JP2609940B2 - 多層配線体 - Google Patents
多層配線体Info
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- JP2609940B2 JP2609940B2 JP16526090A JP16526090A JP2609940B2 JP 2609940 B2 JP2609940 B2 JP 2609940B2 JP 16526090 A JP16526090 A JP 16526090A JP 16526090 A JP16526090 A JP 16526090A JP 2609940 B2 JP2609940 B2 JP 2609940B2
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- Japan
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- thickness
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- multilayer wiring
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、多層の薄膜で構成した配線体に関する。
［従来の技術と発明が解決しようとする課題］ 例えば半導体素子用の配線体には従来Alが用いられて
きたが、Alは電気抵抗率が高いために素子高密度化に伴
なって配線体での発熱が無視できなくなってきている。
Auは、電気抵抗率が低いものの、高コストである。Cuと
Agは、電気抵抗率が低い半面、外傷に対して弱い問題が
あった。
きたが、Alは電気抵抗率が高いために素子高密度化に伴
なって配線体での発熱が無視できなくなってきている。
Auは、電気抵抗率が低いものの、高コストである。Cuと
Agは、電気抵抗率が低い半面、外傷に対して弱い問題が
あった。
一般に合金化すると機械強度の向上が期待できるので
CuとAgとの合金（Cu＋Ag）を作れば耐外傷強度の高い低
抵抗配線体を実現できると考えられるが、実際には合金
内にポテンシャルの乱れが生じてしまって電気抵抗率が
高くなってしまう。
CuとAgとの合金（Cu＋Ag）を作れば耐外傷強度の高い低
抵抗配線体を実現できると考えられるが、実際には合金
内にポテンシャルの乱れが生じてしまって電気抵抗率が
高くなってしまう。
本発明は、多層配線体構造の採用によって耐外傷強度
の高い低抵抗配線体を提供することを目的とする。
の高い低抵抗配線体を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明に係る多層配線体は、２種以上の１価金属を３
〜500Åの厚みで繰り返し積層したものである。
〜500Åの厚みで繰り返し積層したものである。
Cu、Ag及びAuからなる群より選ばれた１価金属が好適
である。中でもCuとAgとの組み合わせが後述する理由に
より最も好ましい。Cu層、Au層の厚みは３〜200Å、Ag
層の厚みは10〜500Åが好ましい。更に好ましくはCu
層、Au層の厚みが３〜50Å、Ag層の厚みが10〜200Åで
ある。総厚は、200〜10000Åが適当である。
である。中でもCuとAgとの組み合わせが後述する理由に
より最も好ましい。Cu層、Au層の厚みは３〜200Å、Ag
層の厚みは10〜500Åが好ましい。更に好ましくはCu
層、Au層の厚みが３〜50Å、Ag層の厚みが10〜200Åで
ある。総厚は、200〜10000Åが適当である。
［作 用］ ２種以上の１価金属を繰り返し積層した多層膜は、界
面の存在により合金の場合と同じく機械強度が増すと同
時に、各層内では単一物質であるために合金の場合に比
べて抵抗が低くなる。積層する各層の厚みは電気伝導性
及び機械強度の点から３〜500Åとする。
面の存在により合金の場合と同じく機械強度が増すと同
時に、各層内では単一物質であるために合金の場合に比
べて抵抗が低くなる。積層する各層の厚みは電気伝導性
及び機械強度の点から３〜500Åとする。
Cu、Ag及びAuは、それぞれ電気抵抗率の低い１価金属
であり、価数の違いによる界面での電子の散乱もないの
で、低抵抗用多層膜のための金属として好ましい。更に
は、これら金属のうちCuとAgとは、価格及び抵抗率がAu
に比べて低いので特に好ましい組み合わせである。
であり、価数の違いによる界面での電子の散乱もないの
で、低抵抗用多層膜のための金属として好ましい。更に
は、これら金属のうちCuとAgとは、価格及び抵抗率がAu
に比べて低いので特に好ましい組み合わせである。
Cu/Ag多層膜又はAu/Ag多層膜をSi等の半導体上の多層
配線体とする場合、半導体中へのCu又はAuの拡散も考慮
してCu層、Au層の厚みを３〜200Åとし、Ag層の厚みを1
0〜500Åとするのが良い。更に好ましくはCu層、Au層が
３〜50Å、Ag層が10〜200Åである。総厚は信頼性と通
常の蒸着やスパッタリングの方法による作製時間の観点
から200〜10000Åが好ましい。更に好ましくは200〜500
0Åである。
配線体とする場合、半導体中へのCu又はAuの拡散も考慮
してCu層、Au層の厚みを３〜200Åとし、Ag層の厚みを1
0〜500Åとするのが良い。更に好ましくはCu層、Au層が
３〜50Å、Ag層が10〜200Åである。総厚は信頼性と通
常の蒸着やスパッタリングの方法による作製時間の観点
から200〜10000Åが好ましい。更に好ましくは200〜500
0Åである。
［実施例］ 第１図は、本発明の実施例に係る多層配線体の中間省
略断面図である。
略断面図である。
コーニング7059ガラス製の基板50上に形成した多層配
線体は、AgとCuとを交互に40Åづつ積層した全40層構造
であって、20層のAg層1,3,…,37,39と、20層のCu層2,4,
…,38,40とからなる。つまり、この多層配線体の総厚は
1600Åである。
線体は、AgとCuとを交互に40Åづつ積層した全40層構造
であって、20層のAg層1,3,…,37,39と、20層のCu層2,4,
…,38,40とからなる。つまり、この多層配線体の総厚は
1600Åである。
製膜は、抵抗加熱式の真空蒸着装置によった。真空度
10-6Torr、蒸着速度１Å/sの条件で、２つの蒸発源（A
g、Cu）のシャッターを交互に開閉して上記Cu/Ag多層膜
を作製した。基板温度は室温である。
10-6Torr、蒸着速度１Å/sの条件で、２つの蒸発源（A
g、Cu）のシャッターを交互に開閉して上記Cu/Ag多層膜
を作製した。基板温度は室温である。
第２図（ａ）〜（ｄ）は、上記多層膜を含む各種配線
体のＸ回折図であり、厚みはいずれの場合も1600Åであ
る。
体のＸ回折図であり、厚みはいずれの場合も1600Åであ
る。
第２図（ａ）は、前記真空蒸着装置でAg側のみのシャ
ッターを開いて得たAg単層膜の場合である。（111）の
鋭いピークがみられる。
ッターを開いて得たAg単層膜の場合である。（111）の
鋭いピークがみられる。
第２図（ｂ）は、Cu側のみのシャッターを開いて得た
Cu単層膜の場合である。この場合にも、（111）のピー
クがみられる。
Cu単層膜の場合である。この場合にも、（111）のピー
クがみられる。
第２図（ｃ）は、CuとAgとを同時に蒸発させて得た合
金単層膜（Cu＋Ag）の場合であり、第２図（ｄ）は、Cu
とAgとを交互積層した第１図の構造の多層膜（Cu/Ag）
の場合である。なお、合金膜と多層膜とはCuとAgとの原
子数比を等しくしている。
金単層膜（Cu＋Ag）の場合であり、第２図（ｄ）は、Cu
とAgとを交互積層した第１図の構造の多層膜（Cu/Ag）
の場合である。なお、合金膜と多層膜とはCuとAgとの原
子数比を等しくしている。
第２図（ｄ）中のメインピークとサテライトピークと
の位置関係より、ほぼ設計どおりの人工周期80Åを有す
る多層膜ができていることが判る。合金膜では結晶の３
次元的な乱れが生じているが、多層膜では各層の面内で
単一物質であるために結晶性が良い。
の位置関係より、ほぼ設計どおりの人工周期80Åを有す
る多層膜ができていることが判る。合金膜では結晶の３
次元的な乱れが生じているが、多層膜では各層の面内で
単一物質であるために結晶性が良い。
また、基板上の上記各配線体を銅製のスティックで引
っ掻いて耐外傷強度を調べた。Ag単層膜とCu単層膜には
傷が付いたが、多層膜には傷が付かなかった。
っ掻いて耐外傷強度を調べた。Ag単層膜とCu単層膜には
傷が付いたが、多層膜には傷が付かなかった。
第３図は、幅1mm、長さ2mm、厚み1600Åの各種配線体
の電気抵抗（長さ方向）の温度依存性を示すグラフであ
る。ただし、同図には前記４種類の配線体のデータに加
えて、本発明の他の実施例に係る多層膜配線体としてCu
100Å、Ag100Åを交互に８回づつ蒸着して得たサンプル
（周期200Å、総厚1600Å）のデータも併せて示してい
る。
の電気抵抗（長さ方向）の温度依存性を示すグラフであ
る。ただし、同図には前記４種類の配線体のデータに加
えて、本発明の他の実施例に係る多層膜配線体としてCu
100Å、Ag100Åを交互に８回づつ蒸着して得たサンプル
（周期200Å、総厚1600Å）のデータも併せて示してい
る。
全サンプルとも電気抵抗が100〜300Kの範囲で温度に
ほぼ比例する。ただし、多層膜の電気抵抗は、同じ組成
の合金の場合に比べて85％以下（290K）となる。しか
も、人工周期を200Åとした多層膜では、合金の抵抗の
約60％とかなり低くなる。これは、多層膜内の電子の錯
乱は界面でのそれがかなり支配的であることを示唆して
おり、多層膜の電気抵抗は界面状態の改善により更に低
減可能である。
ほぼ比例する。ただし、多層膜の電気抵抗は、同じ組成
の合金の場合に比べて85％以下（290K）となる。しか
も、人工周期を200Åとした多層膜では、合金の抵抗の
約60％とかなり低くなる。これは、多層膜内の電子の錯
乱は界面でのそれがかなり支配的であることを示唆して
おり、多層膜の電気抵抗は界面状態の改善により更に低
減可能である。
この200Å周期の多層膜についても同じスティックで
引っ掻いたところ、わずかに傷が付いた。ただし、前記
80Å周期の場合に比べて耐外傷強度が劣るものの、Ag単
層膜に比べると傷が付きにくい。
引っ掻いたところ、わずかに傷が付いた。ただし、前記
80Å周期の場合に比べて耐外傷強度が劣るものの、Ag単
層膜に比べると傷が付きにくい。
なお、以上に説明した実施例はCu/Ag多層膜であった
が、Cu、Ag、Au等の１価金属を２種以上、３〜500Åの
厚みで繰り返し積層すれば、耐外傷強度の高い低抵抗多
層配線体が得られる。
が、Cu、Ag、Au等の１価金属を２種以上、３〜500Åの
厚みで繰り返し積層すれば、耐外傷強度の高い低抵抗多
層配線体が得られる。
［発明の効果］ 本発明に係る多層配線体は、２種以上の１価金属、例
えばCu、Ag及びAuからなる群より選ばれた金属を３〜50
0Åの厚みで繰り返し積層したものであって、耐外傷強
度が高く、しかも電気抵抗が低い。
えばCu、Ag及びAuからなる群より選ばれた金属を３〜50
0Åの厚みで繰り返し積層したものであって、耐外傷強
度が高く、しかも電気抵抗が低い。
第１図は、本発明の実施例に係る多層配線体の中間省略
断面図、 第２図は、厚み1600Åの各種配線体のＸ線回折図であっ
て、（ａ）はAg単層膜、（ｂ）はCu単層膜、（ｃ）はCu
とAgとの合金単層膜、（ｄ）はCuとAgとを交互積層した
第１図の構造の多層膜の場合であり、 第３図は、厚み1600Åの各種配線体の電気抵抗の温度依
存性を示すグラフである。 符号の説明 1,3,…,37,39:Ag層、 2,4,…,38,40:Cu層、 50:基板。
断面図、 第２図は、厚み1600Åの各種配線体のＸ線回折図であっ
て、（ａ）はAg単層膜、（ｂ）はCu単層膜、（ｃ）はCu
とAgとの合金単層膜、（ｄ）はCuとAgとを交互積層した
第１図の構造の多層膜の場合であり、 第３図は、厚み1600Åの各種配線体の電気抵抗の温度依
存性を示すグラフである。 符号の説明 1,3,…,37,39:Ag層、 2,4,…,38,40:Cu層、 50:基板。
Claims (5)
- 【請求項１】２種以上の１価金属を３〜500Åの厚みで
繰り返し積層した多層配線体。 - 【請求項２】１価金属がCu、Ag及びAuからなる群より選
ばれた請求項１記載の多層配線体。 - 【請求項３】Cu層、Au層の厚みが３〜200Åであり、Ag
層の厚みが10〜500Åである請求項２記載の多層配線
体。 - 【請求項４】Cu層、Au層の厚みが３〜50Åであり、Ag層
の厚みが10〜200Åである請求項２記載の多層配線体。 - 【請求項５】総厚が200〜10000Åである請求項３又は４
に記載の多層配線体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16526090A JP2609940B2 (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | 多層配線体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16526090A JP2609940B2 (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | 多層配線体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0461125A JPH0461125A (ja) | 1992-02-27 |
| JP2609940B2 true JP2609940B2 (ja) | 1997-05-14 |
Family
ID=15808948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16526090A Expired - Lifetime JP2609940B2 (ja) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | 多層配線体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2609940B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69840975D1 (de) | 1997-09-02 | 2009-08-27 | Ebara Corp | Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen einer Schichten auf einen Körper |
| JP3545177B2 (ja) * | 1997-09-18 | 2004-07-21 | 株式会社荏原製作所 | 多層埋め込みＣｕ配線形成方法 |
| JP2023000597A (ja) * | 2021-06-18 | 2023-01-04 | 東京エレクトロン株式会社 | 金属含有膜および金属含有膜の製造方法 |
-
1990
- 1990-06-22 JP JP16526090A patent/JP2609940B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0461125A (ja) | 1992-02-27 |
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