低誘電体多層配線膜を用いたULSIシステムの計算機支援プロセスデザイン技術の開発

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Si-ULSIは幾多の技術的課題をそのつど乗越え、技術ノードを書き換え縮小を続けている。現行の課題の一つ、信号がもつ配線遅延を改善すべくlow-K材がSiO2に代わり多層配線層に実装されつつある。この際のエッチングプロセス上の課題は、物理的本質課題としての加工時の熱ダメージとともに、low-K材加工用のプラズマ特性とこれにもとつくエッチング特性の予測が当面の課題である。本研究では、国内外で初めて有機low-K材料のエッチングガスとして使用されているH2/N2混合ガスを用いた狭ギャップ平行平板型2周波容量結合プラズマにおける低温プラズマの時空間特性を、代表者が開発したプロトタイプCAD(VicAddress)を駆使して解明している。まず、H2/N2の気相衝突素過程を詳細に調査し、衝突断面積のデータベースを構築し、このデータベースの下で代表者のBoltzmann方程式直接解法コードを駆使した電子輸送パラメータのデータベース化も成し遂げている。これらのデータベースをもとに低温プラズマの2次元時間特性を初めて可視化した形で解明している。SiO2系のエッチングに比べて、維持電圧が高いわりにプラズマ密度が低いH2/N2プラズマの基本特性を論じ、特に、50mTorr程度の低圧ではN2+と電子がプラズマの主電荷であり、水素のイオンはH3+となる極めて興味ある結果を明らかにしている。2周波の機能分離についても論じている。さらに、有機low-K材のエッチングで鍵となるNHj原子の時空間挙動を考察している。以上、本成果をもとに有機low-K材のエッチング予測が可能であり、研究代表者は引き続きlow-K材のエッチング特性と下地デバイスへの電気的、熱的ダメージを解明してゆく計画である。