DE3217026C2 - - Google Patents

Info

Publication number
DE3217026C2
DE3217026C2 DE3217026A DE3217026A DE3217026C2 DE 3217026 C2 DE3217026 C2 DE 3217026C2 DE 3217026 A DE3217026 A DE 3217026A DE 3217026 A DE3217026 A DE 3217026A DE 3217026 C2 DE3217026 C2 DE 3217026C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
additive
ion
layer
layers
aluminum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE3217026A
Other languages
English (en)
Other versions
DE3217026A1 (de
Inventor
Hiromi Itami Hyogo Jp Sakurai
Yoichi Kawabe County Hyogo Jp Asakasa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP6956181A external-priority patent/JPS57183053A/ja
Priority claimed from JP6956381A external-priority patent/JPS57183055A/ja
Priority claimed from JP6956481A external-priority patent/JPS57183056A/ja
Priority claimed from JP6956281A external-priority patent/JPS57183054A/ja
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of DE3217026A1 publication Critical patent/DE3217026A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3217026C2 publication Critical patent/DE3217026C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/53204Conductive materials
    • H01L23/53209Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides
    • H01L23/53214Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides the principal metal being aluminium
    • H01L23/53219Aluminium alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft Halbleitervorrichtungen gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2 sowie Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 3 und 4.
Eine Halbleitervorrichtung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2 ist aus der Zeitschrift "Solid State Technology", Dezember 1979, Heft 12, Seiten 66-72, bekannt. Im Rahmen einer in diesem Zusammenhang durchgeführten Untersuchung konnte festgestellt werden, daß im Hinblick auf die Erstellung einer Verdrahtung von integrierten Halbleiterelementen bei Verwendung von Metallschichten aus einer Aluminium-Silizium-Legierung durch den Zusatz von 0,5% Kupfer oder Magnesium unter Aufrechterhaltung eines vorgegebenen spezifischen Widerstandes die Korngröße um etwa einen Faktor 2 verringert werden kann, wodurch ebenfalls unter dem Rastermikroskop erkennbare Oberflächenunregelmäßigkeiten in Form von kleinen, im englischen Sprachgebrauch mit "Hillocks" bezeichneten Höckern verringert werden können.
Aufgrund des Buches von H. Ryssel und I. Ruge "Ionenimplantation" 1978, Seiten 11-13 wird bereits auf die Tatsache verwiesen, daß mit Hilfe einer Ionenimplantation die chemischen, mechanischen und optischen Eigenschaften von Festkörpern verändert werden können, wobei durch entsprechend hohe Dosierung ebenfalls eine Umwandlung der oberflächennahen Schicht möglich ist.
In einem Artikel in der Zeitschrift "Applied Physics Letters", Vol. 19, Nr. 2, Juli 1971, Seiten 30-33, wird fernerhin vermerkt, daß durch den Zusatz von Aluminiumoxid die Festigkeit von Aluminium gegenüber Elektromigration verbessert werden kann, wodurch u. a. eine Verringerung der Höckerbildung erzielbar ist.
Aufgrund der Zeitschrift "Journal of Applied Physics", Band 52, Nr. 9, September 1981, Seiten 5806-5010 ist es fernerhin bekannt, daß mit Hilfe einer Ionenimplantation die oberflächennahen Bereiche einer Aluminiumschicht in Aluminiumnitrid umgewandelt werden können.
Schließlich ist anhand eines Artikels in "Proc. of the IEEE", Vol. 59, Nr. 10, Oktober 1971, Seiten 1409-18 entnehmbar, daß im Rahmen von Elektromigration Löcher, Höcker sowie fadenförmige Einkristalle gebildet werden können, was zu entsprechenden Störungen von Halbleiterbauelementen führt.
Bei der Herstellung sehr hoch integrierter Halbleiterelemente, welche als "VLSI-Elemente" bezeichnet werden, erfolgt die Verdrahtung der einzelnen Punkte des integrierten Schaltkreises mit Hilfe einer oder mehrerer dünner Metallschichten, welche entsprechend einem vorgegebenen Leitungsmuster ausgelegt sind. Diese Leiterschichten bestehen dabei vorzugsweise aus Aluminium oder bestimmten Aluminium-Legierungen, wobei jedoch in der Zukunft ebenfalls die Verwendung von Molybdän oder Wolfram ins Auge gefaßt wird. Die genannten Metalle haben jedoch die nachteilige Eigenschaft, daß auf ihren Oberflächen fadenförmige, im englischen Sprachgebrauch mit "whiskers" bezeichnete Einkristalle wachsen, welche in der Regel eine Länge zwischen 1,5 und 5 µ aufweisen. Derartige fadenförmige Einkristalle bedingen jedoch aufgrund der zunehmenden Miniaturisierung von integrierten Schaltkreisen ungewünschte Kurzschlüsse zwischen den einzelnen Leiterbahnen eines durch eine Metallschicht gebildeten Leitungsmusters sowie eventuell Kurzschlüsse zwischen den benachbarten Metallschichten, falls mehrere derartige Schichten vorgesehen sind. Dies wiederum hat zur Folge, daß derartige integrierte Schaltkreise in ihrer Funktionsweise gestört werden, was im Rahmen des weitreichenden Einsatzes derartiger Halbleiterelemente in den verschiedensten technischen Bereichen zu katastrophalen Folgen führen kann.
Unter Berücksichtigung des eingangs genannten Standes der Technik ist es demzufolge Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bekannte Halbleitervorrichtung dahingehend weiterzubilden, daß ungewünschte Kurzschlüsse innerhalb der durch eine oder mehrere Metallschichten gebildeten Verdrahtung aufgrund des Wachstums von fadenförmigen Einkristallen auch dann mit Sicherheit vermieden werden, wenn die Stromdichte in den Metallschichten derartiger Halbleitervorrichtungen entsprechend einer sehr großen Integrationsdichte der Schaltungselemente hohe Werte annimmt.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 oder 2 angegebenen Merkmale. Im Rahmen der Erfindung lassen sich jedoch entsprechende Resultate auch unter Verwendung von Verfahren erreichen, so wie sie in den Ansprüchen 3 und 4 festgelegt werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich anhand der Unteransprüche 5 und 6.
Die Erfindung soll nunmehr näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird. Es zeigt
Fig. 1 eine in stark vergrößertem Maßstab gehaltene, schematische Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine graphische Darstellung der anhand eines Versuchs bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ermittelten Beziehung zwischen der Haarfädenbildung und der Tiefe der Ioneninjektion (Ion impregnation),
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Haarfädendichte für verschiedene, als Fremdatom(e) in die Al- Schicht injizierte Ionenarten,
Fig. 4 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Konzentration der als Fremdatom(e) injizierten Ionen und der Haarfädendichte,
Fig. 5 eine nach Wärmezyklusversuchen aufgenommene Rasterelektronenmikroskopaufnahme der keine injizierten Fremdatome enthaltenden Al- Schicht auf dem Halbleiter-Plättchen und
Fig. 6 eine nach Wärmezyklusversuchen aufgenommene Rasterelektronenmikroskopaufnahme derselben, injizierte Fremdatome aufweisenden Al-Schicht.
In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, die ein Si-Plättchen 10 mit einer oder mehreren Halbleitervorrichtungen mit pn-Übergängen, eine auf den Plättchen 10 ausgebildete SiO₂-Schicht 11 und eine als Metall-Verdrahtung dienende, hochreine Al-Schicht 12 umfaßt, die auf der SiO₂-Schicht 11 durch Aufsprühen mit einer Schichtdicke von etwa 700 nm ausgebildet worden ist. Bei dieser Ausführungsform wird ein Fremdatom, wie Aluminium (Al⁺), Argon (Ar⁺), Phosphor (P⁺), Arsen (As⁺) und/oder Antimon (Sb⁺), durch Ioneninjektion bzw. nach der Ionenspicktechnik mit einer Injektionsenergie von 150 keV und mit einem Injektionsvolumen von weniger als 4 × 1015 cm-2 in die Al-Schicht 12 injiziert, um während der Verarbeitung oder Behandlung der Verdrahtung in der Al-Schicht 12 entstandene bzw. entstehende Haarfäden (whiskers) zu beseitigen bzw. zu vermeiden.
Der genaue Grund für diese Haarfädenunterdrückung ist nicht bekannt, es kann jedoch angenommen werden, daß durch die Ioneninjektion der genannten Fremdatome in die Al-Schicht die Ursache für die Haarfädenbildung beseitigt wird. Die Wirkung dieser Ioneninjektion zeigt sich vermutlich als Umwandlung eines Einkristallursprungs bzw. -keims mit durchgehender Axialrichtung bzw. -erstreckung und mit einer Anordnung unmittelbar unter dem Kristall(gefüge)fehler in der Al-Matrix, welche den Ursprung für die Haarfädenbildung darstellt, in einen amorphen Zustand, wobei die Zerstörung oder Störung des Al-Einkristallgefüges ebenfalls eine durchgehende Axialrichtung bzw. -erstreckung besitzt und sich an den Kristallfehler anschließt.
Von den zu injizierenden Fremdatomen vermag (Al⁺) auch effektiv eine Erhöhung des elektrischen Widerstands zu verhindern. Weiterhin sind (P⁺), (As⁺) und (Sb⁺) Ionenarten bzw. -sorten, die zur Ausbildung von pn-Übergängen bei Halbleitern verwendet werden, während (Ar⁺) die für die Getterung verwendete Ionenart darstellt. Diese Ionenarten können daher mittels einer an sich bekannten Vorrichtung ohne weiteres als Fremdatome injiziert werden.
Das Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung mit von Haarfäden freier Metall-Verdrahtung besteht im wesentlichen darin, daß auf dem eine oder mehrere nicht dargestellte Vorrichtungen aufweisenden (Si-)Halbleiter- Plättchen 10 eine SiO₂-Schicht 11 ausgebildet wird, auf letzterer sodann als erste Verdrahtungsschicht eine hochreine Al-Schicht 12 ausgebildet wird und eines der Fremdatome Al⁺, Ar⁺, P⁺, As⁺ bzw. Sb⁺ durch Ioneninjektion bzw. Ionenspicktechnik mit einer Injektionsenergie von 150 keV und mit einem Injektionsvolumen von 4 × 1015 cm-2 (in die Al-Schicht 12) injiziert wird. Die Al-Schicht wird dann auf photolithographischem Wege geätzt, worauf die Abdeckschicht (resist) entfernt wird. Sodann wird zwischen benachbarten Schichten eine Isolierschicht ausgebildet, in welcher durchgehende Öffnungen vorgesehen werden. Anschließend wird als zweite Verdrahtungsschicht durch Aufsprühen, ähnlich wie beim vorhergehenden Verfahrensschritt, eine Al-Schicht aufgetragen, die wiederum einer Ioneninjektion unterworfen wird. Die dritte und die vierte Verdrahtungsschicht können durch Wiederholung der vorstehend beschriebenen Fertigungsschritte ausgebildet werden.
Fig. 2 veranschaulicht das Ergebnis eines Versuchs, der zur Bestätigung der mit der beschriebenen Ausführungsform erzielten Wirkungen durchgeführt wurde. In Fig. 2 sind das Vorhandensein oder Fehlen von Haarfäden, die Haarfädendichte und die Eindringtiefe der Fremdatome H⁺, B⁺, P⁺, Ar⁺, As⁺ und Al⁺ in die Al-Schicht dargestellt, wobei diese Fremdatome in die den Aufbau gemäß Fig. 1 besitzende Al- Schicht von deren Oberfläche her mit einer Injektionsenergie von 150 keV und einem Injektionsvolumen von 4 × 1015 cm-2 injiziert worden sind. Die auf diese Weise hergestellten Prüflinge wurden dabei wiederholten Wärmezyklen im Temperaturbereich zwischen 300° und 25°C unterworfen.
In Fig. 2 sind die Ionenarten der Fremdatome auf der Abszisse aufgetragen, während die Schattenfluglänge (shadowflight length) (Rp) der in die Al-Schicht des Prüflings gemäß Fig. 1 injizierten Ionen auf der Ordinate aufgetragen sind. In Fig. 2 stehen Rp und σ für die Größen der Schattenfluglänge der betreffenden Ionen bzw. für ihre Standardabweichung. Gemäß Fig. 2 ähneln P⁺, Ar⁺ und As⁺ einander insofern, als bei einer Ioneninjektion bis zu einer Tiefe von etwa 80 bis 200 nm, wie bei (a) in Fig. 2 angedeutet, keine Haarfädenbildung auftritt. Wie erwähnt, lassen sich diese genannten Ionenarten P⁺, Ar⁺ und As⁺ nach Ionenimprägnations- bzw. Ionenspicktechnik ziemlich einfach injizieren. Eine derartige Verhinderung der Bildung von Haarfäden (whisker) durch Injektion der genannten Ionenarten ist vermutlich zum Teil der Tatsache zuzuschreiben, daß diese Ionen ziemlich schwer sind und daß die Fremdatome in einen Haarfädenursprung 80 bis 200 nm tief injiziert worden sind, d. h. die Tiefe der Ionenimprägnation bzw. -injektion mit 80 bis 200 nm gewählt worden ist. Wie andererseits bei (c) in Fig. 2 dargestellt, ist eine Haarfädenbildung in den Fällen zu beobachten, wenn B⁺ bis zu einer Tiefe von etwa 450 nm von der Oberfläche der eine Schichtdicke von 700 nm besitzenden Al- Schicht 12, H⁺, wie bei (d) in Fig. 2 angedeutet, in einen über die Al-Schicht 12 hinausreichenden Bereich und P⁺, wie bei (b) in Fig. 2 angedeutet, bis zu einer Tiefe von etwa 0,01 µm von der Oberfläche der Al-Schicht 12 aus injiziert worden sind. Die Haarfädenbildung im Falle dieser Ionenarten und bei diesen Eindringtiefen bestätigen die Gültigkeit der obigen Annahme.
In einem weiteren Versuch wurden Ionenarten P⁺, Ar⁺, As⁺, H⁺ und B⁺ als Fremdatome mit einer Injektionsenergie von 150 keV und einem Injektionsvolumen von 4 × 1015 cm-2 injiziert; die Werte der Haarfädendichte für die betreffenden Ionen wurden gemessen. Das Ergebnis ist in Fig. 3 im Vergleich zu einer Haarfädendichte bei nicht angewandter Ioneninjektion dargestellt. Aus Fig. 3 geht hervor, daß eine Haarfädenbildung im Fall der Fremdatome B⁺ und H⁺, nicht aber im Fall der Fremdatome P⁺, Ar⁺, Sb⁺ und As⁺ zu beobachten ist und daß die schwereren Ionen, wie P⁺, Ar⁺, Sb⁺ und As⁺, die Haarfädenbildung wirksam zu unterdrücken vermögen.
Bei Ioneninjektionen von Al⁺ findet keine Haarfädenbildung statt. Außerdem wird damit der zusätzliche Vorteil erzielt, daß hierdurch der elektrische Widerstand der Al- Schicht 12 nicht beeinflußt bzw. nicht beeinträchtigt wird.
Der Grund für die Unterdrückung der Haarfädenbildung durch Ioneninjektion von Al⁺ läßt sich wie folgt erklären:
In der folgenden Tabelle ist die Masse der jeweiligen Ionen angegeben:
Tabelle
Wie aus dieser Tabelle hervorgeht, besitzt Al⁺, dessen Gewicht annähernd demjenigen von P⁺ entspricht, bei der Ioneninjektion mit 150 keV und 4 × 1015 cm-2 gemäß Fig. 2 eine Schattenfluglänge Rp von 0,1954 µm, wobei die Standardabweichung σ der Verteilung 0,0610 µm beträgt. Eine Haarfädenbildung kann durch Implantierung bzw. Injektion von Al⁺ bis zu einer Tiefe verhindert werden, die nahezu der Tiefe entspricht, bis zu welcher P⁺ injiziert wird, um die Entstehung von Haarfäden zu verhindern. Weiterhin kann eine Haarfädenbildung durch Wahl der Al⁺-Injektionsenergie mit 130 keV verhindert werden, so daß Al⁺ durch Ionenimprägnation bzw. -injektion bis zu einer Tiefe von 0,1683 µm, entsprechend einer Injektionsenergie von 150 keV für P⁺-Ionen, injiziert werden kann.
Bei der Ioneninjektion eines der Fremdatome Al⁺, Ar⁺, P⁺, As⁺ bzw. Sb⁺ hat es sich weiterhin gezeigt, daß die Halbleitervorrichtung durch mehrere Wärme- bzw. Erwärmungszyklen im Bereich von 180 bis 500°C in der Verdrahtung oder durch einen der folgenden Fertigungsschritte bei der Behandlung des Plättchens in der Halbleiter-Bearbeitungsanlage nicht nachteilig beeinflußt wird. Dies bedeutet, daß die für die Halbleiter-Bearbeitungsanlage geltenden Einschränkungen unter Gewährleistung einer größeren Konstruktions- oder Entwurfsvielseitigkeit teilweise beseitigt werden können.
Die Beziehung zwischen der Konzentration der injizierten Fremdatome und der Haarfädendichte ist in Fig. 4 veranschaulicht. Dabei sind die Fremdatom-Konzentration N (cm-3) für As⁺ und P⁺ auf der Abszisse und die Haarfädendichte (Zahl/cm²) auf der Ordinate aufgetragen. Erfindungsgemäß kann die Fremdatom-Konzentration, bei welcher eine Haarfädenbildung verhindert wird, effektiv dadurch erzielt werden, daß der Prüfling mit dem Aufbau gemäß Fig. 1 zur Erzeugung von Haarfäden (whiskers) in der Al-Schicht 12 wiederholten Wärme- bzw. Erwärmungszyklen im Bereich von 300 bis 25°C unterworfen und die Beziehung zwischen der Haarfädendichte und der Konzentration von in die Al- Schicht 12 injiziertem As⁺ oder P⁺ untersucht wird. Aus Fig. 4 geht hervor, daß P⁺ und As⁺ ähnliche Eigenschaften zeigen; bei beiden Fremdatomen beträgt die Haarfädendichte etwa 3000/cm³, bei einer Fremdatom-Konzentration von 1 × 1019/cm³, und sie verringert sich mit zunehmender Fremdatom-Konzentration. Weiterhin geht aus Fig. 4 hervor, daß bei der Injektion von Fremdatomen mit einer Konzentration von über 2,9 × 1020/cm³ eine Haarfädenbildung vollständig unterdrückt ist. Da die Al-Schicht eine Dichte entsprechend 6,02 × 1022/cm³ besitzt, ist somit ersichtlich, daß eine Haarfädenbildung vollständig unterdrückt werden kann, wenn As⁺ oder P⁺ in einer Menge von mehr als 0,5%, bezogen auf die Al-Schicht, injiziert werden.
Ähnliche Ergebnisse wie vorstehend werden auch bei der Ioneninjektion von Ar⁺ und Sb⁺ als Fremdatome erzielt.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß im Fall der Ionenarten As⁺, P⁺, Ar⁺ und Sb⁺ die Injektionsmenge oder -größe vorteilhaft im Bereich von 0,5% liegen kann, so daß der vorgesehene Widerstandswert der Al-Schicht 12 erhalten bleibt.
Die Fig. 5 und 6 sind Rasterelektronenmikroskopaufnahmen zur Veranschaulichung des Unterschieds in der Haarfädenbildung bzw. -entstehung im Fall von in die Al-Schicht 12 des vorstehend beschriebenen Prüflings injizierten Fremdatomen sowie ohne solche Fremdatominjektion. Die Aufnahmen wurden gemacht, nachdem die Prüflinge den Wärmezyklusversuchen unterworfen worden waren. Fig. 5 ist eine Darstellung eines Prüflings mit einer hochreinen Al-Schicht 12, die durch Aufsprühen auf ein Halbleiter-Plättchen aufgetragen und ohne vorherige Ioneninjektion einem Wärme- bzw. Erwärmungszyklusversuch unterworfen wurde. Fig. 6 ist eine entsprechende Darstellung desselben Prüflings nach der Ionenimprägnation bzw. -injektion in der Al-Schicht 12 bei 150 keV und 4 × 1015 cm-2, gefolgt von einem Wärmezyklusversuch. Wie aus den Fig. 5 und 6 hervorgeht, weist die Al-Schicht 12, die einer Ioneninjektion unterworfen wurde, zwar Oberflächenunregelmäßigkeiten bzw. Höcker (hillocks), jedoch keine Haarfäden (whiskers) auf.
Wie sich aus den vorstehenden Ausführungen ergibt, kann eine Haarfädenbildung in der Metall-Verdrahtung in einer Halbleitervorrichtung unterdrückt werden durch erstens Ionenimprägnation bzw. -injektion von Fremdatomen, zweitens Verwendung eines der Fremdatome Al⁺, Ar⁺, P⁺, As⁺ bzw. Sb⁺, wobei Al⁺ insofern besonders vorteilhaft ist, als der elektrische Widerstand der Metall-Verdrahtung unbeeinflußt bleibt, drittens Wahl der Fremdatom-Injektionstiefe mit 80 bis 200 nm und viertens Wahl der Fremdatom- Konzentration mit mehr als 0,5%, wobei die Fremdatom- Konzentration von etwa 0,5% für As⁺, P⁺, Ar⁺ und Sb⁺ gilt, da bei dieser Konzentration der elektrische Widerstand der Metall-Verdrahtung unbeeinflußt bleibt. Die angestrebte Unterdrückung der Haarfädenbildung kann erzielt werden, wenn diese vier Maßnahmen entweder einzeln oder gemeinsam angewandt werden.
Obgleich sich die vorstehende Beschreibung speziell auf eine Metall-Verdrahtung aus Aluminium bezieht, läßt sich eine ähnliche Wirkung auch bei Al-Cu-Legierungen erzielen, bei denen die Haarfädenbildung noch ausgeprägter ist, sofern Al-Ionen als Fremdatom injiziert werden.
Die beschriebene Ionen-Injektion von Fremdatomen kann mit dem Ziel der Unterdrückung einer Haarfädenbildung auch auf beispielsweise Molybdän oder Wolfram angewandt werden, die als aussichtsreiche zukünftige Verdrahtungsmaterialien ins Auge gefaßt wurden.
Bei der Verwendung von Al-Si-Legierung als Verdrahtungsmaterial können Si-Rückstände in dieser Legierung zu so großen Si-Körnchen anwachsen, daß sie einen elektrischen Kurzschluß zwischen benachbarten Verdrahtungsschichten hervorrufen. Weiterhin kann der elektrische Widerstand (dabei) um 10 bis 20% desjenigen von Aluminium erhöht werden. Al-Si-Legierungen werden jedoch wegen der Unterdrückung von Wanderung oder Haarfäden bevorzugt. Andererseits haben die Ergebnisse von Wärmespannungsversuchen gezeigt, daß die Al-Si-Legierung eher als Aluminium zu einer Entstehung von Oberflächenunebenheiten bzw. Höckern neigt, so daß diese Legierung nicht als optimaler Werkstoff für mehrlagige Verdrahtungen angesehen werden kann. Die Erfindung ist auf die Al-Si-Legierung als Verdrahtungswerkstoff anwendbar, weil durch die Al⁺-Injektion in diese Legierung nach der Ionenimprägnations- bzw. Ionenspicktechnik die Größe der Oberflächenunebenheiten bzw. Höcker verkleinert und damit die Entstehung der erwähnten Feinlöcher verhindert werden kann.
Besonders erwähnenswert ist die Verringerung der Haarfädendichte auf die Hälfte der Größe vor der Ioneninjektion im Fall der Verwendung von H⁺ und B⁺ gemäß Fig. 3. Es läßt sich somit sagen, daß H⁺ und B⁺ bis zu einem gewissen Grad ebenfalls als Fremdatome geeignet sind.

Claims (6)

1. Halbleitervorrichtung mit einem Halbleiterkörper, auf dessen Hauptfläche eine oder mehrere, entsprechend einem vorgegebenen Leitungsmuster einer Verdrahtung strukturierte Schichten aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung aufgebracht sind, die zur Verbesserung ihrer Oberflächeneigenschaften einen Zusatz enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß der in den einzelnen Schichten (12) enthaltene Zusatz ein oder mehrere der folgenden ionenimplantierten Substanzen Phosphor oder Arsen oder Antimon ist.
2. Halbleitervorrichtung mit einem Halbleiterkörper, auf dessen Hauptfläche eine oder mehrere entsprechend einem vorgegebenen Leitungsmuster einer Verdrahtung strukturierte Metallschichten aufgebracht sind, die zur Verbesserung ihrer Oberflächeneigenschaften mit einem Zusatz enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall der Metallschichten (12) Molybdän oder Wolfram ist, daß der in den einzelnen Metallschichten (12) enthaltene Zusatz eine oder mehrere der folgenden ionenimplantierten Substanzen Phosphor oder Arsen oder Antimon ist.
3. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit einem Halbleiterkörper, auf dessen Hauptfläche eine oder mehrere entsprechend einem vorgegebenen Leitungsmuster einer Verdrahtung strukturierte Schichten (12) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung aufgebracht sind, die zur Verbesserung ihrer Oberflächeneigenschaften mit einem Zusatz versetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der in die einzelnen Schichten (12) aus Aluminium oder aus der Aluminiumlegierung gegebene Zusatz durch Ionenimplantation in die Oberflächenbereiche der jeweiligen Schicht (12) eingebracht wird und der ionenimplantierte Zusatz eine oder mehrere der folgenden Substanzen Aluminium oder Wasserstoff oder Argon ist.
4. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit einem Halbleiterkörper, auf dessen Hauptfläche eine oder mehrere entsprechend einem vorgegebenen Leitungsmuster einer Verdrahtung strukturierte Metallschichten aufgebracht sind, die zur Verbesserung ihrer Oberflächeneigenschaften mit einem Zusatz versetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallschichten (12) Schichten aus Molybdän oder Wolfram aufgebracht werden und daß der in die einzelnen Metallschichten (12) aus Molybdän oder Wolfram gegebene Zusatz durch Ionenimplantation in die Oberflächenbereiche der jeweiligen Metallschicht (12) eingebracht wird und der ionenimplantierte Zusatz eine oder mehrere der folgenden Substanzen Aluminium oder Wasserstoff oder Argon ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 bzw. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Einbringen der Fremdatome gebildete Oberflächenschicht eine Dicke von 80 bis 200 nm aufweist bzw. die betreffenden Fremdatome bis in eine derartige Tiefe eingebracht werden.
6. Vorrichtung bzw. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremdatomkonzentration im Bereich der Oberfläche der jeweiligen Metallschicht (12) mehr als 0,5% beträgt bzw. daß das Einbringen dieser Fremdatome derart erfolgt, daß die erhaltene Oberflächenkonzentration diesen Wert erreicht.
DE19823217026 1981-05-06 1982-05-06 Halbleitervorrichtung Granted DE3217026A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6956181A JPS57183053A (en) 1981-05-06 1981-05-06 Semiconductor device
JP6956381A JPS57183055A (en) 1981-05-06 1981-05-06 Semiconductor device
JP6956481A JPS57183056A (en) 1981-05-06 1981-05-06 Semiconductor device
JP6956281A JPS57183054A (en) 1981-05-06 1981-05-06 Semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3217026A1 DE3217026A1 (de) 1982-12-30
DE3217026C2 true DE3217026C2 (de) 1988-05-19

Family

ID=27465146

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19823217026 Granted DE3217026A1 (de) 1981-05-06 1982-05-06 Halbleitervorrichtung

Country Status (2)

Country Link
US (1) US4899206A (de)
DE (1) DE3217026A1 (de)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4502207A (en) * 1982-12-21 1985-03-05 Toshiba Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Wiring material for semiconductor device and method for forming wiring pattern therewith
GB2165692B (en) * 1984-08-25 1989-05-04 Ricoh Kk Manufacture of interconnection patterns
EP0613180A3 (de) * 1985-05-13 1994-10-19 Toshiba Kk Halbleiteranordnung mit Verbindungselektroden.
DE3783405T2 (de) * 1986-08-19 1993-08-05 Fujitsu Ltd Halbleiteranordnung mit einer duennschicht-verdrahtung und verfahren zum herstellen derselben.
US5260604A (en) * 1988-09-27 1993-11-09 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device with improved immunity to contact and conductor defects
US5227314A (en) * 1989-03-22 1993-07-13 At&T Bell Laboratories Method of making metal conductors having a mobile inn getterer therein
US5016081A (en) * 1989-03-22 1991-05-14 At&T Bell Laboratories Mobile ion getterer for metal conductors
ATE155928T1 (de) * 1990-05-31 1997-08-15 Canon Kk Verfahren zur herstellung einer halbleiterspeicheranordnung mit kondensator
JPH10125619A (ja) * 1996-10-09 1998-05-15 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 配線層および配線層の形成方法
US5801100A (en) * 1997-03-07 1998-09-01 Industrial Technology Research Institute Electroless copper plating method for forming integrated circuit structures
JPH10270446A (ja) * 1997-03-24 1998-10-09 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 多層配線層および金属配線層の形成方法
US6657376B1 (en) 1999-06-01 2003-12-02 Micron Technology, Inc. Electron emission devices and field emission display devices having buffer layer of microcrystalline silicon
US6650043B1 (en) 1999-07-20 2003-11-18 Micron Technology, Inc. Multilayer conductor structure for use in field emission display
US7052350B1 (en) 1999-08-26 2006-05-30 Micron Technology, Inc. Field emission device having insulated column lines and method manufacture
US7409494B2 (en) * 2004-04-30 2008-08-05 Network Appliance, Inc. Extension of write anywhere file system layout
US20050274480A1 (en) * 2004-05-24 2005-12-15 Barsoum Michel W Reduction of spontaneous metal whisker formation
US7157381B2 (en) * 2004-06-15 2007-01-02 Infineon Technologies Ag Method for providing whisker-free aluminum metal lines or aluminum alloy lines in integrated circuits

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3631305A (en) * 1970-12-17 1971-12-28 Cogar Corp Improved semiconductor device and electrical conductor
US3827949A (en) * 1972-03-29 1974-08-06 Ibm Anodic oxide passivated planar aluminum metallurgy system and method of producing
US3743894A (en) * 1972-06-01 1973-07-03 Motorola Inc Electromigration resistant semiconductor contacts and the method of producing same
US3887994A (en) * 1973-06-29 1975-06-10 Ibm Method of manufacturing a semiconductor device
US3879804A (en) * 1974-10-07 1975-04-29 Lawrence Products Inc L Neck strap
US4242698A (en) * 1977-11-02 1980-12-30 Texas Instruments Incorporated Maximum density interconnections for large scale integrated circuits
US4330343A (en) * 1979-01-04 1982-05-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Refractory passivated ion-implanted GaAs ohmic contacts

Also Published As

Publication number Publication date
DE3217026A1 (de) 1982-12-30
US4899206A (en) 1990-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3217026C2 (de)
DE69329635T3 (de) Halbleiteranordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE69204940T2 (de) Mit Diamant überzogener, gegossener Feldemissions-Elektronenemitter und Verfahren zur Herstellung desselben.
DE3876473T2 (de) Verfahren zur herstellung von supraleitenden quanteninterferometern aus hochtemperatur-supraleitern.
DE68928448T2 (de) Halbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren
DE3706127C2 (de)
DE2930292A1 (de) Aetzverfahren bei der herstellung eines gegenstandes
DE69518418T2 (de) Verfahren zur herstellung einer struktur mit niedrigen konzentrationsdefekten mit einer in einem halbleitersubstrat begrabenen oxydschicht
DE69510300T2 (de) Epitaktisches Plättchen und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2601656A1 (de) Hochohmige metallkeramikschicht und verfahren zu deren herstellung
DE68925684T2 (de) Supraleitende strahlungsempfindliche Vorrichtung mit Tunnelübergang, und Josephson Element
DE69202795T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Kabels.
DE3805010A1 (de) Verfahren zur herstellung duenner schichten aus oxydischem hochtemperatur-supraleiter
DE68902591T2 (de) Roentgenstrahl-absorptionsmittel fuer roentgenstrahllithographie und herstellung durch zerstaeubung.
DE3827496C2 (de)
DE2231891A1 (de) Verfahren zum herstelllen amorpher halbleiterschichten
DE69937628T2 (de) Herstellungsverfahren von aluminium-stabilisiertem supraleitendem draht
DE68925774T2 (de) Feinbearbeitungsmethode für kristallines Material
DE2931825C3 (de) Magnetblasen-Speichervorrichtung
EP0179934A1 (de) Magnetplatte und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE69033640T2 (de) Hochrein-Titanwerkstoff, Verfahren zu seiner Herstellung sowie Verwendung als Zerstäubungstarget
DE3810243A1 (de) Supraleitende duennfilme und verfahren zu ihrer herstellung
EP0032691B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Supraleiters mit einer intermetallischen Verbindung
DE69227274T2 (de) Supraleitender Gegenstand und Verfahren zur Herstellung diesen supraleitenden Gegenstand
DE3886286T2 (de) Verbindungsverfahren für Halbleiteranordnung.

Legal Events

Date Code Title Description
8101 Request for examination as to novelty
8105 Search report available
8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8320 Willingness to grant licences declared (paragraph 23)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee