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

1998 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 広島大学, ナノデバイスシステム研究センター, 教授 (60304458) ; 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 / エレクトロマイブレーション / スパッタ / 自己スパッタ / 電子温度 / プラズマ

Research Abstract

本研究では、(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)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、(3)多層銅配線エレクトロマイグレーション(EM)諸特性評価及びモデリングによる機構解明、等を行った。本年度(平成10年度)は最終年度であり、(1)の自己スパッタ臨界電流低減のために、プラズマプローブを用いた電子エネルギー分布測定を行って自己維持Cuプラズマ形成機構の理解を深めるとともに、更なるスパッタ電源の高出力化を計りより広い電流範囲での自己スパッタ実現に成功した。また、Cuの微細孔埋込においては、誘導加熱プラズマによる高イオン化とともに、Cuイオンを電子ビームにより中性ビーム化して(主要設備電子ビーム源使用)、基板の凹凸にによる局所電場集中による埋め込み性の劣化の抑制を検討した。また、銅配線エレクトロマイグレーション機構解明の為に、分子動力学シミュレーションによる結晶粒界及び粒界三重点での原子拡散シミュレーションを行い、銅薄膜の多結晶配向性の制御によるEM寿命改善の方向性についての見通しを明らかにした。なお、スパッタ微細Cu配線のEM特性評価は継続して実施しているが、本年実用化した電解めっきCu配線との比較データ取得を現在準備中である。本研究申請時には予見できなかった実用技術での大きな展開があり、さらに本研究の成果を世に示すにはめっきCu配線技術との比較あるいは融合は避けることができないものと思われる。

Research Products

• [Publications] Z.J.Radzimski: "Direction copper deposition using dc magnetron self-sputtering" J.Vac.Sci.Technol. B16-3. 1102-1106 (1998)
• [Publications] S.ABDESLAM: "Molecular Dynamics Simulation of a Void in an Aluminum Interconnection containing Triple Point of Grain Boundaries" Mat.Res.Sec.Symp-Proc.(発行予定). (1999)