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

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。

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。