DE2647566B2 - Leiterstreifenstruktur, ihre Verwendung und Herstellung - Google Patents

Leiterstreifenstruktur, ihre Verwendung und Herstellung

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Description

Die Erfindung betrifft eine auf einem Substrat aufgebrachte Leiterstreifenstruktur, Verwendungsmöglichkeiten für eine solche Struktur und Verfahren zu ihrer Herstellung.
In der Halbleitertechnik und im Bereich der integrierten Schaltungen werden seit einigen Jahren dünne, schmale Leiterstreifen zum Verbinden von Elementen verwendet. Leiterstreifen ähnlicher Art werden auch in den neuentwickelten magnetischen, zylindrischen Einzelwanddomänen-Speicherelementen verwendet. Da diese Elemente immer kleiner werden, werden auch die verbindenden Leiterstreifen immer schmäler. Diese Leiterstreifen sind häufig aus Aluminium hergestellt. Höhere Komponentendichte und zunehmende Miniaturisierung führt zu großen Stromdichten. In einigen Leiterstreifen ist die Stromdichte so hoch, daß infolge der sogenannten Elektromigration Ausfälle auftreten, was die Zuverlässigkeit der Geräte beeinträchtigt.
Der Ausdruck »Elektromigration« bezieht sich auf einen durch Strom hervorgerufenen Materialtransport, der im Leitermaterial besonders bei erhöhter Temperatur auftritt. Wenn Strom fließt, werden Atome des Leitermaterials infolge des direkten Einflusses der sich bewegenden Elektronen und des angelegten elektrischen Feldes verlagert. Die Erscheinung des durch Strom indizierten Materialtransportes führt zu einer Schwächung der Leiterstreifen an gewissen Stellen und zum Materialaufbau an anderen Stellen. Das Ergebnis
kann ein unterbrochener Stromkreis an den Steilen sein, wo das Material entfernt wurde und ein Kurzschluß in jenen Bereichen, wo sich Material aufbaut. Außerdem kann die überlagernde Passivierungsschicht aus Glas, Siliciumnitrid oder Siliciumdioxid aufgrund der Mate- r> rialverschiebung beschädigt oder zerstört werden. Dies wiederum kann zu einem Versagen der Leiterstreifen infolge atmosphärischer Korrosion führen.
Das Problem der Elektromigration wurde zuerst in einem Bereicht von I. A. Bleck u.a., Rome Air iu Development Center, Griffits AFB New Yord, Technical Report TR66-31 (Dezember 1965) und in dem Artikel »Failure of Thin Aluminium Current-Carrying Stripes on Oxidized Silicon« in Physics of Failure in Electronics, Bd. 5, Seiten 496 bis 505 (1967) beschrieben, is Lösungen des Problems wurden schon in den US-Patentschriften 34 74 530 und 37 25 309 vorgeschlagen.
In dem erstgenannten Patent wird ein Verfahren zur Herstellung des Leiterstreifens beschrieben, worin der Dampfniederschlag des leitenden Materials beeinflußt wird, um Mindestbreite und -höhe des Leiterstreifens so zu bemessen, daß die Stromdichte auf einen Wert von weniger als 0,25 des maximal zulässigen Wertes begrenzt ist. Gleichzeitig wird der Selbstdiffusionskoeffizient des Leitermaterials unter Berücksichtigung der >■> angestrebten Lebensdauer und der Stromdichte eingestellt.
In dem zweiten Patent wird vorgeschlagen, einem Aluminiumleiterstreifen Kupfer zwischen 0,1 und 54 Gewichtsprozent zuzusetzen. Durch diese Zugabe jo wurde die Lebensdauer der Leiterstreifen aufgrund ihrer verbesserten Wiederstandsfähigkeit gegen Elektromigration wesentlich erhöht.
Als Zuschlag zum Aluminium zur Vermeidung von Elektromigration wurden auch andere Materialien r> vorgeschlagen. H. J. B h a 11 schlug in Applied Physics Letters, Seiten 30 bis 3i (1971) die Zugabe von Aluminiumtrioxid (AI2O)) vor. Gangulee u.a. in »Effecive Alloy Additions on Electromigration Failures in Thin Aluminium Thin Films«, Applied Physics Letters, Bd. 19, Seiten 76 bis 77 (1971) und d'Heurle u. a. in »Effects of Complex Alloy Additions on Electromigration in Aluminium Thin Films«, Proceedings 10lh Ann. ReI. Phys. Symp., Las Vegas, Nevada, Seiten 165 bis 170 (1972) schlugen die Zugabe von Magnesium, Nickel und r> Chrom vor.
Andere Vorschläge, die Widerstandsfähigkeit von Aluminium gegen Elektromigration zu verbessern, ziehen auf die Verwendung von Grenzschichten. Solche Grenzschichten aus einem anderen Material berühren r>o die Oberfläche oder die Unterfläche des Aluminiumfilms. Eine dünne Titanschicht wurde von J. C. Anderson in »Application of Thin Films in Microelectronics«, Thin Solid Films 12, 1 - 15, 1972 und von Patterson in »Ti-AI Metalization for Multilayer -55 Circuits« Electrochemical Soc. Fall Meeting 1972, Miami Beach, Florida, Seiten 633 bis 634 (1972) und von Gniewek u.a. in »Titan Overlay on Metallurgy«, IBM-TDB, Bd. 13, Nr. 5, Oktober 1970, Seite 1124 vorgeschlagen. 01 i ν e r u. a. (s. »Theory of the Failure of Semiconductor Contacts by Electromigration« Proc. 8th Annual Reliability Phys. Symp., Las Vegas, Nevada, Seiten 116 bis 120 [1970]) fanden keinen wesentlichen Unterschied bei der Verwendung einer Titanschicht.
In der US-Patentschrift 35 62 604 wird die Verwendung einer Grenzschicht aus Titan beschrieben, welche sich wenigstens auf einem Teil einer Aluminiumschicht befindet und mit einer zweiten Aluminiumschicht abgedeckt ist. Die Schichten werden im niedergeschlagen und anschließend einer !0 Minuten dauernden Wärmebehandlung bei annähernd 55O0C unterworfen. Durch die Wärmebehandlung soll die ohmsche Verbindung der Emitter-, Kollektor- und Basiskontakte zum darunterliegenden Silicium verbessert werden.
Untersuchungen von A g a r w a I a u. a. (s. J. Appl. Phys. Bd. 41, Seite 3945 [1970]) haben gezeigt, daß Zuverlässigkeitsprobleme auftreten, wonn die Leiterstreifenbreite von 15 μΐη auf 5 μίτι herabgesetzt wird. Es wurde beobachtet, daß die mittlere Zeit bis zum Ausfall durch Elektromigration etwa um den Faktor 10 abnahm und die Streuung der Ausfallzeiten um den Faktor 3 oder 4 zunahm. Neueste Untersuchungen von Scogg a η u. a. (vorgetragen auf den 13ten Annual Reliability Physics Symposium, Las Vegas, Nevada, 1975) zeigen eine kontinuierliche Abnahme in der Lebensdauer, wenn die Streifenbreite von 10 μιτι auf 1,3 μΐη herabgesetzt wird. Es wird vermutet, daß bei Annäherung der Streifenbreite an die Korngröße die Wahrscheinlichkeit einer Unterbrechung zunimmt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Leiterstreifenstruktur die auch bei sehr kleinen Abmessungen eine geringe Neigung zur Elektromigration zeigt, wirtschaftliche in fabrikmäßigem Rahmen anwendbare Verfahren zur reproduzierbaren Herstellung und Anwendungen solcher Leiterstreifenstrukturen anzugeben.
Der Lösung dieser Aufgabe dient eine Leiterstreifenstruktur der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.
Mit der erfindungsgemäßen Leiterstreifenstruktur läßt sich eine bis zu 55fache Verbesserung der Elektromigrationscharakteristik gegenüber solchen Leiterstreifenstrukturen, welche nur Aluminium und Kupfer enthalten, erzielen. Dieses Ergebnis wird erzielt, ohne daß der spezifische Widerstand der Leiterstreifenstruktur über einen Wert ansteigt, der ihre Anwendung in der Schaltungstechnik in irgendeiner Weise beschränkt.
Die vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen Struktur zeigen sich insbesondere dann, wenn die kleinsten äußeren Abmessungen in der Leiterstreifenstruktur kleiner als 15 μΐη sind.
In vorteilhafter Weise besteht in der erfindungsgemäßen Leiterstreifenstruktur das Leitermaterial aus Al, Al-Cu oder Hf und sind die Übergangsmetalle aus der Gruppe Ti, Zr, Hf, Cd, Ta, Cr, Pd, Ni, Pt, W, V, Mo, Co und Nb entnommen.
Es ist günstig, wenn der Anteil an intermetallischer Verbindung in der Leiterstreifenstruktur zwischen etwa 2 und etwa 40 Gewichtsprozent liegt. Liegt der Anteil unter 2 Gewichtsprozent, so ist keine wesentliche Verbesserung der Eiektromigrationscharakteristik gewährleistet. Bei Anteilen oberhalb 40 Gewichtsprozent kann der spezifische Widerstand so hoch ansteigen, daß bei manchen Anwendungen Schwierigkeiten auftreten können.
Besteht das Leitermaterial aus Aluminium oder Aluminium-Kupfer und das Übergangsmetall aus Hf, so werden die günstigsten Ergebnisse erzielt, wenn der Anteil an intermetallischer Verbindung zwischen etwa 2 und etwa 25 Gewichtsprozent liegt.
Es kann vorteilhaft sein, wenn noch nicht reagiert habendes Übergangsmetall jn der Leiterstreifenstruktur vorhanden ist. Solches Übergangsmetall kann die Lebensdauer der Leiterstreifenstruktur noch dadurch verlängern, daß durch die in einem bereits teilweise zerstörten Leiterstreifen lokal auftretende loulesche
Wärme eine Verbindungsbildung zwischen dem Leitermaterial und noch vorhandenem Übergangsmetall bewirkt wird, wodurch eine stabile leitende Brücke in dem Leiterstreifen hergestellt wird, welche seinen Ausfall verhindert. ·>
Besonders vorteilhaft ist eine Leiterstreifenstruktur mit mindestens einer aus intermetallischer Verbindung bestehenden innerhalb der Leiterstreifen verlaufenden Schicht. Eine solche Schicht schränkt eine Ausbreitung von im Leiterstreifen durch die Elektromigration ι ο entstandenen Löchern senkrecht zur Streifenoberfläche ein. Dies ist besonders dann der Fall, wenn die Schicht in halber Höhe oder im unteren Teil der Leiterstreifenstruktur verläuft. Verläuft die Schicht im unteren Teil der Leiterstreifenstruktur, so kommt als weiterer r> Vorteil hinzu, daß, da eine Schicht aus einer intermetallischen Verbindung eine Orientierung des Leitermaterials begünstigt, der größte Teil des Leitermaterials eine gewisse Orientierung aufweist, was wiederum, weil die Orientierung die Elektromigration vermindert, eine zusätzliche Verbesserung der Elektromigrationscharakteristik bewirkt. Eine starke Orientierung des Leitermaterials und damit eine weitere Verbesserung der Elektromigrationscharakteristik wird erhalten, wenn mehrere Schichten aus der intermetallischen Verbindung bzw. den intermetallischen Verbindungen innerhalb der Leiterstreifenstruktur verlaufen. Man muß bei einer solchen Struktur allerdings berücksichtigen, daß durch sie der spezifische Widerstand der Leiterstreifenstruktur stark erhöht werden kann. jo
Ist die intermetallische Verbindung bzw. sind die intermetallischen Verbindungen homogen im Leitermaterial verteilt, so läßt sich auch dadurch eine wesentliche Verbesserung der Elektromigrationscharakteristik gegenüber nur aus Aluminium und Kupfer bestehenden J3 Leiterstreifen erzielen, wenn auch die Verbesserung nicht so ausgeprägt ist, wie wenn die intermetallische Verbindung bzw. die intermetallischen Verbindungen in Schichtform vorliegen. Trotzdem kann, beispielsweise aus Gründen einer erleichterten Herstellung, eine 4» homogene Verteilung günstig sein.
Die erfindungsgemäße Leiterstreifenstruktur wird mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 13 hergestellt. Dabei lassen sich beispielsweise in der Halbleitertechnik üblicherweise verwendete Vorrichtungen, mit welchen sehr genau reproduzierbare Ergebnisse erzielt werden können, verwenden. Dadurch ist das Verfahren wirtschaftlich, läßt sich in einem fabrikmäßigen Rahmen anwenden und liefert die gewünschten Ergebnisse.
Beim Herstellen der Leiterstreifenstruktur kann man in vorteilhafter Weise je nach dem gewünschten Aufbau der Leiterstreifenstruktur entweder eine Schicht Leitermaterial, dann eine Schicht Übergangsmetall und schließlich eine zweite Schicht Leitermaterial, oder zuerst eine Schicht aus Leitermaterial und darauf abwechselnd Schichten aus Übergangsmetall und Leitermaterial oder das Leitermaterial und das Übergangsmetall bzw. die Übergangsmetalle gleichzeitig aus einer Mischquelle aufbringen. mi
Es ist vorteilhaft, bei der Verwendung vom Chrom als Übergangsmetall bei Temperaturen zwischen 250 und 525° C anzulassen, wobei besonders günstige Ergebnisse erzielt werden, wenn das Chrom in Form einer 500 A dicken Schicht aufgebracht wird und zum Anlassen 3 t>5 Stunden lang auf 4000C erhitzt wird.
Bei der Verwendung von Hf als Übergangsmetall ist es vorteilhaft, bei Temperaluren zwischen 350 und 525° C anzulassen.
In vorteilhafter Weise läßt sich die erfindungsgemäße Leiterstreifenstruktur für die Zwischenverbindungen in einer Halbleiteranordnung, welche bevorzugt aus Silicium besteht, oder in einem Speicher mit magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen verwenden.
Die Erfindung wird anhand von durch Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 in perspektivischer Darstellung einen Leiterstreifen gemäß der Erfindung auf einem Substrat,
F i g. 2 eine stark vergrößerte, schematische Ansicht im Querschnitt eines Aluminiumleiterstreifens gemäß der vorliegenden Erfindung,
F i g. 3 eine stark vergrößerte, schematische Darstellung im Querschnitt eines anderen Aluminiumleiterstreifens gemäß der vorliegenden Erfindung und
Fig.4 ein Flußdiagramm mit den bevorzugten Verfahrensschritten zur Herstellung eines Leiterstreifens gemäß der vorliegenden Erfindung.
F i g. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Struktur, bei der ein Substrat oder ein Körper 10 einen Aluminiumleiterstreifen 12 unterstützt, der Abmessungen von weniger als 15 μηι hat. Der Aluminiumstreifen 12 besteht im wesentlichen aus den Aluminiumschichten 14 und 16, bevorzugt aber nicht notwendigerweise aus einer Schicht, welche aus nicht reagiert habendem Übergangsmetall besteht und deren Dicke ungefähr ein Viertel bis ein Fünftel der ursprünglichen Schichtdicke des Übergangsmetalls beträgt, und einen Bereich 18 einer intermetallischen Verbindung zwischen Aluminium und einem Übergangsmetall. Der Anteil der intermetallischen Verbindung in dem Aluminiumstreifen 12 beträgt zwischen etwa 2 und etwa 40 Gewichtsprozent. Beispielsweise entsprechen bei einer Schichtdicke des Aluminiums von 12 000 A 5 Gewichtsprozent etwa 500 A CrAIr und 25 Gewichtsprozent etwa 3400 A CrAl7. In der F i g. 1 ist der Bereich der intermetallischen Verbindung in etwa der halben Höhe des Leiterstreifens dargestellt. Es kann aber auch in der Nähe des unteren Randes des Aluminiumstreifens 12 liegen. Das Substrat 10, auf dem der Aluminiumstreifen aufliegt, kann aus einem beliebigen Material bestehen. Im Ausführungsbeispiel besteht das Substrat aus einer Siliciumplatte 20, die mit einer Schicht 22 aus Siliciumdioxid bedeckt ist Der Metallstreifen 12 hat vergrößerte Kontaktbereiche 24 und 26, die durch einen sehr dünnen Leiterstreifen 8 miteinander verbunden sind. Eine andere wichtige Anwendung für dünne Aluminiumstreifen, wie sie in der F i (;. 1 dargestellt sind, sind Strukturen vom Typ dei magnetischen, zylindrischen Einzelwanddomänen-Spei eher. In diesem Anordnungstyp würde der Körper 2C aus Granatmaterial bestehen, welches mit einei Metalloxidschicht 22, welche aus Siliciumdioxid bestehen könnte, bedeckt sein würde, und der Leiterstreifer 12 würde darauf ausgebildet werden. Die Gesamtdickt des Aluminiumfilms 12 liegt in der Teststreifenkonfigu ration zwischen etwa 5000 und etwa 15 000 A. Dei Lederstreifen 28 selbst ist, wenn man von der Anuchlußbereichen 24 und 26 absieht, beispielsweise zwischen 0,15 und 15 μηι breit und 0,25 mm lang odei auch länger. Die Ecken, wo der Leiterstreifen in dii Anschlußbereiche 24 und 26 übergeht, sind abgerundet um dadurch Fehlermöglichkeiten, welche etwas mi Elektromigration zu tun haben, auf ein Minimum zi reduzieren. Die Anschlußberriche 24 und 26 sind in Vergleich zum Streifen relativ groß, haben jedocl dieselbe Schichtdicke wie der Leiterstreifen 28.
Eis gibt optimale Kompromisse zwischen der er
wünschten, durch die Eleklromigration beeinflußten Lebensdauer und des spezifischen Widerstands in dem Leiterstreifen. Je größer der Anteil an Übergangsmetall im Leiterstreifen ist, um so größer ist der spezifische Widerstand.
Die F i g. 2 zeigt einen Aluminiumleiterstreifen 30, mit einer hohen Stabilität, welcher auf einem Substrat 31 aufliegt. Die durch hohe Stabilität und einen hohen Schmelzpunkt ausgezeichneten Verbindungen zwischen Aluminium und einem Übergangsmetall, wie z. B. HfAb, '<· zeigen eine sehr geringe Diffusion des Übergangsmetalls durch die Aluminiumkörner hindurch. Es findet jedoch eine beachtliche Diffusion durch die Korngrenzen hindurch statt, welche zu einer bevorzugten Bildung der Verbindung 32 an den Korngrenzen führt. Daraus resultiert eine verdünnte Schicht 34 an der Stelle, wo sich ursprünglich Übergangsmetall befand. Deshalb erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, daß sich die Lunker 36 in den Aluminiumbereichen 38 miteinander verbinden, und zwar deshalb, weil diese ursprüngliche Schicht dünn ist. Jedoch kann die durch hohe Stabilität ausgezeichnete Verbindung sehr effektiv bei der Reduzierung des Aluminiumflusses durch die Korngrenzen hindurch sein, weil nun intermetallische Verbindung zwischen den Korngrenzen vorhanden ist.
Bestimmte, durch hohe Stabilität ausgezeichnete Verbindungen zwischen Aluminium und einem Übergangsmetall, wie z. B. TiAl3, ZrAl3, HfAl3, CdAl3 und TaAl3, erfordern nicht soviel anfänglich vorhandenes Metall, um die Elektromigrationseigenschaften zu verbessern, d. h. mit anderen Worten, daß die Lebensdauer unter der Voraussetzung der gleichen Tests und derselben Linienbreiten mindestens lOmal besser ist, als der Durchschnitt von Aluminiumleiterstreifen, welche 6% Kupfer enthalten. Die ursprüngliche Dicke des Übergangsmetalls, bei der Anwendung dieser Metalle liegt im Bereich zwischen etwa 150 und 1000 Ä, bei einer Gesamtaluminiumschichtdicke von 15 000 A. Liegt die anfängliche Dicke des Übergangsmetalls unter 150 Ä, so ergibt sich keine wesentliche Verbesserung in der durch -to die Elektromigration beeinflußten Lebensdauercharakteristik, während oberhalb etwa 1000 A der spezifische Widerstand des Leiterstreifens zu hoch für die meisten Schaltkreisanwendungen ist.
Die F i g. 3 zeigt einen Aluminiumleiterstreifen 40 mit einer niedrigen Stabilität auf einem Substrat 41. Die durch eine geringe Stabilität und einen Schmelzpunkt ausgezeichneten Verbindungen, wie z. B. CrAl7, diffundieren schnell durch die Körner und minimal durch die Korngrenzen 42 und bilden auf diese Weise eine so ziemlich durchgehende Schicht der aus Übergangsmetall und Aluminium bestehenden Verbindung 43. Bevorzugt, aber nicht notwendigerweise ist noch eine Schicht 44 aus Übergangsmetall, welches nicht reagiert hat, vorhanden. Durch diese Verbindung wird der Aluminiumelektrotransport und auch der Vakuumtransport reduziert, d. h., daß die Lunker 46, welche sich im Film ausbilden, an der Grenzfläche zwischen Aluminium und intermetallischer Verbindung zum Stehen gebracht werden. Diese Struktur stoppt wirkungsvoll das t>o Untereinanderverbinden von Löchern, welche im oberen und dem unteren Teil des Films anfangen sich zu entwickeln. Dieser Effekt wird erzielt, da die aus intermetallischer Verbindung bestehende Schicht relativ dick ist. Wenn also das Aluminium 48 durch f>5 Elektromigration abgetragen wird, ist der Streifen immer noch zusammenhängend und führt noch Strom. Im Vergleich zu den Verbindungen aus Aluminium und Übergangsmetall, wie z. B. HfAI3, welche Schichten zwischen den Körnern bilden, ist somit die Lebensdauer bei Verwendung von Verbindungen, welche geschichtete Strukturen bilden, verlängert.
Verbindungen mit niedriger Stabilität, wie CrAU, PdAl3, NiAl3, PtAI4, WAL5, VAL7 und MoAL5, brauchen im allgemeinen zwischen 250 und 1200 A Dicke zum optimalen Kompromiß zwischen einer Verbesserung der Elektromigration und einer befriedigenden elektrischen Leitfähigkeit. Die Dicke der aus Aluminium und Übergangsmetall bestehenden Kombination, die man zur Bildung einer gewünschten Verbindung braucht, läßt sich errechnen aus den Dichtewerten von Aluminium und Übergangsmetall unter Einbeziehung von im Phasendiagramm enthaltener Information. Im Falle von CrAl7 wurde festgestellt, daß eine Cr-Dicke von 150 bis 200 A nicht zu einer wesentlichen Verbesserung der Elektromigrationseigenschaften führt, während oberhalb von 800 A der spezifische Widerstand für Schaltkreisanwendungen zu hoch ist.
Die aus Aluminium und Übergangsmetall bestehenden Strukturen mit optimalen Elektromigrationseigenschaften sind solche, welche nach dem Anlassen eine gut definierte planare Schicht bilden. Das Wachsen der intermetallischen Schicht folgt einem parabolischen Gesetz, d. h. die Dicke ist proportional der Wurzel aus der Zeit. Die folgenden Verbindungen sind die wertvollsten, weil die Metalle im allgemeinen in integrierten Schaltungskontakten benutzt werden, so daß die Zufügung einer Metallschicht in der Streifenmittte zur Reduzierung der Elektromigration einfach ist.
Verbindung
Schmelzpunkt
Stabilitäts-Index I
Wachstums-Kinetik
PdAl3
PtAI4
CrAl7
RfAl3
ZrAl3
CdAI3
TiAl3
WAl5
V4Al23
VAl7
TaAl3
Co4AIu
NiAl3 10580K 1079°K 1063°K 1673°K 1853°K 18780K 16130K 11430K 1009"K 973°K 1973°K 14030K 11270K
130
150
135
134
130
119
119
i'h (parabolisch) t1/! (parabolisch) t'h (parabolisch) tl/4 (nichtparab.) V' (nichtparab.) t''< (nichtparab.) t1'2 (parabolisch) t1'2 (parabolisch) t'/; (parabolisch) t'/2 (parabolisch) I''' (nichtparab.) t'/2 (parabolisch) tl/J (parabolisch)
Von den oben aufgeführten Verbindungen mit niedriger Stabilität wird die Schicht aus CrAI7 bevorzugt, weil sie bei richtiger Lage im Aluminiumstreifen nicht nur die Bewegung des Aluminiums durch Elektromigration reduziert, sondern auch die Vereinigung von Löchern (Lunker) im Aluminium und damit Ausfälle der Leiterstreifen verhindert (siehe dazu F i g. 3). Verbindungen mit hoher Stabilität, wie z. B. HfAl3 und TaAI3, scheinen sich bevorzugt an den Korngrenzen (siehe dazu F i g. 2) und weniger in Form von Schichten (CrAl7) zu bilden. Auch sie reduzieren den Aluminiumtransport, verhindern aber wahrscheinlich nicht so wirkungsvoll, daß ein Loch den ganzen Film durchdringt. Das Übrigbleiben von nicht reagiert habendem Übergangsmetall in der geschichteten Struktur kann zur Verlängerung der Lebensdauer des Streifens nützlich sein, indem in der Nähe der Locher eine Umwandlung durch Verbindungsbildung stattfin-
ίο
det. Wenn die Größe der Löcher zunimmt, steigt auch die Joulesche Erwärmung, wodurch das nicht reagiert habende Metall lokal eine Verbindungsbildung eingeht, was den Ausfall des Streifens verhindert.
Der aus Aluminium und Übergangsmetall bestehende r> Bereich bzw. die Bereiche müssen innerhalb des Aluminiumleiterstreifens liegen. Dies ergibt sich aus der Doppelrolle der intermetallischen Verbindung, d. h. einerseits der Reduzierung der Elektromigration des Aluminiums (Massentransport) und andererseits der Verhinderung der Vereinigung von Löchern in der oberen Aluminiumschicht (oder der Aluminiumkupferschicht) mit Löchern in der unteren Aluminiumschicht. Von diesen beiden Aufgaben ist die Verhinderung durchgehender Löcher, welche die Streifenbreite r> durchqueren, die wichtigste Aufgabe. Sollte die Schicht aus dem Übergangsmetall als unterste Schicht aufgetragen werden, so ist die Struktur nicht optimal, weil dann nicht verhindert werden kann, daß sich ausbildende Löcher den ganzen Aluminiumleiterstreifen durchdringen und dadurch zu Unterbrechungen führen und/oder den spezifischen Widerstand im Streifen erhöhen, und außerdem würde beim Anlassen weniger intermetallische Verbindung gebildet werden. Eine solche Schicht könnte sich auch nachteilig auf den ohmschen Kontakt r> zwischen Silicium und dem Aluminiumfilm auswirken. Eine aus Aluminium und Übergangsmetall bestehende oberste Schicht ist auch nicht optimal, weil die Verbindungsschicht nicht in der Lage ist, die Ausbildung von Lunkern durch die gesamte Dicke des Leiterstrei- jo fens hindurch zu verhindern, und außerdem würde beim Anlassen auch weniger Verbindung gebildet werden.
Die bevorzugte Lage der aus intermetallischer Verbindung bestehenden Schicht befindet sich in halber Höhe oder im unteren Teil des Leiterstreifens. Diese Art r> der Struktur erhöht die bevorzugte Orientierung von mindestens der Hälfte des Aluminiumfilms, d. h. mit anderen Worten, des Films oberhalb des aus der Verbindung bestehenden Bereichs, wodurch die Elektromigrationsgeschwindigkeit reduziert wird. Die Schicht wirkt auch als Barriere gegen das Fortschreiten der Lunker durch den Aluminiumfilm. Die dünne Schicht aus intermetallischer Verbindung kann dazu benutzt werden, um den spezifischen Widerstand zu steuern, und gleichzeitig die Lebensdauer des Leiterstreifens wesent- t1 lieh zu erhöhen.
Innerhalb des Leiterstreifens können verschiedene Bereiche aus intermetallischer Verbindung in Schichtform verwendet werden. Dadurch wird die Elektromigration am wirkungsvollsten reduziert, da das auf den w intermetallischen Schichten aufgewachsene Aluminium eine starke kristalline Orientierung, im allgemeinen [111] oder [110] hat Bis zu 2Ai des Aluminiums sind so orientiert. Das ist wichtig, weil die Elektromigrationsgeschwindigkeit des Aluminiums mit zunehmender Orien- « tierung abnimmt. Die Korngröße ist durch die Dicke jeder der Aluminiumschichten begrenzt, und auf diese Weise werden kleine Korngrößen aufrechterhalten, was scharfe, gut definierte Streifengrenzen erzeugt. Bei mehr als einer Metallschicht steigt aber der spezifische Widerstand, weil mehr intermetallische Verbindung im Streifen vorhanden ist, und außerdem ist die Herstellung etwas schwieriger.
Bei anderen Strukturen mit verbesserten Elektromigrationseigenschaften werden Aluminium (oder Alumi- niumkupfer) und Übergangsmetall gleichzeitig zur Bildung der intermetallischen Verbindung niedergeschlagen. Diese Technik ist leicht anzuwenden, wenn eine Quelle des Übergangsmetall-Aluminiumgemisches für den Aufdampfprozeß zur Verfügung steht. Die Lebensdauer des so hergestellten Leiterstreifens ist jedoch nicht so gut wie bei dem geschichteten Film, weil kein Schrankeneffekt, welcher die Vereinigung von Lunkern verhindert, auftritt. Immerhin ist die Lebensdauer wenigstens noch lOmal besser als bei Aluminium-Kupferstreifen der konventionellen Art. Es muß außerdem darauf geachtet werden, daß der spezifische Widerstand nicht zu hoch wird.
Das Verfahren zur Bildung schmaler Leiterstreifen auf der Oberfläche eines Körpers, wie beispielsweise einer Siliciumplatte, eines Granatsubstrats od. dgl., wird im Zusammenhang mit Fig.4 beschrieben. Der leitfähige Film kann auf irgendwelchen geeigneten selbsttragenden Substraten oder Körpern niedergeschlagen werden. Das Substrat wird im Schritt 50 in eine Aufdampfvorrichtung geladen. Die Aufdampfvorrichtung wird dann mittels einer geeigneten Vakuumpumpe während längerer Zeit evakuiert, wobei insbesondere darauf geachtet wird, daß die Wände der Aufdampfvorrichtung entgast werden, um jede mögliche Sauerstoffverunreinigung während des Aufdampfens auf ein Minimum zu reduzieren. Eine Sauerstoffverunreinigung in den Leiterzugstreifen kann Probleme verursachen, weil die Oxidation der Aluminiumschichten oder des Übergangsmetalls die Bildungsgeschwindigkeit der Verbindung reduzieren kann (oder deren Bildung gar verhindern kann), wodurch eine Verminderung des günstigen Effekts der Verbindungsschicht auf die Elektromigration eintritt. Die metallischen Aufdampfquellen aus Aluminium oder Aluminiumkupfer und aus dem Übergangsmetall sollte von hoher Reinheit in der Größenordnung von 99,99% sein. Die Aufdampfvorrichtung wird auf einen Druck von 1 χ 10~5 Torr abgepumpt, wie es im Schritt 52 angedeutet ist. Höhere Drucke als dieser sind unbefriedigend wegen der Oxidverunreinigung, während niedrigere Drucke als dieser erwünscht sind und bevorzugt unter 5 χ 10~6 Torr liegen.
Im Schritt 54 werden dann Aluminium und Übergangsmetall auf das Substrat aufgedampft. Übergangsmetall dampft man vorzugsweise zur Erzeugung einer sehr feinen Kornstruktur ganz langsam auf.
Die günstigste Aufdampfgeschwindigkeit für Übergangsmetall liegt zwischen etwa 0,02 und etwa 20 Λ pro Sekunde. Die bevorzugte Aufdampfgeschwindigkeit für Aluminium liegt zwischen etwa 2 und etwa 60 Λ pro Sekunde. Natürlich braucht man auch eine feine Kornstruktur des Aluminiums, weil dadurch die Streifendefinition verbessert wird und weil die Bildungsgeschwindigkeit der Verbindung sich erhöht, wenn mehr Korngrenzen für die Ineinanderdiffusion von Aluminium und Übergangsmetall zur Verfügung stehen.
Zum Aufdampfen kann jede geeignete Technik verwendet werden. Zu diesen gehören die Verwendung eines konventionellen Elektronenstrahls und das Aufdampfen mittels eines erhitzten Drahtes. Das Aufdampfen erfolgt im allgemeinen ohne Erhitzen des Substrats. Der Anlaßschritt 56 benötigt eine Temperatur zwischen 200 und 525° C bis der Bereich mit der intermetallischen Verbindung zwischen Aluminium und Übergangsmetall gebildet ist. Diese Temperatur, und die benötigte Zeit hängen vom Übergangsmetall und der erwünschten intermetallischen Verbindung zwischen Aluminium und Übergangsmetall ab. Die benötigte Mindesttemperatur kann unter Berücksichtigung des Schmelzpunkts der verschiedenen Phasen abgeschätzt werden. Versuche
haben gezeigt, daß die Verbindungen bei etwa '/3 bis 1A der Schmelztemperatur anfangen sich zu bilden. Beispiele ergeben sich aus der nachfolgenden Tabelle:
Verbindung Niedrigste Schmelz
Anlaßtemperatur punkt
CrAl7 250° C-300° C 790° C
PdAl3 200° C-250° C 785° C
PtAl4 200° C-250° C 805° C
TiAl3 375° C-400° C 1340°C
TaAl3 400° C-500° C 1700°C
NbAl3 400° C-500° C 1477°C
HfAl3 350° C-400° C 1673°C
MoAI12 200° C-250° C 706° C
Co4Aln 300° C-400° C 1130°C
NiAl3 200° C-300° C 854° C
Um die Bedingungen für das Aufwachsen einer beachtlichen Verbindungsschicht festzulegen, ist eigentlich die Kenntnis der Aktivierungsenergie von jeder der Verbindungen notwendig. (Diese ist jedoch bis jetzt nur für CrAl7 und TiAl3 bekannt.) Experimente haben jedoch gezeigt, daß 500 A dicke Schichten von Übergangsmetallen unter den folgenden Bedingungen vollständig in eine Verbindung umgewandelt werden können:
Übergangs Verbindung Anlaßtemperatur—
metallschicht Zeit
500 Ä Cr CrAl7 450°C-3Std.
500 Ä Cr CrAl7 400°C-8 Std.
500 A Pt PtAl4 350°C-4 Std.
500 A Pd PdAl3 400°C-4Std.
500 ATi TiAl3 500°C-6 Std.
500 A Ni NiAl3 400°C-4Std.
Beispiel 1
Als Substrat für den Filmniederschlag wurden Siliciumplatten mit 6,35 cm Breite verwendet. Die Plättchen hatten einen 5000 A dicken Überzug aus Siliciumdioxid. Sie wurden in das Aufdampfgefäß gebracht, das dann 16 Stunden lang evakuiert wurde, um die Wände zu entgasen, um dadurch die Sauerstoffverunreinigung während der nachfolgenden Bedampfung zu reduzieren. Die Aluminium- und Chrom-Quellen
10
15
25
Nachdem der Bereich aus der Verbindung zwischen Aluminium und Übergangsmetall in dem Film gebildet worden ist, erfolgt, wie dies im Verfahrensschritt 58 angedeutet ist, die Herstellung der Streifen. Typischerweise erfolgt die Bildung der Streifen, indem Metall auf ein mittels eines Elektronenstrahls definiertes Muster niedergeschlagen wird (Elektronenstrahllithographie).
Die schmalen Streifen (Breite: etwa 1,25 μπι) werden gebildet, indem der elektronenstrahlempfindliche Fotolack chemisch entfernt wird (Abheb- bzw. Lift-Off-Technik), wobei der Leiterzug übrigbleibt. Die Herstellung von Streifen mit größeren Breiten (>2,5μπι) können häufig hergestellt werden, indem normale Fotoresistmaskierungs- und Ätzschritte angewandt werden, nachdem die Verbindungsschicht zuerst vor dem Ätzen gemäß dem Schritt 56 gebildet worden ist.
Die folgenden Beispiele sind zum besseren Verstandnis der Erfindung beigefügt. Die Anwendung der Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
60
b5 wurden entgast, indem aus ihnen herausverdampft wurde, wobei das Verdampfungsgut auf einem Abdeckblech niedergeschlagen wurde. Der Druck betrug nach dem 16stündigen Abpumpen etwa 1 χ iö-6Toir. Mittels einer mit flüssigem Stickstoff gefüllten Ummantelung wurde der Druck auf 2 χ 10~7 Torr abgesenkt. Indem dann noch, wie oben erwähnt, das Chrom und das Aluminium entgast worden waren, war im wesentlichen der gesamte Sauerstoff eingefangen, und es wurde dadurch ein Enddruck von 7xl0-8 Torr erreicht. Mittels eines Heizdrahtes wurde dann eine Aluminiumschicht mit einer Geschwindigkeit von 33 A pro Sekunde auf die Siliciumdioxidoberfläche aufgedampft. Die Dicke dieses Aluminiumfilms betrug 6000 A. Anschließend wurde Chrom mit einem auf die Chromquelle gerichteten Elektronenstrahl verdampft und mit einer Geschwindigkeit von 2 A pro Sekunde aufgewachsen, bis die Dicke der Schicht 500 A betrug. Dann wurde auf das Chrom eine weitere Aluminiumschicht von 6000 Ä Dicke mit einer Geschwindigkeit von 33 A pro Sekunde niedergeschlagen. Die resultierenden Korngrößen betrugen für Chrom etwa 200 A und für Aluminium zwischen etwa 3000 und etwa 5000 A. Nachdem die Proben abgekühlt waren, wurde der Druck in der Aufdampfvorrichtung erhöht und die Proben herausgenommen.
Das Aluminium-Chrom-Aluminium wurde auf ein Teststreifenmuster aus Fotolack, welches 100 Streifen pro Plättchen enthielt, aufgedampft. Die Testmuster (100 Streifen mit einer Breite zwischen etwa 1,27 und 1,78 μπι, einer Länge von 254 μπι und Anschlußbereichen von [76,2 μπι]2) wurden mittels Elektronenstrahl-Lithographie unter Verwendung eines elektronenstrahlempfindlichen Polymethylmethacrylat-Fotolacks erzeugt. Der Abheb- bzw. Lift-Off-Prozeß wurde dann vollendet, indem die Plättchen in Aceton getaucht wurden, bis der Fotolack abgelöst war und dabei die Metallinienmuster übrigblieben. Die Proben wurden dann bei 400° C 3 Stunden lang angelassen. Dadurch wurde das Chrommetall und das Aluminium in die Verbindung CrAl7 umgewandelt. Darauf wurde dann eine 2 μπι dicke Quarzschicht mittels Kathodenzerstäubung aufgebracht. Durchführungsöffnungen wurden unter Anwendung konventioneller Fotolack- und Ätztechniken geätzt und für die Kontakte wurden Chrom-Gold-Sockel aufgedampft. Die Plättchen wurden dann in Chips geschnitten und diese auf Testköpfen zum Prüfen befestigt.
Die auf den Köpfen befestigten Chips werden in einen Ofen, beispielsweise in einen Delta MK-2300 Ofen, gebracht und elektrisch mit einer elektrischen Energiequelle und mit einem Ausfallfühlerkreis verbunden. Die Umgebungstemperatur und das gewünschte Stromniveau (Stromdichte) für den Elektromigrationstest werden mit Rückkopplungsschaltungen gesteuert Ein Versagen wird auf einem fortlaufenden Meßstreifen aufgezeichnet Die Prüfung wird fortgesetzt bis mindestens 50% der Streifen 12 ausgefallen sind.
Beispiele2bis5
Zur Erzeugung der in der Tabelle aufgeführten Streifenstruktur aus Aluminium oder Aluminiumkupfer wurde das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren angewandt. Es handelt sich dabei um herkömmlich aufgebaute Strukturen, welche nützlich sind, zum Vergleich mit entsprechend der vorliegenden Erfindung aufgebauten Strukturen. Die Tabelle I enthält auch die verschiedenen Prozeßbedingungen, die Dicken des
26 47 566 C, 1 χ 106 Ampere/cm2 Nieder-
schlags-
geschwin-
digkeit
(Ä/sek) 		14 Leiter
breite
(μ·η)		 Mittlere
Ausfallzeit
(Std.) 		Standard-
Abweichung
13 niedergeschlagenen Metalls und die Testergebnisse von
jedem dieser schmalen Leiterstreifen in jedem Beispiel.
Beisp;.ele6bisl2
Das im Beispiel 1 beschriebene Verfahren wurde
angewandt, um die in der Tabelle bezeichneten		 Dicke
(A) 		33
2,0
33		 1,9 11,000 00,8
Tabelle 6 000
500
6000		 30 1,7 8,5 0,97
(durchschn.
Wert)
Prüfbedingungen: 250 12 000 30 Strukturen mit den aus intermetallischer Verbinduni
und aus Aluminium bestehenden Streifen herzusteller
Die Tabelle enthält auch die verschiedenen Prozeßbe
dingungen, Dicken des niedergeschlagenen Metalls um
5 die Prüfergebnisse für jeden dieser schmalen Leiter
streifen in jedem Beispiel.		 1,9 33,5 0,79
(bester
Wert)
Beispiel 11900 33 1,5 170 0,67
(durchschn.
Wert)
1. Al-6% Cu
Cr
Al-6% Cu		 12 000 33 1,5 200 0,55
(bester
Wert)
2. Al 11500 33 Gebildete Gew.-%
Verbindung Ver
bindung
pro
Streifen 		1,8 1942 0,1
(nicht
akzept.
Widerstand
3. Al 6 000 3,7
33		 CrAl7 10%
4. Al-6% Cu 500
6000		 33
3,7
33		 1,9 5500 0,6
5. Al-6°/bCu 6 000
200
6 000		 33
3,7		 1,8 880 0,12
(nicht
akzept.
Wider
stand)
6. Al-6% Cu 12 000(Al-Cu)
200 (Ti)		 OO OJ
OO -* OJ 		1,5 1000 0,1
(nicht
akzept.
Wider-
Ti
Al-6% Cu		 6000
500
6000
7. Al-6% Cu
Ti
Al-6% Cu		 TiAl3 8%
8. Al-6% Cu-Ti
(gleichzeitig
niedergeschl.
9. Al-6% Cu
Hf
AI-6% Cu		 TiAl3 6%
TiAl3 6%
HfAl3 10%
10. Al-6% Cu 6 000 33 HfAl3 10%
Hf 500 1,6
Al-6% Cu 6 000 33
11. Al-6% Cu-Co 12 000(Al-Cu) 33 Co4AIi3 4%
(gleichz. nieder 150 (Co) 4 und/oder
geschl.) Co2Al9
12. Al-Co 12 000(Al) 33 Co4AIi3 4%
150(Co) 4 und/oder
C02AI9
1,2
1,5
580
700
stand) 0,3
0,7
Die Daten der Lebensdauerprüfung (Tabelle I) zeigen, daß die intermetallischen Schichten aus CrAl7, TiAl3 und HfAl3 die durch die Elektromigration beeinflußte Lebensdauer von Leiterstreifen, welche Aluminium und 6% Kupfer enthalten, wesentlich verbessern. Die Verbindungen CrAl7 und TiAl3 bilden mehr planare Schichten (siehe F i g. 3), während HfAl3 sich entlang der Korngrenzen bildet (Fig.2). Die Al-Cu-Streifen mit einer TiAl3-Schicht in der Mitte (Beispiel 6, Tabelle I) zeigen eine 27fache Verbesserung gegenüber den besten mit Al-Cu erzielten Ergebnissen (Beispiel 5, Tabelle I) und eine etwa 32fache Verbesserung gegenüber den durchschnittlichen Al-Cu-Proben (Beispiel 4). Wurde die Dicke der niedergeschlagenen Ti-Schicht auf 500 A erhöht, so wurde der Test unterbrochen, weil sich dadurch ein zu hoher spezifischer Widerstand einstellte, welchen das Prüfgerät als Ausfall registrierte (Beispiel 6). Die Streifen hatten jedoch Durchgang und fielen nicht wegen Elektromigration aus. Die Verbesserung lag noch um den Faktor 10 oder besser über den Werten der Al-Cu-Streifen. Die Widerstände der TiAl3-Strukturen in den Beispielen 6 und 7 lagen innerhalb von 20% und 7% der bei Al-Cu-Strukturen erzielten Werte. Die Lebensdauertestdaten für Strukturen, die durch gleichzeitiges Aufdampfen von Aluminium, Kupfer und Titan erzeugt worden sind (Beispiel 8), zeigen die Wirkung der Sperrschicht auf das Miteinanderverbinden von Lunkern. Beim gleichzeitigen Aufdampfen wurde mit TiAl3 an den Korngrenzen eine Verbesserung um den Faktor 5 erzielt, während mit der geschichteten Struktur (Beispiel 7) eine Verbesserung um den Faktor 27 eintrat.
Die Lebensiiauerprüfungsdaten der CrAl7-Struktur (Beispiel 8), bei der anfänglich 500 A Chrom niedergeschlagen wurde, zeigen eine 55fache Verbesserung gegenüber den besten mit nur als Aluminium und Kupfer bestehenden Strukturen erzielten Daten. Der spezifische Widerstand der CrAl7-Struktur lag innerhalb von 10% des Widerstands der Al-Cu-Streifen. Es scheint, daß die CrAl7-Schicht die beste Kombination einer dicken, aus einer intermetallischen Verbindung bestehenden Schicht darstellt, um die Aluminiumelektromigration zu vermindern und die Ausbreitung von Lunkern zu stoppen. Die Lebensdauerdaten von HfAls enthaltenden Strukturen (Beispiele 9 und 10) zeigen eine 18fache Verbesserung gegenüber den besten an aus Aluminium und Kupfer bestehenden Strukturen erhaltenen Daten. Die Hf Al3-Struktur mag zwar wirkungsvoller sein bei der Blockierung der Aluminiumbewegung an den Korngrenzen entlang (siehe F i g. 2), hindert jedoch das Wachstum der Löcher, welches die Lebensdauer bestimmt, nicht so gut wie die CrAI7-Schichtstruktur. Die mit den Strukturen aus gleichzeitig aufgedampftem Aluminium und Kobalt bzw. Aluminium, Kupfer und Kobalt erhaltenen Daten zeigen auch eine 3- bis 5fache Verbesserung gegenüber den besten an nur aus Aluminium und Kupfer bestehenden Strukturen erhaltenen Daten. Diese Strukturen beschränken jedoch nur den Massentransport des Aluminiums an den Korngrenzen (ähnlich den Daten, welche an Strukturen erzielt wurden, welche aus gleichzeitig aufgedampften Aluminium, Kupfer und Titan bestehen), ohne daß die Lochbildung wesentlich reduziert wird.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (22)

Patentansprüche:
1. Leiterstreifenstruktur auf einem Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur aus dem Leitermaterial und außerdem aus mindestens einer intermetallischen Verbindung zwischen dem Leitermaterial und mindestens einem Übergangsmetall besteht.
2. Leiterstreifenstruktur nach Anspruch 1, dadurch ι ο gekennzeichnet, daß die kleinsten äußeren Abmessungen in der Leiterstreifenstruktur kleiner als 15μΐη$ίηϋ.
3. Leiterstreifenstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitermaterial aus ι ~> Al, Al-Cu oder Hf besteht.
4. Leiterstreifenstruktur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsmetalle aus der Gruppe Ti, Zr, Mf, Cd, Ta, Cr, Pd, Ni, Pt, W, V, Mo, Co und Nb >o entnommen sind.
5. Leiterstreifenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an intermetallischer Verbindung in der Struktur zwischen etwa 2 und etwa 40 Gewichtsprozent liegt. > >
6. Leiterstreifenstruktur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitermaterial aus Al oder Al-Cu und das Übergangsmetall aus Hf besteht und daß der Anteil an intermetallischer Verbindung zwischen etwa 2 und etwa 25 Gewichtsprozent liegt, jo
7. Leiterstreifenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß noch nicht reagiert habendes Übergangsmetall in der Struktur vorhanden ist
8. Leiterstreifenstruktur nach einem der Ansprü- r> ehe 1 bis 7, gekennzeichnet durch mindestens eine aus intermetallischer Verbindung bestehende innerhalb der Leiterstreifen verlaufende Schicht.
9. Leiterstreifenstruktur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht in halber Höhe der Struktur verläuft.
10. Leiterstreifenstruktur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht im unteren Teil der Struktur verläuft.
11. Leiterstreifenstruktur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schichten in der Struktur ausgebildet sind.
12. Leiterstreifenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die intermetallische Verbindung bzw. die intermetalli- w sehen Verbindungen homogen im Leitermaterial verteilt sind.
13. Verfahren zum Herstellen eines Leiterstreifenmusters nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Substrat das Leiterma- r>5 terial und mindestens ein Übergangsmetall bei einem Druck von < 1 χ 10~5 Torr einer im wesentlichen sauerstofffreien Atmosphäre aufgebracht wird, daß die Struktur bei einer Temperatur zwischen etwa 200 und etwa 525° C genügend lang für die Bildung der intermetallischen Verbindung bzw. Verbindungen angelassen wird, und daß schließlich unter Anwendung fotolithographischer und Ätzverfahren die Leiterstreifenstruktur erzeugt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst eine Schicht Leitermaterial, dann eine Schicht Übergangsmetall und schließlich eine zweite Schicht Leitermaterial
aufgebracht wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst eine Schicht Leitermaterial und darauf abwechselnd Schichten aus Übergangsmetall und aus Leitermaterial aufgebracht werden.
16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialien aus einer das Leitermaterial und das Übergangsmetall bzw. die Übergangsmetalle enthaltenden Mischquelle gleichzeitig aufgebracht werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung von Chrom als Übergangsmetall bei Temperaturen zwischen 250 und 525° C angelassen wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine 500 A dicke Chromschicht aufgebracht wird und daß zum Anlassen 3 Stunden auf 400° C erhitzt wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung von Hafnium als Übergangsmetall bei Temperaturen zwischen 350 und 525° C angelassen wird.
20. Verwendung einer Leiterstreifenstruktur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12 für die Zwischenverbindungen in einer Halbleiteranordnung.
21. Verwendung einer Leiterstreifenstruktur nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um eine Halbleiteranordnung auf der Basis von Silicium handelt.
22. Verwendung einer Leiterstreifenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 12 für Zwischen verbindungen in einem magnetische, zylindrische Einzelwanddomänen enthaltenden Speicher.
DE2647566A 1975-10-24 1976-10-21 Leiterstreifenstruktur, ihre Verwendung und Herstellung Ceased DE2647566B2 (de)

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US05/625,439 US4017890A (en) 1975-10-24 1975-10-24 Intermetallic compound layer in thin films for improved electromigration resistance

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DE2647566A1 DE2647566A1 (de) 1977-09-08
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