Selective Chemical-Vapor Deposition of Metal Films using Cu-Iodide

使用碘化铜选择性化学气相沉积金属薄膜

• 批准号: 22K04178
• 负责人: 山内 智
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Ibaraki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04178/
• 关键词: 選択成長; 金属薄膜; 化学気相堆積; ヨウ化物; 集積回路配線

１．真空中で加熱・昇華させたヨウ化銅（I)（CuI）を原料とした銅の選択形成を行う際の銅粒径の増大のための基板前処理の検討、および、金属／誘電体上での選択性を向上させるための前処理と銅形成条件の最適化をおこなった。・銅形成前の基板前処理をRuに対して検討した結果、真空中400℃程度で90分間以上の熱処理を施すことでスパッタ形成したRuの再結晶化が進み、表面平坦性の改善が行なわれることでRu上で分解生成した銅原子およびヨウ素原子の表面泳動が促され、銅の粒径が著しく増加しかつ平坦化された島状成長が実現できることがわかった。また、本実験結果から銅結晶の成長機構をモデル化することができ、Ru上で分解生成した銅原子は島状グレインの側面形成に寄与するのに対して島状グレイン表面で分解生成した銅原子は主にグレインの高さ増加に寄与するが20％程度は側面形成に寄与していることが明らかとなった。また、本方法は金属表面の自由電子を原料の選択吸着に利用することから金属表面の酸化物除去は必須である。そこで、Ru上にプラズマCVDで形成したCuO膜を対象として低圧中でのアルコール処理による還元プロセスを検討し、200℃程度でのメタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどの処理が金属表面の還元に極めて効果的であることを見出した。・銅の選択形成では、銅のLine＆Space上での検討により、前述のアルコール処理と成長中に還元性ガスを添加することにより銅／SiO2間で極めて高い選択性が得られることがわかった。２．ヨウ化ルテニウムを用いたRuの選択形成の検討をおこなった。・市販のヨウ化ルテニウム(RuI3)は過剰のヨウ素を含むために低温真空中での長時間処理が必要であることがわかった。・Pt基板上での実験では300℃以上でPt-Ru合金形成が行なわれ、RuI3からRu生成が可能であることを見出した。

1.以真空中加热升华的碘化亚铜（CuI）为原料选择性形成铜时，考虑通过基材预处理来增大铜晶粒尺寸，并对金属/介电材料的预处理和铜形成条件进行优化，以提高铜的晶粒尺寸。选择性。・对铜形成前的Ru基板预处理进行了研究，结果发现，在400℃左右的真空中热处理90分钟或更长时间，可以促进溅射Ru的再结晶，并提高表面平整度。发现铜原子的表面迁移。促进Ru分解生成的碘原子，使铜晶粒尺寸显着增大，可以实现扁平化的岛状生长。此外，根据该实验的结果，我们能够模拟铜晶体的生长机制，并发现在Ru上分解的铜原子有助于岛晶侧面的形成，而在岛表面分解的铜原子有助于形成岛晶。晶粒对岛晶粒侧面的形成做出了贡献，结果表明，原子主要对晶粒高度的增加做出了贡献，但约20%对侧面的形成做出了贡献。此外，由于该方法利用金属表面的自由电子来选择性吸附原料，因此必须去除金属表面的氧化物。因此，我们研究了在Ru上通过等离子体CVD形成的CuO薄膜的低压醇处理还原工艺，发现在200℃左右用甲醇、乙醇、异丙醇等处理对于还原金属表面非常有效。我发现这是真的。 - 关于铜的选择性形成，对铜线和空间的研究表明，通过在上述醇处理和生长过程中添加还原气体，可以获得铜和SiO2之间极高的选择性。 2.我们研究了使用碘化钌选择性形成 Ru。・发现市售的碘化钌（RuI3）由于含有过量的碘，需要在低温真空中长期处理。・在Pt基体上进行的实验中，在300℃以上的温度下形成Pt-Ru合金，并发现RuI3可以生成Ru。

项目成果

A study of Cu-growth feature by selective-LPCVD using CuI-precursor

使用 CuI 前驱体选择性 LPCVD 的 Cu 生长特性研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Gento Toyoda;Satoshi Yamauchi;Takashi Fuse;Yusuke Kubota
• 通讯作者: Yusuke Kubota

Study of Cu-growth feature by selective low-pressure chemical vapor deposition using a CuI precursor

使用 CuI 前驱体选择性低压化学气相沉积研究 Cu 生长特性

• DOI: 10.35848/1347-4065/acc257
• 发表时间: 2023
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Toyoda Gento;Kikuchi Hikari;Yamauchi Satoshi;Joutsuka Tatsuya;Fuse Takashi;Kubota Yusuke
• 通讯作者: Kubota Yusuke

二段階成長による選択LPCVD-Cuの成長形態の制御

通过两步生长控制选择性 LPCVD-Cu 的生长形貌

• 发表时间: 2022
• 作者: 豊田絃人;山内智
• 通讯作者: 山内智

金属ハライドを原料とした金属薄膜の気相選択形成

以金属卤化物为原料气相选择性形成金属薄膜

• 发表时间: 2022
• 作者: Gento Toyoda;Satoshi Yamauchi;Takashi Fuse;Yusuke Kubota;山内智
• 通讯作者: 山内智

ヨウ化銅(Ⅰ)を用いた選択CVD法による低抵抗率な銅層の形成

使用碘化铜(I)通过选择性CVD方法形成低电阻率铜层

• 发表时间: 2022
• 作者: Toyoda Gento;Kikuchi Hikari;Yamauchi Satoshi;Joutsuka Tatsuya;Fuse Takashi;Kubota Yusuke;豊田絃人，山内智
• 通讯作者: 豊田絃人，山内智