Selective Chemical-Vapor Deposition of Metal Films using Cu-Iodide

使用碘化铜选择性化学气相沉积金属薄膜

• 批准号: 22K04178
• 负责人: 山内 智
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Ibaraki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04178/
• 关键词: 選択成長; 金属薄膜; 化学気相堆積; ヨウ化物; 集積回路配線

１．真空中で加熱・昇華させたヨウ化銅（I)（CuI）を原料とした銅の選択形成を行う際の銅粒径の増大のための基板前処理の検討、および、金属／誘電体上での選択性を向上させるための前処理と銅形成条件の最適化をおこなった。・銅形成前の基板前処理をRuに対して検討した結果、真空中400℃程度で90分間以上の熱処理を施すことでスパッタ形成したRuの再結晶化が進み、表面平坦性の改善が行なわれることでRu上で分解生成した銅原子およびヨウ素原子の表面泳動が促され、銅の粒径が著しく増加しかつ平坦化された島状成長が実現できることがわかった。また、本実験結果から銅結晶の成長機構をモデル化することができ、Ru上で分解生成した銅原子は島状グレインの側面形成に寄与するのに対して島状グレイン表面で分解生成した銅原子は主にグレインの高さ増加に寄与するが20％程度は側面形成に寄与していることが明らかとなった。また、本方法は金属表面の自由電子を原料の選択吸着に利用することから金属表面の酸化物除去は必須である。そこで、Ru上にプラズマCVDで形成したCuO膜を対象として低圧中でのアルコール処理による還元プロセスを検討し、200℃程度でのメタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどの処理が金属表面の還元に極めて効果的であることを見出した。・銅の選択形成では、銅のLine＆Space上での検討により、前述のアルコール処理と成長中に還元性ガスを添加することにより銅／SiO2間で極めて高い選択性が得られることがわかった。２．ヨウ化ルテニウムを用いたRuの選択形成の検討をおこなった。・市販のヨウ化ルテニウム(RuI3)は過剰のヨウ素を含むために低温真空中での長時間処理が必要であることがわかった。・Pt基板上での実験では300℃以上でPt-Ru合金形成が行なわれ、RuI3からRu生成が可能であることを見出した。

1. Heating and sublimation in vacuum for copper (I)(CuI) raw materials and copper formation during copper particle size increase and substrate pretreatment for optimization of copper formation conditions As a result of Ru pretreatment before copper formation, heat treatment at 400℃ for more than 90 minutes in vacuum was performed to improve Ru recrystallization and surface flatness. Cu atoms were decomposed on Ru and surface migration of Cu atoms was promoted. Cu particle size was increased. Planarization was observed. As a result, the growth mechanism of copper crystals is decomposed into copper atoms on the bottom surface of the island-like layer, and the copper atoms are decomposed into copper atoms on the surface of the island-like layer. The copper atoms are mainly formed on the bottom surface of the island-like layer, and the copper atoms are increased to a degree of 20%. This method is based on the selective adsorption of free electrons from metal surfaces. CuO film is formed on the surface of the metal at low pressure. Copper selectivity formation, copper Line&Space on the discussion, the above-mentioned copper processing and growth in the element, the addition of copper/SiO2 between the pole, high selectivity, and so on. 2. The selection process of Ru is discussed in detail. The market price is very high (RuI3), but it is necessary to deal with it for a long time in low temperature and vacuum. Pt-Ru alloy formation on Pt substrate is possible at temperatures above 300℃, RuI3 is possible.

项目成果

A study of Cu-growth feature by selective-LPCVD using CuI-precursor

使用 CuI 前驱体选择性 LPCVD 的 Cu 生长特性研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Gento Toyoda;Satoshi Yamauchi;Takashi Fuse;Yusuke Kubota
• 通讯作者: Yusuke Kubota

ヨウ化銅(Ⅰ)を用いた選択CVD法による低抵抗率な銅層の形成

使用碘化铜(I)通过选择性CVD方法形成低电阻率铜层

• 发表时间: 2022
• 作者: Toyoda Gento;Kikuchi Hikari;Yamauchi Satoshi;Joutsuka Tatsuya;Fuse Takashi;Kubota Yusuke;豊田絃人，山内智
• 通讯作者: 豊田絃人，山内智

金属ハライドを原料とした金属薄膜の気相選択形成

以金属卤化物为原料气相选择性形成金属薄膜

• 发表时间: 2022
• 作者: Gento Toyoda;Satoshi Yamauchi;Takashi Fuse;Yusuke Kubota;山内智
• 通讯作者: 山内智

茨城大学研究者情報総覧

茨城大学研究员信息一览

Study of Cu-growth feature by selective low-pressure chemical vapor deposition using a CuI precursor

使用 CuI 前驱体选择性低压化学气相沉积研究 Cu 生长特性

• DOI: 10.35848/1347-4065/acc257
• 发表时间: 2023
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Toyoda Gento;Kikuchi Hikari;Yamauchi Satoshi;Joutsuka Tatsuya;Fuse Takashi;Kubota Yusuke
• 通讯作者: Kubota Yusuke