JPH0922922A - ＳｉＣ上のＰｔ電極への配線構造 - Google Patents
ＳｉＣ上のＰｔ電極への配線構造Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｐｔ電極に耐熱性のある配線材を設けて高温
環境下で使用したときに、Ｐｔ電極の抵抗性を悪化させ
ず、かつＰｔ電極がＳｉＣから剥離しない。 【構成】 ＳｉＣ１１上に形成されたＰｔ電極１２に配
線する構造である。Ｐｔ電極１２上にＡｕ層１３とＴｉ
Ｎxのような窒化物層１４とがこの順に形成され、この
窒化物層１４にＭｏ，Ｗのような高融点金属又はそのケ
イ化物からなる配線材１５が接続される。
環境下で使用したときに、Ｐｔ電極の抵抗性を悪化させ
ず、かつＰｔ電極がＳｉＣから剥離しない。 【構成】 ＳｉＣ１１上に形成されたＰｔ電極１２に配
線する構造である。Ｐｔ電極１２上にＡｕ層１３とＴｉ
Ｎxのような窒化物層１４とがこの順に形成され、この
窒化物層１４にＭｏ，Ｗのような高融点金属又はそのケ
イ化物からなる配線材１５が接続される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は１５０℃以上８００℃以
下の高温下で動作する耐熱型集積回路の配線構造に関す
る。更に詳しくはＳｉＣ上に設けられたＰｔ電極への配
線構造に関するものである。
下の高温下で動作する耐熱型集積回路の配線構造に関す
る。更に詳しくはＳｉＣ上に設けられたＰｔ電極への配
線構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の耐熱性のある電極構造と
して、ｐ型ＳｉＣと、このＳｉＣ上のＰｔ電極と、これ
らの間に設けられ空乏領域を有するｐ型ＳｉＣのドープ
層とにより構成された抵抗性電極構造（ohmic contact
structure）が開示されている（米国特許第５，３２
３，０２２号）。この抵抗性電極構造では、ドープ層が
ｐ型ＳｉＣとＰｔ電極との間で抵抗性挙動（ohmic beha
vior）を示すに十分なｐ型のドーパント濃度を有する。
この抵抗性電極構造を高温環境下で使用すると、ＳｉＣ
とＰｔの間でＰｔＳｉxの生成反応が生じるけれども、
この反応で生じたＰｔＳｉxは電極の抵抗性を悪化させ
ない特長がある。このＰｔ電極に耐熱性のある配線材を
配線する場合に、配線材としてＭｏやＷのような高融点
金属又はそのケイ化物（silicide）が考えられる。
して、ｐ型ＳｉＣと、このＳｉＣ上のＰｔ電極と、これ
らの間に設けられ空乏領域を有するｐ型ＳｉＣのドープ
層とにより構成された抵抗性電極構造（ohmic contact
structure）が開示されている（米国特許第５，３２
３，０２２号）。この抵抗性電極構造では、ドープ層が
ｐ型ＳｉＣとＰｔ電極との間で抵抗性挙動（ohmic beha
vior）を示すに十分なｐ型のドーパント濃度を有する。
この抵抗性電極構造を高温環境下で使用すると、ＳｉＣ
とＰｔの間でＰｔＳｉxの生成反応が生じるけれども、
この反応で生じたＰｔＳｉxは電極の抵抗性を悪化させ
ない特長がある。このＰｔ電極に耐熱性のある配線材を
配線する場合に、配線材としてＭｏやＷのような高融点
金属又はそのケイ化物（silicide）が考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの配線
材をＰｔ電極に配線した場合には、高温環境下で使用す
ると、配線材成分とＰｔが反応してＰｔ電極中に配線材
成分が固溶し、更に高温環境下で使用し続けると、配線
材成分がＳｉＣとＰｔ電極の界面まで達し、電極の抵抗
性を悪化させるか、或いは電極がＳｉＣから剥離し易く
なる不具合がある。
材をＰｔ電極に配線した場合には、高温環境下で使用す
ると、配線材成分とＰｔが反応してＰｔ電極中に配線材
成分が固溶し、更に高温環境下で使用し続けると、配線
材成分がＳｉＣとＰｔ電極の界面まで達し、電極の抵抗
性を悪化させるか、或いは電極がＳｉＣから剥離し易く
なる不具合がある。
【０００４】例えば、ｐ型ＳｉＣ上に形成されたＰｔ電
極に配線材として高融点金属のＭｏを用いて配線する
と、Ｍｏ／Ｐｔ／ＳｉＣの構造となる。この構造が高温
環境下に曝される初期の段階では、各界面において、Ｍ
ｏ／｛Ｍｏ，Ｐｔ｝／｛ＰｔＳｉx＋Ｃ｝／ＳｉＣを生
じて４層構造となる。この段階ではＳｉＣとＰｔ電極の
界面ではＰｔＳｉxが存在するため、Ｐｔ電極の電気的
特性は損なわれない。しかし長期にわたって高温環境下
に曝されると、ＭｏはＳｉＣとＰｔ電極の界面まで到達
する。ＰｔＳｉx中のＳｉはＭｏとケイ化物を作った方
が熱力学的に安定なため、界面のＰｔＳｉx／ＳｉＣの
構造は破壊され、電気的特性が劣化する。この現象は他
の高融点金属、例えばＷ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔａなど
も同様に生じる。
極に配線材として高融点金属のＭｏを用いて配線する
と、Ｍｏ／Ｐｔ／ＳｉＣの構造となる。この構造が高温
環境下に曝される初期の段階では、各界面において、Ｍ
ｏ／｛Ｍｏ，Ｐｔ｝／｛ＰｔＳｉx＋Ｃ｝／ＳｉＣを生
じて４層構造となる。この段階ではＳｉＣとＰｔ電極の
界面ではＰｔＳｉxが存在するため、Ｐｔ電極の電気的
特性は損なわれない。しかし長期にわたって高温環境下
に曝されると、ＭｏはＳｉＣとＰｔ電極の界面まで到達
する。ＰｔＳｉx中のＳｉはＭｏとケイ化物を作った方
が熱力学的に安定なため、界面のＰｔＳｉx／ＳｉＣの
構造は破壊され、電気的特性が劣化する。この現象は他
の高融点金属、例えばＷ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔａなど
も同様に生じる。
【０００５】また、ｐ型ＳｉＣ上に形成されたＰｔ電極
に配線材として高融点金属のケイ化物、例えばＷＳｉx
を用いて配線する場合には、膜のもつストレスを減少さ
せるために余剰のＳｉを一般的に含ませて、ＷＳｉ2+x
／Ｐｔ／ＳｉＣの構造にする。この場合、高温環境下に
曝される初期段階でＷＳｉ中の余剰ＳｉがＰｔと反応し
て失われ、配線材のＷＳｉ膜は膜のもつストレスにより
剥離し易くなる。これを回避するためにＷＳｉを被着す
る前のＰｔ／ＳｉＣの状態で熱処理してＰｔＳｉx／Ｓ
ｉＣにしている。しかしこの場合でもＷＳｉ膜の剥がれ
を生じない代わりに長期にわたって高温環境下に曝した
場合に、ＷとＰｔの相互拡散により上述したＭｏと同様
に電気的特性が劣化する。
に配線材として高融点金属のケイ化物、例えばＷＳｉx
を用いて配線する場合には、膜のもつストレスを減少さ
せるために余剰のＳｉを一般的に含ませて、ＷＳｉ2+x
／Ｐｔ／ＳｉＣの構造にする。この場合、高温環境下に
曝される初期段階でＷＳｉ中の余剰ＳｉがＰｔと反応し
て失われ、配線材のＷＳｉ膜は膜のもつストレスにより
剥離し易くなる。これを回避するためにＷＳｉを被着す
る前のＰｔ／ＳｉＣの状態で熱処理してＰｔＳｉx／Ｓ
ｉＣにしている。しかしこの場合でもＷＳｉ膜の剥がれ
を生じない代わりに長期にわたって高温環境下に曝した
場合に、ＷとＰｔの相互拡散により上述したＭｏと同様
に電気的特性が劣化する。
【０００６】これらの点を解消するために、上記配線材
（例えばＷＳｉx）とＰｔ電極の間にＴｉＮxのようなバ
リアメタル層を介在させて、ＷＳｉx／ＴｉＮx／Ｐｔ／
ＳｉＣの構造にすることにより、９００℃の温度下でも
ＷＳｉxとＰｔ間の反応を抑制するようにすることが試
みられた。しかしこの場合でも５５０℃程度の温度でＰ
ｔ電極が｛Ｐｔ，ＰｔＳｉx｝になって、ＷＳｉx／Ｔｉ
Ｎx／｛Ｐｔ，ＰｔＳｉx｝／ＳｉＣの構造に変化し、Ｐ
ｔの存在がＴｉＮxのバリア機能を低下させる不具合が
あった。本発明の目的は、Ｐｔ電極に耐熱性のある配線
材を設けて高温環境下で使用したときに、Ｐｔ電極の抵
抗性を悪化させず、かつＰｔ電極がＳｉＣから剥離しな
いＳｉＣ上のＰｔ電極への配線構造を提供することにあ
る。
（例えばＷＳｉx）とＰｔ電極の間にＴｉＮxのようなバ
リアメタル層を介在させて、ＷＳｉx／ＴｉＮx／Ｐｔ／
ＳｉＣの構造にすることにより、９００℃の温度下でも
ＷＳｉxとＰｔ間の反応を抑制するようにすることが試
みられた。しかしこの場合でも５５０℃程度の温度でＰ
ｔ電極が｛Ｐｔ，ＰｔＳｉx｝になって、ＷＳｉx／Ｔｉ
Ｎx／｛Ｐｔ，ＰｔＳｉx｝／ＳｉＣの構造に変化し、Ｐ
ｔの存在がＴｉＮxのバリア機能を低下させる不具合が
あった。本発明の目的は、Ｐｔ電極に耐熱性のある配線
材を設けて高温環境下で使用したときに、Ｐｔ電極の抵
抗性を悪化させず、かつＰｔ電極がＳｉＣから剥離しな
いＳｉＣ上のＰｔ電極への配線構造を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１に示すようにＳｉＣ１１上に形成されたＰｔ電極１
２に配線する構造の改良であって、このＰｔ電極１２上
にＡｕ層１３と窒化物層１４とがこの順に形成され、こ
の窒化物層１４に高融点金属又はそのケイ化物からなる
配線材１５が接続されたことを特徴とする。このＳｉＣ
１１はｐ型ＳｉＣ及びｎ型ＳｉＣを含むが、ｐ型ＳｉＣ
としては、α−ＳｉＣ、β−ＳｉＣのいずれでもよい。
窒化物層１４としては、ＴｉＮx，ＴａＮx，ＺｒＮx，
ＶＮx又はＨｆＮxの層が挙げられる。また高融点金属と
しては、融点が９５０℃以上のＭｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｏ、
Ｎｉ、Ｔａなどが挙げられ、高融点金属のケイ化物とし
ては、共晶温度が９５０℃以上のケイ化モリブデン、ケ
イ化タングステン、ケイ化チタン、ケイ化コバルト、ケ
イ化ニッケル、ケイ化タンタル等が例示される。Ｐｔ電
極１２の厚さは０．００１〜１μｍであることが、Ａｕ
層１３の厚さは０．１〜５μｍであることが、窒化物層
１４の厚さは０．０５〜０．３μｍであることが、また
配線材１５の厚さは０．１〜２μｍであることがそれぞ
れ好ましい。
図１に示すようにＳｉＣ１１上に形成されたＰｔ電極１
２に配線する構造の改良であって、このＰｔ電極１２上
にＡｕ層１３と窒化物層１４とがこの順に形成され、こ
の窒化物層１４に高融点金属又はそのケイ化物からなる
配線材１５が接続されたことを特徴とする。このＳｉＣ
１１はｐ型ＳｉＣ及びｎ型ＳｉＣを含むが、ｐ型ＳｉＣ
としては、α−ＳｉＣ、β−ＳｉＣのいずれでもよい。
窒化物層１４としては、ＴｉＮx，ＴａＮx，ＺｒＮx，
ＶＮx又はＨｆＮxの層が挙げられる。また高融点金属と
しては、融点が９５０℃以上のＭｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｏ、
Ｎｉ、Ｔａなどが挙げられ、高融点金属のケイ化物とし
ては、共晶温度が９５０℃以上のケイ化モリブデン、ケ
イ化タングステン、ケイ化チタン、ケイ化コバルト、ケ
イ化ニッケル、ケイ化タンタル等が例示される。Ｐｔ電
極１２の厚さは０．００１〜１μｍであることが、Ａｕ
層１３の厚さは０．１〜５μｍであることが、窒化物層
１４の厚さは０．０５〜０．３μｍであることが、また
配線材１５の厚さは０．１〜２μｍであることがそれぞ
れ好ましい。
【０００８】請求項２に係る発明は、この窒化物層１４
がＴｉＮx層であることを特徴とする。よりバリア性が
高いからである。
がＴｉＮx層であることを特徴とする。よりバリア性が
高いからである。
【０００９】請求項３に係る発明は、この高融点金属が
Ｍｏ又はＷであることを特徴とする。より耐熱性が高い
ためである 請求項４に係る発明は、この高融点金属のケイ化物がＭ
ｏＳｉx又はＷＳｉxであることを特徴とする。やはり耐
熱性が高いためである。
Ｍｏ又はＷであることを特徴とする。より耐熱性が高い
ためである 請求項４に係る発明は、この高融点金属のケイ化物がＭ
ｏＳｉx又はＷＳｉxであることを特徴とする。やはり耐
熱性が高いためである。
【００１０】請求項５に係る発明は、図３に示すように
ＳｉＣ２１上に形成されたＰｔ電極２２に配線する構造
の改良であって、このＰｔ電極２２上にＡｕ層２３が形
成され、このＡｕ層２３にＡｕからなるボンディングワ
イヤからなる配線材２５が接続されたことを特徴とす
る。このＳｉＣ２１も請求項１のＳｉＣ１１と同様にｐ
型ＳｉＣ及びｎ型ＳｉＣを含み、ｐ型ＳｉＣとしては、
α−ＳｉＣ、β−ＳｉＣのいずれでもよい。またＰｔ電
極２２の厚さは０．００１〜１μｍであることが、また
Ａｕ層２３の厚さは１〜５μｍであることがそれぞれ好
ましい。配線材であるボンディングワイヤ２６のワイヤ
径は０．０２５〜１ｍｍφであることが好ましい。
ＳｉＣ２１上に形成されたＰｔ電極２２に配線する構造
の改良であって、このＰｔ電極２２上にＡｕ層２３が形
成され、このＡｕ層２３にＡｕからなるボンディングワ
イヤからなる配線材２５が接続されたことを特徴とす
る。このＳｉＣ２１も請求項１のＳｉＣ１１と同様にｐ
型ＳｉＣ及びｎ型ＳｉＣを含み、ｐ型ＳｉＣとしては、
α−ＳｉＣ、β−ＳｉＣのいずれでもよい。またＰｔ電
極２２の厚さは０．００１〜１μｍであることが、また
Ａｕ層２３の厚さは１〜５μｍであることがそれぞれ好
ましい。配線材であるボンディングワイヤ２６のワイヤ
径は０．０２５〜１ｍｍφであることが好ましい。
【００１１】請求項６に係る発明は、上記Ａｕ層１３又
はＡｕ層２３に含まれるＰｔが１０ａｔ％以下であるこ
とを特徴とする。Ａｕ層中のＰｔの含有量を１０ａｔ％
以下にすることにより、余剰のＰｔがＡｕ層に固溶さ
れ、結果として配線材１５又は２５の接合又は接続不良
が防止される。請求項７に係る発明は、上記Ａｕ層１３
又はＡｕ層２３に含まれるＣが０．０８ａｔ％以下であ
ることを特徴とする。Ａｕ層中のＣの含有量をＣのＡｕ
への固溶限界である０．０８ａｔ％以下にすることによ
り、余剰のＣが上部の配線材１５又は２５に拡散するこ
とを防ぎ、請求項６の発明と同様の効果を奏する。
はＡｕ層２３に含まれるＰｔが１０ａｔ％以下であるこ
とを特徴とする。Ａｕ層中のＰｔの含有量を１０ａｔ％
以下にすることにより、余剰のＰｔがＡｕ層に固溶さ
れ、結果として配線材１５又は２５の接合又は接続不良
が防止される。請求項７に係る発明は、上記Ａｕ層１３
又はＡｕ層２３に含まれるＣが０．０８ａｔ％以下であ
ることを特徴とする。Ａｕ層中のＣの含有量をＣのＡｕ
への固溶限界である０．０８ａｔ％以下にすることによ
り、余剰のＣが上部の配線材１５又は２５に拡散するこ
とを防ぎ、請求項６の発明と同様の効果を奏する。
【００１２】請求項８に係る発明は、図２及び図４に示
すようにＰｔ電極１２又は２２がＰｔＳｉx層１２ａ又
は２２ａを介してＳｉＣ１１又は２２上に形成されたこ
とを特徴とする。このＰｔＳｉx層はその形成方法に応
じて０．００５〜２μｍの厚さに形成される。
すようにＰｔ電極１２又は２２がＰｔＳｉx層１２ａ又
は２２ａを介してＳｉＣ１１又は２２上に形成されたこ
とを特徴とする。このＰｔＳｉx層はその形成方法に応
じて０．００５〜２μｍの厚さに形成される。
【００１３】
【作用】ＳｉＣ上のＰｔ電極と耐熱性のある配線材との
間にＡｕ層を介在させることにより、高温使用環境下に
おいても、Ａｕ層を構成するＡｕが不活性な元素である
ため、Ａｕ層がバリア層として作用し、配線材がＳｉＣ
とＰｔ電極の界面まで到達せず、その界面に形成される
ＰｔＳｉxを分解せず、界面を安定に保つ。またＳｉＣ
上にＰｔ電極を形成したときに生じた余剰の反応生成物
であるＰｔやＣがＡｕ層に固溶されるために、ＳｉＣと
Ｐｔ電極の界面におけるＰｔＳｉx／ＳｉＣの構造が安
定化し、電気的特性も劣化しない。
間にＡｕ層を介在させることにより、高温使用環境下に
おいても、Ａｕ層を構成するＡｕが不活性な元素である
ため、Ａｕ層がバリア層として作用し、配線材がＳｉＣ
とＰｔ電極の界面まで到達せず、その界面に形成される
ＰｔＳｉxを分解せず、界面を安定に保つ。またＳｉＣ
上にＰｔ電極を形成したときに生じた余剰の反応生成物
であるＰｔやＣがＡｕ層に固溶されるために、ＳｉＣと
Ｐｔ電極の界面におけるＰｔＳｉx／ＳｉＣの構造が安
定化し、電気的特性も劣化しない。
【００１４】図１及び図２に示すように、Ａｕ層１３上
に更に窒化物層１４を積層して配線材１５を接合すれ
ば、よりバリア性が高まり、配線材１５の配線不良が解
消される。図３及び図４に示すように、Ａｕ層２３の厚
さを１μｍ程度にすれば、窒化物層を設けることなく、
Ａｕからなるボンディングワイヤ２５を直接接続するこ
とができる。図示しないが、ＳｉＣ上のＰｔ電極に直接
Ａｕからなる配線材を配線することもできる。
に更に窒化物層１４を積層して配線材１５を接合すれ
ば、よりバリア性が高まり、配線材１５の配線不良が解
消される。図３及び図４に示すように、Ａｕ層２３の厚
さを１μｍ程度にすれば、窒化物層を設けることなく、
Ａｕからなるボンディングワイヤ２５を直接接続するこ
とができる。図示しないが、ＳｉＣ上のＰｔ電極に直接
Ａｕからなる配線材を配線することもできる。
【００１５】
【実施例】次に、本発明の実施例を比較例とともに説明
する。 ＜実施例１＞図１に示すように、先ずキャリア濃度が６
×１０14／ｃｍ3のｐ型３Ｃ−ＳｉＣ基板１１上に０．
５μｍ厚のＳｉＯ2からなる絶縁膜１６を形成し、所定
の部分をエッチングした後、ＳｉＣ基板１１上に直接
０．０１μｍ厚のＰｔ電極１２を形成した。次いでこの
Ｐｔ電極１２上に同様に絶縁膜１６を形成し、所定の部
分をエッチングした後、Ｐｔ電極１２上に０．３μｍ厚
のＡｕ層１３を形成した。次にこのＡｕ層１３上に同様
に絶縁膜１６を形成し、所定の部分をエッチングした
後、Ａｕ層１３上に０．１５μｍ厚の窒化チタン（Ｔｉ
Ｎx）層１４を形成した。更にこのＴｉＮx層１４上に同
様に絶縁膜１６を形成し、所定の部分をエッチングした
後、ＴｉＮx層１４上に０．５μｍ厚のＭｏからなる配
線材１５を形成した。Ｐｔ電極１２はターゲットとして
Ｐｔを用いて、Ａｕ層１３はターゲットとしてＡｕを用
いて、それぞれアルゴン１００％の不活性ガス中でスパ
ッタリングを行うことにより形成した。ＴｉＮx層１４
はターゲットとしてＴｉを用いてアルゴンに窒素を５０
％混合したガス中で反応性スパッタリングを行うことに
より成膜した。Ｍｏからなる配線材１５はターゲットと
してＭｏを用いて、アルゴン１００％の不活性ガス中で
スパッタリングを行うことにより形成した。
する。 ＜実施例１＞図１に示すように、先ずキャリア濃度が６
×１０14／ｃｍ3のｐ型３Ｃ−ＳｉＣ基板１１上に０．
５μｍ厚のＳｉＯ2からなる絶縁膜１６を形成し、所定
の部分をエッチングした後、ＳｉＣ基板１１上に直接
０．０１μｍ厚のＰｔ電極１２を形成した。次いでこの
Ｐｔ電極１２上に同様に絶縁膜１６を形成し、所定の部
分をエッチングした後、Ｐｔ電極１２上に０．３μｍ厚
のＡｕ層１３を形成した。次にこのＡｕ層１３上に同様
に絶縁膜１６を形成し、所定の部分をエッチングした
後、Ａｕ層１３上に０．１５μｍ厚の窒化チタン（Ｔｉ
Ｎx）層１４を形成した。更にこのＴｉＮx層１４上に同
様に絶縁膜１６を形成し、所定の部分をエッチングした
後、ＴｉＮx層１４上に０．５μｍ厚のＭｏからなる配
線材１５を形成した。Ｐｔ電極１２はターゲットとして
Ｐｔを用いて、Ａｕ層１３はターゲットとしてＡｕを用
いて、それぞれアルゴン１００％の不活性ガス中でスパ
ッタリングを行うことにより形成した。ＴｉＮx層１４
はターゲットとしてＴｉを用いてアルゴンに窒素を５０
％混合したガス中で反応性スパッタリングを行うことに
より成膜した。Ｍｏからなる配線材１５はターゲットと
してＭｏを用いて、アルゴン１００％の不活性ガス中で
スパッタリングを行うことにより形成した。
【００１６】＜実施例２＞図２に示すように、実施例１
と同一の構成のＳｉＣ基板１１上に実施例１と同様にし
てＰｔ電極１２を形成した後、アルゴン１００％の不活
性ガス雰囲気下、９００℃で３０分間熱処理することに
より、ＳｉＣ基板１１とＰｔ電極１２の界面に０．０１
μｍ厚のＰｔＳｉx層１２ａを形成した。以下、実施例
１と同様にしてＰｔ電極１２上にＡｕ層１３及びＴｉＮ
x層１４をこの順に形成し、ＴｉＮx層１４上に０．５μ
ｍ厚のＷＳｉxからなる配線材１５を形成した。この配
線材１５はターゲットとしてＷＳｉx化合物を用いて、
アルゴン１００％の不活性ガス中でスパッタリングを行
うことにより形成した。
と同一の構成のＳｉＣ基板１１上に実施例１と同様にし
てＰｔ電極１２を形成した後、アルゴン１００％の不活
性ガス雰囲気下、９００℃で３０分間熱処理することに
より、ＳｉＣ基板１１とＰｔ電極１２の界面に０．０１
μｍ厚のＰｔＳｉx層１２ａを形成した。以下、実施例
１と同様にしてＰｔ電極１２上にＡｕ層１３及びＴｉＮ
x層１４をこの順に形成し、ＴｉＮx層１４上に０．５μ
ｍ厚のＷＳｉxからなる配線材１５を形成した。この配
線材１５はターゲットとしてＷＳｉx化合物を用いて、
アルゴン１００％の不活性ガス中でスパッタリングを行
うことにより形成した。
【００１７】＜実施例３＞図３に示すように、実施例１
と同一の構成のＳｉＣ基板２１上に実施例１と同様にし
てＰｔ電極２２を形成した後、Ｐｔ電極２２上に実施例
１と同様に絶縁膜２６を形成し、所定の部分をエッチン
グした後、Ｐｔ電極２２上に１μｍ厚のＡｕ層２３を形
成した。次にこのＡｕ層２３上にＡｕからなるボンディ
ングワイヤ２５を超音波法でボンディングすることによ
り、接続した。符号２６はＳｉＯ2からなる絶縁膜であ
る。
と同一の構成のＳｉＣ基板２１上に実施例１と同様にし
てＰｔ電極２２を形成した後、Ｐｔ電極２２上に実施例
１と同様に絶縁膜２６を形成し、所定の部分をエッチン
グした後、Ｐｔ電極２２上に１μｍ厚のＡｕ層２３を形
成した。次にこのＡｕ層２３上にＡｕからなるボンディ
ングワイヤ２５を超音波法でボンディングすることによ
り、接続した。符号２６はＳｉＯ2からなる絶縁膜であ
る。
【００１８】＜実施例４＞図４に示すように、実施例１
と同一の構成のＳｉＣ基板２１上にＰｔ層を形成した
後、アルゴン１００％の不活性ガス雰囲気下、９００℃
で３０分間熱処理することにより０．０１μｍ厚のＰｔ
Ｓｉx層２２ａを形成した。以下、実施例３と同様にし
て、Ｐｔ電極２２上に１μｍ厚のＡｕ層２３を形成し
た。次にこのＡｕ層２３上にＡｕからなるボンディング
ワイヤ２５を超音波法でボンディングすることにより、
接続した。Ａｕ層２３中のＰｔ及びＣの含有量はそれぞ
れ０．０１ａｔ％以下であった。
と同一の構成のＳｉＣ基板２１上にＰｔ層を形成した
後、アルゴン１００％の不活性ガス雰囲気下、９００℃
で３０分間熱処理することにより０．０１μｍ厚のＰｔ
Ｓｉx層２２ａを形成した。以下、実施例３と同様にし
て、Ｐｔ電極２２上に１μｍ厚のＡｕ層２３を形成し
た。次にこのＡｕ層２３上にＡｕからなるボンディング
ワイヤ２５を超音波法でボンディングすることにより、
接続した。Ａｕ層２３中のＰｔ及びＣの含有量はそれぞ
れ０．０１ａｔ％以下であった。
【００１９】＜実施例５＞最初に成膜するＰｔの膜厚を
変えることでＡｕ層２３中のＰｔの含有量を５ａｔ％に
した以外は、実施例４と同様にしてＡｕからなるボンデ
ィングワイヤ２５を接続した。
変えることでＡｕ層２３中のＰｔの含有量を５ａｔ％に
した以外は、実施例４と同様にしてＡｕからなるボンデ
ィングワイヤ２５を接続した。
【００２０】＜実施例６＞最初に形成するＰｔの層厚を
変えることでＡｕ層２３中のＰｔの含有量を１０ａｔ％
にした以外は、実施例４と同様にしてＡｕからなるボン
ディングワイヤ２５を接続した。 ＜比較例１＞最初に形成するＰｔの層厚を変えることで
Ａｕ層２３中のＰｔの含有量を１５ａｔ％にした以外
は、実施例４と同様にしてＡｕからなるボンディングワ
イヤ２５を接続した。 ＜比較例２＞最初に形成するＰｔの層厚を変えることで
Ａｕ層２３中のＰｔの含有量を３０ａｔ％にした以外
は、実施例４と同様にしてＡｕからなるボンディングワ
イヤ２５を接続した。
変えることでＡｕ層２３中のＰｔの含有量を１０ａｔ％
にした以外は、実施例４と同様にしてＡｕからなるボン
ディングワイヤ２５を接続した。 ＜比較例１＞最初に形成するＰｔの層厚を変えることで
Ａｕ層２３中のＰｔの含有量を１５ａｔ％にした以外
は、実施例４と同様にしてＡｕからなるボンディングワ
イヤ２５を接続した。 ＜比較例２＞最初に形成するＰｔの層厚を変えることで
Ａｕ層２３中のＰｔの含有量を３０ａｔ％にした以外
は、実施例４と同様にしてＡｕからなるボンディングワ
イヤ２５を接続した。
【００２１】＜比較試験と評価＞実施例４〜６及び比較
例１、２の配線構造について、７００℃で１００時間熱
処理し、ボンディングワイヤの接続不良率及び抵抗値の
増加率をそれぞれ測定した。接続不良率はボンディング
したＡｕワイヤ２５に引張り試験機のフックを掛けて
０．２５ｍｍ／秒の速度で引上げたときに、Ａｕワイヤ
が付いたまま配線材が電極から剥離する割合を調べるこ
とにより求めた。また抵抗値の増加率はＳｉＣ基板上に
互いに孤立した図４に示すＰｔＳｉx層２２ａ、Ｐｔ電
極２２及びＡｕ層２３からなる配線構造を２つ形成し、
その２つの配線間の抵抗値を上記熱処理の前及び後に測
定してその変化から算出した。なおこの測定値には配
線構造（ＰｔＳｉx層２２ａ〜Ａｕ層２３）内の抵抗に
加えて、ＳｉＣ基板２１と電極（ＰｔＳｉx層２２
ａ）との間の接触抵抗及びＳｉＣ基板２１自体の抵抗
が含まれるけれども、配線構造の面積を十分に大きく
し、かつ２つの配線間の距離を十分に短くすることで上
記及びの抵抗を無視した。ボンディングワイヤの接
続不良率及び抵抗値の増加率の各測定結果を表１に示
す。
例１、２の配線構造について、７００℃で１００時間熱
処理し、ボンディングワイヤの接続不良率及び抵抗値の
増加率をそれぞれ測定した。接続不良率はボンディング
したＡｕワイヤ２５に引張り試験機のフックを掛けて
０．２５ｍｍ／秒の速度で引上げたときに、Ａｕワイヤ
が付いたまま配線材が電極から剥離する割合を調べるこ
とにより求めた。また抵抗値の増加率はＳｉＣ基板上に
互いに孤立した図４に示すＰｔＳｉx層２２ａ、Ｐｔ電
極２２及びＡｕ層２３からなる配線構造を２つ形成し、
その２つの配線間の抵抗値を上記熱処理の前及び後に測
定してその変化から算出した。なおこの測定値には配
線構造（ＰｔＳｉx層２２ａ〜Ａｕ層２３）内の抵抗に
加えて、ＳｉＣ基板２１と電極（ＰｔＳｉx層２２
ａ）との間の接触抵抗及びＳｉＣ基板２１自体の抵抗
が含まれるけれども、配線構造の面積を十分に大きく
し、かつ２つの配線間の距離を十分に短くすることで上
記及びの抵抗を無視した。ボンディングワイヤの接
続不良率及び抵抗値の増加率の各測定結果を表１に示
す。
【００２２】
【表１】
【００２３】表１から明らかなように、Ａｕ層中にＰｔ
を１５ａｔ％又は３０ａｔ％含む比較例１及び２では、
ボンディングワイヤの接続不良率が３８〜５５％と極め
て高く、また抵抗値の増加率も３７〜７８０％と極めて
高かったのに対して、Ａｕ層中にＰｔを１０ａｔ％以下
含み、又はＣを０．０８ａｔ％以下含む実施例４〜６で
は、ボンディングワイヤの接続不良率は１％未満と極め
て低く、また抵抗値の増加率も８％未満と極めて低かっ
た。実施例４〜６の結果が優れているのは、これらの配
線構造を７００℃の高温環境下で１００時間熱処理した
ときに、Ａｕ層の下層において未反応で残存していたＰ
ｔがＡｕ層に固溶して電極構造を安定化するためと考え
られる。
を１５ａｔ％又は３０ａｔ％含む比較例１及び２では、
ボンディングワイヤの接続不良率が３８〜５５％と極め
て高く、また抵抗値の増加率も３７〜７８０％と極めて
高かったのに対して、Ａｕ層中にＰｔを１０ａｔ％以下
含み、又はＣを０．０８ａｔ％以下含む実施例４〜６で
は、ボンディングワイヤの接続不良率は１％未満と極め
て低く、また抵抗値の増加率も８％未満と極めて低かっ
た。実施例４〜６の結果が優れているのは、これらの配
線構造を７００℃の高温環境下で１００時間熱処理した
ときに、Ａｕ層の下層において未反応で残存していたＰ
ｔがＡｕ層に固溶して電極構造を安定化するためと考え
られる。
【００２４】＜実施例８＞図４に示すように、実施例１
と同一の構成のＳｉＣ基板２１上に実施例１と同様にし
て０．０３μｍ厚のＰｔ電極２２を形成した後、１％Ｈ
2／９９％Ｎ2ガス中、９００℃で３０分間熱処理して、
ＰｔＳｉx層２２ａを形成した。次いでこのＰｔＳｉx層
２２ａ上に０．２μｍ厚のＡｕ層２３を形成した。この
状態で１％Ｈ2／９９％Ｎ2ガス中、７００℃で１０時間
熱処理した後、表面分析法であるオージェ分析法により
電極の表面から深さ方向の組成を調べた。その結果を図
５に示す。図５において、横軸はアルゴンガスのスパッ
タリング時間を、縦軸はオージェ電子により検出される
各元素の信号強度をそれぞれ示す。図５のＡ部から明ら
かなように、ＰｔＳｉx層２２ａは長時間の高温環境下
においても安定してＳｉＣに接して形成されていること
が判明した。
と同一の構成のＳｉＣ基板２１上に実施例１と同様にし
て０．０３μｍ厚のＰｔ電極２２を形成した後、１％Ｈ
2／９９％Ｎ2ガス中、９００℃で３０分間熱処理して、
ＰｔＳｉx層２２ａを形成した。次いでこのＰｔＳｉx層
２２ａ上に０．２μｍ厚のＡｕ層２３を形成した。この
状態で１％Ｈ2／９９％Ｎ2ガス中、７００℃で１０時間
熱処理した後、表面分析法であるオージェ分析法により
電極の表面から深さ方向の組成を調べた。その結果を図
５に示す。図５において、横軸はアルゴンガスのスパッ
タリング時間を、縦軸はオージェ電子により検出される
各元素の信号強度をそれぞれ示す。図５のＡ部から明ら
かなように、ＰｔＳｉx層２２ａは長時間の高温環境下
においても安定してＳｉＣに接して形成されていること
が判明した。
【００２５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、Ｓ
ｉＣ上のＰｔ電極と耐熱性のある配線材との間にＡｕ層
を介在させることにより、高温使用環境下においても、
Ａｕ層がバリア層として作用し、配線材がＳｉＣとＰｔ
電極の界面まで到達せず、その界面に形成されるＰｔＳ
ｉxを分解せず、界面を安定に保つことができ、Ｐｔ電
極がＳｉＣから剥離しない。またＳｉＣ上にＰｔ電極を
形成したときに生じた余剰の反応生成物であるＰｔやＣ
がＡｕ層に固溶されるために、ＳｉＣとＰｔ電極の界面
におけるＰｔＳｉx／ＳｉＣの構造が安定化し、長時間
使用しても抵抗値は変化せず、電気的特性も劣化しな
い。
ｉＣ上のＰｔ電極と耐熱性のある配線材との間にＡｕ層
を介在させることにより、高温使用環境下においても、
Ａｕ層がバリア層として作用し、配線材がＳｉＣとＰｔ
電極の界面まで到達せず、その界面に形成されるＰｔＳ
ｉxを分解せず、界面を安定に保つことができ、Ｐｔ電
極がＳｉＣから剥離しない。またＳｉＣ上にＰｔ電極を
形成したときに生じた余剰の反応生成物であるＰｔやＣ
がＡｕ層に固溶されるために、ＳｉＣとＰｔ電極の界面
におけるＰｔＳｉx／ＳｉＣの構造が安定化し、長時間
使用しても抵抗値は変化せず、電気的特性も劣化しな
い。
【図１】本発明実施例１のＳｉＣ上のＰｔ電極への配線
構造の拡大断面図。
構造の拡大断面図。
【図２】本発明実施例２のＳｉＣ上のＰｔ電極への配線
構造の拡大断面図。
構造の拡大断面図。
【図３】本発明実施例３のＳｉＣ上のＰｔ電極への配線
構造の拡大断面図。
構造の拡大断面図。
【図４】本発明実施例４のＳｉＣ上のＰｔ電極への配線
構造の拡大断面図。
構造の拡大断面図。
【図５】本発明実施例８の熱処理後の耐熱電極サンプル
のオージェ分析結果を示す図。
のオージェ分析結果を示す図。
１１，２１ ＳｉＣ １２，２２ Ｐｔ電極 １２ａ，２２ａ ＰｔＳｉx層 １３，２３ Ａｕ層 １４ 窒化物層 １５，２５ 配線材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 輝三 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社総合研究所内 (72)発明者 富山 能省 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社総合研究所内
Claims (8)
- 【請求項１】 ＳｉＣ(11)上に形成されたＰｔ電極(12)
に配線する構造において、 前記Ｐｔ電極(12)上にＡｕ層(13)と窒化物層(14)とがこ
の順に形成され、前記窒化物層(14)に高融点金属又はそ
のケイ化物からなる配線材(15)が接続されたことを特徴
とするＳｉＣ上のＰｔ電極への配線構造。 - 【請求項２】 窒化物層(14)がＴｉＮx層である請求項
１記載のＳｉＣ上のＰｔ電極への配線構造。 - 【請求項３】 高融点金属がＭｏ又はＷである請求項１
又は２記載のＳｉＣ上のＰｔ電極への配線構造。 - 【請求項４】 高融点金属のケイ化物がＭｏＳｉx又は
ＷＳｉxである請求項１又は２記載のＳｉＣ上のＰｔ電
極への配線構造。 - 【請求項５】 ＳｉＣ(21)上に形成されたＰｔ電極(22)
に配線する構造において、 前記Ｐｔ電極(22)上にＡｕ層(23)が形成され、前記Ａｕ
層(23)にＡｕからなるボンディングワイヤからなる配線
材(25)が接続されたことを特徴とするＳｉＣ上のＰｔ電
極への配線構造。 - 【請求項６】 Ａｕ層(13,23)に含まれるＰｔが１０ａ
ｔ％以下である請求項１ないし５いずれか記載のＳｉＣ
上のＰｔ電極への配線構造。 - 【請求項７】 Ａｕ層(13,23)に含まれるＣが０．０８
ａｔ％以下である請求項１ないし６いずれか記載のＳｉ
Ｃ上のＰｔ電極への配線構造。 - 【請求項８】 Ｐｔ電極(12,22)がＰｔＳｉx層(12a,22
a)を介してＳｉＣ(11,21)上に形成された請求項１ない
し７いずれか記載のＳｉＣ上のＰｔ電極への配線構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7168736A JPH0922922A (ja) | 1995-07-04 | 1995-07-04 | ＳｉＣ上のＰｔ電極への配線構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7168736A JPH0922922A (ja) | 1995-07-04 | 1995-07-04 | ＳｉＣ上のＰｔ電極への配線構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0922922A true JPH0922922A (ja) | 1997-01-21 |
Family
ID=15873472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7168736A Withdrawn JPH0922922A (ja) | 1995-07-04 | 1995-07-04 | ＳｉＣ上のＰｔ電極への配線構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0922922A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8093598B2 (en) | 2006-03-22 | 2012-01-10 | Mitsubishi Electric Corporation | Power semiconductor device |
| JP2013093574A (ja) * | 2011-10-26 | 2013-05-16 | General Electric Co <Ge> | 過渡電圧抑制器のための方法およびシステム |
-
1995
- 1995-07-04 JP JP7168736A patent/JPH0922922A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8093598B2 (en) | 2006-03-22 | 2012-01-10 | Mitsubishi Electric Corporation | Power semiconductor device |
| JP2012151498A (ja) * | 2006-03-22 | 2012-08-09 | Mitsubishi Electric Corp | 電力用半導体装置 |
| DE112007000697B4 (de) | 2006-03-22 | 2013-11-07 | Mitsubishi Electric Corp. | Leistungshalbleitervorrichtung |
| JP2013093574A (ja) * | 2011-10-26 | 2013-05-16 | General Electric Co <Ge> | 過渡電圧抑制器のための方法およびシステム |
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