≠室 - アモルファス窒化炭素薄膜の作製とULSI用層間絶縁膜への検討

図7.2試料の形状

第7章アモルファス窒化炭素薄膜と金属界面ていない｡そのため､本研究ではピーク敷を3とし､A=蒸着むC戦とかC戦のピーク数を同数とした

ところ､6000cm l付近の高波数側のピークが､〟蒸着によって小さくなっていることがわかった｡

[の}唱一.q且咄照附哩

0 2000 4000 6000 8000 10000

波数【c虹1】

図7.3Al/a‑αⅩのフォト･ルミネッセンス･スペクトル(a)は亮一CNた､仲)ほa‑CNx上の極薄ぷ

冨でn.竜且咄感励起

0 2000 4000 6000 SOOO lOOOO

波数[cm 】]

図7.4創(蒸着漁)の散乱スペクトル

〓且●他車Qへ1山凸

7つ】

′000

′00

つJ

135 ′0

0 2000 4000 6080 8000 10000

Ram皿Shi氏[cm 1】

0 2000 4000 6000 島000 10000

RammsbifりCm l】

刃→トー測定点→a‑C職

図7,5Alと8‑CNx界面におけるラマン散乱スペクトルのピーク位置

≡長方遠蒜古ふ卜由り

ラマン散乱スペクトルにおける炭素特有の1350cm･lと1570血1のピークの変化についても図7.5に示すQこれは､1つの試料で刃の厚さが違うところのスペクトルを測定した｡図7.5(わはそれぞれの

ピーク位置の変化､仲)はピークの全面積に占めるDピークの割合を示す｡Ⅹ軸は､測定した部分を示しており､右側がa‑CNxのみのデータで左になるにしたがい〟の厚い部分を示している｡刃の各測定点

での正確な厚さはわからないため､Ⅹ軸はあくまで目安である｡(a)は､刃が多くなるとピークの位置が

低波数個にシフトしていることがわかる｡Gピークの位置が低波数側にシフトすると甲3の割合が多くなると考えられるのだが､この場合は炭素由来のピーク全体が低周波数側にシフトしているので一軌こ

はsp3の増加だとは言えない｡

7‑3一之表面の状態

つぎにこの試料(#36)の表面をAFMにより観察した｡図7.6はかCNxとその上に蒸着された刃である｡この測定において､a‑CNxの上に刃を蒸着すると応力の緩和が起こり､膜表面がひび割れたよう

な状態になることがわかった｡図7.7にCCDカメラで撮影したひび割れの様子を示す｡この様な亀裂は

a‑CNxと刃の応力が異なることによりできる｡先の第6章でa‑CNxの初期内部応力については述べた

が､a‑CNxの初期内部応力は平均‑250Mpa程度(マイナス記号は圧縮性を示す)､それに対して刃

(真空蒸着法)の内部応力は‑50‑120MPaであるため､蒸着もしくは真空から大気中へ試料を取り出した際にひび割れという形で内部応力が緩和されて亀裂ができたと考えている｡亀裂の深さはAFMで測定したところ､150〜200nmである｡ただし､亀裂が観察された試料は､現在のところ､かC職の半分程度を覆うように蒸着した試料(図7.2)に限られ､コンデンサの上部電極には亀裂は見られなかった｡

電極は直径1〜5mと試料全体の面積と比較して小さいため､膜全体にかかる応力は小さいので､亀裂

が生じなかったと考えている｡図7.$は図7.7と同様の試料(#36)のSEM像である｡このように､細

かい〟片が全体を覆っている｡画像が乱れている部分は､試料が帯電しているためである｡試料表面の

刃と試料台はカーボンテープで導通を取っているが､実際軸定したところ､導通が取れていなかったため､試料が帯電した｡これは膜表面の細かい刃の破片が互いに接していないためである｡

刃の上にa‑C職･を作製した場合はひび割れは生じない(図7･9)○これは刃の応力に比べa‑0屯の

応力の方が圧倒的に大きいために､刃の内部応力を押さえ込んでしまっているためだと考えている｡また､図7･10に示すように刃の上に堆積したa‑0屯は刃の影響を受け､逆の場合(かC職の上に刃を

蒸着した場合:図7.6)に比べて粒子径が全体に大きくなる傾向が見られた｡

第7章アモルファス垂化炭素薄膜と金属界面

【n■】

(可･aイ:lも

コ望.仙

仲).Al 図7■6a‑CNxの上に刃を蒸着した試料(#36)のAⅢ像

因7･7a‑CNxとその上に蒸着した刃薄膜

コ汀.1t

仲)

図7.8a‑CNxに蒸着したÅ仁薄膜表面のSEM像

第7章アモルファス垂化炭素薄膜と金属界面

図7･9Al蒸着した基板とその上に作製したa‑CNx薄膜のCCDカメラの画像

図7▲10Al蒸着した基板とその上に作製したa職薄膜のA別儀

7‑4 AⅦと且‑CNxの界面

§7‑3と同様の方法で､a‑甜Ⅹ上に蒸着した極薄血薄膜のラマン散乱スペクトルを測定した｡Au薄膜の厚さは49･4皿であり､肉眼では青色に見える｡ラマン散乱スペクトルの結果では､C̲CのDピークの変化はほとんど無かった｡フォトルミネッセンス･スペクトルを図7･11に示す｡(a)が下地のa‑

C職､匝)が血を蒸着した山m転のスペクトルである｡Alに比べ､変化分は少ないが､6000cm‑1付近にある扇がややはっきりと現れている｡拙かCNxと同様にピーク分離を参考までに行った｡刃血‑CNxで

も観測した6000cm▼l付近のピークは､A血印Ⅹにおいても蒸着前に比べ減少している｡刃の場合と眞なる点軋200Ocm 一付近のピークが､蒸着前後で変化が少ないことである｡ノ山の散乱光のスペクトル

が2000cm tにあるが､ピークの大きさに変化がないことから､その影響は小さいことがわかる｡

創の場合と同様､血においても表面にひび割れが観察された(図7.12)｡Auの内部応力をま50〜70 Mpaの引っ張り応力である【3】｡創の場合と異なり､血は剥がれた形跡がないがこれは〟より薄いた

めである｡SEM像を観察すると､刃の場合と同じく､表面に無数の亀裂が観察できた(囲7.13)｡

[眉∃:罵ご鱒常貯膣

0 2000 40別)̀000 SOOOlOOOO

波数[cm 】】

図7.11Au/a‑αⅩのフォト･ルミネッセンス･

スペクトル｡(a)はa‑CNx､仲)はかm言上の極薄Au膜

7(;

0 2000 4000 6000 $000 10000

R肌弧S山允【cm■1】

0 2000 4000 6000 8000 10000

Rman血氏【c血'l】

第7章アモルファス窒化炭素薄膜と金属界面

図7.12a‑CNxに蒸着したAu薄腰のCCD画像

図7.13a‑CNxに蒸着したAu薄膜のSEM像

7‑5 アニールによる界面状態の変化

SiとPdを重ね合わせた試料をアニ｢ルすると､ラマン散乱スペクトルがアニール前と比べて明らか

に変化することが知綾部華【軒凋痔､射一触韓ね香わ幣緋庵爵曽曾ニールするとSi

の上にAnの花が咲いたような模痛が現れる【5]｡Si､とr浦では､500℃でアニールすると､NiSi2が部分

的にできる【6】∴血滋'の製造鱒準極轄嘩必衰泰義挙｡そ卑奉献祭印税告期および血の界面

がアニーールすること!こよりどのように変化するのか調べた.

←

装置は§6‑2で使用したものと同様である｡ア土

/血)真空中であ妻｡評歯舞串馳ラ覇瑚健と

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･車用いた｡しかし甲Mは試料の絶縁性が高す

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き鱒℃(昇敵襲藩℃血n､降温率2℃

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ぎて安定にこま至ら寧かったので､･こ干ではヲマーン分光法の結果について述べるI

ラマン散乱スぺ苧ト〜レ欄馨鱒凱5ラQ御舟近の亘ご締ら得ち埠滅給費皇をアニール前後で

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比較すると表7･l､のよう極った｡薄いぷを蒸着した嘩梅毒まア

を蒸着したかC頑礪秘密画餅った｡

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図7･14,7･15にアニール前後のフォト･ルミネッセンス･スぺ

クトルを示す｡峨あ試料は刃が塔薄いふC職と遍･の境

界部分の〟部分を測定した｡A血‑CNxの試料は､血が大変薄いため(肉眼で青色に見える)蒸着部分の中央を測定した｡図

7･14のAl/a‑CNx､図7･15のAn/a‑CNxともに一番大きなピークがアニールによって左側にシフトし､6000cm･lにあるピークが小さくなっている｡

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0 2000 4000 6000 800010000

波数【cm 1】

図7･14アニールしたA抽‑CNxのフォト･ルミネッセンス･スペクトル

【功l竃n.竜早髄閻幹也

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ドキュメント内アモルファス窒化炭素薄膜の作製とULSI用層間絶縁膜への検討 (ページ 76-84)

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