【公開日：2023.07.31】【最終更新日：2023.05.17】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22UT1116
利用課題名 / Title
Co(W)膜のCu拡散バリア特性
利用した実施機関 / Support Institute
東京大学 / Tokyo Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
銅配線、バリアメタル、エレクトロマイグレーション,スパッタリング/Sputtering,PVD,高品質プロセス材料/ High quality process materials
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
百瀬 健
所属名 / Affiliation
東京大学
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
鄧玉斌
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
UT-711：LL式高密度汎用スパッタリング装置(2019)
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
半導体集積回路の微細化進展により，Cu多層配線における実効抵抗上昇に起因する信号遅延(RC delay)や消費電力増大，エレクトロマイグレーション(EM)による信頼性劣化などが課題となっている。上記課題への解決策として，Cu多層配線のライナー層およびバリア層に用いられる従来のTa/TaN二層構造をCo(W)シングルバリア/ライナーへ置き換えることを提案する。本研究では，Co(W)膜のCu拡散バリア特性の評価を行った。
実験 / Experimental
熱酸化膜付きSi基板に堆積したCo(W)膜上に，LL式高密度汎用スパッタリング装置(CFS-4EP-LL)を用いて，Cu膜を堆積し試料を作製した。得られた試料を650-780℃にてアニールし，熱酸化膜およびSi中に拡散したCu濃度を誘導結合プラズマ発光分析法により測定し，Co(W)膜のCu拡散バリア特性を評価した。
結果と考察 / Results and Discussion
図1に各アニール温度におけるCu拡散量とアニール時間の関係を示す。図1で得られたデータに基づき，タイムラグ法を用いて算出したCo(W)膜の拡散係数の温度依存性(アレニウスプロット)を図2に示す。得られた結果は，従来のTaN膜よりも優れたCu拡散バリア性を示しており，Co(W)が次世代半導体集積回路におけるシングルバリア/ライナーとして有望であることが分かった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1. 熱酸化膜及びSi中へのCu拡散量とアニール時間の関係
図2. Co(W)膜の拡散係数の温度依存性(アレニウスプロット)
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- Yubin Deng, Takeshi Momose, Akira Matsuo, Nobuo Yamaguchi, Yukihiro Shimogaki, “Quantitative evaluation of Cu diffusion barrier property of 1-nm-thick PVD-Co(W) films by time-lag method”, Advanced Metallization Conference 2022 31st Asian Session(Tokyo), 令和5年10月13日
- 鄧玉斌, 百瀬健, 霜垣幸浩, “Cu diffusion barrier property evaluation of 1-nm-thick PVD-Co(W) films by time-lag method”, 第70回応用物理学会春季講演会(東京), 令和5年3月16日
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件