超LSIメタライゼ-ション技術へのアルミニウム金属間化合物膜の適用に関する研究

本研究は、Si-LSIメタライゼ-ションにAl金属間化合物膜を適用する事でメタライゼ-ション材料による拡散バリヤの消費を防ぎ、安定なコンタクト界面を得る事を目的としている。本年度は最初に、今迄検討してきたAl_3Ta/Ta/Siコンタクトの熱的安定性を更に向上させる為、拡散バリヤをTaからTa-N膜に代替する事を試みた。その結果、Al_3Ta/Ta-N/Siコンタクト構造の界面安定性は、Ta-N膜の化学状態と密接に関連しており、拡散バリヤが化学量論的なTaN膜であればTaN/Si界面でのSi拡散が600℃の熱処理温度でも抑制され、安定なコンタクトとなる事が判った。それ故、この構造を拡張しAl_3Ta/TaN/Ta/Si等のコンタクトとすればSi界面ではシリサイド形成が期待できるので、Al金属間化合物膜の適用によって低接触抵抗化と界面反応の抑制を同時に達成するための方策に一定の見通しが得られたものと考えられる。1.次に、Al_3Ta膜には抵抗率が大きいという弱点があるので、これに代る低抵抗Al金属間化合物膜としてAl_<12>W及びAl_4Cu_9化合物膜の作成を試みた。その結果、Al88%-W12%の複合タ-ゲットを直流スパッタした膜を400℃以上でアニ-ルする事で化学量論的なAl_<12>膜が作成され、その抵抗率は15μΩ-cm程度でAl_<12>Wより更に低抵抗なAl金属間化合物膜である事が明らかにされた。現在、これ等のAl_<12>W及びAl_4Cu_9金属間化合物膜をSiとコンタクトさせた場合の界面安定性の検討を準備中である。

本研究は、Si-LSIメタライゼ-ションにAl金属間化合物膜を適用する事でメタライゼ-ション材料による拡散バリヤの消費を防ぎ、安定なコンタクト界面を得る事を目的としている。本年度は最初に、今迄検討してきたAl_3Ta/Ta/Siコンタクトの熱的安定性を更に向上させる為、拡散バリヤをTaからTa-N膜に代替する事を試みた。その結果、Al_3Ta/Ta-N/Siコンタクト構造の界面安定性は、Ta-N膜の化学状態と密接に関連しており、拡散バリヤが化学量論的なTaN膜であればTaN/Si界面でのSi拡散が600℃の熱処理温度でも抑制され、安定なコンタクトとなる事が判った。それ故、この構造を拡張しAl_3Ta/TaN/Ta/Si等のコンタクトとすればSi界面ではシリサイド形成が期待できるので、Al金属間化合物膜の適用によって低接触抵抗化と界面反応の抑制を同時に達成するための方策に一定の見通しが得られたものと考えられる。1.次に、Al_3Ta膜には抵抗率が大きいという弱点があるので、これに代る低抵抗Al金属間化合物膜としてAl_<12>W及びAl_4Cu_9化合物膜の作成を試みた。その結果、Al88%-W12%の複合タ-ゲットを直流スパッタした膜を400℃以上でアニ-ルする事で化学量論的なAl_<12>膜が作成され、その抵抗率は15μΩ-cm程度でAl_<12>Wより更に低抵抗なAl金属間化合物膜である事が明らかにされた。現在、これ等のAl_<12>W及びAl_4Cu_9金属間化合物膜をSiとコンタクトさせた場合の界面安定性の検討を準備中である。