高温特性を調べるため,X線応力測定法により,ガラス基板上に作製したAl膜およびCu膜の残留応力状態の測定および加熱冷却過程中の熱応力状態のその場観察,さらにSEMおよびレーザー顕微鏡により加熱過程での表面形態の観察を行った.
高周波スパッタリング法でガラス基板上あるいはSi基板上に製膜されたAl膜およびCu膜は共に〈111〉優先配向膜であった。残留応力はRFパワー,Arガス圧,スパッタ時間の成膜パラメータによって影響されるが,すべての条件下で引張残留応力が発生した.作製した試料を室温と200℃,300℃,400℃の間で加熱冷却を行いAl膜およびCu膜の熱応力をその場測定した。その結果,ほぼ100℃までの加熱で膜応力はほぼゼロ応力に低下し,その後の応力変動はきわめて少なかった.最高温度に達してのちの冷却過程では,膜応力は引張り側に移行するが,初期の応力変動率は小さく低温領域で上昇率が大きくなる傾向にあった.結晶粒界拡散や表面拡散あるいは体拡散により原子の移動が促進されるためである。この傾向はAl膜でもCu膜でもほぼ同一である。一方,Al膜の上にAlNあるいはTiNを被覆した膜では,原子の移動が抑制されるため応力変動幅が大きくなった。
顕微鏡による表面観察の結果,特にA1膜では加熱時にヒロック,冷却時にヴォイドが発生することが明らかになった。また,Cu膜のレーザー顕微鏡による高温その場観察では,加熱過程で表面あれの模様や再結晶の様子などが観察された。
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