富士通研究所と富士通は、32nm世代以降のロジックLSI向け技術として、Mnを添加したCu配線と、超薄膜バリアメタルを用いることによって、信頼性の高い多層配線技術を開発したと発表した。両社は、配線抵抗を効果的に低減するとともに、LSIの配線における経年劣化の要因となるエレクトロマイグレーションに対する耐性を向上させることで、32nm世代に要求される配線抵抗と信頼性確保を両立させることに成功したという。

　45nm世代までのLSIで用いられるCu配線は、Cuを保護するためにバリアメタルで覆われている。バリアメタルは絶縁膜中へのCuの拡散や絶縁膜からCuへの酸素の侵入を抑制するために必要で、バリアメタルを厚くすることで信頼性を確保することができる。ただ、32nm世代のような微細なCu配線においては、バリアメタルの占める割合が大きくなって配線抵抗が増加してしまうため、配線抵抗の低減と信頼性の確保を両立させることが課題であった。

　多層配線構造を作製する工程は以下の通り。絶縁膜へCuが拡散するのを防止する超薄膜のバリアメタルを成膜。Mnを含むCuシード層を成膜した上、配線材料のCuをめっき。その後、350℃を超える温度を加えることで、Cu配線の周囲を取り囲むように薄いMn析出層を形成した。このMn析出層がバリアメタルの酸化を抑制するため、超薄膜バリアメタルで従来のバリア性能を維持することが可能になったという。

　同方式を用いた多層配線技術によって、45nm世代まで用いられていた従来の方法と比べてバリアメタルを1/3に薄膜化、配線抵抗を効果的に低減し、ITRSにある32nm世代の標準的な配線抵抗値を満たすことを可能にした。また、LSIの配線における経年劣化の要因となるエレクトロマイグレーションに対する耐性寿命を従来と比べて47倍に向上、32nm世代の微細配線に適用できる高信頼性が確保できるという。