구리배선 계면에 나노레벨 극박막 개질층 도입으로 독자 나노계면 제어기술 개발, 신뢰성 한자릿수 향상 NEC는 구리배선의 계면에 나노미터 레벨의 극박막 개질층을 도입하는 독자의 나노계면제어기술을 개발, 0.1마이크로미터 이하의 차세대 미세 구리 배선의 신뢰성을 한 자릿수 향상시키는데 성공했다. 접속공(비어) 계면은 스트레스 마이그레이션 내성과 저유전율 층간절연막에의 구리 누출을 각각 1자릿수 개선, 실용 레벨에서 신뢰성을 확보한 것. 이종재료간의 나노레벨 계면제어라는 재료적인 해결책을 전망할 수 있었던 것은 최초의 일로 이 회사는 05년도까지 실용화할 계획이다. 신기술은 구리의 다층배선 안에서는 이종재료가 접하는 계면에서 배선의 신뢰성이 열화되어 간다는 것에 주목하여 개발했다. 구체적으로는 상하의 구리배선을 접속하는 비어접속계면에 풀의 작용을 하는 8나노미터 두께의 티탄 극박막 밀착층을 스팩터 형성했다. 티탄에 구리가 밀착, 열스트레스가 있어도 보이드(틈새)가 발생하지 않고, 구리배선 저항이 늘어나는 일 없이 스트레스 마이그레이션 내성을 10배 개선할 수 있었다. 전기적 열화에도 영향은 없다고 한다. 또 유기의 저유전율 층간절연막을 에칭할 때 질소가스를 조합시키면 깎인 측면에 탄질화 막이 자연형성된다는 것을 발견했다. 이 개질층은 두께 3나노미터에서도 구리원자의 누출을 10분의 1로 저감할 수 있었다. 시스템 LSI의 성능은 트랜지스터 성능도 그렇지만 다층배선지연으로 크게 좌우된다. 따라서 저저항의 구리와 저유전율 층간절연막의 조합이 채택되어 왔다. 서브 0.1마이크로미터 세대로 미세화해 나가면 구리막과 층간절연막과의 열팽창계수의 차이에서 응력이 발생, 비어 바닥부의 구리막에 보이드가 발생, 전기적 도통(導通)이 이루어지지 않게 된다. 또 비어부 벽에는 구리 누출을 억제하는 배리어메탈이 형성되어 있는데, 미세해지면 100% 배리어메탈로 덮기가 어려워 핀홀에서 구리 원자가 나와 절연성이 열화된다. 지금까지 제조공정의 최적화와 패턴설계의 재검토 등으로 대처해 왔는데, 새 방법은 나노레벨의 재료개질이라는 본질적인 해결책이 된다. (NK)