Cu/SiコンタクトにおけるTaWN3元合金膜のバリヤ特性

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Si-LSIの分野においては、高い信頼性のCu配線を実現するために、高い熱的安定性と構造安定性を持つバリヤ材料が求められている。特に、Cuプラグを実現するには、高温でもCuの拡散を抑制するバリヤが必要不可欠である。最も高い熱的安定性を有するバリヤ材料として、3元合金バリヤがあげられるが、この材料は高い抵抗率を有するというデメリットも併せ持つ。そこで本研究では、低抵抗な3元合金バリヤを実現するために、擬似的単一金属相となり得るTa-W合金を窒化したTaWN膜の特性を検討した。その結果、TaWNバリヤは化合物として最も安定なTaNを基本的な構造とし、そのTaの格子点位置をWが部分的に置換するような構造、すなわち単一金属の窒化物のように振る舞うことが可能であることがわかった。このような構造的な利点により、3元合金窒化物としては十分低い抵抗率を実現することができた。一方、バリヤ特性に関しては、TaNバリヤを単体で用いた場合以上の高い耐熱性を示すことが明らかとなり、合金バリヤとしても安定性と低抵抗率なバリヤという相反する問題を解決することができた。このことは、将来のCuプラグの実現への大きな一歩となる可能性が高いことを示している。
一般社団法人電子情報通信学会の論文
2013-07-25

Cu/SiコンタクトにおけるTaWN3元合金膜のバリヤ特性

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