JPS6255245B2 - - Google Patents
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- JPS6255245B2 JPS6255245B2 JP12310680A JP12310680A JPS6255245B2 JP S6255245 B2 JPS6255245 B2 JP S6255245B2 JP 12310680 A JP12310680 A JP 12310680A JP 12310680 A JP12310680 A JP 12310680A JP S6255245 B2 JPS6255245 B2 JP S6255245B2
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Landscapes
- Non-Insulated Conductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はAuを主成分とする導電用導体の上下
にそれぞれ密着層、拡散防止層に相当する複数の
金属層を形成した導体構造に関するものである。
にそれぞれ密着層、拡散防止層に相当する複数の
金属層を形成した導体構造に関するものである。
バルブメモリ等においてAuを導体に用いる際
に、下地との密着性、下地との拡散、エレクトロ
マイグレーシヨンによる自己拡散の抑制等を改善
するためAuの上下面に高融点金属層を形成する
構成が採用されている。この場合Ti―Au，Cr―
Au等の構成も採用されているが、これらの単一
金属層ではこれらの総ての条件を満足できず、複
数の金属層を形成すると効果的である。この複数
の金属層として従来Ti―Pt―Auの組合せが一般
に用いられている。
に、下地との密着性、下地との拡散、エレクトロ
マイグレーシヨンによる自己拡散の抑制等を改善
するためAuの上下面に高融点金属層を形成する
構成が採用されている。この場合Ti―Au，Cr―
Au等の構成も採用されているが、これらの単一
金属層ではこれらの総ての条件を満足できず、複
数の金属層を形成すると効果的である。この複数
の金属層として従来Ti―Pt―Auの組合せが一般
に用いられている。
ところがこの構成では、Ti―Au間およびPt―
Au間の拡散が著しい上、直流負荷電流による
MTTF（平均無故障時間）がMo―Au，Ti―Au
より小さい等の問題があつた。
Au間の拡散が著しい上、直流負荷電流による
MTTF（平均無故障時間）がMo―Au，Ti―Au
より小さい等の問題があつた。
また、Ti―Pd―Auの組合せも用いられている
が、この場合もPd―Auの拡散が問題となつてい
る。
が、この場合もPd―Auの拡散が問題となつてい
る。
本発明は上間の問題を解決するためのもので、
下地との密着性、拡散抑制が良好で、しかも
MTTFの大きな導体構造を提供することを目的
としている。
下地との密着性、拡散抑制が良好で、しかも
MTTFの大きな導体構造を提供することを目的
としている。
次に図面に関連して本発明の実施例を説明す
る。
る。
第１図は本発明に係る導体構造をバブルメモリ
に適用した実施例を示す断面図で、図中、１は基
板、２は基板１上に形成されたガーネツト層、３
はガーネツト層２上に形成された導体、４はガー
ネツト層２上に導体３を覆つて形成されたSiO2
層、５はSiO2層４上に形成されたパーマロイパ
ターン、６はSiO2層４上にパーマロイパターン
５を覆つて形成されたSiO2層である。
に適用した実施例を示す断面図で、図中、１は基
板、２は基板１上に形成されたガーネツト層、３
はガーネツト層２上に形成された導体、４はガー
ネツト層２上に導体３を覆つて形成されたSiO2
層、５はSiO2層４上に形成されたパーマロイパ
ターン、６はSiO2層４上にパーマロイパターン
５を覆つて形成されたSiO2層である。
導体３はAuよりなり、その上下面には、それ
ぞれMoまたはＷの拡散防止層７とTaの密着層８
とが形成される。すなわち導体構造はTa―Mo
（またはＷ）―Auの組合せとなつており、このよ
うな構成とすることによつて、密着性を損なわず
に拡散防止をはかることが可能である。次にこの
ことを具体的に説明する。
ぞれMoまたはＷの拡散防止層７とTaの密着層８
とが形成される。すなわち導体構造はTa―Mo
（またはＷ）―Auの組合せとなつており、このよ
うな構成とすることによつて、密着性を損なわず
に拡散防止をはかることが可能である。次にこの
ことを具体的に説明する。
第２図は横軸にとつたアニール温度〔℃〕によ
る各種構成のAuを主成分とする導体の抵抗増加
率（ΔＲ―Ro）（％）の変化状況を示すグラフで
ある。各々の抵抗増加率は、N2ガスを流した拡
散炉中に温度別にそれぞれ３時間試料を入れ、導
体抵抗の増加率を測定することにより行なつた。
図中、Ａ点に関しては、Tiを密着層に用いたTi
―Auの構成で、400℃に関してのみ実験した値で
ある。カーブイは密着層としてTiを用いTi―Au
間の拡散を防止するために拡散防止層としてのPt
を介在させたTi―Pt―Auの構成のもの、カーブ
ロは密着層としてTaを用い拡散防止層がないTa
―Auの構成のものを示す。
る各種構成のAuを主成分とする導体の抵抗増加
率（ΔＲ―Ro）（％）の変化状況を示すグラフで
ある。各々の抵抗増加率は、N2ガスを流した拡
散炉中に温度別にそれぞれ３時間試料を入れ、導
体抵抗の増加率を測定することにより行なつた。
図中、Ａ点に関しては、Tiを密着層に用いたTi
―Auの構成で、400℃に関してのみ実験した値で
ある。カーブイは密着層としてTiを用いTi―Au
間の拡散を防止するために拡散防止層としてのPt
を介在させたTi―Pt―Auの構成のもの、カーブ
ロは密着層としてTaを用い拡散防止層がないTa
―Auの構成のものを示す。
第２図から明らかなように、400℃、３時間の
アニール処理で比較すると、現在主に使用されて
いるTi―Au構成のものは、同じアニール処理を
行なつたTa―Auの構成のものに比べ16倍以上抵
抗が増大している。これは、Ti―Auの拡散がTa
―Auの拡散より大きいことに起因しているもの
と考えられる。そして、Ptの拡散防止層を設け
Ti―Pt―Auの構成とした場合のイにおいても、
Taを密着層とし、拡散防止層を設けないTa―Au
のロと同程度の抵抗増加率にしかならない。Ta
―Auにおいて拡散防止層を設ける場合当然第２
図ロより更に抵抗増加率が低減するが、もしこれ
と同程度の抵抗増加率の低減をTi―Pt―Auで行
なおうとすると、拡散防止層たるPtの厚さを一段
と厚く形成しなければならない。
アニール処理で比較すると、現在主に使用されて
いるTi―Au構成のものは、同じアニール処理を
行なつたTa―Auの構成のものに比べ16倍以上抵
抗が増大している。これは、Ti―Auの拡散がTa
―Auの拡散より大きいことに起因しているもの
と考えられる。そして、Ptの拡散防止層を設け
Ti―Pt―Auの構成とした場合のイにおいても、
Taを密着層とし、拡散防止層を設けないTa―Au
のロと同程度の抵抗増加率にしかならない。Ta
―Auにおいて拡散防止層を設ける場合当然第２
図ロより更に抵抗増加率が低減するが、もしこれ
と同程度の抵抗増加率の低減をTi―Pt―Auで行
なおうとすると、拡散防止層たるPtの厚さを一段
と厚く形成しなければならない。
このようなことから、本発明に係る導体構造に
おいて、Taを密着層に用いていることはTiを密
着層に用いる構造よりはるかに有利である。
おいて、Taを密着層に用いていることはTiを密
着層に用いる構造よりはるかに有利である。
また、本発明に係る導体構造ではMoまたはＷ
を拡散防止層として用いている。ここで、導体の
Auと拡散防止層との拡散が少ないことが望まれ
る。
を拡散防止層として用いている。ここで、導体の
Auと拡散防止層との拡散が少ないことが望まれ
る。
拡散防止層として、Moを用いた場合を考える
と、Mo―Auは600℃の高温においてもわずか
1.1at.％しか固溶せず、拡散は極めて少ない。
と、Mo―Auは600℃の高温においてもわずか
1.1at.％しか固溶せず、拡散は極めて少ない。
また、本発明に係る導体構造で拡散防止層とし
てＷを用いた場合では、Ｗ―AuはAuの融点1063
℃付近まで合金を作らないため拡散しない。
てＷを用いた場合では、Ｗ―AuはAuの融点1063
℃付近まで合金を作らないため拡散しない。
これに対して、従来のPtを拡散防止層とする導
体構造では、Pt―Auの拡散が大きい（温度325〜
600℃において、拡散係数の定数D0＝6.6×10-8、
活性化エネルギＱ＝0.95eV）。従つて、Ta―Mo
―Au，Ta―Ｗ―Auの構成の場合は、Ti―Pt―
Auの構成の場合より薄い膜厚で同様の効果をあ
げることができ、しかもTaは下地層との密着性
がよいので導体密着性を損うことはない。さらに
Ti，Ptの電気抵抗がそれぞれ47.8×10-8Ω・ｍ，
10.6×10-8Ω・ｍであるのに対し、Ta，Mo，Ｗ
の電気抵抗はそれぞれ15×10-8Ω・ｍ，5.6×
10-8Ω．ｍ，5.5×10-8Ω・ｍと小さく、同じ膜
厚でも抵抗が低く電力損失が少なくてすむ。
体構造では、Pt―Auの拡散が大きい（温度325〜
600℃において、拡散係数の定数D0＝6.6×10-8、
活性化エネルギＱ＝0.95eV）。従つて、Ta―Mo
―Au，Ta―Ｗ―Auの構成の場合は、Ti―Pt―
Auの構成の場合より薄い膜厚で同様の効果をあ
げることができ、しかもTaは下地層との密着性
がよいので導体密着性を損うことはない。さらに
Ti，Ptの電気抵抗がそれぞれ47.8×10-8Ω・ｍ，
10.6×10-8Ω・ｍであるのに対し、Ta，Mo，Ｗ
の電気抵抗はそれぞれ15×10-8Ω・ｍ，5.6×
10-8Ω．ｍ，5.5×10-8Ω・ｍと小さく、同じ膜
厚でも抵抗が低く電力損失が少なくてすむ。
第１図に示す導体構造は、例えば次の手順によ
り形成される。
り形成される。
拡散防止層７、密着層８は、Ｅビーム蒸着法
で、基板温度250℃、蒸着レート３〜20Å／secの
条件（Ｗだけは基板温度250℃、蒸着レート１〜
５Å／secの条件）でそれぞれ100〜150Å、200〜
600Å蒸着する。導体３はＥビーム蒸着法で3000
〜4000Å蒸着する（基板温度250℃、蒸着レート
10〜15Å／sec）。この薄膜のパターン化はリソグ
ラフイ法により行う。なお、この薄膜の形成はＥ
ビーム蒸着法以外の方法でも可能であり、その場
合も上記の効果を奏することは勿論である。第３
図に本発明の実施例の導体構造のアニールによる
抵抗増加率を示す。これはアニール時間３時間、
拡散防止層たるＷ，Mo膜厚600Åの場合を示す。
300℃以下では抵抗の変化がなく、300℃以上では
抵抗の減少が見られる。抵抗の増加率がマイナス
になつているのは熱によつて、AuやTa，Mo，Ｗ
の内部の欠陥等が減少するためである。
で、基板温度250℃、蒸着レート３〜20Å／secの
条件（Ｗだけは基板温度250℃、蒸着レート１〜
５Å／secの条件）でそれぞれ100〜150Å、200〜
600Å蒸着する。導体３はＥビーム蒸着法で3000
〜4000Å蒸着する（基板温度250℃、蒸着レート
10〜15Å／sec）。この薄膜のパターン化はリソグ
ラフイ法により行う。なお、この薄膜の形成はＥ
ビーム蒸着法以外の方法でも可能であり、その場
合も上記の効果を奏することは勿論である。第３
図に本発明の実施例の導体構造のアニールによる
抵抗増加率を示す。これはアニール時間３時間、
拡散防止層たるＷ，Mo膜厚600Åの場合を示す。
300℃以下では抵抗の変化がなく、300℃以上では
抵抗の減少が見られる。抵抗の増加率がマイナス
になつているのは熱によつて、AuやTa，Mo，Ｗ
の内部の欠陥等が減少するためである。
以上述べたように、本発明によれば、Ta―Au
の拡散がTi―Auより少ないため、中間層のMo
（またはＷ）が薄くてよく、またTaはHF以外の
酸におかされず耐蝕性に優れかつSiO2等の下地
層との密着性がよい。さらにMo，ＷとAuとの拡
散が少ないのでAuの物質、化学的信頼性を改善
するのに効果がある。従つてTi―Pt―Auの構成
のものより薄くても同一の効果が得られ、しかも
Mo，ＷはPtより安くコストを低減できる。また
MTTFが小さくなる問題も解決できる。
の拡散がTi―Auより少ないため、中間層のMo
（またはＷ）が薄くてよく、またTaはHF以外の
酸におかされず耐蝕性に優れかつSiO2等の下地
層との密着性がよい。さらにMo，ＷとAuとの拡
散が少ないのでAuの物質、化学的信頼性を改善
するのに効果がある。従つてTi―Pt―Auの構成
のものより薄くても同一の効果が得られ、しかも
Mo，ＷはPtより安くコストを低減できる。また
MTTFが小さくなる問題も解決できる。
第１図は本発明を適用したバブルメモリの実施
例を示す断面図、第２図は各種構成の導体の特性
を示すグラフ、第３図は本発明の実施例のアニー
ル温度と抵抗増加率の関係を示す線図で、図中、
３は導体、７は拡散防止層、８は密着層である。
例を示す断面図、第２図は各種構成の導体の特性
を示すグラフ、第３図は本発明の実施例のアニー
ル温度と抵抗増加率の関係を示す線図で、図中、
３は導体、７は拡散防止層、８は密着層である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 第１の絶縁層上に第１の密着層、第１の拡散
防止層、更にAuを主成分とする導体、第２の拡
散層防止層、第２の密着層、第２の絶縁層を順に
積層してなる導体構造において、 前記第１、第２の密着層がTaにより形成され
ているとともに、前記第１、第２の拡散防止層が
MoまたはＷにより形成されていることを特徴と
する導体構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12310680A JPS5746406A (en) | 1980-09-05 | 1980-09-05 | Conductor structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12310680A JPS5746406A (en) | 1980-09-05 | 1980-09-05 | Conductor structure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5746406A JPS5746406A (en) | 1982-03-16 |
| JPS6255245B2 true JPS6255245B2 (ja) | 1987-11-19 |
Family
ID=14852326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12310680A Granted JPS5746406A (en) | 1980-09-05 | 1980-09-05 | Conductor structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5746406A (ja) |
-
1980
- 1980-09-05 JP JP12310680A patent/JPS5746406A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5746406A (en) | 1982-03-16 |
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