集積回路銅配線に対する有機インヒビターの防食効果

有机缓蚀剂对集成电路铜布线的腐蚀防护效果

基本信息

批准号：
14655131
负责人：
杉浦修
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度、銅板に感光性ポリイミドを塗布した試料を使ってベンゾトリアゾール(BTA)前処理の効果を調べた結果を受け、本年度は無電解めっきで形成した銅電極上に感光性ポリイミド膜を塗布した試料を作製してBTA前効果を調べた。また、XPS測定により、BTAの熱耐性を調べ、さらに有効な銅配線形成方法について調べた。銅電極表面にBTAを吸着させた試料を窒素雰囲気中でさまざまな温度でアニールした後、XPS測定により表面元素を調べた。炭素(C)ならびに窒素(N)の構成比より、銅表面上のBTA分子はおよそ275℃まで耐えることが分かった。本研究で使用した感光性ポリイミドの最終硬化温度が320℃であるため、最終工程ではBTA分子が分解している可能性が高いが、硬化工程で銅を腐食する水分などが発生するのは低温度領域であると予想され、その温度までBTAが銅表面に存在していれば、銅配線の防食効果を期待できる。また、最終硬化温度が275℃を越えないポリイミド材料を用いれば、さらに完全な防食効果が期待できることが分かった。めっき銅電極にBTA前処理を施してポリイミド膜を形成した場合は、BTA前処理を施していない試料に比べてリーク電流が約10分の1まで低く、昨年度、銅板で調べた結果と同様のBTA前処理効果が確認できた。温度と電圧ストレスを加えた測定(BTS測定)では、温度200℃、電界強度1MV/cmにおいてBTA処理した試料は10^<-9>A/cm^2台と集積回路に充分応用できるまで低くなることを確認した。BTS処理後のポリイミドサンプルのXPS深さ方向測定を行ったところ,BTA未処理時はCuが0.8〜1.5at%程度検出されたが,BTA処理後は検出限界(0.1at%)未満であったことから、BTA前処理により、銅のポリイミド膜中へのマイグレーションを抑制できたため、上記の効果が得られたと言える。

基于去年使用在铜板上涂覆光敏聚酰亚胺薄膜的样品研究苯并三唑（BTA）预处理效果的结果，今年我们测试了在形成的铜电极上涂覆光敏聚酰亚胺薄膜的样品。通过化学镀制备来检查预BTA效果。我们还使用 XPS 测量研究了 BTA 的热阻，并研究了形成铜互连的有效方法。在氮气气氛中，在不同温度下对铜电极表面吸附有 BTA 的样品进行退火后，使用 XPS 测量来研究表面元素。根据碳（C）和氮（N）的组成比，发现铜表面的BTA分子可以承受高达约275℃的温度。由于本研究中使用的光敏聚酰亚胺的最终固化温度为320°C，因此BTA分子在最终过程中分解的可能性很大，但在固化过程中不太可能产生腐蚀铜的湿气。预计在该温度范围内，并且如果在该温度下铜表面上存在BTA，则可以预期对铜布线产生腐蚀保护作用。研究还发现，如果采用最终固化温度不超过275℃的聚酰亚胺材料，则可期待更完整的防腐效果。当通过对镀铜电极进行BTA预处理来形成聚酰亚胺薄膜时，漏电流比未经过BTA预处理的样品大约低十分之一，这与上次用铜板获得的结果相似年证实了BTA预处理的效果。在包括温度和电压应力的测量（BTS测量）中，在200℃的温度和1MV/cm的电场强度下，经BTA处理的样品为10^-9A/cm^2，这足够低，可以应用于集成电路，我证实它会发生。当我们对 BTS 处理后的聚酰亚胺样品进行 XPS 深度测量时，未进行 BTA 处理时检测到的 Cu 含量约为 0.8 至 1.5 at%，但 BTA 处理后低于检测限（0.1 at%），因此可以说： BTA预处理抑制了铜向聚酰亚胺薄膜中的迁移，从而产生了上述效果。