160nm径のビアに低�B�^のカーボンナノチューブをMIRAIが形成
半導��MIRAIプロジェクトは直径160nmと微細なビアにカーボンナノチューブ（CNT）を形成することに成功した。450℃の�XCVDで形成したビア�B�^は34Ω、400℃だと63Ωとこれまで最も低いという。
��(j┤ng)来のLSI配線�W(w┌ng)��に向け世�c中で研�|が��発になっているCNTだが、これまで直径が2μmと比較的�j(lu┛)きな場所にしか作ることができなかった。中にはトップデータとして直径40nmのホールにCNTを9×10E11/cm2という実�x例はあったが、再現性が�Kかった。
今�v、プロジェクトが開発した形成�\術では平均160nm径の中にCNTが平均3×10E11/cm2と��来の30倍の密度のCNTを成長できた。しかもビアホールの中にCNTを単に形成するだけではなく、Cu配線工��との互換性を�eたせるため�k般のLSIプロセスで使われるCu配線のダマシンプロセスも�W(w┌ng)��した。
CNTはもともと、1000℃という高�a(b┳)で発見された材料であり、低�a(b┳)成長が�Mしい。細いビアの中に高密度のCNTを成長させると、ビアの�B�^は下がる。もともとCNTは最�j(lu┛)電流密度がCuの1000倍も�j(lu┛)きく、エレクトロマイグレーションの�咾�。機械�單戮��^鉄の100倍�j(lu┛)きい。�X伝導率がCuの10倍�j(lu┛)きいなど、LSIに応��するメリットは�j(lu┛)きい。形成�\術では、成長させるための触��微��子をいかに細かく形成できるかが高密度なチューブ作��、すなわち低�B�^ビア形成のカギを�曚�。
今�v、ナノ触��の微��子を形成する����のノズルを細くし、細かい直径の微��子�Dり出す工夫をした。ノズルから出た微��子はサイズを分けるチャンバを通り、そのチャンバから出たナノ微��子をウェーハ表�Cに�\積する。このときたくさんの微��子がウェーハ表�Cに到��するように、2段の真空チャンバを設けた。最初の真空チャンバの真空度を�屬押憤砧�を下げ）、その先のチャンバの真空度をもっと�屬欧襦憤砧�を下げる）ことで、微��子ビームの直線性を�屬欧�。ナノ微��子が�\積すべきウェーハに入�o(j━)する時は直線的にビアホールの中に入っていく。このナノ触��をつけた基��を�XCVD炉に入れ、CH4などのガスを分解してカーボンを成長させた。
実際のCu配線LSIプロセスでは、400℃を切るような低�a(b┳)化が望まれている。MIRAIはさらに低�a(b┳)化を進めるため、プラズマCVD法を検討した。この際、イオン成分を抑えてイオンによるエッチングや���aを抑えることに�R��した。2�|類のプラズマCVD法を使った。�kつは、先端放電ラジカルCVDと�}ぶ?j┼n)?sh┫)法で、導�S管を通じて60W��度の弱いマイクロ�Sをアンテナに導入しアンテナの先�Z�fでプラズマを��こし、ラジカルを発�擇気擦���(sh┫)法である。電�cが集中する先端でプラズマを��こすため少ない電��で済む。またウェーハまでの�{(di┐o)�`が長いこともあってイオン成分は少ない。もう�kつは表�C励��型プラズマCVD法と�}ぶ?j┼n)?sh┫)法で、イオントラップやメッシュグリッドの形�Xを最適化することでイオンを除去する�\術である。いずれもプラズマに含まれるイオンを除き、ラジカルだけを反応に使おうというもの。先端放電プラズマCVDでは390℃、表�C励��プラズマCVDでは380℃で形成したという�T果を�uている。
