高アスペクト比深掘りトレンチの均一な電解めっきを可能とする超臨界流体薄膜堆積法で作製された低抵抗銅薄膜種層

摘要

Si 基板などに形成された、高アスペクト比構造の壁面上への導電性薄膜の製膜は、貫通ビアによる三次元実装など今日のMEMS技術の課題に密接にかかわる技術である。このような高アスペクト比構造上への製膜が可能な技術としては、原子層堆積法(Atomic layer deposition: ALD)、超臨界流体薄膜堆積法(Supercritical fluids deposition: SCFD)、電解めっきなどがあげられる。一方で、それぞれの手法について製膜できるアスペクト比の限界や実現できる膜厚、下地材料の要求が異なっており、特に20以上の高アスペクト比構造へμm厚のCu薄膜を形成、もしくはトレンチ等の埋め込みを行う場合、電解めっきを行うための種層の作製をスパッタなどで行うことができず、ALD や SCFD といった手法では製膜レートが低いことが問題となる。これを解決する一つの手段として、ALD で Ru を製膜し、それを種層として電解めっきを行うという手法が提案されている(1)。しかしながらALD-Ru 膜の高シート抵抗値によってターミナル効果が顕著となり、結果としてめっき膜厚の不均一性などが問題として現れる(1)。そこで、本研究では図1のようにALD-Ru膜を下地として作製したSCFD-Cu薄膜を種層として電解めっきを行うことで、μmスケールの膜厚でCu薄膜を作製、および構造の埋め込みを行うことを提案する。我々の装置(2)でSCFDを行うことで、一回当たり100 nm程度の厚みを持つCu薄膜を得られる。このSCFD-Cu種層はALD-Ru 薄膜に比べてシート抵抗値が低いことから、電解めっきの際に均一な膜厚を高アスペクト比トレンチの内部で得ること、及び埋め込みの達成が期待される。