JP2555072B2 - 固体電子装置 - Google Patents

固体電子装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電極のエレクトロマイグレーション、若し
くは弾性表面波による劣化が生じ難い信頼性の高い固体
電子装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体集積回路のAl配線電極に105〜106A/cm2程度ま
たは以上の高密度電流を流した場合には、いわゆるエレ
クトロマイグレーションを生じ、突起(ヒロックス)に
よる短絡、空隙(ボイド)による断線などの故障がしば
しば発生する。この原因はAl原子が動き易い粒界で拡散
により移動するためであると考えられている。この対策
としては、例えば特開昭45−1133号、特開昭49−22397
号公報等に開示されているように、Alに銅(Cu)を添加
したAl配線電極が用いられている。

また、Ta,Hfその他の元素の中間層を挾んだAl配線を
用いる場合もある。

更にCuに代えて、Ni,Mg,Ti等を添加したAl電極も用い
られている。

一方、弾性表面波装置の応用範囲が拡がり、大電力を
伝送する弾性表面波フィルタや、大振幅の表面波波動が
定在波として存在する弾性表面波共振器が用いられるよ
うになった。これらの弾性表面波装置では、この送受波
電極、反射器の微細なAlの電極指において、電子通信学
会論文誌、巻J 67−C No.3,278〜285頁(1987年3月)
に記載されている様に、上記した半導体集積回路のAl配
線電極に生ずるエレクトロマイグレーションによる場合
と同様な欠陥が発生し、共振器では共振周波数の経時変
化、大電力を送受する弾性表面波フィルタでは短絡、断
線による出力停止と云う故障が頻発していた。弾性表面
波装置における上記の如き欠陥のメカニズムは、上記論
文では「弾性表面波によって生ずる基板表面の歪が、表
面上に形成されたAl薄膜に内部応力を発生させ、応力が
閾値を越えた部分ではAlの結晶粒界移動が起り、ボイド
およびヒロックスが生ずる。内部応力による粒界移動
は、米国電気電子学会論文誌、パーツ・ハイブリッズ・
アンド・パッケージング、巻PHP−7,3号,134〜138頁(1
971年9月)(IEEE Trans.Parts,Hybrids and Packagin
g)に示される集積回路の温度サイクルにおける場合と
同じメカニズムと考えられる。」旨を述べている。上記
第1の論文では、このようなAlマイグレーションによる
欠陥の対策として、半導体集積回路で用いられる微量
(1〜4wt%)の銅(Cu)を添加する方法を述べ、その
マイグレーション抑圧に対する有効性を述べている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記従来の技術には、耐電力性(耐電流
性)、デバイスとしての損失量、微細加工に対する適
性、量産性の全ての点を満足できるものが無いのが現状
である。

例えばCuをAlに添加した場合には、弾性表面波装置で
800MHz程度の高周波では、伝送電力あるいは振幅がそれ
程でなくとも表面波歪が大きくなるので、大電力動作時
には充分な寿命を保障できなくなる問題があった。ま
た、膜の硬度が大きくなり易く、ワイヤホンディングを
打ち難くなる欠点があり、更に微細電極を高精度に形成
する塩素系ガスプラズマを用いた反応性スパッタによる
ドライエッチングを行った場合、Cuの塩化物の沸点が高
いためにエッチングし難く、オーバエッチを多くせねば
ならず、電極幅が細くなってしまう。またCu塩化物が残
留することもあって、電極腐食が発生しやすい等の欠点
があった。

またTa,Hfその他の元素の中間層を用いる場合には、
製作工程が複雑となる。また膜抵抗の面でも決して小さ
いものではなく配線での損失が問題となる。

一方、Ni,Mg等を添加したAl電極の場合は、Ni,Mg添加
ではCu添加と同様な理由により、ドライエッチングを適
用し難い。またTi添加はCu添加のような問題は無いが、
添加量に対して、膜抵抗が急激に大きくなる問題があ
る。

特に、弾性表面波装置の場合は、前期第1の論文に見
られるような弾性表面波により生ずる高周波の応力がAl
原子の移動の原因となっていることから、電極の静的応
力を大きくする又は硬度を硬くするCu等の添加は必すし
も適したものではない。

本発明は、弾性表面波基板での耐電力性(耐電流
性)、デバイスとしての損失量、微細加工への適性、量
産性のすべてを満足させる電極を有する固体電子装置を
提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本発明においては、弾性
表面波装置の送受波電極にGeを0.1〜5wt%添加したAl薄
膜を用いることとした。

〔作用〕

Geを添加したAlでは、膜抵抗率もCu添加よりも若干小
さいことから、固体電子装置としての電力損失が小さ
く、またGeの塩化物、弗化物の沸点が低いことから、残
滓が残らず、ドライエッチングに於ける過度のオーバエ
ッチが避けられ、電極幅、配線幅の細りが極めて少な
く、しかも腐食が発生しない。

しかもDCスパッタ法を適用し、このGe添加Alで高周波
弾性表面波装置の送受波電極を形成した結果、優れた耐
電力性が認識できた。このことはGe添加AlではAl原子が
其の自己拡散を抑えられ応力に対して動き難くなり、ま
た電極膜の静的応力も小さく、SAWによる高周波応力も
加えた膜の全応力が小さくなっていることによると考え
られる。またAl原子の自己拡散が抑えられることから、
電流によるエレクトロマイグレーションに対する耐性も
大きくなると考えられ、大電流を流す配線に適用したと
ころ、優れた結果を得ることが出来た。

〔実施例〕

第1図は本発明の一実施例図である。図中、1は弾性
表面波基板でSTカット水晶基板を用い、この基板表面上
に1組の送受波電極2、2′が開口1000μm、28対、互
いに弾性表面波を送受するように設けられており、これ
ら送受波電流は図示してない母線電極を通してボンディ
ングパッド3、3′と接続され、ボンディングパッド
3、3′はAl線または金線の図示してないボンディング
ワイヤを以てカンパッケージのステムの入出力ピン4、
4′に電気的に接続されており、送受波電極の図示して
ない接地側母線電極を通してカンパッケージのステム6
に接地されている。また上記1組の送受波電極2、2′
の両側に750本の金属ストリップからなる反射器10、1
0′が設けられて、2開口弾性表面波共振器を構成して
いる。上記送受波電極2、2′、反射器電極10、10′の
膜厚は0.1μmで、共振周波数は697MHz、Q≒4000とな
っており、電極材料は2Wt%のGeを添加したAlであり、D
Cマグネトロンスパッタにより該基板1に被着形成され
た後、ホトエッチングによりパターン形成されたもので
ある。

本実施例およびCu添加Alを用いた比較例固体電子装置
すなわち弾性表面波装置につき加速劣化試験を行った結
果を第2図に示す。加速劣化試験の条件は温度120℃、
入力電力100Wである。図中11はCu添加AlのEB蒸着電極を
用いた比較例試料の試験結果である。横軸には、添加元
素の膜中の濃度をICP(Inductively Coupled Plasma Sp
ectroscopy)分析で求めてwt%で示し、縦軸に劣化時間
TF(Time to Failure)を示している。尚、この場合のT
Fは共振周波数が±50kHzだけ試験開始時点から変化した
時間を以て示した。第2図中12として示した本発明実施
例の結果は、比較例の試験結果11に対し、劣化時間が10
倍以上で耐電力性が大幅に向上している。

また本発明実施例のGe添加Alの0.1μm厚の膜抵抗率2
1を四端子法で求め、そのバルク抵抗率22と共に、Cu添
加Al比較例の膜抵抗率23、そのバルク抵抗率24、Ti添加
Al比較例の膜抵抗率25、そのバルク抵抗率26と比較して
第3図に示す。この図に示すように、Ge添加は膜抵抗率
の点でも、従来のCu添加の場合より若干良くなり、Ti添
加に比較した場合には大幅に改善されていることが明ら
かとなった。

上記実験結果から、Ge添加量を多くすると、膜抵抗率
を余り大きくせずに、課題である耐電力性が添加量に比
例して大きくなることが明らかとなった。但し、Geの添
加量が多くなった場合、却って、膜の硬度、歪が増大し
はじめ、弾性表面波装置のデバイス特性が劣化し、また
耐電力性も飽和する。この点から検討したGe添加量の上
限は5〜6wt%である。

上記実施例は、金属膜ストリップによる反射器を用い
た2開口弾性表面波共振器の場合であるか、本発明固体
電子装置としての弾性表面波装置は上記例に限定される
ことなく、1開口弾性表面波共振器、入力側から出力側
電極に大電力を伝送する自動車電話分波器用等のSAWフ
ィルタであっても、その効果に変りはない。また弾性表
面波基板についても、STカット水晶に限定されることな
く、LiNb03、LiTa03等各種基板、他のカット面方位であ
っても有効で、Rayleigh波のみならず、擬似表面波、SS
BW(Surface Skimming Bulk Wave)、バルク波振動を用
いるものにも有効である。

上記実施例の固体電子装置は弾性表面波装置であった
が、大電流密度の半導体デバイスの配線、薄膜ICの配線
に用いても有効であり、膜抵抗率の大きなTi添加Alに比
較した場合は明らかに有利である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、弾性表面波装置
等の固体電子装置の損失を大きくせずに、耐電力性(耐
電流特性)に優れた高信頼性が得られた。またドライエ
ッチングが容易で装置の微細化、高密度化、高周波化に
適し、かつ、ワイヤボンディング歩留りも高くできるな
ど、製造工程上の効果も得られた。

【図面の簡単な説明】

第1図は弾性表面波2開口共振器に本発明を適用した実
施例図、第2図は本発明実施例を従来の技術による比較
例と共に加速劣化試験した結果を示す図、第3図は本発
明実施例の抵抗率と添加成分量の関係を従来の技術によ
るものと比較して示す図である。 1……弾性表面波基板、2,2′……送受波電極、3,3′…
…ボンディングパッド、10,10′……弾性表面波反射
器、12……本発明実施例におけるGe添加量と劣化時間の
関係を示す曲線、11……AlへCuを添加した比較例におけ
るCu添加量と劣化時間の関係を示す曲線、21……本発明
に係る電極膜のGe添加量と膜抵抗率の関係を示す線、22
……本発明に係る電極材のGe添加量とバルク抵抗率の関
係を示す線。

フロントページの続き (72)発明者 平島 哲也 勝田市大字稲田1410番地 株式会社日立 製作所東海工場内 (56)参考文献 特開 昭62−32628(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】弾性表面波基板の上に形成された、弾性表
    面波を送受する送受波電極の少なくとも一部分が0.1〜5
    wt%のGeを添加したAl薄膜よりなることを特徴とする固
    体電子装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1017169A2 (en) 1998-12-29 2000-07-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Surface acoustic wave device
US6903488B2 (en) 2001-09-21 2005-06-07 Tdk Corporation SAW device and manufacturing method
US7352114B2 (en) 2003-07-17 2008-04-01 Tdk Corporation Surface acoustic wave element, surface acoustic wave device, surface acoustic wave duplexer, and method of manufacturing surface acoustic wave element

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02274008A (en) * 1989-04-17 1990-11-08 Hitachi Ltd Solid-state electronic equipment, its manufacture, and device utilizing it
JP3379049B2 (ja) * 1993-10-27 2003-02-17 富士通株式会社 表面弾性波素子とその製造方法
CN1599243A (zh) 1998-04-21 2005-03-23 松下电器产业株式会社 弹性表面波器件及其制法及使用该器件的移动通信装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6232628A (en) * 1985-08-05 1987-02-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Semiconductor device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1017169A2 (en) 1998-12-29 2000-07-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Surface acoustic wave device
US6903488B2 (en) 2001-09-21 2005-06-07 Tdk Corporation SAW device and manufacturing method
US7467447B2 (en) 2001-09-21 2008-12-23 Tdk Corporation Method of manufacturing a SAW device
US7352114B2 (en) 2003-07-17 2008-04-01 Tdk Corporation Surface acoustic wave element, surface acoustic wave device, surface acoustic wave duplexer, and method of manufacturing surface acoustic wave element

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