| 研究課題/領域番号 |
03555061
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| 研究種目 |
試験研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
電子材料工学
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
新宮原 正三 広島大学, 工学部, 助教授 (10231367)
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| 研究分担者 |
金子 尚史 東芝(株), ULSI研究所, 主任研究員
坂上 弘之 広島大学, 工学部, 助手 (50221263)
進藤 春雄 福山大学, 工学部, 助教授 (20034407)
堀池 靖浩 東洋大学, 工学部, 教授 (20209274)
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| 研究期間 (年度) |
1991 – 1993
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| キーワード | エレクトロマイグレーション / 電子顕微鏡その場観察 / ボイド / 高磁場ECRスパッタ / 自己維持スパッタ / 分子動力学シミュレーション / 結晶粒界 / 析出合金 |
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| 研究概要 |
極微細金属配線での高密度電子流に誘起された原子拡散現象(エレクトロマイグレーション)に関して、走査電子顕微鏡その場観察、高精度抵抗変化測定、分子動力学計算機シミュレーションなどを用いた機構解明、また新しい物理的金属薄膜堆積法である高磁場ECRスパッタ法や自己維持スパッタ法による高精度制御法の基礎検討を行った。まず機構解明においては、電子顕微鏡その場観察により、一般に広く使用されているAlCu合金配線でのCuAl析出合金のエレクトロマイグレーションドリフト速度測定及び活性化エネルギー測定に世界で初めて成功した。また、直流電流下においてもエレクトロマイグレーションに誘起された抵抗の非線形振動現象があることを発見し、局所的および非局所的の2通りがあることを明らかにした。さらに、ボイドの陰極側への移動現象を分子動力学シミュレーションにより計算機上で再現することに成功し、電流停止後のバックフロー現象がボイド-結晶粒界間に形成された応力勾配の緩和により起きることを明らかにした。つぎに高精度制御法においては、通常のECR条件の2倍の高磁場での共鳴プラズマを見出し、これを用いた高磁場ECRスパッタを行い、高イオン化率スパッタを実現した。この結果、零下100℃の低温にて基板負バイアス印加によりAl(111)配向性が制御でき、エレクトロマイグレーション配線寿命が著しく改善されることが明らかとなった。また一方、スパッタ雰囲気ガスを必要としない金属イオンプラズマによる銅の自己維持スパッタを、直流マグネトロン源により世界に先駆けて実現した。これにより従来技術と比較して銅薄膜中の残留Ar量を一桁以上低減でき、ボイド核生成の抑止が可能となり、エレクトロマイグレーション耐性の著しい向上が期待できる。
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