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2010 年度 実績報告書

電気化学プロセスによる窒化カーボンの液相合成とlow-k層間絶縁膜への応用

研究課題

研究課題/領域番号 22560303
研究機関東海大学

研究代表者

清田 英夫  東海大学, 産業工学部, 准教授 (80269109)

キーワード窒化カーボン / 液相合成 / 組成分析 / 低誘電率 / 層間絶縁膜
研究概要

本研究の目的は、アモルファス窒化カーボン(a-CN_x)の液相合成技術を確立し、次世代LSI用low-k層間絶縁膜への応用可能性を検証することである。本年度は不活性雰囲気中で堆積したa-CN_x膜の組成や不純物の評価を行い,さらに堆積した膜表面に電極を形成して抵抗率や比誘電率等の電気的特性を評価した.
(1) a-CN_x膜の不純物制御と基礎物性評価
アクリロニトリル中で堆積したa-CN_x膜の組成をX線光電子分光で調べ,膜中に多量の酸素やNaが混入することがわかった。そこで、不活性ガス雰囲気中でa-CN_xの合成を行い、膜中の酸素が減少することがわかった.さらに,反応溶液中で電界処理を行うことで,膜中の不純物濃度が大幅に低減することがわかった.Naのようなアルカリ金属は電子デバイスの特性を劣化させることが予想され,これらの不純物の混入を防止する方法を見出したことは,電気電子材料の液相合成技術を確立する上で重要な知見となった.
(2)a-CN_x膜上への金属電極形成
液相中で堆積したa-CN_x上にAl電極を蒸着して金属-絶縁膜-半導体(MIS)構造を形成し、抵抗率や比誘電率等の測定を行った。堆積した膜の抵抗率は10^<16>Ωcm以上であり,層間絶縁層として十分な絶縁性であることがわかった.さらに,容量-電圧(C-V)測定から比誘電率を求めたところ,k=2.4という最小値が得られた.これは従来報告されてきた窒化ホウ素系,SiCOH系,ナノダイヤモンドなどの比誘電率と比べても遜色ない値であり,液相中で堆積したa-CN_x膜のlow-k絶縁膜としての適性を示している.今後,a-CN_x膜に対して適切な堆積後処理を施し,結合状態の変化や多孔性を付与することによって,さらに低い誘電率を得ることが期待される.

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Liquid Phase Deposition of Carbon Nitride Films for Application as Low-k Insulating Materials2011

    • 著者名/発表者名
      Mikiteru Higashi, Hideo Kiyota, Masafumi Chiba, Tateki Kurosu
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 50(in press)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] アクリロニトリルを用いた液相堆積により成長させた窒化炭素膜の組成に関する堆積パラメータの影響2011

    • 著者名/発表者名
      東幹晃, 清田英夫, 黒須楯生, 千葉雅史
    • 雑誌名

      東海大学紀要産業工学部

      巻: 3 ページ: 35-40

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Composition, Bonding state, and Electrical Properties of Carbon Nitride Films Formed by Electrochemical Deposition Technique2011

    • 著者名/発表者名
      Mikiteru Higashi, Hideo Kiyota, Masafumi Chiba, Tateki Kurosu
    • 雑誌名

      Mater.ial Research Society Symposium Proceeding

      巻: 1282 ページ: A05-33

    • 査読あり
  • [学会発表] 液相中で堆積した窒化炭素膜の電気的特性の評価[II]2011

    • 著者名/発表者名
      東幹晃, 清田英夫, 黒須楯生, 千葉雅史
    • 学会等名
      第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学
    • 年月日
      2011-03-27
  • [学会発表] Composition, Bonding state, and Electrical Properties of Carbon Nitride Films Formed by Electrochemical Deposition Technique2010

    • 著者名/発表者名
      Hideo Kiyota, Mikiteru Higashi, Tateki Kurosu, Masafumi Chiba
    • 学会等名
      Materials Research Society 2010 Fall meeting
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2010-11-29
  • [学会発表] 液相堆積した窒化炭素膜の結合状態および電気的特性の評価2010

    • 著者名/発表者名
      東幹晃, 清田英夫, 黒須楯生, 千葉雅史
    • 学会等名
      第30回表面科学学術講演会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2010-11-04
  • [学会発表] 金属基板上への窒化炭素膜の液相堆積[I]2010

    • 著者名/発表者名
      東幹晃, 清田英夫, 黒須楯生, 千葉雅史
    • 学会等名
      第71回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎大学
    • 年月日
      2010-09-16
  • [学会発表] Composition and Electrical Properties of Liquid-Phase Deposited Carbon Nitride Films2010

    • 著者名/発表者名
      Mikiteru Higashi, Hideo Kiyota, Tateki Kurosu, Masafumi Chiba
    • 学会等名
      International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2010-06-24
  • [学会発表] Electrical Properties of Liquid-Phase Deposited Carbon Nitride Films2010

    • 著者名/発表者名
      M.Higashi, H.Kiyota, T.Kurosu
    • 学会等名
      ICMCTF 2010
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2010-04-29

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公開日: 2012-07-19  

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