銅単結晶配線技術の実現による次世代ULSIの高性能化に関する研究

通过实现铜单晶互连技术提高下一代ULSI性能的研究

• 批准号: 01J06912
• 负责人: 新海 聡子
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Kitami Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J06912/
• 关键词: エピタキシャル関係; HfN; 連続エピタキシャル成長; 表面形態; α-Ta; β-Ta; 相変化; 真空熱処理; 連続エピタキシャル; 格子ミスマッチ; 2次元超格子; 対角線ミスマッチ; ユニットセル; 成長モード

本研究課題のまとめとして、(1)(001)と(111)Si上に(001)及び(111)HfN膜をエピタキシャル成長させ、更にその上にCu膜を連続エピタキシャル成長させる条件と要因を確定すると共に、得られたHfN及びCu膜の表面形態を併せてISSPで発表し、JJAP誌に公表した。また、各エピタキシャルHfN膜を米カリフォルニア大学、名古屋工業大学及び京都大学に提供し、それぞれ、Si上GaNのエビ成長のためのバッファー層、スパッタイオンの放出角度分布依存性、及び冷陰極材料としての評価に関する共同研究を行っている。上記と併行して、研究成果欄に示されているように、(2)ZrO_2の誘電体特性も評価すると共に、(3)MgO基板上にIrがエピタキシャル成長することや、(4)RuのO_2サーファクタントエピ成長効果も同時に検討した。加えて、(5)スパッタ法でのみ得られる高抵抗なβ相とバルクと同じ構造で低抵抗なα相に着目して、Si基板上に成長するTa膜の相変化に及ぼす基板温度と熱処理温度の影響を調べた。その結果、(111)Si基板上では、基板温度200℃からα相が形成し始め、且つ、α相の形成と同時にα-Ta(110)面がエピタキシャル成長することを明らかにした。一方、(001)Si基板上に基板温度室温で形成させたβ-Ta膜に真空熱処理を施すと、300℃の熱処理温度でα-Ta単一相となり、且つ、(110)面がエピタキシャル関係を示しながら相変化することが明らかとなった。加えて、シリサイド形成が懸念される500℃で熱処理を施しても、(110)面のエピタキシャル関係が確認されることから、Ta/Si界面でシリサイド形成のために相互拡散する以前に、(001)Si基板の格子配列に沿ってTa原子が優先的に最配列し、α相へ相変化することが確認された。以上の結果は、今春の応用物理学会にて発表する予定である。

为了总结这一研究主题，（001）和（111）HFN膜连续外延增长的条件和因素在（1）（001）和（111）SI上的外生生长，以及CU膜的连续外展期增长的条件和因素，以及在HFN和CU的表面形式的表面形式，以及HFN和CU的表面形式。杂志。此外，已经向加利福尼亚大学，名古屋技术研究所和美国的京都大学提供了每部外延HFN薄膜，并正在对GAN虾生长Si的虾生长，溅射离子的释放角度的依赖性以及评估作为冷天主教材料的释放角度进行联合研究。如研究结果列所示，（2）还评估了ZRO_2的介电性能，并且（3）IR对MGO基板的外观生长以及（（4）RU的O_2表面活性剂表皮的影响。此外，（5）我们研究了底物温度和热处理温度对Si底物上生长的TA膜相变的影响，重点是高耐药性β相和具有与整体相同结构的α相，只能通过溅射获得。结果，可以发现在（111）Si底物上，α期开始在200°C的底物温度下形成，并且α-Ta（110）表面表面在形成α-相的同时同时生长。另一方面，当（001）Si底物在室温下在底物温度下形成的β-TA膜接受真空热处理时，α-TA单相在300°C的热处理温度下变为300°C，（110）表面变化相位，同时表现出表现出体外的关系。 Additionally, even when heat treatment is performed at 500° C., which is a concern for silicide formation, the epitaxial relationship of the (110) surface is confirmed, and it was confirmed that Ta atoms preferentially arranged most along the lattice array of the (001)Si substrate, before mutual diffusion for silicide formation at the Ta/Si interface, and phase changes to the α phase.上述结果计划于今年春季在应用物理学会上呈现。

项目成果

M.SHIOJIRI, S.SHINKAI, K.SASAKI, H.YANAGISAWA, Y.ABE: "Preparation of Low-Resistivity α-Ta Thin Films on (001) Si by Conventional DC Magnetron Sputtering"Japanese Journal of Applied Physics. Vol.42, No.7A. 4499-4500 (2003)

M.SHIOJIRI、S.SHINKAI、K.SASAKI、H.YANAGISAWA、Y.ABE：“通过传统直流磁控管溅射在 (001) Si 上制备低电阻率 α-Ta 薄膜”日本应用物理学杂志卷。 42，第7A号4499-4500（2003）

M.KAMIJYO, T.ONOZUKA, S.SHINKAI, K.SASAKI, M.YAMANE, Y.ABE: "Capacitor Property and Leakage Current Mechanism of ZrO_2 Thin Dielectric Films Prepared by Anodic Oxidation"Japanese Journal of Applied Physics. (Accepted for publication). (2003)

M.KAMIJYO、T.ONOZUKA、S.SHINKAI、K.SASAKI、M.YAMANE、Y.ABE：“阳极氧化制备的 ZrO_2 介电薄膜的电容器特性和漏电流机制”日本应用物理学杂志。

T.ISHIKAWA, Y.ABE, S.SHINKAI, K.SASAKI: "Epitaxial Ir Thin Film on (001) MgO Single Crystal Prepared by Sputtering"Japanese Journal of Applied Physics. Vol.42, No.9A. 5747-5748 (2003)

T.ISHIKAWA、Y.ABE、S.SHINKAI、K.SASAKI：“通过溅射制备的 (001) MgO 单晶上的外延 Ir 薄膜”日本应用物理学杂志。

R.Armitage, Q.Yang, H.Feick, J.Gebauer, E.R.Weber, S.Shinkai, K.Sasaki: "Lattice-matched HfN Buffer Layers for Epitaxy of GaN on Si"Applied Physics Letter. Vol.87,No.8. 1450-1452 (2002)

R.Armitage、Q.Yang、H.Feick、J.Gebauer、E.R.Weber、S.Shinkai、K.Sasaki：“用于 Si 上 GaN 外延的晶格匹配 HfN 缓冲层”应用物理快报。

M.KAMIJYO, T.ONOZUKA, S.SHINKAI, K.SASAKI, M.YAMANE, Y.ABE: "Capacitor Property and Leakage Current Mechanism of ZrO_2 Thin Dielectric Films Prepared by Anodic Oxidation"Japanese Journal of Applied Physics. Vol.42, No.7A. 4399-4403 (2003)

M.KAMIJYO、T.ONOZUKA、S.SHINKAI、K.SASAKI、M.YAMANE、Y.ABE：“阳极氧化制备的 ZrO_2 介电薄膜的电容器特性和漏电流机制”日本应用物理学杂志。