集積回路銅配線に対する有機インヒビターの防食効果

有机缓蚀剂对集成电路铜布线的腐蚀防护效果

• 批准号: 14655131
• 负责人: 杉浦 修
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14655131/
• 关键词: 銅配線; ベンゾトリアゾール; 防食; ポリイミド; 無電解めっき; 多層配線

昨年度、銅板に感光性ポリイミドを塗布した試料を使ってベンゾトリアゾール(BTA)前処理の効果を調べた結果を受け、本年度は無電解めっきで形成した銅電極上に感光性ポリイミド膜を塗布した試料を作製してBTA前効果を調べた。また、XPS測定により、BTAの熱耐性を調べ、さらに有効な銅配線形成方法について調べた。銅電極表面にBTAを吸着させた試料を窒素雰囲気中でさまざまな温度でアニールした後、XPS測定により表面元素を調べた。炭素(C)ならびに窒素(N)の構成比より、銅表面上のBTA分子はおよそ275℃まで耐えることが分かった。本研究で使用した感光性ポリイミドの最終硬化温度が320℃であるため、最終工程ではBTA分子が分解している可能性が高いが、硬化工程で銅を腐食する水分などが発生するのは低温度領域であると予想され、その温度までBTAが銅表面に存在していれば、銅配線の防食効果を期待できる。また、最終硬化温度が275℃を越えないポリイミド材料を用いれば、さらに完全な防食効果が期待できることが分かった。めっき銅電極にBTA前処理を施してポリイミド膜を形成した場合は、BTA前処理を施していない試料に比べてリーク電流が約10分の1まで低く、昨年度、銅板で調べた結果と同様のBTA前処理効果が確認できた。温度と電圧ストレスを加えた測定(BTS測定)では、温度200℃、電界強度1MV/cmにおいてBTA処理した試料は10^<-9>A/cm^2台と集積回路に充分応用できるまで低くなることを確認した。BTS処理後のポリイミドサンプルのXPS深さ方向測定を行ったところ,BTA未処理時はCuが0.8〜1.5at%程度検出されたが,BTA処理後は検出限界(0.1at%)未満であったことから、BTA前処理により、銅のポリイミド膜中へのマイグレーションを抑制できたため、上記の効果が得られたと言える。

Last year, the copper electrode photosensitive film was coated with the test material, and the results of the BTA pretreatment were adjusted. This year, the copper electrode photosensitive film was formed without electrolysis. The test material was prepared before the BTA pretreatment. XPS measurement, thermal resistance adjustment of BTA, and adjustment of copper coordination line formation method. BTA adsorption on copper electrode surface, sample temperature, XPS determination, surface element adjustment Carbon (C) and BTA molecules on the surface of copper have a composition ratio of 275℃ to 275℃. In this study, the final hardening temperature of the photosensitizing agent was 320℃, the possibility of decomposition of BTA molecules was high, the moisture generation of copper corrosion was expected in the low temperature region, the temperature of BTA was expected to exist on the copper surface, and the anti-corrosion effect of copper wire was expected. The final hardening temperature is 275℃. The material is completely resistant to corrosion. In the case of BTA pretreatment, the current of the sample was about 10 minutes lower than that of the copper electrode. The same BTA pretreatment effect was confirmed in the previous year. Temperature and voltage measurement (BTS measurement): Temperature 200℃; Electrical strength 1MV/cm; BTA treatment: 10^<-9>A/cm^2; Aggregate circuit: sufficient; Low voltage measurement: After BTS treatment, Cu content was measured to 0.8 ~ 1.5at% without BTA treatment. After BTA treatment, Cu content was measured to 0.1at% without BTA treatment. After BTA treatment, Cu content was measured to 0.1at% without BTA treatment.

项目成果

畠中 淳一郎, 杉浦 修: "銅/ポリイミド積層構造におけるBTA前処理の効果"第51回応用物理学関係連合論演会 講演予稿集. 28p-3-28p-26 (2004)

Junichiro Hatanaka、Osamu Sugiura：“BTA 预处理对铜/聚酰亚胺堆叠结构的影响”第 51 届应用物理会议论文集（2004 年）。

畠中淳一郎, 宮脇融, 杉浦修: "銅配線上ポリイミド膜におよぼすBTA前処理の効果"第49回応用物理学関係連合講演会講演予稿集. 2. 859 (2002)

Junichiro Hatanaka、Toru Miyawaki、Osamu Sugiura：“BTA 预处理对铜布线上聚酰亚胺薄膜的影响”第 49 届应用物理学会会议记录（2002 年）。