半導体デバイス配線構造における局所付着強度分布の統計的評価の試み

摘要

半導体デバイスの小型化·高機能化に伴い，内部の配線は極めて複雑な三次元積層構造になっている．なかでもCu 薄膜配線とその保護膜であるキャップ層からなる界面の付着強度は弱く，デバイスの信頼性確保にはこの定量的な評価が重要となる．また，微細な構造に起因する加工の不均一性などにより強度が配線上で異なる可能性も無視できず，デバイスの機械的な破壊を回避する設計を目指す場合，配線構造中の局所的な強度評価も求められる．神谷らは先に局所的な界面付着強度評価法を提案したが、これを付着強度が分布する系に適用した場合，計測誤差に起因するばらつきと強度そのもののばらつきとの分離が困難である。このため、従前の配線上局所強度評価事例では，真の強度分布を定量的に評価するには至っていない.そこで本研究では，比較的均一な界面付着強度が期待される試料を用いて局所強度評価法の確度を定量評価し，配線構造における界面付着強度評価の確度を推定することで，構造内部の物理的強度分布の有無を定量的に検討した．具体的には，配線構造体に比して均質な界面（Au/SiO_2）を有する試料を作製し，局所付着強度評価を行って得られた結果をもとに、統計的な解析により評価手法の確度を定量化した．次にこれを基準にCu/SiN 界面の評価結果に対して評価手法の確度を推定し，物理的な局所界面付着強度のばらつきを定量的に検討した．