JPS5943570A - 薄膜配線 - Google Patents
薄膜配線Info
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- JPS5943570A JPS5943570A JP15389682A JP15389682A JPS5943570A JP S5943570 A JPS5943570 A JP S5943570A JP 15389682 A JP15389682 A JP 15389682A JP 15389682 A JP15389682 A JP 15389682A JP S5943570 A JPS5943570 A JP S5943570A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/45—Ohmic electrodes
- H01L29/456—Ohmic electrodes on silicon
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、半導体素子、特にバイポーラ集積回路素子、
およびバブル磁区素子表面弾性波素子等の高電流密度用
に適した配線市極利料に関するものである。
およびバブル磁区素子表面弾性波素子等の高電流密度用
に適した配線市極利料に関するものである。
現在、バイポーラ集積回路素子では、高電流密度用の配
線材料としてアルミニウム、・銅合金が用いられている
。この材料に流し得る最高宵、流密度−3X 10 ’
A、/L:rn2程度であり、1丁tm密度は現在既
にこのレベルに達しており、アルミニウム・銅合金では
将来の高集積化に耐えない。また、高率(゛)1化のた
めの微細化は配線および’l−を離断面積の減少を招く
。現在のアルミニウム合金を使う限り配線抵抗が増し、
信号遅延、電圧降下、ジュール発熱等の問題が、高集積
化の障害となる。したがって、より低い中、気抵抗率を
有す材料の開発が必要である。5 〔発明の目的〕 本発明は、高い電流密度下(たとえばI X 106A
/ /−n+ 2以上)での通電に耐えると同時に、
現在用いられているアルミニウム・銅合金よりも低い電
気抵抗率を有する材料t+j^供することを目的とする
。
線材料としてアルミニウム、・銅合金が用いられている
。この材料に流し得る最高宵、流密度−3X 10 ’
A、/L:rn2程度であり、1丁tm密度は現在既
にこのレベルに達しており、アルミニウム・銅合金では
将来の高集積化に耐えない。また、高率(゛)1化のた
めの微細化は配線および’l−を離断面積の減少を招く
。現在のアルミニウム合金を使う限り配線抵抗が増し、
信号遅延、電圧降下、ジュール発熱等の問題が、高集積
化の障害となる。したがって、より低い中、気抵抗率を
有す材料の開発が必要である。5 〔発明の目的〕 本発明は、高い電流密度下(たとえばI X 106A
/ /−n+ 2以上)での通電に耐えると同時に、
現在用いられているアルミニウム・銅合金よりも低い電
気抵抗率を有する材料t+j^供することを目的とする
。
電流密度の1ttll限はエレクトロマイクレージョン
による劣化によって決まる。面jマイグレーション性を
増すために、金属の種類を変えること、合金化等の方法
がとられる。タングステンモリブデン等の高融点金属は
非常に高い耐マイグレーション性を有するが、電気抵抗
率がアルミニウムの2〜3倍以上(薄膜)であり、現在
の目的には適さない。アルミニウムより低抵抗の材料と
して、金。
による劣化によって決まる。面jマイグレーション性を
増すために、金属の種類を変えること、合金化等の方法
がとられる。タングステンモリブデン等の高融点金属は
非常に高い耐マイグレーション性を有するが、電気抵抗
率がアルミニウムの2〜3倍以上(薄膜)であり、現在
の目的には適さない。アルミニウムより低抵抗の材料と
して、金。
銀、銅がある。この中で銅は価格の而て楢′利であるが
、純銅では、耐−イグI/−ジョン性か必1′シも十分
でない。F、 M、 d ’ 1curleらのデータ
(TI+in 5olid Films 25−(19
75)pp、 531−5441 から判断すると3
x ]、 O’ A/m2程賄が限度と思われる。こ
れ以上の市と亜譜度で使うために合金化によって耐マイ
グレーション性を改善する。−ヒ記の文献では銅・べI
J IJクロムか有効なことを示しているが、この系は
軍1気抵抗率が高りf1効でない。抵抗率がそれほど悪
化せずに酬マイグレーンヨン性全改善できるものとし王
、を問・クロム、銅・ジルコニウム系がある。これらの
系でも市、気抵抗率が°アルミニウム以下であるために
はクロノ1.ジルコニウムの添加■−に;ti+1限が
あり、それぞれ、約2重量%クロノ・、1重陽チジルコ
ニウムとなる。
、純銅では、耐−イグI/−ジョン性か必1′シも十分
でない。F、 M、 d ’ 1curleらのデータ
(TI+in 5olid Films 25−(19
75)pp、 531−5441 から判断すると3
x ]、 O’ A/m2程賄が限度と思われる。こ
れ以上の市と亜譜度で使うために合金化によって耐マイ
グレーション性を改善する。−ヒ記の文献では銅・べI
J IJクロムか有効なことを示しているが、この系は
軍1気抵抗率が高りf1効でない。抵抗率がそれほど悪
化せずに酬マイグレーンヨン性全改善できるものとし王
、を問・クロム、銅・ジルコニウム系がある。これらの
系でも市、気抵抗率が°アルミニウム以下であるために
はクロノ1.ジルコニウムの添加■−に;ti+1限が
あり、それぞれ、約2重量%クロノ・、1重陽チジルコ
ニウムとなる。
以下、本発明全実施例を参照して詳細に説明するO
実施例1
銅・クロム合金の曹−晩配フ腺全以下のように12で作
製し7た。■シリコン基板全熱酸化して7ぐ而に0.2
μm 1.1のンリコン酸化膜層をj1戊する。■銅の
シリコン酸化膜への(=J若力は弱いので、接着層とし
てクロノ・全約50nmA着する。■^、空を破ること
なく、引き続いて銅・0.6小計係クロノ・合金ヲ0.
5μm %4着する。■西宮の)4トエツチング法によ
り、配線パターンを形成する。■400〜500℃で焼
鋪する。これに1蒸着時の井板温層二が150 ’CP
n度であるため5参着膜中に形成された多数の洛子欠陥
を除去し、抵抗値?下げるためである。
製し7た。■シリコン基板全熱酸化して7ぐ而に0.2
μm 1.1のンリコン酸化膜層をj1戊する。■銅の
シリコン酸化膜への(=J若力は弱いので、接着層とし
てクロノ・全約50nmA着する。■^、空を破ること
なく、引き続いて銅・0.6小計係クロノ・合金ヲ0.
5μm %4着する。■西宮の)4トエツチング法によ
り、配線パターンを形成する。■400〜500℃で焼
鋪する。これに1蒸着時の井板温層二が150 ’CP
n度であるため5参着膜中に形成された多数の洛子欠陥
を除去し、抵抗値?下げるためである。
このようにして作製した配線に300c、3x106A
、/cm2の条件で通電し、同時に作製した純銅配線と
比較した。断線までの時間(平均4命)は、幅3μIn
、長さ100μmの配線で、850I】であり、配線幅
が広いと、多少長くなる。この寿命は同条件で通電試験
した純銀の平均寿命701〕の100倍程であった。
、/cm2の条件で通電し、同時に作製した純銅配線と
比較した。断線までの時間(平均4命)は、幅3μIn
、長さ100μmの配線で、850I】であり、配線幅
が広いと、多少長くなる。この寿命は同条件で通電試験
した純銀の平均寿命701〕の100倍程であった。
全く同様の手順で、銅クロム合金の代りに、銅ジルコニ
ウノ・合金(0,2重量%ジルコニウム)を0.5μ+
11厚に蒸着し、配線パターンを形成した。
ウノ・合金(0,2重量%ジルコニウム)を0.5μ+
11厚に蒸着し、配線パターンを形成した。
幅37inT、長さ100 p mの配線に、300で
。
。
3 xl 0’ Atz2で通電し寿命全測定した。得
られた平均寿命は、65 Q hで、実施例1の銅・ク
ロl、合金より多少劣るものの、p);銅に比較すれば
約10倍の値である。また、ZrおよびCrの含有1i
と寿命との関係を求めると、第1図に示すように、Zr
およびCrの含有間がそれぞれ、はぼ002および00
5重量−以上であればAACuT、ll a合金以」二
の内命が得られることがわかった。
られた平均寿命は、65 Q hで、実施例1の銅・ク
ロl、合金より多少劣るものの、p);銅に比較すれば
約10倍の値である。また、ZrおよびCrの含有1i
と寿命との関係を求めると、第1図に示すように、Zr
およびCrの含有間がそれぞれ、はぼ002および00
5重量−以上であればAACuT、ll a合金以」二
の内命が得られることがわかった。
実施例2
実施例1に示した手順で作製した蒸着薄膜の1C気抵抗
値を測定した。添加元素の濃度を変え、ぐ訃りロ六合金
では6種類、作・ジルコニウム合金では3f・1.11
の試料について、500υ×I11の“焼鋪後の7b:
気抵抗率を求めた。第2図にその結果を示す。純銅の市
、気抵抗率はバルク値に比べ、1割程h(大きい。合金
元素を添加すると、0度増加に伴っで゛電気抵抗率も増
加し、濃度と゛電気抵抗率との間には、第2図に示すよ
うな直線関係がある。同濃度で比較すると、ジルコニウ
ムではクロムの2倍程度の電気抵抗率の増加がある。第
2図から明らかなように、クロノ、では8重−隈チ、ジ
ルコニウムでは4重搦チをそれぞれ銅に添加した合金薄
膜はいずれも、C11合金よりもはるかに工1/クトロ
マイグレーンヨン性のすぐれたW、MO膜以下の電気抵
抗を有し、実用に供することができる。
値を測定した。添加元素の濃度を変え、ぐ訃りロ六合金
では6種類、作・ジルコニウム合金では3f・1.11
の試料について、500υ×I11の“焼鋪後の7b:
気抵抗率を求めた。第2図にその結果を示す。純銅の市
、気抵抗率はバルク値に比べ、1割程h(大きい。合金
元素を添加すると、0度増加に伴っで゛電気抵抗率も増
加し、濃度と゛電気抵抗率との間には、第2図に示すよ
うな直線関係がある。同濃度で比較すると、ジルコニウ
ムではクロムの2倍程度の電気抵抗率の増加がある。第
2図から明らかなように、クロノ、では8重−隈チ、ジ
ルコニウムでは4重搦チをそれぞれ銅に添加した合金薄
膜はいずれも、C11合金よりもはるかに工1/クトロ
マイグレーンヨン性のすぐれたW、MO膜以下の電気抵
抗を有し、実用に供することができる。
以上説明したごとく、本発明によれば、銅にほぼ0.0
5〜8重量係のクロム、はぼ0.02〜4重t%のジル
コニウムを加えた合金は、W、MOより低抵抗で、かつ
現在最も耐性のあるA1合金(At、 CIl、 Ta
)よりも優れた耐マイグtz −ジョン性を有する。
5〜8重量係のクロム、はぼ0.02〜4重t%のジル
コニウムを加えた合金は、W、MOより低抵抗で、かつ
現在最も耐性のあるA1合金(At、 CIl、 Ta
)よりも優れた耐マイグtz −ジョン性を有する。
従って高電流密度用の電極配線材料として有用である。
鉋、1図および第2図はそれぞれ本発明の効果を示す曲
線図である。
線図である。
Claims (1)
- 1 クロムはぼ0.05〜8重曖チ、もしくはジルコニ
ウムはぼ0.02〜4重憎%を含む銅からなる薄膜配線
電極材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15389682A JPS5943570A (ja) | 1982-09-06 | 1982-09-06 | 薄膜配線 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15389682A JPS5943570A (ja) | 1982-09-06 | 1982-09-06 | 薄膜配線 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5943570A true JPS5943570A (ja) | 1984-03-10 |
JPH0425715B2 JPH0425715B2 (ja) | 1992-05-01 |
Family
ID=15572474
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15389682A Granted JPS5943570A (ja) | 1982-09-06 | 1982-09-06 | 薄膜配線 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5943570A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01248538A (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-04 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
JPH0262035A (ja) * | 1988-08-29 | 1990-03-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体装置 |
US5243222A (en) * | 1991-04-05 | 1993-09-07 | International Business Machines Corporation | Copper alloy metallurgies for VLSI interconnection structures |
US7755192B2 (en) | 2008-03-25 | 2010-07-13 | Tohoku University | Copper interconnection structure, barrier layer including carbon and hydrogen |
-
1982
- 1982-09-06 JP JP15389682A patent/JPS5943570A/ja active Granted
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01248538A (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-04 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
JPH0262035A (ja) * | 1988-08-29 | 1990-03-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体装置 |
US5243222A (en) * | 1991-04-05 | 1993-09-07 | International Business Machines Corporation | Copper alloy metallurgies for VLSI interconnection structures |
US7755192B2 (en) | 2008-03-25 | 2010-07-13 | Tohoku University | Copper interconnection structure, barrier layer including carbon and hydrogen |
US8163649B2 (en) | 2008-03-25 | 2012-04-24 | Advanced Interconnect Materials, Llc | Copper interconnection structure, semiconductor device, and method for forming copper interconnection structure |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0425715B2 (ja) | 1992-05-01 |
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