半導体デバイス層間絶縁膜としての周期構造ナノ構造薄膜の合成

周期性纳米结构薄膜的合成作为半导体器件的层间绝缘膜

• 批准号: 03F00081
• 负责人: 上山 惟一
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03F00081/
• 关键词: シリカ; メソボーラス材料; 薄膜; low-k

半導体デバイスが微細化・多層配線化する中、高速動作・低消費電力のためには層間絶縁膜の低誘電率化(low-k膜)が必須となっている。本研究では、空孔の導入による低誘電率化、および周期構造化による優れた機械的特性の両方を併せ持つ新規な薄膜材料"周期構造ナノ構造シリカ薄膜"を開発することを目的とした。周期構造シリカは通常液相法で合成されるが、我々はナノ構造膜の気相合成が可能であることを初めて見出している。以下に示す液相法および蒸気合成を用いて薄膜の合成に取り組んだ。今年度は特に両于法における膜厚制御方法について検討した。(1)液相法:界面活性剤、エタノール、塩酸、テトラエチルシリケート(TEOS)からなる溶液をシリコン基板上にスピンコーティングすることによって薄膜を得た。(2)蒸気合成:界面活性剤、エタノール、塩酸からなる溶液を基板の上に塗布した。界面活性剤薄膜およびTEOSを耐圧容器内に離して設置し、90〜180℃で2〜6時間保持した。TEOS蒸気が界面活性剤薄膜に浸透しナノレベルの相変化が生じることによって周期構造メソ多孔体薄膜が得られた。膜厚制御の因子として塗布溶液中の界面活性剤の濃度に着目して膜厚の制御を試みた。蒸気合成では、膜厚が界面活性剤濃度に比例することが分かった。また、液相合成の場合も界面活性剤の濃度を変化させることにより膜厚を300nmから20nmまで制御することができた。薄膜の周期構造の存在をXRD測定から確認した。FE-SEM観察より周期的細孔構造を確認した。

Semiconductor miniaturization, multilayer wiring, medium and high speed operation, low power consumption, interlayer insulation film and low permittivity (low-k film) are necessary. In this study, the introduction of voids, low dielectric constant, periodic structure, and mechanical properties were studied. The new thin film material "periodic structure thin film" was developed. Periodic structure is synthesized by ordinary liquid phase method, and it is possible to synthesize structural film by gas phase method. The following is a description of the composition of thin films synthesized by the liquid-phase method and vapor synthesis This year's film thickness control method is specially designed for the law. (1)Liquid phase method: interfacial active agent, solvent, solvent (TEOS) solution on the substrate to obtain thin film (2)Vaporization synthesis: interfacial active agent, solvent, acid solution and coating on the substrate The interface active agent film and TEOS are kept at 90 ~ 180℃ for 2 ~ 6 hours in a pressure resistant container. TEOS vapor permeation of the interfacial active agent thin film into the porous body thin film The film thickness control factor depends on the concentration of the interfacial active agent in the coating solution. The ratio of evaporation to film thickness to interfacial active agent concentration In the case of liquid phase synthesis, the concentration of interfacial active agent is changed from 300nm to 20nm. The existence of periodic structure in thin films was confirmed by XRD measurement. FE-SEM observation confirmed the periodic pore structure.