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金属系電子配線のEM過程の基礎的理解を目指して

研究課題

研究課題/領域番号 12875115
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 金属物性
研究機関筑波大学

研究代表者

水林 博  筑波大学, 物質工学系, 教授 (40114136)

研究分担者 谷本 久典  筑波大学, 物質工学系, 講師 (70222122)
研究期間 (年度) 2000 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2002年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2001年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2000年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワード電子材料 / 金属配線 / 薄膜 / EM効果 / 界面 / 粒界 / 結晶粒成長
研究概要

Si振動リード基板上に成膜した試料に通電し、通電中における電気抵抗、内部摩擦、弾性率の経時変化、通電前後のX線回折、SEM、STM観察を行った。また、ナノ組織材料の物性を調べ以下の結果を得た。(1)Al-Si(Cu)配線(スパッタ成膜、膜厚50nm、線幅1mm):Si基板に直接成膜した試料に10^<11>A/m^2の高電流密度通電すると、基板温度が室温でボイド、ヒロック、あるいはデンドライトが発生し、nm域の薄膜では原子の移動度が極めて大きいことを示唆する。熱酸化によりSiO_2膜を形成したSi振動リード基板上に成膜した試料に室温で10^9〜10^<10>A/m^2の通電直流電流を通じると、電気抵抗低下、内部摩擦増大、弾性率上昇が起きる。電気抵抗低下現象から求めた活性化エネルギーは0.35eVであり、結晶成長が起きる。金ナノ結晶で観測される結晶粒界層における集団的原子運動と推定される現象の活性化エネルギーに近い。結晶成長から期待できるのは電気抵抗低下、内部摩擦低下、弾性率上昇であり、内部摩擦増大の原因は不明である。(2)Cu/Ta/Si配線(スパッタ成膜、Cu膜厚50nmあるいは120nm、線幅1mm):Taバリア膜を形成したSi振動リード基板上に成膜した試料に室温で10^9〜10^<10>A/m^2の通電直流電流を通じると、電気抵抗低下、内部摩擦低下、弾性率上昇、結晶粒成長が起きる。この現象は120nm Cu膜で明瞭に観測されるが、50nm Cu膜では変化の程度がかなり小さい。弾性率の膜厚依存性からは、結晶粒界層での擬弾性過程は50nm Cu膜の方が大きいことを示唆しており、EM効果と逆である。EM耐性は120nm Cu膜より50nm Cu膜が高い可能性があり、興味深い現象が見いだされた。

報告書

(3件)
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (18件)

  • [文献書誌] H.Mizubayashi, D.Kashimura, K.Yokota, H.Tanimoto: "Elasticity and Resistivity Study on the Electromigration Effect Observed in Aluminum-Silicon Copper Alloy Thin Films"Materials Science and Engineering A. (in press). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Tanimoto, S.Sakai, E.Kita, H.Mizubayashi: "Characterization and Determination of Elastic Property of High-Density Nanocrystalline Gold Prepared by Gas-Deposition Method"Materials Transaction (Journal of Japan Institute of Metals). 44. 94-103 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Tanimoto, S.Sakai, H.Mizubayashi: "Anelasticity Study on Motions of Atoms in the Grain Boundary Region in Nanocrystalline Gold"Materials Transaction (Journal of Japan Institute of Metals). 44. 53-58 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Saksi, H.Tanimoto, E.Kita, H.Mizubayashi: "Characteristic Creep Behavior of Nanocrystalline Metals Found for High Density Gold"Physical Review B. 66. 214106-214115 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Mizubayashi, T.Hao, H.Tanimoto: "Low temperature crystallization of amorphous alloys under electropulsing"J. Non-Crystalline Solids. 312-314. 581-584 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Mizubayashi, T.Usui, H.Tanimoto: "Anomalous Elastic Properties of Amorphous Alloys Suggesting a Collective Motion of Many atoms"J. Non-Crystalline Solids. 312-314. 542-546 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Mizubayashi, D.Kashimura, K.Yokota, H.Tanimoto: "Elasticity and Resistivity Study on the Electromigration Effect Observed in Aluminum-Silicon Copper Alloy Thin Films"Materials Science and Engineering A. (in press). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Tanimoto, Y.Koda, S.Sakai, H.Mizubayashi, E.Kita: "Nanostructure and Thermal Stability of Au Film Prepared by Spattering Technique"Scripta Materialia. 44. 2231-2235 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Mizubayashi, N.Kameyama, T.Hao, H.Tanimoto: "Crystallization under electropulsing suggesting a resonant collective motion of many atoms and modification of thermodynamic parameters in amorphous alloys"Physical Review B. 64. 054201-1to10 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Tanimoto, Y.Koda, S.Sakai, E.Kita, H.Mizubayashi: "Thermal Stability of Nanocrystalline FCC Metals"Proc. of the 22^<nd> Riso International Symposium on Materials Science : Ed. A. R. Dinesen et al., Riso National Laboratory, Roskilde, Denmark 2001. 401-406 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] S.Sakai, H.Tanimoto, K.Otsuka, T.Yamada, Y.Koda, E.Kita, H.Mizubayashi: "Elastic Behaviors of High Density Nanocrystalline Gold Prepared by Gas Deposition Method"Scripta Materialia. 45. 1313-1319 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Mizubayashi, S.Murayama, H.Tanimoto: "Feasibility of High-Strength and High-Damping Materials by means of Hydrogen Internal Friction in Amorphous Alloys"J. Alloys and Compounds. 330-332. 389-392 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Tanimoto,L.Pasqunrni,R.Prummer,H.Kromuller,and H.-E.Schaefer: "Diffusion of Explosive Compacted n-Fe"Scripta Materialia. 42. 961-966 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.-E.Schaefer,K.Reimann,W.Straub,F.Phillipp,H.Tanimoto,R.Brossmann and R.Wurschum: "Interface Structure Studies by Atomic Resolution Electron Microscopy, Order-Disorder Phenomena and Atomic Diffusion in Gas-Phase Synthesized Nanocrystalline Solids"Materials Science and Engineering. A286. 24-33 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.Mizubayashi,G.Nishikori and H.Tanimoto,: "High-Cycle Fatigue Properties of 316 SS under Thermal-Pulses"Materials Transaction. 42. 151-156 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.Mizubayashi,S.Murayama and H.Tanimoto: "Feasibility of High-Strength and High-Damping Materials by means of Hydrogen Internal Friction in Amorphous Alloys"J.Alloys and Compounds. (in press). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.Tanimoto,Y.Koda,S.Sakai,H.Mizubayashi and E.Kita: "Nanostructure and Thermal Stability of Au Film Prepared by Spattering Technique"Scripta Materiaria. (in press). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.Tanimoto,S.Sakai,K.Otsuka,E.Kita and H.Mizubayashi: "Grain Boundary State and Elastic Property of High-Density Nanocrystalline Gold Prepared by Gas-Deposition Method"Physical Review B. (in press). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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