| 研究概要 |
半導体材料としてのAuおよびCu細線とAl蒸着膜に形成される金属間化合物の成長速度を知るための基礎研究としてAl/Au,Al/Cu複相薄膜を用い、金属間化合物の形成過程を調べた。石英基盤の上にAuあるいはCuを真空蒸着後Alを蒸着し、複層薄膜試料を作成した。この試料を100〜300℃の各温度で等時焼鈍し、拡散および界面における金属間化合物形成反応を起こさせた。この金属間化合物の観察のためX線回折、光反射率変化を用いた。光反射率変化により非破壊的にAl_2,Au,Al_2,CuおよびAlCuの形成ならびに成長を捕らえることが可能である。この光反射率変化およびX線回折結果より、Al/Cu間の拡散ならびに金属間化合物の成長速度はAl/Au系に比べて非常に遅く、その面ではCu細線はリード・ボンディング用細線として充分使用し得る可能性があることが明らかとなった。また、Al/CuおよびAl/Au複層薄膜は、バルク材の場合に比べ非常に速く、4〜8倍の層成長速度を示し、特にAl/Au複層薄膜は蒸着時において、その界面に既に金属間化合物相が形成されていることが明らかとなった。このようなCu細線の実用化のためには、使用中に形成される金属間化合物相と接合強度の関係を知る必要がある。Cu細管中にAl細線を埋め込み各種焼鈍温度で熱処理後、インデンターを用いての打ち抜き試験により接合強度を評価した。その結果、焼鈍初期には接合強度は時間の経過と共に増加し、ある値でピークを示し、その後急速に低下する。このように界面に形成される金属間化合物は必ずしも脆いとは限らず、形成初期においては接合強度を高めることが明らかとなった。
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