2013 Fiscal Year Annual Research Report
低抵抗・高信頼性Ｃｕ合金配線／電極形成プロセス低温化のための革新的合金元素の探索
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24360307
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
伊藤 和博 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (60303856)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小濱 和之 大阪大学, 接合科学研究所, 研究員 (00710287)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | Cu配線 / Cu合金膜 / マグネシウム / チタン / 密着性 / 抵抗率 / 接触抵抗 / ITO |
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| Research Abstract |
Cu(Mg)合金膜と熱処理を用いて、200℃～300℃の温度範囲と30分程度の短時間で、低抵抗・高密着なCu合金膜がガラス基板上に作製できるか検討した。250℃熱処理では、300℃熱処理と同程度の密着性が得られたが、225℃以下の熱処理では蒸着まま膜の密着性と変化なかった。250℃、30分熱処理後の界面では、300℃、30分と異なりMgOは形成せず、Mgの偏析によるMgの濃化が観察された。225℃、30分でも同様に界面でMgの偏析・濃化が見られるが、Mgの濃化量は250℃のほうが顕著に多く、MgOが形成しない場合、界面での密着性はMg偏析量に依存することを明らかにした。合金膜の抵抗率は、MgOが形成すると熱処理時間の増加に伴い減少し、3時間で2.7μΩcm程度まで低減した(300℃)。一方、MgOが形成しないと1時間程度で2.9μΩcmとなり、その後熱処理時間を増やしても低減は見られなかった(200℃、250℃)。
Cu(M)/ITO界面の接触抵抗について、まずCu(Ti)/ITOについて検討した。300℃以上の熱処理によりデバイスの要求値(4.0×10-4Ωcm2)以下になり、400℃熱処理では5.4×10-5Ωcm2まで一桁低減できることを明らかにした。Cu(Ti)/ITO界面にはTiO2を主成分とするアモルファスTi基酸化物層が形成し、その層厚は熱処理温度の増加に伴い増加した。各構成層の仕事関数・電子親和力を実験的に測定しバンド図を作成すると、Cu(Ti)/TiOxとTiOx/ITO両界面でのバリア障壁は高く、アモルファスTi基酸化物層の伝導性がCu(Ti)やITO膜と同様に高いことが低接触抵抗の起源と考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
低抵抗・高密着なCu合金膜をガラス基板上に作製するために、Cu(Mg)合金膜を用いて250℃、30分まで低温化・短時間化できることを実証した。SIMSとTEM/EDSの観察結果より300℃、30分と異なり、MgO形成でなくMgの偏析・濃化により密着性が向上し、合金膜中のMg濃度も低減できることを明らかにした。Cu(M)/ITO界面の接触抵抗についても、まずCu(Ti)/ITOについて300℃以上でデバイスの要求値以下になり、400℃熱処理ではもう一桁低減できることを明らかにした。その機構を構成膜の種々の物性値測定により物理的に明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
最近の液晶などでは、駆動用薄膜トランジスタとしてSiに替わりIGZOを用いている。しかし、一般的な金属を電極・配線としてIGZOと接合すると界面に絶縁性酸化物が形成され、接触抵抗が高くなる問題を抱えている。そこで、これまでの成果を発展させ、ITO/Cu(M)/IGZOなる構造と熱処理により低抵抗配線と低接触抵抗の電極を一度に形成するプロセス開発とその特徴が得られる機構を明らかにすることを目的とする。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
昨年度の目標を達成するために予算措置していた依頼分析費を消費せずに目標達成できたので、経費を節約できた。
今後の推進方策に示す更なる研究発展のため有効であるSIMSやTEM/EDSなどの依頼分析が必要であるため、最終年度の依頼分析費が枯渇しないように、基金の残額を有効に利用することとした。
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