아리아카지노 Hitachi : 뉴스 릴리스 : 6/5


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2002 년 6 월 5 일

차세대 초고속 작동 LSI를 실현하는 CU 배선을위한 확산 방지 필름 형성 기술 개발

-기존 모델에 비해 전송 지연을 최대 약 30% 줄일 수 있습니다-

   카지노사이트. Hitachi Laboratory (Director : Kodama Hideyo)는 최근 Cu 배선에 Cu 배선에만 증착 될 수있는 금속 확산 방지 필름 형성 기술을 개발하여 LSIS의 신호 배선입니다. 기존의 절연 캡 층과 비교하여, 신호 전송 지연은 최대 약 30%까지 감소 될 수 있으며, 차세대 초고속 전송이 필요한 LSI에 적용될 것으로 예상됩니다.

    최근 몇 년 동안 LSI의 작동 시계 주파수는 GHZ 범위에 도달했으며 더 높은 주파수와 더 빠른 속도가 필요했습니다. 따라서, 신호 전송 지연을 감소시키기 위해 (※ 1), 전기 저항이 작은 Cu 배선의 도입은 배선으로 수행되고 있으며, 배선 사이의 절연 재료가 도입 될 때 작은 유전체 상수를 갖는 유기 중합체 재료가 수행되고있다. 배선 재료 인 Cu는 공정 온도에서 절연 필름을 통해 확산되며 확산 방지 필름 없이는 사용할 수 없으며 Cu 배선을 둘러싸기 위해 확산 방지 필름을 형성해야합니다. 이 확산 방지 필름으로서, TA와 같은 금속 확산 방지 필름은 Cu 배선의 측벽 및 바닥 표면에 사용된다. 그러나, 실리콘 질화물과 같은 단열 필름은 Cu 배선의 상단 표면에 사용된다. 이 절연 확산 방지 필름의 유전 상수는 배선 사이의 절연 층이 감소하더라도 큰 유전 상수를 가지기 때문에 전체 장치는 고속 변속기에 필요한 저 유전 상수를 달성 할 수 없습니다.
   이 문제를 해결하기 위해 Hitachi Laboratory는 전기 도금 기술을 사용하여 CU 배선에서만 금속 캡 층 (※ 2)이라는 금속 확산 방지 필름을 형성하는 기술을 성공적으로 개발했습니다. 금속 캡 층은 유전체 재료가 아니기 때문에, 배선 사이의 절연 필름에 저 유산 상수 재료를 사용함으로써 전체 장치의 저 유전 상수를 달성 할 수 있으며, 이는 고속 변속기를 지원할 수 있습니다. 이 효과는 예를 들어, 실리콘 질화물이 절연 확산 방지 필름으로 사용되는 경우에 비해 전송 지연을 약 30% 감소시킨다.
    전기 도금 (※ 3)을 사용한 금속 캡 층 형성 기술은 전송 지연을 줄이는 데 큰 영향을 미치기 때문에 오랫동안 고려되어왔다. 그러나, 기존의 방법에서, 도금 반응을 시작하기 위해서, Cu 배선에서 전기 도금 반응의 촉매로서 작용하는 PD 필름을 형성해야했다. 이 PD 필름은 Cu 배선에서 저항을 증가시킬 수 있습니다. 또한, Cu 배선에서 PD 촉매를 형성하는 과정은 불필요한 부품에 증착을 도금 할 가능성을 증가시켜 좁은 공정 마진을 초래한다.
   Hitachi Laboratory는이 문제에 초기에 초점을 맞추고 있으며 Cu가 촉매로서 기능 할 수있는 환원제를 선택함으로써 PD 필름을 형성하는 과정을 거치지 않고 Cu 배선에서만 금속 캡 층을 형성하는 데 성공했습니다. 발달 된 금속 캡 층은 높은 융점 금속 인 텅스텐을 함유하는 코발트 필름이며, 약 500 ℃에서 열처리가 수행 될 때에도 Cu 확산을 방지하는 기능을 갖는다.

   개발 된 도금 용액에는 알칼리 금속 이온과 같은 장치 오염 물질이 포함되어 있지 않으며 LSI 제조 공정과도 호환됩니다. 앞으로는 배선 형성 프로세스에 Cu 배선을 사용하여 고속 프로세서에이를 적용 할 계획입니다.
[추가 정보]
(※ 1) 신호 전송 지연
지금까지 트랜지스터는 LSI 설계에서 고속 작동을 지원하는 기술로 소형화되었지만 트랜지스터 간의 신호 전송 지연은 이제 속도 업계를 지배했습니다. 이 신호 전송 지연은 트랜지스터를 연결하는 배선의 저항 및 배선 사이에 형성된 절연 층에 의해 야기 된 기생 커패시턴스의 크기에 의해 결정된다. 장치 구조는 배선으로서 전기 저항이 작은 재료를 사용하고 단열 층으로서 작은 유전 상수를 가진 재료를 사용하는 고속 변속기에 필수적입니다. 따라서, 기존의 알루미늄 배선 대신 Cu 배선이 사용되었으며, 유전 상수가 낮은 유기 중합체 재료는 배선 사이의 절연 층으로 도입되었다.
(※ 2) 금속 캡 레이어
  배선 재료로 사용되는 Cu 배선은 확산 방지 필름으로 모든면에서 덮여 있습니다. CU 배선의 상부 표면에있는 확산 방지 필름은 Cu 배선이 형성된 후에 형성되어야하므로 절연 필름이 사용되었습니다. 대조적으로, Cu의 상부 표면에 형성된 금속 확산 방지 필름을 금속 캡 층이라고한다.

(※ 3) 전기 도금 방법
  도금 용액에 용해 된 금속 이온이 도금 용액에 용해되고 금속으로 증착 된 환원제를 사용하여 감소하는 방법을 전기 도금 방법이라고한다. 전기 도금 반응이 시작되기 위해서는, 환원제와의 환원 반응을 유발하는 촉매가 필요하다. 이전 기술에서, 저 포스 파이트는 환원제로 사용되었지만 배선 물질 Cu는 저 포스 파이트와의 환원 반응을위한 촉매가 아니다. 이 경우, 촉매로서 작용하는 PD가 Cu 배선에 미리 증착 된 방법이 채택되었다. 이 개발 기술에서, 디메틸 아민 보란은 환원제로 사용되었다. 디메틸 아민 보란과의 환원 반응에서, Cu는 촉매로 사용될 수 있으므로이 개발 기술은 PD를 촉진하는 단계의 필요성을 제거한다.

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