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高信頼性ULSI多層配線形成CVDプロセスの開発

开发高可靠性ULSI多层互连CVD工艺

基本信息

批准号：
04F04420
负责人：
霜垣幸浩
金额：
$ 1.54万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

ULSIの高集積化に伴って,多層配線の中層レベルでの電流密度が飛躍的に増大しており,次世代デバイスでは2MA/cm^2程度になると予想されている。このような高電流密度では,エレクトロマイグレーション(EM)に起因する断線不良が顕在化するほか,デバイス寸法の縮小に伴う応力ひずみの影響が大きくなり,ストレスマイグレーションによる断線(SIV)も問題となる。このように,デバイス高集積化に対して,金属配線の信頼性を確保することが重要な課題となっている。EM不良もSIV不良も,ともにCu配線と接する拡散バリヤメタル(Ta/TaNなど)およびCu配線の酸化を防止するSiCNなどの酸化バリヤ層との界面を起点として発生することが多い。すなわち,これらのヘテロ界面をCuの密着性が高い強固なものに設計することで信頼性を向上することが可能になると考えられる。バリヤメタルにCuと親和性の高いRuなどを採用することも1つの方策である。本研究では,電界めっきによるCu配線形成時のシード層にCu/Agなどの合金を採用することによって添加したAgが界面での密着性向上に寄与し,信頼性が向上するという知見に基づき,Cu/Ag合金薄膜を高アスペクト比のトレンチ・ビアホール内に均一に形成する手法の構築を目指して検討を行った。CVDプロセスではAgの形成に適した材料がなかったことから,CVDに類似する超臨界流体を利用したCu/Ag膜合成を検討した。Cuの原料にはCu(tmhd)_2を用い,Agの原料にはAg(hfac)CODを用いた。還元剤としてH_2のみを用いた場合には,Agの析出が起こりにくく,アセトンを添加することによって再現性良くAgを析出することができるという知見を得た。また,CuとAgの同時製膜を行うと,Agの析出の方が反応が速く,このため,下地との界面にAgが濃縮された形でCu・Ag膜が形成できることを確認した。これは先に述べた高信頼性配線に適した構造であり,ULSI多層配線形成の有望な手段となり得ることを確認した。

The current density of the middle layer of the multilayer wiring increases rapidly due to the high concentration of ULSI, and the current density of the next generation increases to 2MA/cm^2. The high current density of this kind causes the problem of wire breakage (SIV). In order to ensure the reliability of metal wiring, it is an important task to improve the integration of metal wiring. EM defect SIV defect, Cu wiring and connection, dispersion,(Ta/TaN), Cu wiring and acidification prevention, SiCN, acidification layer and interface, starting point and development. For example, the interface between the two sides is highly adhesive, highly robust, and highly reliable. The high affinity of Cu and Cu is the key to the success of the project. In this study, the Cu/Ag alloy thin films were deposited on the Cu/Ag alloy layer during the formation of Cu alignment lines. The adhesion of the Ag interface to the Cu/Ag alloy thin films was improved and the reliability of the Cu/Ag alloy thin films was improved. The Cu/Ag alloy thin films were formed uniformly in the Cu/Ag alloy thin films. CVD is a process for the formation of Cu/Ag films using supercritical fluids. Cu(tmhd)_2 is used as raw material, Ag(hfac)COD is used as raw material. In the case of H_2 and H_2, Ag precipitation occurs. In the case of H_2 and H_2, Ag precipitation occurs. Cu and Ag were deposited simultaneously, and the deposition of Ag was accelerated. Ag was concentrated at the interface and Cu and Ag films were formed. This is the first time that the high reliability alignment structure has been confirmed, and the ULSI multilayer alignment is expected to be formed.