| 講演名 | 2011-02-07 CuSiN/Cu/Ti系バリア構造におけるCu表面酸化層のEM信頼性へ与える影響(配線・実装技術と関連材料技術) 林 裕美, 松永 範昭, 和田 真, 中尾 慎一, 渡邊 桂, 加藤 賢, 坂田 敦子, 梶田 明広, 柴田 英毅, |
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| 抄録(和) | CuSiNにはエレクトロマイグレーション(EM)改善効果と配線抵抗の上昇がトレードオフになってしまうという問題があるが、我々はCu配線表面部に酸化層を残すという方法で、そのトレードオフを解決した。そのとき、CuSiNとTi-rich TiN(Ti(N))バリアメタル(-BM)を組み合わせて適用した。表面酸化層はCuO_x還元プロセスのプロセス強度を弱めることで形成し、配線抵抗の低減に成功した。これは、配線抵抗の上昇を引き起こすCu配線中へのSi拡散が表面酸化層の存在により抑制されたためである。CuO_x還元プロセスのプロセス強度を弱めることは配線間絶縁膜へのダメージ低減につながり、その結果、Voltage ramp dielectric breakdown(VRDB)特性が改善した。表面酸化層を形成してもTi系BMと組み合わせることで、CuSiNによるEM特性改善効果は保持された。これは、表面酸化層がSiとTiの分布を表面部粒界に均一になるようにコントロールしたため、EM不良を引き起こすCu原子輸送がCu表面部の粒界全体で抑制されたと考えられる。 |
| 抄録(英) | A trade-off property of CuSiN between EM improvement and line resistance increase was resolved by a breakthrough that leaves oxygen at grain boundary of Cu line surface before CuSiN formation. Then, the combination of CuSiN and Ti-rich TiN (Ti(N)) barrier metal (-BM) was applied. Oxygen left by weakening process strength of CuO_x reduction lowered line resistance, because Si diffusion causing line resistance increase was controlled by the oxygen at grain boundary. Low-damage process of CuO_x reduction also improved voltage ramp dielectric breakdown (VRDB) property. Excellent EM performance brought about by CuSiN was kept by the combination with Ti(N)-BM, because the oxygen made Si and Ti distributions uniform at grain boundary of Cu surface by forming Ti-silicide. Cu atom transport that caused EM failure was suppressed throughout grain boundary of Cu surface. |
| キーワード(和) | CuSiN / Ti系バリア / Cu配線 / エレクトロマイグレーション / 表面酸化層 / CuC_x還元 |
| キーワード(英) | CuSiN / Ti-based barrier / Cu interconnect / Electromigration / oxygen / CuO_x reduction |
| 資料番号 | SDM2010-219 |
| 発行日 |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | SDM |
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| 開催期間 | 2011/1/31(から1日開催) |
| 開催地（和） | |
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| テーマ（和） | |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | |
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| 幹事氏名（和） | |
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| 幹事補佐氏名（和） | |
| 幹事補佐氏名（英） | |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Silicon Device and Materials (SDM) |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | CuSiN/Cu/Ti系バリア構造におけるCu表面酸化層のEM信頼性へ与える影響(配線・実装技術と関連材料技術) |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | A highly reliable Cu interconnects with CuSiN and Ti-based barrier metal : Impact of oxygen surface treatment |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | CuSiN / CuSiN |
| キーワード(2)（和/英） | Ti系バリア / Ti-based barrier |
| キーワード(3)（和/英） | Cu配線 / Cu interconnect |
| キーワード(4)（和/英） | エレクトロマイグレーション / Electromigration |
| キーワード(5)（和/英） | 表面酸化層 / oxygen |
| キーワード(6)（和/英） | CuC_x還元 / CuO_x reduction |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 林 裕美 / Yumi HAYASHI |
| 第 1 著者 所属（和/英） | (株)東芝研究開発センターデバイスプロセス開発センター Device Process Development Center, Corporate Research and Development Center, Toshiba Corporation |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 松永 範昭 / Noriaki MATSUNAGA |
| 第 2 著者 所属（和/英） | (株)東芝セミコンダクタ一社 Semiconductor Company, Toshiba Corporation |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 和田 真 / Makoto WADA |
| 第 3 著者 所属（和/英） | (株)東芝研究開発センターデバイスプロセス開発センター Device Process Development Center, Corporate Research and Development Center, Toshiba Corporation |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 中尾 慎一 / Shinichi NAKAO |
| 第 4 著者 所属（和/英） | (株)東芝研究開発センターデバイスプロセス開発センター Device Process Development Center, Corporate Research and Development Center, Toshiba Corporation |
| 第 5 著者 氏名（和/英） | 渡邊 桂 / Kei WATANABE |
| 第 5 著者 所属（和/英） | (株)東芝研究開発センターデバイスプロセス開発センター Device Process Development Center, Corporate Research and Development Center, Toshiba Corporation |
| 第 6 著者 氏名（和/英） | 加藤 賢 / Satoshi KATO |
| 第 6 著者 所属（和/英） | (株)東芝セミコンダクタ一社 Semiconductor Company, Toshiba Corporation |
| 第 7 著者 氏名（和/英） | 坂田 敦子 / Atsuko SAKATA |
| 第 7 著者 所属（和/英） | (株)東芝研究開発センターデバイスプロセス開発センター Device Process Development Center, Corporate Research and Development Center, Toshiba Corporation |
| 第 8 著者 氏名（和/英） | 梶田 明広 / Akihiro KAJITA |
| 第 8 著者 所属（和/英） | (株)東芝研究開発センターデバイスプロセス開発センター Device Process Development Center, Corporate Research and Development Center, Toshiba Corporation |
| 第 9 著者 氏名（和/英） | 柴田 英毅 / Hideki SHIBATA |
| 第 9 著者 所属（和/英） | (株)東芝研究開発センターデバイスプロセス開発センター Device Process Development Center, Corporate Research and Development Center, Toshiba Corporation |
| 発表年月日 | 2011-02-07 |
| 資料番号 | SDM2010-219 |
| 巻番号（vol） | vol.110 |
| 号番号（no） | 408 |
| ページ範囲 | pp.- |
| ページ数 | 5 |
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