銅薄膜自己維持スパッタによる高エレクトロマイグレーション耐性多層配線の研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08555076
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 新宮原 正三 広島大学, 工学部, 助教授 (10231367)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉川 公麿 NEC(株)ULSIデバイス開発研究所, 部長 ; 坂上 弘之 広島大学, 工学部, 助手 (50221263) ; 高萩 隆行 広島大学, 工学部, 教授 (40271069)
• Keywords: 銅 / エレクトロマイグレーション / スパッタ / 自己スパッタ / バリアメタル / プラズマ

Research Abstract

本研究では3カ年の間に(1)銅の自己維持スパッタのイオン化率制御およびターゲット臨界電流値の低減、(2)高安定銅拡散バリアメタル形成、(3)サブミクロン高アスペクト比接続孔及び微細配線への銅埋め込み堆積、(4)多層銅配線エレクトロマイグレーション諸特性評価及びモデリングによる機構解明、等を行う計画となっている。本年度(平成9年度)ではCu配線・薄膜の応力および応力緩和特性を測定し(主要設備「試料加熱真空容器」使用)して、エレクトロマイグレーション諸特性評価の基礎データを取得した。また、拡散パリアメタルとして反応性スパッタによりTiN膜を堆積し、その上にCu膜を密着性良く連続堆積することに成功した。その手段としてTiN表面の自然酸化膜のRFスパッタクリーニングを用いた。なお、配線パターンは電子ビーム露光を用いたリフトオフ法であり、これにより線幅0.5μm程度の微細Cu配線を形成した。これらの微細Cu配線のエレクトロマイグレーション特性評価は現在実施中であり、特にCu膜内部の不純物の影響を明らかにするべく、ターゲット純度の影響、及びAr混入の影響等についての様々な試料を作成している。またそのために、高真空度でCu膜堆積とバリアメタル堆積とを一貫して行うために、マニピュレーター(本年度主要設備)を自己スパッタ真空容器(昨年度主要設備)に取り付け、高真空中での試料搬送を可能とした。また自己維持スパッタの臨界電流低減およびターゲット持続時間延長のために、マグネット磁場と自己スパッタ条件との相関について、さらに詳細な考察を続けている。

Research Products

• [Publications] S.Shingubara: "Void Elongation Phenomena Observed in Poly crystalline Cu Interconnect" Mat.Res.Soc.Synp.Proc.473. 229-234 (1997)
• [Publications] T.Ichiki: "Gap-filling of Cu Employing Sustained Self-sputtering" Jpn.J.Applied Phys.36. 1469-1472 (1997)
• [Publications] Z.J.Padzimski: "Optical Emission Spectroscopy of High Density Metal Plasma" J.Vac.Sci.Technol.B. 15-2. 202-208 (1997)
• [Publications] S.Shinguhara: "Void Formation Mechanism at No Current Stressed Area" American Institute of Physics Proceedings. 418. 159-17 (1997)
• [Publications] 新宮原 正三: "LSI配線信頼性技術における課題と今後の方向" 日本信頼性学会誌. 19-4. 257-262 (1997)