JPS5943570A - 薄膜配線 - Google Patents
薄膜配線Info
- Publication number
- JPS5943570A JPS5943570A JP57153896A JP15389682A JPS5943570A JP S5943570 A JPS5943570 A JP S5943570A JP 57153896 A JP57153896 A JP 57153896A JP 15389682 A JP15389682 A JP 15389682A JP S5943570 A JPS5943570 A JP S5943570A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- copper
- alloy
- chromium
- zirconium
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/60—Electrodes characterised by their materials
- H10D64/62—Electrodes ohmically coupled to a semiconductor
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Conductive Materials (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】
〔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 |
|---|---|---|---|
| JP57153896A JPS5943570A (ja) | 1982-09-06 | 1982-09-06 | 薄膜配線 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57153896A 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 |
|---|---|---|---|
| JP57153896A 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 JP57153896A 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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