フィールド酸化膜上での銅配線に対する極薄・低抵抗バリヤの基礎的検討

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650299
• Research Institution: Kitami Institute of Technology
• Principal Investigator: 野矢 厚 北見工業大学, 工学部, 教授 (60133807)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 武山 真弓 北見工業大学, 工学部, 助教授 (80236512)
• Keywords: 集積回路 / 配線 / フィールド酸化膜 / Cu / SiO_2 / VN / バリヤ

Research Abstract

1.昨年度には,SiO_2上の極薄バリヤとしてVNナノクリスタルバリヤを用いることで10nm暑さのバリヤでも600℃にて十分なバリヤ機能を有することが解った。今年度はこのバリヤの劣化要因の検討を行い,ナノクリスタルバリヤを構成するVNナノ結晶が800℃程度の熱処理により,結晶粒自身の表面エネルギーを下げようとして薄膜面内方向に結晶粒成長を起こすことにより,局所的に粒界に隙間ができることにより,そこの位置ではバリヤ機能が失われCuの局所的拡散が生じるというメカニズムが明らかとなった。このことは、ナノ結晶自身の構造安定性がバリヤ機能に重要であることを示しており,極薄バリヤ機能に関する構造的知見として有用である。さらに,厚さを5nmとしたバリヤを作製してそのバリヤ特性を検討し,有望な結果を得ている。当初想定した極薄バリヤとしての10nmの目標をクリヤして,次の50nm配線世代への展望が得られたことは予想以上の成果であった。
2.このような極薄バリヤと組み合わせて,エレクトロマイグレーション耐性に優れたCu[111]配向を得る下地として,Nb[110]バリヤの形成を検討した。その結果,Nb[110]層は,アモルファスSiO_2上であっても作成可能なことを検証し,上述のナノクリスタルVNバリヤと組み合わせた配線への応用の可能性を示すことができた。
以上より,極薄バリヤとしてナノクリスタルの有用性を検討し,当初の目標を超えて,65〜50nm世代への適用の可能性を見出すことができた。これらの成果は論文として公刊すべく準備中である。

Research Products

• [Publications] Md.Maminuzzamon, M.B.Takeyama, A.Noya: "Formation of [111] Preferentially Oriented Cu Layer on [110] Nb Barrier on SiO_2"Proc.2002 Asia-Pacific Workshop on Fundamentals and Applications of Advanced Semiconductor Devices. 111-114 (2002)