先進LSI銅配線薄膜の端部剥離強度評価法の開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555026
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 北村 隆行 京都大学, 工学研究科, 教授 (20169882)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 友二 富士通研究所, Cプロジェクト部, 部長 ; 梅野 宜崇 京都大学, 工学研究科, 助手 (40314231) ; 加藤 博之 北海道大学, 工学部, 助教授 (80224533)
• Keywords: LSI配線 / 薄膜 / 微小材料 / 界面 / 端部 / 剥離 / 強度

Research Abstract

先進大規模集積回路(LSI)には、マイグレーション破壊を防止するため銅配線が用いられている。銅配線を用いる場合には、基盤への銅原子の拡散を防ぐために銅と基盤の間にバリヤー層が配置されている。銅配線を形成するための薄膜はバリヤー層との密着性が良くないため、端部からの剥離が発生することがある。しかし、薄膜剥離強度評価法がない。本研究では、破壊力学の概念を援用して、力学的に正確な端部剥離強度評価法を開発することを目的としている。
剛性の高いはりによって薄膜の形成を強く拘束するとともに、不要部分をイオンビームによって切り離すことに薄破壊を防止できる試験方法を開発した。ビッカース硬さ試験装置を改良した微小負荷試験装置によって剥離試験を実施して、端部からの界面剥離を発生させることができることを確認した。また、境界要素法解析によって薄膜界面端の応力分布を詳細に解析して、特異応力場が支配的であることを明らかにした。また、負荷方式を変えた2種類の試科に対する試験を行い、界面端応力場がき裂発生を支配していることを破壊力学に基づいて明らかにした。

Research Products

• [Publications] 北村隆行: "ナノ領域が支配するCu薄膜の界面端はく離強度特性"日本機械学会論文集, A遍. 68-665. 119-125 (2002)
• [Publications] 北村隆行: "サブミクロンCu薄膜のはく離強度特性に及ぼす界面端近傍の特異応力場支配域の影響"日本機械学会講演論文集. 01-1-I. 449-450 (2001)
• [Publications] 北村隆行: "原子シミュレーションによるナノ接合薄膜の界面端はく離挙動の解析"日本機械学会講演論文集. 01-10. 107-108 (2001)