| 研究概要 |
LSI,量子ドット,量子細線,マイクロマシン等のナノ構造形成の際に,極微細な溝・穴の埋め込みが重要な作製プロセスとなっている,CVDを始め通常の堆積法では,溝内の全ての面で堆積が生じるため,(1)欠陥や不純物が溝内に多くなる,(2)結晶サイズが溝幅の半分以下になる等の問題がある.これに対して,申請者は,従来法の問題点を克服できる,側壁には堆積が生じず穴底から優先的に堆積が進む「プラズマ異方性CVD」が実現できることを発見した.本研究では,主としてLSI内銅配線形成に必要な銅を主な対象として,「プラズマ異方性CVD」を発展させるために調査・検討を行った.以下に得られた成果を示す.
1.高アスペクト比のトレンチの方が良好な埋め込み特性を示す可能性を見出した.
2.堆積速度は,イオン支援による速度とスパッタリング速度の差であり,それらはイオンエネルギーと入射束で制御可能であることを明らかにした.
3.膜の初期成長機構を調べるため,超高真空AFMを用いてTiN,TaN,SiO_2表面上に形成した島密度の製膜時間依存性を求めた.熱CVDでは島密度は下地の材質に依存するが,プラズマCVDでは下地の材質によらず,熱CVDよりも高密度である.
4.基板温度100℃以上で,不純物濃度の低い異方性製膜が実現することを明らかにした.
5.Ru(acac)_3,Cu(hfac)_2,Cu(EDMDD)_2の3種類の錯体材料を用いて異方性製膜を試みたところ,全ての材料で異方性製膜に成功した.
6.高品質銅薄膜の高速製膜に必要な製膜表面への高い水素原子照射量を実現する条件を明らかにするためには高いアルゴンガス希釈率R(=H_2/(H_2+Ar))かつ高い放電電力Pが必要であることが明らかになった.従来の製膜条件R=11%,P=150Wと比較してR=3.3%,P=500Wでは2桁以上のH原子照射量の増加が期待できる,
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