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常温接合による銅ナノメートル配線の形成と電気伝導特性の原子直視その場解析

室温键合铜纳米线形成及电导性能原位原子直接分析

基本信息

批准号：
14040212
负责人：
木塚徳志
金额：
$ 1.92万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
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-14040212/
关键词：
電子顕微鏡量子コンダクタンスバリスティック伝導走査トンネル顕微鏡原子間力顕微鏡ナノテクノロジー微細接触接点材料力学微細加工ナノワイヤー高分解能透過電子顕微鏡常温接合ポイントコンタクト量子効果デバイス

项目摘要

原子直視的接合解析法を用いて、次期配線材料として注目されているナノメートルサイズの銅の接点やワイヤー等の配線を常温接合で作製し、接合界面の限界歪み量、ヤング率等の弾性率、強度等の力学特性と電気伝導特性を実験的に明らかにした.この結果から、ナノメートル常温接合法を用いた超機能デバイス作製法を開発した。特に、これまでの手法では、接合操作を手動で行ってきたが、本年度は、応力を自動制御するシステムを設計製作し、最適化された常温接合法の条件を見いだすことを新たに試みた。観察像を解析し、記録画像を1/60秒毎に解析し、構造変化と応力-歪み関係、酸化物層の厚さと絶縁特性等の分析結果を対応させた。これにより、一連の接合過程において、界面歪み緩和機構、不安定界面の構造安定化などの動的変化、接合時の界面化学反応、および接合前の表面と接合中の酸化物層の変化と絶縁特性や伝導特性の変化の対応を原子レベルで明らかにした。これまで得られた結果を総合して、ナノメートルスケールの銅の接点とワイヤーの接合・変形における構造変化、化学反応を原子レベルで明らかにし、その結果を基に、接合界面の強度、靱性、伝導度もしくは絶縁性改善をおこなった。こうした結果から、超機能化デバイス作製に有効な常温接合法の条件を見いだし、その常温接合安定化の機構を考察した。エレクトロマイグレーションは、通常サイズの配線では、組織破壊の原因として扱われてきたが、本研究のようなナノサイズの配線では、逆に、破壊初期の自己修復機能として働くことが、発見された.

Atomic direct view bonding analysis method is used to analyze the mechanical properties of bonding materials, secondary wiring materials, copper contacts, etc., bonding at room temperature, the limit deviation of the bonding interface, the conductivity, strength, etc. The result is that the method of super-functional bonding at room temperature is developed. This year's design and optimization of the normal temperature bonding conditions will be carried out in a manual manner. The analysis results of the observation image analysis, the recording image analysis, the structural transformation, the force-distortion relationship, and the thickness and insulation characteristics of the acidified layer are analyzed. This includes: bonding process, interface distortion mitigation mechanism, structural stabilization, dynamic transformation of unstable interface, interfacial chemical reaction during bonding, surface before bonding, transformation of acid layer during bonding, insulation characteristics, transformation of conductivity characteristics, atomic transformation, etc. The results of this study include: (1) the structural transformation, chemical reaction, atomic reaction, strength, conductivity, and insulation of the bonding interface. As a result, the working conditions of ultra-functional bonding method and the mechanism of bonding stability at room temperature were investigated. In this study, the self-repair function in the early stage of the damage was observed.