JPS62240733A - 半導体配線材料用b含有アルミニウム合金 - Google Patents

半導体配線材料用b含有アルミニウム合金

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JPS62240733A
JPS62240733A JP8218186A JP8218186A JPS62240733A JP S62240733 A JPS62240733 A JP S62240733A JP 8218186 A JP8218186 A JP 8218186A JP 8218186 A JP8218186 A JP 8218186A JP S62240733 A JPS62240733 A JP S62240733A
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沢田 進
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治 叶野
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はMoS型半導体の各電極の接続配線などに用い
る半導体配線材料用アルミニウム合金に関する。
[従来の技術] 半導体集積回路は近年急速に発展し、その機能の拡大と
ともに、各構成素子間を電気的に相互接続する薄膜金属
配線はさらに微細化、高密度化の傾向にある。
薄膜金属配線として現在Al蒸着暎が多く用いられてい
る。これはAlが (a)シリコンとのオーミック接触が容易に得られる。
(b)真空蒸着で導電性の良い膜となる。
(c)シリコンの酸化膜(S i O2)との密着性が
良い。
(d)化学的に安定でSiO□と反応しない。
(e)フォトレジストによる加工が容易である。
(f)リードボンディング性が良い。
など総合的にみて有利であると考えられているからであ
る。蒸着用Al合金としては通常Al°−1wt%Si
合金が用いられている。
[発明が解決しようとする問題点] 一方、At配線膜の欠点としては、 (a)エレクトロマイグレーションを起こし電流密度が
10″’A/am2以上になると断線する。スパッタリ
ングや真空蒸着の際に特に段差のあるところでは均一な
厚さに成膜させることは難しく、第1図に示すように部
分的に薄・・い所3ができるとその部分の電流密度が高
くなるために上記のエレクトロマイグレーションが発生
し、その部分から断線することがある。
(b)ヒロックと呼ばれる突起が発生し、近接配線間(
多層配線間の場合は層間)での短絡を起こす。
などがある。
[問題点を解決するための手段] エレクトロマイグレーションとは、高電流密度下でAl
原子が電子と衝突することにより運動エネルギーを得て
電子の動く方向に移動するために、Al原子の移動した
跡に原子空孔(ボイド)が発生し、この結果配線の断面
積が減少し電流密度がさらに大きくなり、ジュール熱な
どによる湿度上昇が生じて、ボイドの成長がますます加
速され、ついには断線に至る現象である。このAl原子
の移動は通常Alの結晶粒界を伝わる粒界拡散によって
起こり粒界を何らかの析出物でふさいでしまえば粒界拡
散が起こり難くなリエレクトロマイグレーションによる
ボイドの発生及び成長を防止することができる。
次にヒロックは上記エレクトロマイグレーションにより
移動したAl原子が表面へ突起するものである。これを
防ぐにはボイドと同様5粒界を何らかの析出物でふさい
で粒界拡散が起こり難くすることが有効である。
以」二のようにエレクトロマイグレーションによるボイ
ドやヒロックを防ぐには粒界に何らかの元素を析出させ
て粒界拡散を抑制することが有効と考えられる、粒界へ
の析出を起こす合金元素はいくつかあるが、母相への溶
解度が大きい元素はAl合金の電気抵抗を上げてしまう
ため使用できない。従って、本発明者らは合金元素につ
いて鋭意研究を重ねた結果、Zr、Hf、V、Nb+ 
Ta、Cr、Mo及びWからなる群より選ばれた1種類
又は2種類以上の合金元素MeをBと一緒に添加すると
粒界拡散抑止効果が大きく、さらに従来から知られてい
るエレクトロマイグレーションの防止に効果のある金属
元素であるCu、Co。
Mn、Ni、Sn、In、Au及びΛgからなる群より
選ばれた1種類又は2種類以上の合金元素Mを少量添加
すると粒界拡散抑止効果が一層大きくなり、エレク1〜
ロマイグレーション防止効果が高まることを見いだし、
この知見に基づいて本発明をなすに至った。
[発明の構成] すなわち1本発明は、 (1)Cu、Co、Mn、Nip Sn、I n、Au
及びΛgからなる群より選ばれた1種類又は2種類以上
の合金元素を0.0001〜0.02wt%、Zr、H
f、V、Nb、Ta、Cr’、Mo及びWからなる群よ
り選ばれた1種類又は2種類以上の合金元素を0.00
2〜0.7wt%、B0.002〜0.5wt% 、残
部Al及び不可避的不純物からなる半導体配線材料用B
含有アルミニウム合金       及び (2)Cu、C0.Mn、Ni、Sn、In、Au及び
Λgからなる群より選ばれた1種類又は2種類以上の合
金元素を0.0001〜0.02wt%、Zr、Hft
 Vt Nb、Ta、Cr、Mo及びWからなる群より
選ばれた1種類又は2種類以上の合金元素を0.002
〜0.7wt%、B0.002〜0.5wt% 、Si
0.5〜1.5wt% 、残部Al及び不可避的不純物
からなる半導体配線材料用B含有アルミニウム合金を提
供する。
[発明の効果] 本発明のB含有アルミニウム合金はエレクトロマイグレ
ーションの防止、ヒロックの形成の防止に有効であり、
半導体集積回路の配線材料として極めて優れた材料であ
る。
[発明の詳細な説明] 本発明の合金はスパッタリング又は真空蒸着により半導
体装置の配線材料として用いられる。
本発明の合金組成のBの添加量が0.002wt%未滴
の場合は前記配線材料であ、るAl又はAl−Si合金
に完全に固溶してしまいM e B xが析出せず、ま
たQ、5wt%を超えると配線の電気抵抗が大きくなり
好ましくないので添加量を0.002〜0.5wt%と
する。Zr、Hf。
V、Nb、Ta、Cr、Mo及びWからなる群より選ば
れた1種類又は2種類以上の合金元素Meの添加量が0
.002wt%未満の場合は前記配線材料であるAl又
はAl−Si合金に完全に固溶してしまいM e B 
xが析出せず、また0、7wt%を超えると配線の電気
抵抗が大きくなり好ましくないので添加量を0.002
〜0.7wt%とする。また、Cu、C0.Mn、Ni
、Sn。
In、Au及びΛgからなる群より選ばれた1種類又は
2種類以上の合金元素Mの添加量が0.0001wt%
未満の場合は全くエレクトロマイグレーションの防止に
効果がなく、0.02wt%を超えると配線の電気抵抗
が大きくなり好ましくないので添加量を0.0001〜
0.02wt%とする。さらに好ましくは本発明のAl
−Me−B−M合金にSiを添加して半導体SiとAl
の相互拡散を抑制することができる。Siの添加量が0
.5%未満の場合はAl−5iコンタクト部でのSiと
Alの相互拡散の防止効果が小さく、きくなり好ましく
ないので添加量を0.5〜1゜5 w t%とする。
以上の半導体配線材料用アルミニウム合金は通常高純度
(99,999wt%)At或いは高純度(99,99
9wt%)Siを溶解したAl−Si合金に、Zr、H
f、V、Nb、Ta、Cr、Mo及びWからなる群より
選ばれた1種類又は2種類以上の合金光lAM eと、
高純度(99゜95wt%)の結晶Bと、Cu、Co、
Mn、Ni、Sn、In、Au及びΛgからなる群より
選ばれた1種類又は2種類以上の合金元素Mを大気中で
溶解鋳造し、次にこの鋳造材をそのまま機械加工して真
空蒸着材又はスパッタリング用ターゲッ1〜板とするこ
とができる。このようにして作成されたターゲツト板は
上記の鋳造の際にMe、Bの一部がM e B xとな
って、このM e B xが核効果を起こし、鋳造組織
を微細化するとともに鋳造材に残存するMe、Bが多い
ためにスパッタリング又は真空蒸着による薄膜の均一性
に非常に優れており、さらにまた、この薄膜において前
記のMe、BがM e B xとなって結晶粒界に析出
し、エレクトロマイグレーションの防止に効果のある金
属元素Mの効果と相まって、エレクトロマイグレーショ
ンによるボイドやヒロック形成の防止に極めて有効に作
用する。なお、鋳造材のかわりに鋳造後所定の形状に加
工しそれをさらに熱処理してスパッタリング又は真空蒸
着材とすることもできる。この場合熱処理によって再結
晶化するとMeBxが析出して核効果により結晶が微細
化し、スパッタリング又は真空蒸着材の組織の均一性が
向上する。これによって薄膜の均一性を向上させること
もできる0次に実施例について説明する。
[実施例] 高純度(99,999wt%)Al又は高純度Al−S
i合金、高純度(99,95wt%)の結晶B及びZ 
r + Hf t V r N b # T a t 
Cr *M0.Wからなる群より選ばれた1種類又は2
種類以上の高純度金属Me及びCu、C0.Mn。
Ni、Sn、In、Au及びΛgからなる群より選ばれ
た1種類又は2種類以上の合金元素Mを第1表に示す組
成に調整した後、高純度アルミするつぼ内へ装入し抵抗
加熱炉で大気中で溶解した。
溶解後、所定の峙型へ鋳造した。鋳造材はそのまま機械
加工により切削、研磨して所定の形状にしスパッタリン
グ用ターゲツト板とした。
上記ターゲツト板を用いてシリコン基板上に幅6ミクロ
ン、長さ380ミクロンのスパッタリング蒸着膜を形成
した。この薄膜の特性を調べるために温度175℃で連
続して電流密度lX10’A/Cm”の電流を流した。
その時の平均の故障発生に至る時間(平均故障時間)を
第1表に示す。
同じく第1表には比較例として純AL、Al−CU合金
及びA l −Cu −S i合金についての試験結果
も示す。
以上の第1表から明らかなように従来の純Al、AL−
Cu合金及びAl−Cu−5i合金に比較して、本発明
のAl−Me−B−M合金及びΔl−5i−M1−5i
−合金による蒸着配線膜の高温、連続通電下における平
均故障時間は大幅に改善され、ALCu−3^、合金の
2倍以上と□1.1 なっている。このように本発明のA l −M e −
B−M合金及びA l−5i−Me−B−M合金はエレ
クトロマイグレーションによるボイドやヒロックの形成
の防止に有効であり、半導体集積回路用配線材料として
極めて優れた材料であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
第1図はシリコン基板上にAl配線膜を蒸着した部分の
断面図である。 1:シリコン基板 2:Al配線膜

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)Cu、Co、Mn、Ni、Sn、In、Au及び
    Λgからなる群より選ばれた1種類又は2種類以上の合
    金元素を0.0001〜0.02wt%、Zr、Hf、
    V、Nb、Ta、Cr、Mo及びWからなる群より選ば
    れた1種類又は2種類以上の合金元素を0.002〜0
    .7wt%、B0.002〜0.5wt%、残部Al及
    び不可避的不純物からなる半導体配線材料用B含有アル
    ミニウム合金。 (2)Cu、Co、Mn、Ni、Sn、In、Au及び
    Λgからなる群より選ばれた1種類又は2種類以上の合
    金元素を0.0001〜0.02wt%、Zr、Hf、
    V、Nb、Ta、Cr、Mo及びWからなる群より選ば
    れた1種類又は2種類以上の合金元素を0.002〜0
    .7wt%、B0.002〜0.5wt%、Si0.5
    〜 1.5wt%、残部Al及び不可避的不純物からなる半
    導体配線材料用B含有アルミニウム合金。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0606761A2 (en) * 1992-12-28 1994-07-20 Kawasaki Steel Corporation Semiconductor device and process for production thereof
US5554889A (en) * 1992-04-03 1996-09-10 Motorola, Inc. Structure and method for metallization of semiconductor devices
FR2756572A1 (fr) * 1996-12-04 1998-06-05 Pechiney Aluminium Alliages d'aluminium a temperature de recristallisation elevee utilisee dans les cibles de pulverisation cathodiques
US6465376B2 (en) 1999-08-18 2002-10-15 International Business Machines Corporation Method and structure for improving electromigration of chip interconnects
US7017382B2 (en) 2000-03-28 2006-03-28 Honeywell International Inc. Methods of forming aluminum-comprising physical vapor deposition targets; sputtered films; and target constructions
CN104264008A (zh) * 2014-09-29 2015-01-07 国网河南省电力公司周口供电公司 一种复合铝合金导线及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60100644A (ja) * 1983-11-02 1985-06-04 Sumitomo Electric Ind Ltd ボンデイングワイヤ用アルミニウム合金
JPS60248861A (ja) * 1984-05-22 1985-12-09 Sumitomo Electric Ind Ltd ボンデイングワイヤ用アルミニウム合金
JPS619536A (ja) * 1984-06-21 1986-01-17 Sumitomo Electric Ind Ltd ボンディングワイヤ用アルミ合金細線の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60100644A (ja) * 1983-11-02 1985-06-04 Sumitomo Electric Ind Ltd ボンデイングワイヤ用アルミニウム合金
JPS60248861A (ja) * 1984-05-22 1985-12-09 Sumitomo Electric Ind Ltd ボンデイングワイヤ用アルミニウム合金
JPS619536A (ja) * 1984-06-21 1986-01-17 Sumitomo Electric Ind Ltd ボンディングワイヤ用アルミ合金細線の製造方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5554889A (en) * 1992-04-03 1996-09-10 Motorola, Inc. Structure and method for metallization of semiconductor devices
EP0606761A2 (en) * 1992-12-28 1994-07-20 Kawasaki Steel Corporation Semiconductor device and process for production thereof
FR2756572A1 (fr) * 1996-12-04 1998-06-05 Pechiney Aluminium Alliages d'aluminium a temperature de recristallisation elevee utilisee dans les cibles de pulverisation cathodiques
WO1998024945A1 (fr) * 1996-12-04 1998-06-11 Aluminium Pechiney Cibles de pulverisation cathodique en alliage d'aluminium
US6264813B1 (en) 1996-12-04 2001-07-24 Aluminum Pechiney Cathodic sputtering targets made of aluminum alloy
US6465376B2 (en) 1999-08-18 2002-10-15 International Business Machines Corporation Method and structure for improving electromigration of chip interconnects
US7017382B2 (en) 2000-03-28 2006-03-28 Honeywell International Inc. Methods of forming aluminum-comprising physical vapor deposition targets; sputtered films; and target constructions
CN104264008A (zh) * 2014-09-29 2015-01-07 国网河南省电力公司周口供电公司 一种复合铝合金导线及其制备方法

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