【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.03.28】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23AT0265
利用課題名 / Title
ルテニウムプリカーサの基板表面反応に関する研究
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所 / AIST
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
Ru薄膜、XPS,エレクトロデバイス/ Electronic device,ALD
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)
齊藤 雄太
所属名 / Affiliation
産業技術総合研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
内田紀行
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
山崎将嗣
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
AT-102：原子層堆積装置_3〔FlexAL〕
AT-103：原子層堆積装置_3付帯ＸＰＳ装置（アルバック・ファイ）
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
先端半導体では、トランジスタの微細化に伴い、金属配線幅も細くなっている。既存材料のCuは、膜厚減少による電気抵抗率の上昇が高く、またエレクトロマイグレーション耐性が低いといった課題がある。そこで、Cuに代わる配線材料として、CoやRuといった代替金属の研究が世界中で進められている。本研究では、Cu代替の有力候補であるRuを選択し、原子層堆積法(ALD)による成膜と、大気暴露を行わないその場X線光電子分光測定(XPS)を組み合わせることで、Ru薄膜のALD成長の初期過程について実験を行なった。
実験 / Experimental
基板はSiウェハ（4インチ）を使用した。フッ酸洗浄により自然酸化膜を除去し、その後装置に搬入し真空引きを行なった。基板を一定温度で保持し、ALD成膜とXPSを繰り返すことで、ALDサイクルと成膜物の関係について調査した。XPSはRuの3dピークについて測定した。
使用装置
【AT-102】原子層堆積装置_3[FlexAL]
【AT-103】原子層堆積装置_3付帯XPS装置（アルバック・ファイ社製）
結果と考察 / Results and Discussion
Figure1にRu薄膜のXPSスペクトルを示す。ALDサイクルを繰り返すことで、Ruの3d3/2と3d5/2のピーク強度が強くなっていくことが確認できた。また、成膜初期状態に比べて、サイクル数が大きくなると、ピーク位置がシフトしていることもわかった。表面化学結合状態の変化を示唆する結果となった。ALDによる成膜初期状態を解析することで、Ruプリカーサの分解メカニズム等について解明できることが期待できる。
今後の課題として、成膜物の同定が必要であると考えられる。他の分析手法も用いながら、初期形成膜やその後の成長膜について解析を進めていく。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Figure 1. Ru3dのXPSスペクトル。
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
本研究を遂行するにあたり、産総研NPFの山崎将嗣氏に大変お世話になりました。ここに謝辞を示します。
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.
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