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ダイナミック・ナノリフロー法によるLSI超微細配線の形成と機構解明

研究課題

研究課題/領域番号 15H02307
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 材料加工・組織制御工学
研究機関東北大学

研究代表者

小池 淳一  東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (10261588)

研究分担者 安藤 大輔  東北大学, 工学研究科, 助教 (50615820)
須藤 祐司  東北大学, 工学研究科, 准教授 (80375196)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
45,110千円 (直接経費: 34,700千円、間接経費: 10,410千円)
2017年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
2016年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
2015年度: 27,170千円 (直接経費: 20,900千円、間接経費: 6,270千円)
キーワード半導体 / 配線 / リフロー / 微細化 / 半導体超微細化 / 機能・構造材料 / 多層配線 / 構造・機能材料
研究成果の概要

LSIデバイスは微細化することによって高性能化を実現してきたが、多層配線が細くなり過ぎて形成できないという課題があった。本研究では、高温で銅合金をスパッタ成膜するダイナミックナノリフロー法によって幅が15nmの超微細配線(M2配線とビア)を形成する条件を見出した。この方法によれば成膜中に合金元素が絶縁層界面に偏析して蒸着物の濡れ性を向上する。また、配線形成の可否を決める因子は、配線形成初期の表面曲率勾配と加熱・冷却中の熱応力勾配であり、それぞれの因子による駆動力を定量的に評価したところ同等の効果であることが明らかになった。得られた知見をもとにリフロー挙動をシミュレーションすることができた。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (7件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 4件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 7件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 18件、 招待講演 9件) 産業財産権 (3件) (うち外国 3件)

  • [国際共同研究] Lam Research Corporation(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] 国立台湾交通大学(台湾)

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      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Lam Research Corporation(米国)

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      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] TSMC(台湾)

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      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Korea Institute of Industrial Technolofy/Hanyang University(韓国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Lam Research Corporation(米国)

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      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] TSMC(台湾)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] New contact metallizationn scheme for FinFET and beyond2018

    • 著者名/発表者名
      J. Koike, M. Hosseini, D. Ando, and Y. Sutou
    • 雑誌名

      Proceedings of IEEE EDTM

      巻: 1 ページ: 1-3

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Material innovation for MOL, BEOL, and 3D integration2018

    • 著者名/発表者名
      J. Koike, M. Hosseini, H. T. Hai, D. Ando and Y. Sutou
    • 雑誌名

      Proceedings of IEEE IEDM

      巻: 1 ページ: 1-3

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Co and CoTix for contact plug and barrier layer in integrated circuits2018

    • 著者名/発表者名
      Maryamsadat Hosseini, Daisuke Ando, Yuji Sutou, Junichi Koike
    • 雑誌名

      Microelectronic Engineering

      巻: 189 ページ: 78-84

    • DOI

      10.1016/j.mee.2017.12.017

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Inverse Resistance Change Cr2Ge2Te6-Based PCRAM Enabling Ultralow-Energy Amorphization2018

    • 著者名/発表者名
      Shogo Hatayama, Yuji Sutou, Satoshi Shindo, Yuta Saito, Yun-Heub Song, Daisuke Ando, and Junichi Koike
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 10 号: 3 ページ: 2725-2734

    • DOI

      10.1021/acsami.7b16755

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Co-Ti alloy for a barrier and contact materials in advanced MOL2017

    • 著者名/発表者名
      J. Koike, M. Hosseini, D. Ando and Y. Sutou
    • 雑誌名

      Proceedings of Advanced Metallization Conference

      巻: 1 ページ: 1-3

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Co/Si contact properties with an amorhous interlayer of CoTix2017

    • 著者名/発表者名
      M. Hosseini, Y. Sutou and J. Koike
    • 雑誌名

      Proceedings of ADMETA Plus 2017

      巻: 1 ページ: 1-3

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Feasibility study of Cu paste printing techniquie to fill deep via halls for low cost 3D TSV applications2017

    • 著者名/発表者名
      H. T. Hai, K.-W. Lee, D. Ando, Y. Sutou, M. Koyanagi, and J. Koike
    • 雑誌名

      Proceedings of IEEE IITC 2017

      巻: 1 ページ: 1-3

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Metallurgical and electrical characterization of ultrathin CoTix liner/barrier for Cu interconnects2017

    • 著者名/発表者名
      M. Hosseini and J. Koike
    • 雑誌名

      Proceedings of IEEE IITC 2017

      巻: 1 ページ: 1-3

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Amorphous CoTix as a liner/diffusion barrier material for advanced copper metallization2017

    • 著者名/発表者名
      M. Hosseini and J. Koike
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 721 ページ: 134-142

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2017.05.335

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of plasma surface finish on wettability and mechanical properties of SAC305 solder joints2016

    • 著者名/発表者名
      K.-H. Kim, J. Koike, J.-W. Yoon, and S. Yoo
    • 雑誌名

      Journal of electronic materials

      巻: 45 号: 12 ページ: 6184-6191

    • DOI

      10.1007/s11664-016-4908-4

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Amorphous Co-Ti alloy as a single layer barrier for Co local interconnect structure2016

    • 著者名/発表者名
      M. Hosseini, J. Koike, Y. Sutou, L. Zhao, S. Lai and R. Arghavani
    • 雑誌名

      Proceedings of IITC/AMC 2016

      巻: 1 ページ: 162-164

    • DOI

      10.1109/iitc-amc.2016.7507718

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Contact resistivity for amorphous and crystalline GeCu2Te3 to W electrode for phase change random access memory2016

    • 著者名/発表者名
      S. Shindo, Y. Sutou, J. Koike, Y. Saito, and Y.-H. Song
    • 雑誌名

      Materials Science in Semicndcutor Processing

      巻: 47 ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] XAFS analysis on amorphous and crystalline new phase change material GeCu2Te32016

    • 著者名/発表者名
      K. Kamimura, S. Hosokawa, N. Happo, H. Ikemoto, Y. Sutou, S. Shindo, Y. Saito, and J. Koike
    • 雑誌名

      Journal of optoelectronics and advanced materials

      巻: 18 ページ: 248-253

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The investigation of an amorphous Co-Hf alloy as an ultrathin single layer barrier in LSI devices2016

    • 著者名/発表者名
      H. Koide, D. Ando, Y. Sutou, and J. Koike
    • 雑誌名

      Proceedings of ADMETA 2016

      巻: 1 ページ: 35-36

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Diffusion barrier property of MnSixOy layer formed by chemical vapor deposition for Cu advanced interconnect application2015

    • 著者名/発表者名
      N. M. Phuong, Y. Sutou, J. Koike
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 580 ページ: 56-60

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2015.03.007

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Cu paste metallization for stress critical applications in electrical packaging2018

    • 著者名/発表者名
      J. Koike
    • 学会等名
      Internation workshop on reliability and stress-related phenomena
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] サブ10nm FinFETにおける低接触抵抗の実現に向けたコバルト合金の特性2018

    • 著者名/発表者名
      小池淳一 マリャムサダト ホセイニ 安藤大輔 須藤祐司
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] New contact metallization scheme for FinFET and beyond2018

    • 著者名/発表者名
      J. Koike, M. Hosseini, D. Ando and Y. Sutou
    • 学会等名
      IEEE Electron Device Technology Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Low contact resistivity between Co and nーSi with a CoTix interface layer2018

    • 著者名/発表者名
      M. Hosseini, J. Koike, D. Ando, and Y. Sutou
    • 学会等名
      Meeting of Advanced Metallization
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Co alloy for middle of line for FinFET of sub-7 nm2018

    • 著者名/発表者名
      J. Koike
    • 学会等名
      Semicon China, CSTIC
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Metallurgical and electrical characterization of ultrathin CoTix liner/barrier for Cu interconnects2017

    • 著者名/発表者名
      M. Hosseini
    • 学会等名
      International Interconnect Technology Conference
    • 発表場所
      台湾新竹市
    • 年月日
      2017-05-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Feasibility study of Cu paste printing technique to fill deep via holes for low cost 3D TSV applications2017

    • 著者名/発表者名
      H. T. Hai
    • 学会等名
      International Interconnect Technology Conference
    • 発表場所
      台湾新竹市
    • 年月日
      2017-05-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] LSI多層配線の単層拡散バリア層としての非晶質コバルト合金の特性2017

    • 著者名/発表者名
      小池淳一
    • 学会等名
      応用物理学会2017年春季講演大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 先端配線におけるライナー・バリア機能を有する非晶質コバルト合金の特性2017

    • 著者名/発表者名
      Maryamsadat Hosseini
    • 学会等名
      シリコン材料・デバイス研究会
    • 発表場所
      東京大学(東京都文京区)
    • 年月日
      2017-02-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Metallurgical and electrical characterization of ultrathin CoTix liner/barrier for Cu interconnects2017

    • 著者名/発表者名
      M. Hosseini and J. Koike
    • 学会等名
      IEEE International Interconnect Technology Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Feasibility study of Cu paste printing techniquie to fill deep via halls for low cost 3D TSV applications2017

    • 著者名/発表者名
      H. T. Hai, K.-W. Lee, D. Ando, Y. Sutou, M. Koyanagi, and J. Koike
    • 学会等名
      IEEE International Interconnect Technology Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Co-Ti alloy for a barrier and contact materials in advanced MOL2017

    • 著者名/発表者名
      J. Koike, M. Hosseini, D. Ando and Y. Sutou
    • 学会等名
      Advanced Metallization Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Co/Si contact properties with an amorhous interlayer of CoTix2017

    • 著者名/発表者名
      M. Hosseini, Y. Sutou and J. Koike
    • 学会等名
      Advanced Metallization Conference Asian Session
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Material innovation for MOL, BEOL, and 3D integration2017

    • 著者名/発表者名
      J. Koike, M. Hosseini, H. T. Hai, D. Ando and Y. Sutou
    • 学会等名
      IEEE International Electron Device Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A new amorphous alloy having liner/barrier function for sub-10 nm technology node of LSI interconnection2016

    • 著者名/発表者名
      小池淳一
    • 学会等名
      ENGE2016
    • 発表場所
      韓国済州市
    • 年月日
      2016-11-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Thermal stability and diffusion barrier property of a Co-Ti layer for advanced copper metallization2016

    • 著者名/発表者名
      Maryamsadat Hosseini
    • 学会等名
      Advanced metallization conference Asian session
    • 発表場所
      東京大学(東京都文京区)
    • 年月日
      2016-10-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The investigation of an amorphous Co-Hf alloy as an ultrathin single-layer barrier in LSI devices2016

    • 著者名/発表者名
      小出紘之
    • 学会等名
      Advanced metallization conference Asian session
    • 発表場所
      東京大学(東京都文京区)
    • 年月日
      2016-10-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Amorphous Co-Ti alloy as a single layer barrier for Co local interconnect structure2016

    • 著者名/発表者名
      Maryamsadat Hosseini
    • 学会等名
      IITC/AMC 2016
    • 発表場所
      San Jose, USA
    • 年月日
      2016-05-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cu/酸化物層/Siの密着強度と拡散バリア性2016

    • 著者名/発表者名
      齋藤友大、安藤大輔、須藤祐司、小池淳一
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] CVD法によるMnOx拡散バリア層の形成に伴うポーラスSiOHへのMn拡散2016

    • 著者名/発表者名
      小出紘之、王甲、安藤大輔、須藤祐司、小池淳一
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] The effect of the Mn penetration in porous SiOCH for CVD-Mn diffusion barrier2015

    • 著者名/発表者名
      H. Koide, H. Wang, D.Ando, Y. Sutou, J. Koike
    • 学会等名
      Advanced Metallization Conference 2015 Asian Session
    • 発表場所
      韓国 ソウル
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Grain growth and resistivity reduction of reflowed Cu-Mn in SiOC trench lines2015

    • 著者名/発表者名
      K. Satou, T. Saito, D.Ando, Y. Sutou, J. Koike
    • 学会等名
      Advanced Metallization Conference 2015 Asian Session
    • 発表場所
      韓国 ソウル
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrical contact property and interfacial reaction of Mn on surface-treated-InGaAs2015

    • 著者名/発表者名
      E. Lee, D. Ando, Y. Sutou, J. Koike
    • 学会等名
      Advanced Metallization Conference 2015 Asian Session
    • 発表場所
      韓国 ソウル
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [産業財産権] SEMICONDUCTOR DEVICES INCLUDING COBALT ALLOYS AND FABRICATION2018

    • 発明者名
      Junichi Koike, Reza Arghavani
    • 権利者名
      東北大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] SEMICONDUCTOR DEVICES INCLUDING COBALT ALLOYS AND FABRICATION2018

    • 発明者名
      Junichi Koike, Reza Arghavani
    • 権利者名
      東北大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] SEMICONDUCTOR DEVICES INCLUDING COBALT ALLOYS AND FABRICATION2017

    • 発明者名
      Junichi Koike, Reza Arghavani
    • 権利者名
      東北大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 外国

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2022-08-25  

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