| 研究概要 |
ULSIの次世代配線材料として, Cu(銅)が注目されている. しかしながら, Cuは200℃程度の低温でSi基板と反応し, デバイスを短絡させてしまうことから, Cu-Si問の拡散を防止する「バリア」を介在させることが必須とされている. このバリア材料として, Cuと化合物を形成しない, Ta(タンタル)とその窒化物が最も有望とされている.
昨年度に引き続き, Si基板上に堆積させたTa膜の形成相に及ぼす熱処理条件の影響を調べた. その結果, 基板温度室温で作製したβ-Ta相膜に真空熱処理を施すことにより, 膜はα-Ta相へと変化することがわかった. 加えて, 形成したα-Ta相膜は, Si基板上に固相エピタキシャル成長することがわかった. 通常, 固相エピタキシャル成長は複合酸化物やシリサイド形成で見られる現象であり, 本研究のようなSi基板上における金属膜の固相エピタキシャル成長は未だかって報告例がなく, 大変注目すべき発見である.
また, ヘテロエピタキシャル成長が観察される場合, 得られるエピタキシャル方位関係は基板と上部膜とのミスマッチに依存して単一の方向性を示すことが普通であるが, 同一の金属/基板界面において異なる面内配向性を示しながら, 「気相エピタキシャル成長」および「固相エピタキシャル成長」の両方が認められる極めて異例な現象を発現することを明らかにした.
これらのエピタキシャル成長の関係を, Taが有するα相とβ相の2つの相に着目して調べることで, ヘテロエピタキシャル成長の新しい要素を発掘し, 高い信頼性を有するULSIの配線構造を提案した.
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