固液界面電荷移動反応制御によるウェット系インテグレーション新プロセスの開発

通过控制固液界面电荷转移反应开发新型湿法系统集成工艺

基本信息

批准号：
13025244
负责人：
本間敬之
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究はグローバルインテグレーションの要素技術であるウェットプロセスによる極微細金属構造体の形成において,本系に特有である固液界面電荷移動反応を理論的・実験的観点から素過程レベルで解明し,これに基づいた原子レベル界面制御を可能とする新規プロセスへと展開することを目的とした.特に高集積デバイス・回路配線形成のための無電解Cu析出プロセスを中心に検討した.まず無電解析出反応において電子放出過程を担う還元剤分子種の,金属表面サイトにおける反応について検討した.(111)結晶表面を想定したクラスタに還元剤分子種を配したモデル系を構築し,これ用いて非経験的分子軌道法により反応素過程の解析を行った.還元剤分子種として,無電解析出反応系に典型的に用いられる次亜リン酸,ジメチルアミンボラン,ヒドラジンおよびホルムアルデヒドを選定し,各々について系統的な検討を行った.その結果,各還元剤の吸脱着エネルギーバリアおよび反応バリアの差から,還元剤分子種の「還元能」および金属表面サイトの「触媒活性」を定量的に評価することが可能であることを明らかとした.さらにPd等の原子についても同様な解析を行い,Cuにおける結果との比較検討から,Cu析出のための還元剤種の選定には,反応中間体の吸脱着エネルギーの影響の考慮が重要であることを明らかとした.このような知見を基に,新規還元剤の探索を行った.特にナノ領域への均一・無欠陥形成を考慮し,微量不純物の混入が極力抑制され,かつ水素発生を伴わない系を中心に検討を行い,新たな無電解浴系を開発した.

本研究旨在从理论和实验的角度阐明该系统特有的固液界面上的电荷转移反应，通过湿法形成超细金属结构，这是一项基本技术其目的是开发一种新的流程，能够实现基于原子级的接口控制。首先，我们研究了在金属表面位点的无电沉积反应中负责电子发射过程的还原剂分子物种的反应。假设(111)晶体表面为A模型系统，还原剂分子物种排列成簇。构建了该基元反应过程，并使用从头算分子轨道法分析了基元反应过程。作为还原剂分子种类，使用了化学沉积反应体系中常用的次磷酸。我们选择了二甲胺硼烷、肼和甲醛，对它们分别进行了系统研究。结果发现，它们的“还原能力”和“催化活性”可以定量评估。此外，对 Pd 和 Cu 等原子进行了类似的分析与2015年的结果比较表明，在选择Cu沉淀还原剂类型时，考虑反应中间体吸附和解吸能的影响非常重要。基于这些发现，我们寻找新的还原剂。特别是，我们考虑了纳米区域的均匀且无缺陷的形成，专注于尽可能抑制微量杂质的系统，并且开发了不涉及氢气生成的系统。