JPH01125954A - 配線材料の製造法 - Google Patents
配線材料の製造法Info
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- JPH01125954A JPH01125954A JP28334887A JP28334887A JPH01125954A JP H01125954 A JPH01125954 A JP H01125954A JP 28334887 A JP28334887 A JP 28334887A JP 28334887 A JP28334887 A JP 28334887A JP H01125954 A JPH01125954 A JP H01125954A
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Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はＬＳＩ用配線素子に係り、特に、耐損傷特性に
優れた配線材料の製造方法に量子る。
優れた配線材料の製造方法に量子る。
近年、集積回路の超集積化のためデバイスの素子寸法は
年々機料化される傾向にある。その結果。
年々機料化される傾向にある。その結果。
ＩＭＤＲＭや２５６にスタテックＲＡＭでは１〜１．５
ｐｍ、 ４ＭＤＲＡＭでは１μｍ以下の配線幅とな
る。このためエレクトロマイグレーションに加え応力に
起因した損傷（ストレスマイグレーション）が重要とな
る。この損傷は結晶粒径の増加とともにふえるため、膜
付は時に基板温度を高めて粒の成長を促進する方法が、
第２３回アニュアル・プロシーデングズ・リライアビリ
テイ・フイズイクス（１９８５）第１２６頁から第１３
７頁）（２３ｎｄ Ａｎｎｕａｌ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎ
ｇｓ Ｒｅ１ｉａｂｉｌｉｔｙＰｈｙｓｉｃｓ （１９
８５））において論じられている。
ｐｍ、 ４ＭＤＲＡＭでは１μｍ以下の配線幅とな
る。このためエレクトロマイグレーションに加え応力に
起因した損傷（ストレスマイグレーション）が重要とな
る。この損傷は結晶粒径の増加とともにふえるため、膜
付は時に基板温度を高めて粒の成長を促進する方法が、
第２３回アニュアル・プロシーデングズ・リライアビリ
テイ・フイズイクス（１９８５）第１２６頁から第１３
７頁）（２３ｎｄ Ａｎｎｕａｌ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎ
ｇｓ Ｒｅ１ｉａｂｉｌｉｔｙＰｈｙｓｉｃｓ （１９
８５））において論じられている。
上記従来技術は結晶方位に及ぼす基板温度の影響につい
て考慮されていない点に問題があった。
て考慮されていない点に問題があった。
すなわち、基板温度を室温とした場合、結晶方位は＜１
１１＞にそろう、配線材料にとって１重要な特性である
耐エレクトロマイグレーション性は組織の不連続性に影
響され、配向性に富んでいるほど良好である。しかし、
基板温度を上げると。
１１＞にそろう、配線材料にとって１重要な特性である
耐エレクトロマイグレーション性は組織の不連続性に影
響され、配向性に富んでいるほど良好である。しかし、
基板温度を上げると。
この配向性がくずれ、この傾向は他の添加元素を含むほ
ど著しい、従って、耐エレクトロマイグレーション特性
を考慮し、配向性を損なわないためには、基板温度を°
高める方法は適当でない。
ど著しい、従って、耐エレクトロマイグレーション特性
を考慮し、配向性を損なわないためには、基板温度を°
高める方法は適当でない。
本発明の目的は＜１１１＞配向性を損うことなく、結晶
粒を粒大化し、耐損傷特性に優れた膜構造を形成する製
造法を提供することにある。
粒を粒大化し、耐損傷特性に優れた膜構造を形成する製
造法を提供することにある。
上記目的は、配向性を損わずに結晶粒を粗大化させるこ
とにより達成できる。
とにより達成できる。
その技術を以下に示す。
冷間加工によりあらかじめひずみエネルギを与えた後、
加熱し、再結晶を低温で生じさせる。すると、再結晶核
は、母結晶の結晶方位と一定の方位関係があるため、初
めの配向性が失われにくい。
加熱し、再結晶を低温で生じさせる。すると、再結晶核
は、母結晶の結晶方位と一定の方位関係があるため、初
めの配向性が失われにくい。
かつ、加工ひずみを与えることにより再結晶及び再結晶
粒の成長が低温で起こるため、損傷の原因となる昇温時
の熱応力が軽減できる効果がある。
粒の成長が低温で起こるため、損傷の原因となる昇温時
の熱応力が軽減できる効果がある。
第１図に、加工度と加熱温度の関係より、再結晶粒の粗
大化が生じる範囲を示す。
大化が生じる範囲を示す。
結晶粒の粗大化は、損傷の直接的損傷である空洞の発生
を抑制するのに効果がある。これは、空洞の原因である
ボイド（空孔）の移動は、主に粒界拡散により生じる。
を抑制するのに効果がある。これは、空洞の原因である
ボイド（空孔）の移動は、主に粒界拡散により生じる。
その経路である粒界の占める割合が、結晶粒の粗大化に
より減少するがらである。さらに、対象とするデバイス
では、配線幅（約１μｍ以下）に比べ、結晶粒径が大き
く、既にパンブースドラクチャ（膜厚方向の結晶粒数が
１以下となるため、その方向に粒界が貫通する構造）を
呈している。この場合、粒界は応力方向と垂直になるた
め、より大きな応力集中が生じ断線は、助長される。結
晶粒の粗大化は、この応力軸に垂直な粒界の数を少なく
するため、さらに、耐損傷性の向上に効果がある。
より減少するがらである。さらに、対象とするデバイス
では、配線幅（約１μｍ以下）に比べ、結晶粒径が大き
く、既にパンブースドラクチャ（膜厚方向の結晶粒数が
１以下となるため、その方向に粒界が貫通する構造）を
呈している。この場合、粒界は応力方向と垂直になるた
め、より大きな応力集中が生じ断線は、助長される。結
晶粒の粗大化は、この応力軸に垂直な粒界の数を少なく
するため、さらに、耐損傷性の向上に効果がある。
一方、冷間加工は加熱による粒界成長の前段階である再
結晶を促進する。再結晶核は、膜付は時の配向性に富む
母結晶と、一定の方位を持って成長するため、初期の配
向性が失われにくい。従って、配向性の増加とともに向
上する耐エレクトマイグレーシヨン特性を損わずに、損
傷特性を向上する点で効果がある。さらに、加工度を増
加させると低い温度で結晶粒の粗大化が生じる。損傷の
原因となる応力は加熱時に生じる熱応力である。
結晶を促進する。再結晶核は、膜付は時の配向性に富む
母結晶と、一定の方位を持って成長するため、初期の配
向性が失われにくい。従って、配向性の増加とともに向
上する耐エレクトマイグレーシヨン特性を損わずに、損
傷特性を向上する点で効果がある。さらに、加工度を増
加させると低い温度で結晶粒の粗大化が生じる。損傷の
原因となる応力は加熱時に生じる熱応力である。
従って、冷間加工は熱応力自身を軽減できるため、この
点からも損傷寿命を高めるのに効果的である。
点からも損傷寿命を高めるのに効果的である。
以下、本発明の一実施例を示す。ターゲットの組成はい
ずれもＡｌ２−１％Ｓ ｉ−０，２５％Ｃｕ−である。
ずれもＡｌ２−１％Ｓ ｉ−０，２５％Ｃｕ−である。
このうち薄膜Ａは、Ａｒガスを導入しスパッタ蒸着法に
より膜を形成した後、Ａｒプラズマから発生するＡｒイ
オンＳｉ基板表面に垂直に入射し加工ひずみを与えた。
より膜を形成した後、Ａｒプラズマから発生するＡｒイ
オンＳｉ基板表面に垂直に入射し加工ひずみを与えた。
さらに、４５０’Ｃで一時間加熱し、結晶粒を粗大化し
た。
た。
薄膜Ｂは、電子ビーム蒸着法により膜を形成した。真空
容器内の圧力はＩ Ｘ １０−ＢＴｏｒｒ、熱電子ビー
ムの加速電圧は１０ｋＶである。その後、Ａｒプラズマ
から発生するＡｒイオンをＳｉ基板表面に垂直に入射し
加工ひずみを与えた。さらに。
容器内の圧力はＩ Ｘ １０−ＢＴｏｒｒ、熱電子ビー
ムの加速電圧は１０ｋＶである。その後、Ａｒプラズマ
から発生するＡｒイオンをＳｉ基板表面に垂直に入射し
加工ひずみを与えた。さらに。
４５０℃で一時間加熱し結晶粒を成長させた。
薄膜Ｃは、Ａｒガスを用いたスパッタ蒸着法により膜を
形成した。その後、プラズマ・エツチング用反応ガスと
して０２を用い、加工ひずみを与えた。さらに、５００
℃で一時間加熱し結晶粒を成長させた。
形成した。その後、プラズマ・エツチング用反応ガスと
して０２を用い、加工ひずみを与えた。さらに、５００
℃で一時間加熱し結晶粒を成長させた。
薄膜りは、電子ビーム蒸着法により膜を形成した。真空
容器内の圧力はＩ Ｘ １０−６Ｔｏｒｒ、熱電子ビー
ムの加速電圧は１０ｋＶである。その後、４５０”Ｃで
一時間加熱した。なお、薄［Ｄは従来製造法を用いた比
較材である。
容器内の圧力はＩ Ｘ １０−６Ｔｏｒｒ、熱電子ビー
ムの加速電圧は１０ｋＶである。その後、４５０”Ｃで
一時間加熱した。なお、薄［Ｄは従来製造法を用いた比
較材である。
以上の各製造法により作製したＡ−Ｄの薄膜にウェット
・エツチング法を用いて、線幅１μｍの配線パターンを
形成した。ウェットエツチング液はＨａ ＰＯ２＋ Ｈ
Ｎ Ｏｓ ＋ ＣＨｓ ＣＯＯＨを用いた。
・エツチング法を用いて、線幅１μｍの配線パターンを
形成した。ウェットエツチング液はＨａ ＰＯ２＋ Ｈ
Ｎ Ｏｓ ＋ ＣＨｓ ＣＯＯＨを用いた。
その後、バイアス・スパッタ装置によりＳｉＯ２膜を堆
積させた。
積させた。
第２図に、各薄膜の結晶粒径を示す。発明製造法を用い
て形成した薄膜Ａ−Ｃの粒径は約２．５〜３．２μｍで
、従来法による薄膜りの約１．０〜１．７μｍに対し約
二倍結晶粒が成長していることを示す。
て形成した薄膜Ａ−Ｃの粒径は約２．５〜３．２μｍで
、従来法による薄膜りの約１．０〜１．７μｍに対し約
二倍結晶粒が成長していることを示す。
第３図は薄膜Ａ−Ｃの＜１１１＞回折強度を示す。いず
れも、従来法による薄膜りとの相対強度である。図によ
れば、各強度は約１．０ を示し、薄膜り同等の＜１
１１＞配向性があることを示す。
れも、従来法による薄膜りとの相対強度である。図によ
れば、各強度は約１．０ を示し、薄膜り同等の＜１
１１＞配向性があることを示す。
従って、本発明製造法は、＜１１１＞配向性をもったま
ま、結晶粒を粗大化できることを示唆している。
ま、結晶粒を粗大化できることを示唆している。
第４図は、各薄膜の損傷強度を示す、薄膜りに対する寿
命中央値比は、７〜１５であり、従来法に比べ寿命が約
７〜１５倍延びることを示す。この結果は、結晶粒を粗
大化することにより耐損傷特性を著しく改善できること
を示唆する。なお、試験温度は２５０℃で行なった。
命中央値比は、７〜１５であり、従来法に比べ寿命が約
７〜１５倍延びることを示す。この結果は、結晶粒を粗
大化することにより耐損傷特性を著しく改善できること
を示唆する。なお、試験温度は２５０℃で行なった。
第５図は、各薄膜のエレクトロマイグレーション強度を
示す、試験条件は温度８０℃、電流密度ｌ Ｘ １０’
Ａｃｍ″″！である。薄膜りに対する寿命中央値比は、
約１．２〜１．５を示し、従来材と同等以上の強度をも
つ。
示す、試験条件は温度８０℃、電流密度ｌ Ｘ １０’
Ａｃｍ″″！である。薄膜りに対する寿命中央値比は、
約１．２〜１．５を示し、従来材と同等以上の強度をも
つ。
第１図は加工度と、その後の加熱温度との関係を再結晶
粒の成長あり、なしの範囲で示したものである。
粒の成長あり、なしの範囲で示したものである。
加工度（％）をＦとすると加熱温度Ｔ （’Ｃ）はＴ≧
６５０−２．５Ｆ が結晶粒の成長の範囲を示す。
６５０−２．５Ｆ が結晶粒の成長の範囲を示す。
すなわち、４０％以上の加工度を与えた後、上のＴの式
によって加熱温度を決めればよい。
によって加熱温度を決めればよい。
本発明によれば、薄膜の配向性を損うことなく結晶粒を
粗大化することができる。このため、耐エレクトロマイ
グレーション特性を低下させることなく、損傷強度を著
しく向上することができる。
粗大化することができる。このため、耐エレクトロマイ
グレーション特性を低下させることなく、損傷強度を著
しく向上することができる。
第１図は、本発明の一嚢施例の粒成長に及ぼす加熱温度
と加工Ｊｊｃ１の影響を示す実験結果を示す図、第２図
は本発明の一実施例である結晶粒径を示す図、第３図は
本発明の一実施例のうち、配向性を示す図、第４図は本
発明の一実施例のうち、ストレスマイグレーション強度
を示す図、第５図は本発明の一実施例のエレクトロマイ
グレーション強度を示す図である。 Ｆ・・・加工度（％）。
と加工Ｊｊｃ１の影響を示す実験結果を示す図、第２図
は本発明の一実施例である結晶粒径を示す図、第３図は
本発明の一実施例のうち、配向性を示す図、第４図は本
発明の一実施例のうち、ストレスマイグレーション強度
を示す図、第５図は本発明の一実施例のエレクトロマイ
グレーション強度を示す図である。 Ｆ・・・加工度（％）。
Claims (1)
- １、アルミニウムあるいは銅を基本組成とする薄膜に、
４０％以上の冷間加工度を与えた後、加工度（％）をＦ
とするとき（６５０−２．５Ｆ）℃以上となる温度に加
熱して再結晶させ、その後、結晶粒の粗大化を図ること
を特徴とする配線材料の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28334887A JPH01125954A (ja) | 1987-11-11 | 1987-11-11 | 配線材料の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28334887A JPH01125954A (ja) | 1987-11-11 | 1987-11-11 | 配線材料の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01125954A true JPH01125954A (ja) | 1989-05-18 |
Family
ID=17664322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28334887A Pending JPH01125954A (ja) | 1987-11-11 | 1987-11-11 | 配線材料の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01125954A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6670639B1 (en) | 1999-06-22 | 2003-12-30 | Nec Corporation | Copper interconnection |
-
1987
- 1987-11-11 JP JP28334887A patent/JPH01125954A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6670639B1 (en) | 1999-06-22 | 2003-12-30 | Nec Corporation | Copper interconnection |
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