| 研究概要 |
従来,ULSIはデバイスサイズを縮小化することにより動作速度の向上,メモリー容量の向上などを達成できたため,比例縮小の法則はデバイス高機能化の指導原理として長らく定着してきた。しかし,ゲート幅0.25μm以降の世代では,縮小に伴う数々の弊害が顕在化し,比例縮小によるデバイス性能向上を維持するには,新規材料の導入などを余儀なくされている。例えば,多層配線ではRC遅延時間の増大に対処するため,従来のシリコン酸化膜に代わり,低誘電率層間絶縁膜を採用するとともに,Alよりも抵抗が低くエレクトロマイグレーション耐性の高いCuを利用するようになっている。このように,多種多様な材料のグローバルインテグレーションは比例縮小に代わるデバイス高機能化の指導原理となりつつある。しかし,これを実現するには,多種多様な下地表面上にステップカバレッジ良く均一に製膜するCVD技術やどのような材料でも制御性良くエッチングするドライエッチング技術の確立を要求される。特に多層配線用金属薄膜のCVD合成では,下地の材質,表面状態によって製膜初期に数ナノメートルから数十ナノメートルの縞状組織が形成されるため,連続膜形成が難しく,デバイス微細化に対する大きな課題となっていた。本研究では,このような状況に対処するため,原料ガスの交互供給など,変調操作を基本とするCVDプロセスの構築と高度化を目指している。
平成14年度は,レーザ光表面反射強度のその場観察結果をもとに,Al, Cu, WのCVD合成において初期核発生に関する検討を行った。その結果,W-CVDでは初期核発生に至る臨界膜厚(W吸着量)は1MLであること,この膜厚は成長条件に依存しないことを明らかにした。また,ラングミュア型の被覆率時間変化を観測でき,これをもとに成長メカニズムのモデル化をした。Cu-CVDでは核発生の制御性向上を目指して検討を行い,到達真空度を管理するよりはRun-to-Runの時間間隔を一定に維持すること重要であることを明らかにした。また,水蒸気の添加により核発生を促進可能であることを見出した。Al-CVDの系では表面反応速度の濃度依存性を詳細に解析した。得られた成長速度式をもとに3次元シミュレーションを併用して高速均一埋め込み成長の最適条件探索・設計を行った。来年度はこれらの成果をもとに,多層配線形成のさらなる高度化を目指す予定である。
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