磁界中パルスレーザデポジション法を用いた銅配線用窒化タンタル(TaN)薄膜の作製

磁场中脉冲激光沉积法制备用于铜布线的氮化钽 (TaN) 薄膜

• 批准号: 12750284
• 负责人: 川崎 仁晴
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Sasebo National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750284/
• 关键词: パルスレーザデポジション法; 外部電磁界; 変調電磁界; 窒化タンタル; 銅配線LSI; 銅配線; LSI

本研究は,高硬度薄膜,およびULSIデバイスにおける次世代の銅配系材料として有望視されている窒化タンタル(TaN)の薄膜を,安定性、操作性、再現性に優れ,結晶性の良い高品質薄膜を作製する方法として知られているパルスレーザデポジション(PLD)法によって作製することを目的としている。これまでに、本研究室のPLD装置を用いてTaN薄膜を作製し,薄膜作製時の外部成膜条件(基板温度,気圧,基板バイアス等)と作製した薄膜との相関を調べた。その結果,以下の様なことが分かった。(1)薄膜の結晶性は基板温度の上昇と共に向上し、500℃以上で結晶性のcTaN薄膜が作製できることが分かった。(2)薄膜の結晶配向性は,N_2ガス圧力の上昇とともに向上し,10Pa以上の窒素ガスを封入することによってcTaN(111),(200)の薄膜が得られる。(3)磁界を用いることによりドロップレットを減少させることができることが明らかになった。(4)3インチ以上の大面積基板上に、不均一度2%以下の均一な薄膜が作製可能であること等を明らかにした。以上の成果は,JJAP(日)やThin Solid Films(米)等のジャーナルに報告し,従来得られなかった重要な知見を得たものとして,世界的に高い評価を得た。本研究では、装置の都合上、作製した薄膜の高硬度材料としての性質や拡散バリアレーヤとしての性質が測定できなかったが、今後もこの点に留意し、継続して研究を進めてゆく予定である。

This study aims to develop a method for producing high quality films with excellent crystallinity and excellent stability, operability and reproducibility, which is expected to be used in the next generation of copper system materials with high hardness and ULSI properties. For this reason, the PLD device in our laboratory was used to fabricate TaN thin films, and the external film formation conditions (substrate temperature, pressure, substrate temperature, etc.) were adjusted during the film formation. As a result, the following are the results. (1)The crystallinity of the thin film increases with the substrate temperature, and the crystallinity of the thin film increases with the temperature above 500℃. (2)The crystal orientation of the thin films is that the N_2 pressure rises and rises upward, and the N_2 pressure above 10Pa is enclosed. The thin films of cTaN(111),(200) are obtained. (3)The magnetic field is used to reduce the number of magnetic fields. (4)3 It is now clear that it is possible to fabricate uniform thin films with a non-uniformity of less than 2% on large-area substrates of more than one inch. The above results are reported by JJAP(Japan) and Thin Solid Films(meters), and the world's top evaluation is achieved. In this study, the properties and dispersion of high hardness materials used in the fabrication of thin films were determined and future research was carried out.

项目成果

Hiroharu Kawasaki: "Characterization of Tantalum Nitride Thin Films Fabricated by Pulsed Nd : YAG Laser Deposition Method"Jpn. J. Appi. Phys.. 40巻. 2391-2394 (2001)

Hiroharu Kawasaki：“脉冲 Nd 氮化钽薄膜的表征：YAG 激光沉积法”Jpn. J. Appi.. Vol. 40. 2391-2394 (2001)

Hiroharu Kawasaki: "Tantalum nitride thin films synthesized by pulsed Nd : YAG laser deposition method"Mater. Res. Soc.. 617号. J3.22.1-J3.22.5 (2001)

Hiroharu Kawasaki：“通过脉冲 Nd : YAG 激光沉积方法合成氮化钽薄膜”，Mater.. No. 617. J3.22.1-J3.22.5 (2001)

Hiroharu Kawasaki: "Effects of Cross-magnetic Field on Thin Film Preparation by Pulsed Nd : YAG Laser Deposition"Thin Solid Films. 374. 278-281 (2000)

Hiroharu Kawasaki：“交叉磁场对脉冲 Nd : YAG 激光沉积薄膜制备的影响”固体薄膜。

Yoshiaki Suda: "Characteristics of Silicon Carbide Thin Films Prepared by Using Pulsed Nd : YAG Laser Deposition Method"Grain Boundary Engineering in Ceramics,. 118. 535-542 (2001)

Yoshiaki Suda：“使用脉冲Nd：YAG激光沉积方法制备碳化硅薄膜的特性”陶瓷晶界工程，。

Yoshiaki Suda: "Formation and properties of carbon nitride thin films by pulsed Nd : YAG laser deposition"Jpn. J. Appi. Phys.. 40巻. 1061-1063 (2001)

Yoshiaki Suda：“脉冲 Nd : YAG 激光沉积的氮化碳薄膜的形成和特性”J. Appi. vol. 40. 1061-1063 (2001)