2014 Fiscal Year Annual Research Report
金属薄膜・微細ボール表面の最適被覆に着目したマイグレーションの抑制と活用
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26289001
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
坂 真澄 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20158918)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
燈明 泰成 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50374955)
笹川 和彦 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (50250676)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 金属薄膜配線 / はんだボール / エレクトロマイグレーション / ストレスマイグレーション / 金属マイクロ材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成26年度は、保護膜被覆金属薄膜配線におけるエレクトロマイグレーション（EM）抑制と導電性保護膜を導入したEM活用による金属マイクロ材料創製の基盤構築を軸として研究を遂行し、以下の研究実績を得た。
１．EM抑制基盤の提案 TEOS膜を保護膜としたAl直線状配線サンプルを作製して、通電実験に供し、しきい電流密度と配線長の積を評価量として採用し、同評価量と保護膜厚さおよび基板温度の関係を調べた。その結果、配線側面部を覆う厚さに保護膜が堆積すると、同評価量は大幅に増加し、EM損傷が顕著に抑制されるようになること、また基板温度がある値以下で温度の少しの低下で同評価量は大きく増加することを見出した。また数値解析手法により、保護膜厚さの増加によるしきい電流密度の増加をシミュレートすることに成功した。
２．大量創製のための最適な創製手法およびサンプル構造の開発 申請者らの考案による櫛状パターンを用い、TiNを保護膜としたAlサンプルのEM試験によって従来実現できていなかった50個の微細材料の同時創製に初めて成功した。またAlサンプルを重ねた積層構造の新規導入も試行しその有用性を確認した。
３．ストレスマイグレーション（SM）による導電性多層薄膜構造における銀微細材料の創製 電子デバイスへ応用を拡張するため導電性多層薄膜構造を提案して、熱処理によるSMを用いた銀微細材料の創製に挑戦し、表面保護膜の種類（延性のPtと脆性のTiN）と厚さ（2nmと20nm）がもたらす影響を解明した。
４．異種金属接合角部でのEM評価 基礎として保護膜なしの異種金属接合角部近傍におけるEMを扱い、接合界面における原子流束の理論解析により損傷を評価した。これを踏まえEM損傷抑制指針を抽出した。その他、電流を用いてCuマイクロ細線を高速に熱処理することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要に記載の通り、申請時に計画した研究を遂行し、しきい電流密度と配線長の積を評価量として実験を実施し、保護膜厚さと基板温度なる主要パラメータによるEM抑制の方向付けに成功した。また導電性保護膜の導入に基づくEM活用による金属マイクロ材料創製についても同時大量創製の基盤構築ができた。さらにSMによるマイクロ材料創製ほか、についても順調に実績を得ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
申請書に記載の計画の通り、研究を推進する。
平成27年度は、研究実績の概要の１．に記載の内容の把握を発展させると共に、パッド付き配線の場合と直線状配線の場合の現象の違いを探究する。またEMによる創製材料への高機能性および規則性付与に取組む。SMによるマイクロ材料創製の展開については、研究実績の概要の３．に記載の内容を発展させる。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額は、今年度実施のEM抑制、EM・SMによる材料創製の研究を、主として物品費について効率的に推進したことに伴い発生した未使用額である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度請求額と合わせて、平成27年度に計画している、（１）しきい電流密度の存否についての検討、（２）アンダーフィルで拘束/被覆されたはんだボールにおけるEMの抑制、（３）創製材料への高機能性および規則性の付与、（４）金属薄膜材料におけるストレスマイグレーションによるマイクロ材料創製の展開、において、特に実験に要する費用ならびに高度材料計測に要する費用として使用する予定である。
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