DE2001515A1 - Verbesserte Metallisierung auf einem Monolithen - Google Patents
Verbesserte Metallisierung auf einem MonolithenInfo
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Description
IBM Deutschland
Internationale Büro-Maschinen Getellsdiaft mbH
Anmelderin:
Amtliches Aktenzeichen:
Aktenzeichen der Anmelderin:
Böblingen, 8. Januar 1970 mö-rz
International Business Machines Corporation, Armonk, N.Y. 10 504
Neuanmeldung
Docket YO 968 074
Die Erfindung betrifft flächenhafte -vorzugsweise aus Aluminium bestehende- Leiterzüge auf einem eventuell mit einer Isolierschicht
bedeckten Monolithen aus Halbleitermaterial.
Die Zuverlässigkeit einer in monolithischer Technik hergestellten
integrierten Schaltung Jtjängt in entscheidender Weise von der
Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit der auf der Oberfläche des Monolithen aufgebrachten Metallisierung ab. Durch diese Metallisierung
werden einmal die verschieden dotierten Diffusionsbereiche im Monolithen selbst kontaktiert, zum anderen dient
diese Metallisierung zur elektrischen Verbindung der im betreffenden
Monolithen ausgebildeten einzelnen Halbleiterbauelemente.
009835/1343
Infolge der flächenmäßigen Kleinheit derartiger monolithischer Schaltungen müssen auch die flächenhaften Leiterzüge sehr schmal
ausgelegt werden.
Bei derartigen sehr schmalen flächenhaften Leiterzügen auf einem Monolithen stellt das sogenannte Elektromigrationsphänomen ein
ganz besonderes Problem dar. Infolge eines Temperaturgefälles und insbesondere als Folge eines durch diese flächenhaften Leiterzüge
fließenden Gleichstromes kann eine Abtragung des Leiterzugmaterials,
also ein Massetransport, auftreten. So kommt es häufig vor, daß eine monolithische Schaltung nach dem Passieren
des eigentlichen Abschlußtestes im Betrieb nach einiger Zeit ausfällt. Als Ausfallursache werden immer wieder Leitungsunterbrechungen
infolge des genannten Elektromigrationsphänomens festgestellt. Diese Fehlerursache tritt insbesondere bei mit Aluminium
metallisierten monolithischen Schaltkreisen auf, und zwar schon bei Raumtemperatur, wenn nur entsprechende Stromdichtegradienten,
bedingt durch unterschiedlich breite Leiterzüge usw.,
auftreten. Als besonders problematisch ist dieser Effekt anzusehen, weil es schon zu Ausfällen kommt, bevor man die Leitungsunterbrechungen optisch erkennen kann, da sich diese Unterbrechungen
an den Korngrenzen des Aluminiums bilden. Neben dem geschilderten Massetransport des Aluminiums kommt es darüber
hinaus zu Anhäufung von Leerstellen im Aluminiumkristallit.
Das eigentliche Elektromigrationsphänomen ist bereits seit einiger
Zeit bekannt und in der Literatur ausführlich beschrieben, z.B. in I.A. Blech in "The Failure of Thin Aluminium Current-Docket
γο 968 074 009835/1343
carrying Strips on Oxidized Silicon", Physics of Failure in
Electronics, Bd. 5, Seiten 496-5O5 (1967).
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, geeignete Leiterzüge
für einen Monolithen -vorzugsweise aus Aluminium- anzugeben,
bei denen Fehler infolge des Elektromigrationsphänomens nicht
oder nur weitgehend vermindert auftreten. Mit anderen Worten, es sollen Leiterzüge angegeben werden, die gegenüber den bisherigen
eine erheblich erhöhte Lebensdauer aufweisen.
Die gemäß der Erfindung vorgeschlagenen Leiterzüge sind dadurch
gekennzeichnet, daß sie einen Zusatz von Kupfer aufweisen. Dieser Kupferzusatz soll bei Aluminiumleiterzügen weniger als 54% betragen.
Als besonders vorteilhaft ist bei Aluminiumleiterzügen ein KupferZusatz im Bereich von O,1 bis 10% anzusehen. Innerhalb
dieses Bereiches hat sich als besonders vorteilhaft ein Kupferzusatz von ungefähr 5% erweisen.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen
die Leiterzüge über ihre Dicke ein von einer Gleichverteilung abweichendes Kupfer-Konzentrationsprofil auf. Um eine gute
und zuverlässige Haftung der Leiterzüge auf ihrer unterlage,
z.B. einem Monolithen aus Halbleitermaterial.,,. zu erzielen, ist
ein in Richtung auf die Unterlage abnehmendes Kupfer-Konzentrationsprofil besonders vorteilhaft.
Erfindungsgemäß wird weiter ein Verfahren zur Herstellung derartiger
Leiterzüge vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, Docket YO 968 074 0 Q 9 8 3 5 /13 4 3
daß das Kupfer und Aluminium gleichzeitig niedergeschlagen und anschließend einem Wärme- bzw. Temperprozess bei einer Temperatur
von 25O°C bis 56O°C unterworfen wird. Durch diesen anschließenden
Wärme- bzw. Temperprozess wird die Verteilung des Kupfers im Aluminium entsprechend dem gewünschten Kupfer-Konzentrationsprofil
erreicht. Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit zur Herstellung derartiger Leiterzüge besteht darin, daß das Kupfer
und Aluminium schichtenweise nach Art einer "Sandwich"-Struktur niedergeschlagen und anschließend einem Wärme- bzw. Temperprozess
bei einer Temperatur von 250 C bis 560 C unterworfen wird. Um in der Nähe der Unterlage eine möglichst hohe Aluminiumkonzentration
zu erzielen, sieht ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung schließlich vor, daß zu Beginn des Niederschlagsprozesses
überwiegend Aluminium niedergeschlagen wird.
Der durch die Erfindung erzielbare Vorteil besteht darin, daß die Funktionssicherheit solcher monolithischer Schaltungen während
ihres Betriebes beträchtlich erhöht wird. Wie bereits vorher erwähnt, treten diese Ausfälle.meist erst nach dem Passieren
des eigentlichen Abschlußtests auf, so daß für den Hersteller später keine Möglichkeit des Aussonderns mehr besteht.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und Versuchsergebnissen unter Zuhilfenahme der Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
Fig. IA eine perspektivische Ansicht eines auf einem Montage-Docket
YO 968 074 QQ9835/1343
- 5 sockel angeordneten und angeschlossenen Testleiterzuges;
Fig. IB eine vergrößerte Darstellung der Form des Testleiterzuges
nach Fig. IA;
Fig. IC einen sehr stark vergrößerten Ausschnitt eines Leiterzugteils, an dem qualitativ das Elektromigrationsphänomen
verdeutlicht werden soll;
Fig. 2 mit den entsprechenden Teilfiguren
die Draufsicht sowie den entsprechenden Querschnitt .
auf bzw. durch eine monolithische Halbleiterschaltung
mit darauf aufgebrachter Metallisierung;
Fig. 3-7 Meßdiagramme, in denen die prozentuale Fehlerhäufigkeit in Abhängigkeit von der Betriebszeit dargestellt
ist, wobei die verschiedensten Parameter variiert wurden
und
Fig. 8 die Darstellung der Abhängigkeit der mittleren Lebensdauer
erfindungsgemäß hergestellter Leiterzüge von dem jeweiligen Kupferanteil im Aluminium.
In den Fig. IA und IB ist eine Dünnfilmmetallisierung 10 dargestellt,
die auf der Oberfläche 12 einer Isolierschicht 14 eines
Halbleitersubstrats 16 aufgebracht ist. Das Halbleitersubstrat mit der Metallisierung 10 ist auf einem konventionellen
Montagesockel 25 befestigt. Der eigentliche Leiterzug wird durch
Docket YO 968 074 0 09835/134 3
den eingeschnürten Metallisierungsbereich 11 gebildet, der sich an seinen beiden Enden 18 bzw. 22 zu flächenmäßig großen Anschlußbereichen
20 bzw. 24 erweitert. Derartige Leiterzüge 11 sind in typischen Fällen 4000 8 bis 8000 £ dick, etwa 8 ρ breit und etwa
250 ρ lang. Die übergänge des den Leiterzug darstellenden eingeschnürten
Metallisierungsbereiches 11 zu den Anschlußbereichen 20 und 24 sind abgerundet, was eine erste Maßnahme zur Berücksichtigung
des oben beschriebenen Elektromigrationsphänomens dar- ^ stellt. Aus demselben Grund sind auch die Anschlußbereiche 20
und 24 flächenmäßig relativ groß und werden jeweils über mehrere Anschlußdrähte 26 bzw. an mehreren Stellen 27-1 und 27-2 kontaktiert.
Die He ellung einer derartigen Struktur nach Fig. IB
wird mittels bekannter Niederschlags- und Photolithographieprozesse vorgenommen.
In Fig. IC ist in stark vergrößerter und idealisierter Form ein
Leiterzugausschnitt 30 dargestellt, der eine durch das Elektromigrationsphänomen
bewirkte Unterbrechung und damit einen Fehler ™ aufweist. An dem ganz aus Aluminium bestehenden Leiterzugstück
30 sind Massenabtragungen, z.B. 31, zu erkennen,denen auf der
anderen Seite Massenanlagerungen, z.B. 32, entsprechen. Durch diesen Massentransport ist schließlich an den Korngrenzen des
Aluminiumskristallits eine Unterbrechung 33 eingetreten.
In Fig. 2 ist gezeigt, wie die Fig. 2A-1, 2A-2, 2B-1 und 2B-2 zusammengehören. Die Fig. 2A-1 und 2A-2 zeigen die Draufsicht
und die Fig. 2B-1 und 2B-2 den entsprechenden Querschnitt einer monolithischen Halbleiterschaltung. Zur Verbindung der einzelnen
Docket YO 968 074 009835/1343
Schaltelemente der monolithischen Schaltung ist eine Doppelmetallisierung
vorgesehen; die von außen zugänglichen elektrischen
Anschlüsse werden von annähernd halbkugelförmigen Erhebungen aus
einem Lötmaterial gebildet. Die Herstellung der monolithischen Schaltung geschieht mit Ausnahme der Bildung der Leiterzüge
nach bekannten Prozeßschritten und soll im folgenden daher nur
kurz angedeutet werden. Auf ein P-Substrat 100 mit darin selektiv
eingebrachten N+ Subkollektorgebieten 102 wird eine N-Epitaxieschicht
101 aufgewachsen. Einzelne Schaltungsteile werdenn
durch P-Isolationsdiffusionen 103 voneinander isoliert. In die
Epitaxieschicht werden zur Bildung der Basiszonen 104 eines
Transistors oder zur Herstellung von diffundierten Widerständen 109 weitere P-DIffusionen eingebracht. Als letztes wird eine
N+ Diffusion vorgenommen, mittels derer die Emittergebiete 111
oder Kollektor-Kontaktgebiete 105 ausgebildet werden. Nach den verschiedenen Diffusions-, Oxydations- und Photolithographieprozeßschritten
befindet sich über dem Monolithen eine thermisch gewachsene SiO -Schicht 106. Eine solche Isolationsschicht 106
kann jedoch auch teilweise oder ganz aus anderem Material, z.B. Siliziumnitrid, bestehen. Vor dem ersten Metallisierungsschritt
werden in der Isolierschicht Kontaktlöcher geöffnet, so daß an
diesen Stellen die anschließend aufgebrachte erste Metallisierungs
ebene mit den Teilbereichen 114-117 direkt mit dem Halbleitermaterial
in Berührung kommt. In der Querschnittsdarstellung nach den Fig. 2B-1 und 2B-2 sind von links nach rechts die Kontaktlöcher
107 und 108 für den diffundierten Widerstand, 110,
112 und 113 für den Basis-, Emitter- und Kollektoranschluß des
dort angeordneten Transistors zu erkennen. Docket YO 968 074 0 09835/1 343
Auf diese erste Metallisierungsebene wird anschließend eine erste Isolierschicht 118 niedergeschlagen, die vorzugsweise
aus SiO2 oder einem anderen Material, z.B. Siliziumnitrid, besteht.
Eine zweite Metallisierungsschicht mit den Teilbereichen 120 und 121 ist über der Isolierschicht 118 angeordnet, so daß
insgesamt zwei Metallisierungsebenen zur Herstellung der elektrischen Verbindungen zur Verfügung stehen. Die in der zweiten
Metallisierungsebene durch Photolithographie- und Ätzprozesse hergestellten Leiterzüge, z.B. 121, sind dabei grundsätzlich von
den Leiterzügen, z.B. 117, in der ersten Metallisierungsebene isoliert. Soll eine elektrische Verbindung zwischen zwei Leiterzügen
in verschiedenen Metallisierungsebenen hergestellt werden, wird vor dem Aufbringen der zweiten Metallisierung in
der Isolationsschicht 118 ein entsprechendes Kontaktloch 119 geöffnet. Die ganze beschriebene Anordnung wird schließlich mit
einer zweiten aufgebrachten Isolierschicht als Schutzschicht bedeckt. Nur an den Anschlußstellen für die von außen zugänglichen
elektrischen Kontakte, z.B. der Lötkugel 125, werden in dieser Schutzschicht entsprechende Kontaktlöcher, z.B. 123,
geöffnet.
Durch das Elektromigrationsphänomen bedingte Schaltungsfehler treten erfahrungsgemäß an folgenden Stellen der beschriebenen
monolithischen Schaltung auf: im Bereich der für den elektrischen Anschluß nach außen hin bestimmten Anschlußstellen, nämlich der
Zwischenschicht 126 unterhalb der Lötkugel 125; an der Verbindungsstelle 127 zwischen zwei zu verschiedenen Metallisierungsebenen gehörenden Leiterzügen; ferner an den Metall-Halbleiter-
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.kontaktsteilen 107, 108, 110, 112 und 113, jedoch auch entlang
dem Verlauf der Leiterzüge 114-117, 120 oder 121 und schließlich an all den Stellen, an denen Temperatur- oder Stromdichteunterschiede
auftreten. Insbesondere sind Leiterzugbereiche gefährdet, die mechanisch beansprucht sind oder an denen sich die Leiterzugbreite
oder -dicke sprunghaft ändert. Infolge der Leitermaterialabtragung
bzw. -anhäufung aufgrund des Elektromigrationsphänomens
können die elektrisch feststellbaren Folgen einmal in einer Leiterzugunterbrechung oder auch in einem Kurzschluss
zwischen zwei in verschiedenen Ebenen verlaufenden Leiterzügen bestehen.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Maßnahme, die Leiterzüge nicht wie üblich aus reinem Aluminium sondern aus Aluminium
mit einem Kupferzusatz herzustellen, wurde eine überraschende
und äußerst bedeutsame Lebensdauerverlängerung derartiger Schaltungen erzielt. Für den Hersteller solcher monolithischer Schaltungen
ist diese Tatsache umso bedeutsamer, als sich diese auf
dem Elektromigrationsphänomen beruhenden Fehler erst nach einiger
Betriebszeit beim Kunden einstellen und somit nicht durch die abschließende Qualitätskontrolle beim Hersteller erfasst werden
können. Zur Aufbringung der erfindungsgemäßen Aluminiumleiterzüge
mit einem Kupferzusatz können im wesentlichen, bekannte
Vorrichtungen Verwendung finden. Das Aufdampfen der Metallisierung kann mit einer Aufdampfquelle bis zu deren Erschöpfung
vorgenommen werden, wobei die Aufdampfquelle das Aluminium und
das Kupfer, in der gewünschten Zusammensetzung enthält. Es kann
jedoch auch aus verschiedenen Aufdampfquellen gleichzeitig oder Docket YO 968 074 0 0983 5/ 1 343
nacheinander verdampft werden. Weiter kann das Kupfer durch Elektronenbestrahlung zur Verdampfung gebracht werden. Als besonders
vorteilhaft hat sich die Herstellung einer "Sandwich"-Struktur erwiesen, bei der das Kupfer schichtenweise zwischen
einzelnen Aluminiumschichten niedergeschlagen wird. Eine entsprechende Ausdiffusion des Kupfers wird durch einen anschliessenden
Wärmeprozess erzielt.
Das Aufbringen des Aluminiums mit Kupferzusatz kann schließlich durch einen Sputterprozeß (Kathodenzerstäubung) unter Verwendung
einer Mischkathode aus Aluminium und Kupfer durchgeführt werden.
Gleichzeitig mit Jen soeben beschriebenen Prozeßschritten kann ferner der Metallisierung 3% Silizium zugesetzt werden, wodurch
insbesondere bei Aluminium-Siliziumkontakten direkt auf dem Halbleitersubstrat weitgehend eine unerwünschte Legierungsbildung
vermieden werden kann.
Die Metallisierung wird auf dem Halbleitersubstrat bei einer Temperatur von 200 C niedergeschlagen, worauf sich eine Wärmebehandlung
für ungefähr einige Minuten bis zu einer Stunde in einer Schutzgasatmosphäre bei einer Temperatur von etwa 25O°C
bis 56O°C anschließt. Um eine gute Haftung der Metallisierung auf der SiO2~Schicht zu erhalten, sollte anfänglich überwiegend
Aluminium niedergeschlagen werden.
Zur Verdeutlichung der mittels der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Maßnahmen erzielbaren Vorteile, nämlich einer bedeutenden Er-Docket YO 968 074 009835/1343
höhung der Lebensdauer derartiger Leiterzüge durch Unterdrückung bzw. Verminderung des Elektromigrationsphänomens, wurden an verschiedenen
Testleiterzügen der Form und Anordnung nach den Fig.
IA undIB zahlreiche Messungen durchgeführt. Wie bereits beschrieben treten infolge des Elektromigrationsphänomens verschiedene
Fehler auf, z.B. an den Kontaktstellen der Metallisierung
mit dem Halbleitersubstrat, an den Kontaktstellen zu den für die
elektrische Verbindung nach außen vorgesehenen Lötkugeln, Unterbrechungen
im Verlauf der Leiterzüge selbst usw. Durch die besondere
Form des Testleiterzuges sowie durch die spezielle Prüfanordnung wurde in den im folgenden beschriebenen Versuchen
lediglich die Fehlerhäufigkeit infolge von Unterbrechungen des
Leiterzuges selbst bei jeweiliger Veränderung verschiedener
Parameter untersucht. Auch hier sei noch einmal auf die Darstellung
von Fig. IC verwiesen, woraus der Mechanismus der Fehlerbildung deutlich wird. Danach tritt eine Leiterzugunterbrechung
im allgemeinen längs der Korngrenzen des Leitmetallkristallits
auf. Andererseits wird die Korngröße mit steigender Temperatur größer, so daß von daher deutlich wird, daß eine
Unterbrechung mit zunehmender Temperatur wahrscheinlicher wird.
In den Diagrammen entsprechend den Fign. 4-8 sind die jeweiligen
Meßwerte mit den zugehörigen in Frage kommenden Parametern dargestellt.
Die Halbleitersubstrate wurden jeweils während des Niederschiagens der Metallisierung auf einer Temperatur von 200 C
gehalten. Im Anschluß an die Photolithographieprozesse wurden
die Leitungszüge 20 Minuten lang in Stickstoffatmosphäre auf 53O°C erhitzt. Zum elektrischen Anschluß der Testleiterzüge
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wurden Golddrähte mit einem Durchmesser von etwa 15 u oder Aluminiumdrähte
mit einem Druckmesser von etwa 25 u verwendet,
über die Leitungsanschlüsse 29-1 und 29-2 (Fig. IA) wurde der
Widerstand der Testleiterzüge gemessen. Zur Ermittlung des durchschnittlichen Temperaturanstiegs der Leiterzüge bei hohen
Strömen wurde die Tatsache ausgenützt, daß die Leiterzüge selbst ein Widerstandsthermometer darstellen.
Beispielsweise sind in Fig. 3 neben den Messwerten für übliche
reine Aluminiumleiterzüge die Messwerte für Aluminiumleiterzüge
mit einem Kupferzusatz von etwa 4 Gewichtsprozenten eingezeichnet. Das Kupfer wurde dem Aluminium entsprechend der oben beschriebenen
"Sandwich"-Methode zugesetzt, wobei auf eine erste Aluminiumschicht
eine dünne Kupferschicht und darauf eine zweite Aluminiumschicht niedergeschlagen wurde« Im Anschluß daran wurden
die derart hergestellten Leiterzüge 20 Minuten in einer Stickstoff
atmosphäre auf 53O°C erhitzt. Die für den Versuch gewählte Stromdichte und die sich einstellende. Leiterzugtemperatur sind
als Parameter ebenfalls in Fig. 3 angegeben. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Betriebszeit in einem logarithmischen
Maßstab aufgetragen ist, kann demnach festgestellt werden, daß die Lebensdauer der erfindungsgemäß hergestellten Leiterzüge
etwa um den Faktor 20 größer ist als bei den bisher üblichen
Leiterzügen.
Aus den Diagrammen entsprechend den Fig. 4 und 5 wird die Abhängigkeit
des Auftretens von Fehlern aufgrund des Elektromigrationsphänomens
von der Höhe des durch die Leiterzüge fließenden Docket YO 968 074 Q09835/ 1343
a -
- 13 -
Stromes bzw. der Stromdichte deutlich. Für die Meßwerte nach Fig. 6 wurden die Verhältnisse bei dem sich an das Niederschlagen
der Leiterzugsmaterialien anschließenden Wärmeprozess entsprechend den angegebenen Werten verändert (Temperatur und Dauer). Inwieweit
die prozentuale Fehlerhäufigkeit von der Temperatur der Leiterzüge
im Betrieb abhängt, ist in Fig. 7 dargestellt. In Fig. 8 ist schließlich dargestellt, wie die mittlere Lebensdauer der
erfindungsgemäß hergestellten Leiterzüge von dem Kupferanteil
abhängt. Es ist ersichtlich, daß grundsätzlich mit der Erhöhung
des Kupferanteils die mittlere Lebensdauer zunimmt, wobei die Art des Niederschiagens, nämlich aufgedampft oder gesputtert
(Kathodenzerstäubung), relativ unerheblich ist. Der Temperprozess
zur Verteilung des Kupfers im Aluminium, d.h. der oben erwähnte Wärmeprozess, wurde für eine Dauer von 20 Minuten bei einer
Temperatur von 56O°C vorgenommen.
In der folgenden Tabelle I sind die in Versuchen gemessenen
mittleren Lebensdauern üblicher und erfindungsgemäß hergestellter Leiterzüge in Abhängigkeit von ihrer Herstellung, ihrer Zusammen- |
Setzung sowie der Temperatur des sich an das ,Niederschlagen des
Leiterzugmaterials anschließenden Wärmeprozesses dargestellt.
Die Leiterzüge wurden jeweils auf eine SiO2-Unterlage aufgebracht,
wobei die Temperatur der Unterlage etwa bei 2OO°C gehalten wurde.
Es ist zu erkennen, daß die mittlere Lebensdauer mit zunehmendem Kupfergehalt und zunehmender Temperatur des Wärmeprozesses
(Temperprozess) zunimmt.
Aufbringen des Leiterzugmaterials
Leiterzugzusammensetzung
mittl. Lebensdauer/Std.
Aufdampfen mittels Elektronenbeschuss
CO OO CO
Aufdampfen von Al aus BN-Tiegel bzw. von Cu aus Mo-Tiegel
Al
Al+
Al+
Al+
Al+
Al Al+
1% Cu 3% Cu 3% Cu 3% Cu
56O°C 56O°C 56O°C
45O°C 25O°C
56O°C 56O°C
10
^1 ^ ^200
^
10 «M200
Aufdampfen von Al aus BN-TiB,- Al
Tiegel bzw. von Cu aus Mo-TiSgel Al+ ^4% Cu
53O°C 53O°C
v ^400
Kathodenzerstäubung mit getrennten Kathoden
Al
Al+ 2-3% Cu 56O°C 56O°C
Stromdichte 4 χ ΙΟ6 A/cm2
Leiterzugtemperatur — 175°C
Bezüglich der Technologie der Aluminium-Kupferlegierungen geben
die entsprechenden Zustands- bzw. Phasendiagramme wertvolle Hinweise. Danach verbinden sich Aluminium und Kupfer aus einer
Schmelze nur so lange zu Al2Cu, bis der Kupferanteil in der
Schmelze etwa 54 Gewichtsprozente ausmacht. Bei Erreichen dieses
Grenzwertes kann durch eine Temperaturerhöhung die restliche Schmelze in die intermetallische Verbindung Al-Cu umgewandelt
werden« Aus dem Aluminium-Kupferphasendiagramm geht ferner hervor,
daß bei einem Kupferanteil größer als 5,7 Gewichtsprozente Λ
bei Temperaturen oberhalb 548°C unerwünschte lokale Schmelzprozesse
auftreten. Wenn der Kupferanteil im Aluminium zwischen
O und 5,7% liegt, verringert sich die maximale Temperatur zum
Tempern, bei der diese lokalen Schmelzprozesse eben noch nicht
auftreten, von 66O°C, entsprechend einem Anteil von 0% Kupfer,
auf 548 C, entsprechend einem Kupferanteil von 5,7%.
Bei Verwendung von Aluminiumschichten in Verbindung mit Siliziumunterlagen,
z.B. in monolithischen Schaltungen, werden üblicherweise die während oder nach dem Niederschlagen des Aluminiums f
vorkommenden Wärmeprozesse unterhalb einer Temperatur von 577°c
gehalten. Andernfalls treten lokale Schmelzprozesse auf, die den Aluminiumfilm und die Siliziumunterlage nachteilig beeinflussen
würden. Ist dem Aluminium erfindungsgemäß Kupfer zugesetzt,
verringert sich diese obere Temperaturgrenze, z.B. bei einem
Kupfergehalt größer 5,7% auf etwa 524°C.
Bei Verwendung von Aluminiumleiterzügen mit einem Kupferzusatz
in monolithischen Halbleiterschaltungen können Probleme auftreten,
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da Kupfer normalerweise sehr schnell In Silizium eindiffundiert,
und zwar schon bei Temperaturen, die bei der Herstellung derartiger
Schaltungen vorliegen. Jedoch bildet Kupfer eine ganze Reihe exotherm reagierender Verbindungen mit Aluminium, welche
die Kupferlöslichkeit in Silizium in Gegenwart von Aluminium wesentlich verringert.
Um eine möglichst gute und zuverlässige Haftung zwischen dem Aluminium-Kupferleiterzug und dem Halbleitersubstrat zu erzielen,
wird zweckmäßig zu Anfang überwiegend Aluminium niedergeschlagen. Eine Substrattemperatur zwischen ungefähr 2CX)0C und 3CX)0C reicht
dabei in der Regel für eine gute Haftung aus.
Zwar wird üblicherweise eine gleichmäßige Kupferverteilung in dem aufgedampften Leiterzug anzustreben sein, jedoch kann es
häufig von Vorteil sein, ein bestimmtes von der Gleichverteilung abweichendes Diffusionsprofil für die Kupferanteile vorzusehen.
Der Kupferanteil kann sich dabei stetig mit der Leiterzugdicke ändern, es können jedoch auch verschieden stark mit Kupfer angereicherte
Aluminiumschichten insgesamt den Leiterzug bilden.
Ein weiteres mit dem Zusatz von Kupfer zum Aluminium zu berücksichtigendes
Problem besteht in der möglicherweise erhöhten Korrosionsgefahr der derart hergestellten Leiterzüge. Dem kann einmal
durch einen sehr stark beschleunigten Wärmeprozess abgeholfen werden. In bestimmten Fällen kann aus demselben Grund ein kleiner
Prozentsatz (0,1 bis 0,25%) Chrom zugesetzt werden. In jedem Fall kann durch das Aufbringen einer reinen Aluminiumschicht nach
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. - 17 dem Wärmeprozess die Korrosionsgefahr gemindert werden.
Bezüglich der in der Literatur entwickelten und dargestellten Theorien zum Elektromigrationsphänomen sei auf die folgenden
Abhandlungen verwiesen: H. Huntington, J. Phys. Chem. Solids,
Band 20, Seite 76 (1961); R. Penney, J. Phys. Chem. Solids,
Band 25, Seite 335 (1964); L-.R. Goldwaite, Bell Telephone System
Monograph 3,314. Die mittlere Lebensdauer -entsprechend Fig. 8-kann
danach bei Vergleichbaren Leiterzügen infolge einer Leiterzugunterbrechung in Abhängigkeit vom Leiterzugstrom und der
Leiterzugtemperatur ausgedrückt werden durch
-Y(J,T) -^f(J) * ^ (J)/kT
worin f(j) eine mit j abnehmende Funktion ist. Der Ausdruck
φ (j) bedeutet die effektive Aktivierungsenergie, durch die die
verschiedenen thermischen Einflüsse, die zur Entstehung des Elektromigrationsphanomens beitragen, berücksichtigt werden.
Dieser Ausdruck besteht im wesentlichen aus der Aktivierungs- ^ energie für die Selbstdiffusion bei einer für das Auftreten
des Elektromigrationsphanomens genügend hohen Stromdichte. Durch
den Zusatz von Kupfer sowie durch entsprechende Wärmebehandlungen kann demnach die mittlere Lebensdauer über den Ausdruck φ beeinflusst
werden.
Durch den erfindungsgemäßen Zusatz von Kupfer zum Aluminium bei
der Herstellung von Leiterzügen wird weiterhin das Auftreten von Fehlern infolge des Elektromigrationsphanomens an den Stellen
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vermindert, an denen die Metallisierungsschicht über Anschlußdrähte
kontaktiert wird.
Daß dem Aluminium neben Kupfer auch noch andere Stoffe beigemischt
sein können, um beispielsweise Legierungseffekte beim überziehen mit einer Schutzschicht zu verhindern oder eine größere
mechanische Festigkeit oder Korrosionsbeständigkeit zu erreichen, wurde bereits beschrieben und kann auch weiterhin vorteilhaft
sein. Beispielsweise hat sich als besonders günstig ein Leiter- ^ zugmaterial aus einer Aluminiumlegierung unter der Industriebezeichnung "2024" erwiesen, das 4,5% Cu, 1,5% Mg und 0,6% Mn enthält.
Gegenüber einer mittleren Lebensdauer von 30 Stunden bei reinem Aluminium wurden damit mittlere Lebensdauern von mehr als
9000 Stunden bei sonst gleichen Betriebsbedingungen erreicht.
Der im Anschluss an das Niederschlagen von Aluminium mit einem Kupferzusatz durchzuführende Wärme- bzw. Temperprozess kann
unterbleiben, wenn das Halbleitersubstrat während des Nieder- ψ schlagens auf einer entsprechend hohen Temperatur gehalten wird.
Die Verteilung des Kupfers innerhalb des Aluminiumleiterzuges geht dann gleichzeitig mit dem Niederschlagen vor sich. Die
obere Grenze für die Substrattemperatur muss dabei unterhalb der Schmelztemperatur des Aluminiums (66O°C) liegen, wobei zu
berücksichtigen ist, daß durch den Kupferzusatz die Schmelztemperatur der Aluminium-Kupferlegierung etwas herabgesetzt ist.
Schließlich kann der das Elektromigrationsphänomen vermindernde Kupferzusatz auch im Zusammenhang mit einem Gold- oder Silberleiterzug
von Vorteil sein.
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Claims (7)
- "■'"■■/ - 19 -PATENTANSP R O C HEFlächenhafte -vorzugsweise aus Aluminium bestehende- Leiterzüge auf einem eventuell mit einer Isolierschicht bedeckten Monolithen aus Halbleitermaterial dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterzüge zur Verbesserung ihrer physikalischen Eigenschaften, insbesondere bezüglich des Elektromigrationsphänomens, einen Zusatz von Kupfer aufweisen.
- 2. Leiterzüge nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Aluminium mit einem Kupferzusatz kleiner 54% bestehen.
- 3. Leiterzüge nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupferzusatz 0,1 bis 10% beträgt.
- 4. Leiterzüge nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie über die Leiterzudicke ein von einer Gleichverteilung abweichendes Kupfer-Konzentrationsprofil aufweisen.
- 5. Leiterzüge nach Anspruch 4 gekennzeichnet durch ein zu ihrer Unterlage hin abnehmendes Kupfer-Konzentrationsprofil.
- 6. Verfahren zur Herstellung von Leiterzügen nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupfer und Aluminium gleichzeitig niedergeschlagen und anschließend einem Wärmebzw. Temperprozess bei einer Temperatur von 250 C bis 56O°C unterworfen wird.Docket YO 968 074 009835/1343
- 7. Verfahren zur Herstellung von Leiterzügen nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupfer und Aluminium schichtenweise nach Art einer "Sandwich"-Struktur niedergeschlagen und anschließend einem Wärmebzw. Temperprozess bei einer Temperatur von 25O°C bis 56O°C unterworfen wird,»8. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Niederschlagprozesses überwiegend Aluminium niedergeschlagen wird.Docket YO 968 074 0 0 9 8 3 5 / 1 3 A 3
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US79137169A | 1969-01-15 | 1969-01-15 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2001515A1 true DE2001515A1 (de) | 1970-08-27 |
DE2001515B2 DE2001515B2 (de) | 1979-08-09 |
DE2001515C3 DE2001515C3 (de) | 1984-06-20 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2001515A Expired DE2001515C3 (de) | 1969-01-15 | 1970-01-14 | Flächenhafte Leiterzüge auf einer monolithisch integrierten Halbleiterschaltung und Verfahren zu ihrer Herstellung |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3725309A (de) |
JP (1) | JPS4922397B1 (de) |
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SE (1) | SE355475B (de) |
Families Citing this family (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3848330A (en) * | 1972-06-01 | 1974-11-19 | Motorola Inc | Electromigration resistant semiconductor contacts and the method of producing same |
US3928027A (en) * | 1973-03-27 | 1975-12-23 | Us Energy | Nonswelling alloy |
US3924264A (en) * | 1973-05-17 | 1975-12-02 | Ibm | Schottky barrier device and circuit application |
US4097663A (en) * | 1976-01-29 | 1978-06-27 | Stauffer Chemical Company | Low fusion copolymer comprising vinyl chloride, vinyl acetate, and bis(hydrocarbyl)vinylphosphonate |
US4017890A (en) * | 1975-10-24 | 1977-04-12 | International Business Machines Corporation | Intermetallic compound layer in thin films for improved electromigration resistance |
US3987216A (en) * | 1975-12-31 | 1976-10-19 | International Business Machines Corporation | Method of forming schottky barrier junctions having improved barrier height |
JPS5459080A (en) * | 1977-10-19 | 1979-05-12 | Nec Corp | Semiconductor device |
US4433004A (en) * | 1979-07-11 | 1984-02-21 | Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and a method for manufacturing the same |
JPS5731144A (en) * | 1980-07-31 | 1982-02-19 | Fujitsu Ltd | Mamufacture of semiconductor device |
US4335506A (en) * | 1980-08-04 | 1982-06-22 | International Business Machines Corporation | Method of forming aluminum/copper alloy conductors |
US4373966A (en) * | 1981-04-30 | 1983-02-15 | International Business Machines Corporation | Forming Schottky barrier diodes by depositing aluminum silicon and copper or binary alloys thereof and alloy-sintering |
US4349411A (en) * | 1981-10-05 | 1982-09-14 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Etch procedure for aluminum alloy |
JPS5884411A (ja) * | 1981-11-16 | 1983-05-20 | Tdk Corp | 磁気記録媒体の製造方法 |
US4393096A (en) * | 1981-11-16 | 1983-07-12 | International Business Machines Corporation | Aluminum-copper alloy evaporated films with low via resistance |
GB2131624B (en) * | 1982-12-09 | 1986-07-09 | Standard Telephones Cables Ltd | Thick film circuits |
US4525734A (en) * | 1983-03-21 | 1985-06-25 | Syracuse University | Hydrogen charged thin film conductor |
US4489482A (en) * | 1983-06-06 | 1984-12-25 | Fairchild Camera & Instrument Corp. | Impregnation of aluminum interconnects with copper |
US4549036A (en) * | 1984-07-23 | 1985-10-22 | Reichbach Morris M | Circular integrated circuit package |
DE3782904T2 (de) * | 1986-09-17 | 1993-04-08 | Fujitsu Ltd | Verfahren zur ausbildung einer kupfer enthaltenden metallisierungsschicht auf der oberflaeche eines halbleiterbauelementes. |
US5019891A (en) * | 1988-01-20 | 1991-05-28 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device and method of fabricating the same |
JP2680468B2 (ja) * | 1989-07-01 | 1997-11-19 | 株式会社東芝 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
US5243221A (en) * | 1989-10-25 | 1993-09-07 | At&T Bell Laboratories | Aluminum metallization doped with iron and copper to prevent electromigration |
US5554889A (en) * | 1992-04-03 | 1996-09-10 | Motorola, Inc. | Structure and method for metallization of semiconductor devices |
EP0606761A3 (de) * | 1992-12-28 | 1995-02-08 | Kawasaki Steel Co | Halbleitervorrichtung und deren Herstellungsverfahren. |
JP3349332B2 (ja) | 1995-04-28 | 2002-11-25 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 反射式空間光変調素子配列及びその形成方法 |
JP4083921B2 (ja) * | 1998-05-29 | 2008-04-30 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
US6955980B2 (en) * | 2002-08-30 | 2005-10-18 | Texas Instruments Incorporated | Reducing the migration of grain boundaries |
US20100307568A1 (en) * | 2009-06-04 | 2010-12-09 | First Solar, Inc. | Metal barrier-doped metal contact layer |
US20150118460A1 (en) | 2013-10-30 | 2015-04-30 | San Diego Gas & Electric company c/o Sempra Energy | Nonconductive films for lighter than air balloons |
US11738537B2 (en) | 2013-10-30 | 2023-08-29 | San Diego Gas & Electric Company, c/o Sempra Energy | Nonconductive films for lighter than air balloons |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3018198A (en) * | 1959-08-13 | 1962-01-23 | Resistance Products Company | Film resistor and method of making same |
US3307978A (en) * | 1964-02-17 | 1967-03-07 | Dow Chemical Co | Process for preparing high strength fabricated articles from aluminum-base alloys containing copper |
US3359141A (en) * | 1964-02-18 | 1967-12-19 | Pechiney Prod Chimiques Sa | Electrical conductors of aluminum and methods for production of same |
US3360349A (en) * | 1965-04-01 | 1967-12-26 | Sperry Rand Corp | Copper layer bonded to a non-conductive layer by means of a copper alloy |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1658757A (en) * | 1926-03-19 | 1928-02-07 | Gen Electric | Metal composition |
US2569149A (en) * | 1945-10-19 | 1951-09-25 | Joseph B Brennan | Bimetallic structure |
US2706680A (en) * | 1952-02-27 | 1955-04-19 | Aluminum Co Of America | Aluminum base alloy |
US3318758A (en) * | 1963-02-18 | 1967-05-09 | Tellite Corp | Method of making a printed circuit board which includes low temperature saturation and the product |
FR1449426A (fr) * | 1964-10-10 | 1966-08-12 | Nippon Electric Co | Dispositif semi-conducteurs utilisant une couche d'un composé d'aluminium et d'or |
NL6617141A (de) * | 1966-02-11 | 1967-08-14 | Siemens Ag | |
US3474530A (en) * | 1967-02-03 | 1969-10-28 | Ibm | Mass production of electronic devices |
-
0
- NL NL87258D patent/NL87258C/xx active
-
1969
- 1969-01-15 US US00791371A patent/US3725309A/en not_active Expired - Lifetime
- 1969-12-12 NL NL6918641.A patent/NL167049C/xx not_active IP Right Cessation
-
1970
- 1970-01-01 GB GB036/70A patent/GB1279741A/en not_active Expired
- 1970-01-12 CA CA071850A patent/CA939077A/en not_active Expired
- 1970-01-14 DE DE2001515A patent/DE2001515C3/de not_active Expired
- 1970-01-14 FR FR7001477A patent/FR2030151B1/fr not_active Expired
- 1970-01-14 BE BE744429D patent/BE744429A/xx not_active IP Right Cessation
- 1970-01-14 JP JP45003578A patent/JPS4922397B1/ja active Pending
- 1970-01-14 SE SE00397/70A patent/SE355475B/xx unknown
- 1970-01-14 CH CH46270A patent/CH502050A/de not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3018198A (en) * | 1959-08-13 | 1962-01-23 | Resistance Products Company | Film resistor and method of making same |
US3307978A (en) * | 1964-02-17 | 1967-03-07 | Dow Chemical Co | Process for preparing high strength fabricated articles from aluminum-base alloys containing copper |
US3359141A (en) * | 1964-02-18 | 1967-12-19 | Pechiney Prod Chimiques Sa | Electrical conductors of aluminum and methods for production of same |
US3360349A (en) * | 1965-04-01 | 1967-12-26 | Sperry Rand Corp | Copper layer bonded to a non-conductive layer by means of a copper alloy |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
"IBM Technical Disclosure Bulletin", Bd. 8(1966), Nr. 11, S. 1684 * |
"Physics of Failure in Electronics", Bd. 5(1967), S. 496 bis 505 * |
"Solid-State Electronics", Bd. 8(1965), S. 831 * |
In Betracht gezogene ältere Anmeldung: DE-AS 15 21 006 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL6918641A (de) | 1970-07-17 |
US3725309A (en) | 1973-04-03 |
SE355475B (de) | 1973-04-16 |
JPS4922397B1 (de) | 1974-06-07 |
NL167049C (nl) | 1981-10-15 |
DE2001515C3 (de) | 1984-06-20 |
NL87258C (de) | |
DE2001515B2 (de) | 1979-08-09 |
NL167049B (nl) | 1981-05-15 |
BE744429A (fr) | 1970-07-14 |
CA939077A (en) | 1973-12-25 |
FR2030151B1 (de) | 1974-02-01 |
FR2030151A1 (de) | 1970-10-30 |
CH502050A (de) | 1971-01-15 |
GB1279741A (en) | 1972-06-28 |
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