(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
層間絶縁膜と、該層間絶縁膜を挟んで設けられた、配線構造部使用時に低電位に印加される第１配線および高電位に印加される第２配線と、前記層間絶縁膜に設けられ前記第１配線および第２配線を電気的に接続するヴィアホールとを具えた配線構造部において、
前記第１配線および第２配線には、それぞれ、前記ヴィアホールとの接触領域を含む重なり領域が形成されており、
前記第１配線の前記重なり領域の、ヴィアホール接触領域縁部から配線端までの最短距離を、
前記第２配線の前記重なり領域の、ヴィアホール接触領域縁部から配線端までの最短距離よりも長く、かつ５０μｍ以下とし、
前記第１配線の配線抵抗を、前記第２配線の配線抵抗よりも高くしてある
ことを特徴とする配線構造部。
【請求項２】
請求項１に記載の配線構造部において、
前記配線抵抗を高くする手段として、
前記第１配線を、前記第２配線よりも融点の高い金属で構成してある
ことを特徴とする配線構造部。
【請求項３】
請求項１に記載の配線構造部において、
前記配線抵抗を高くする手段として、
前記第１配線の配線幅を、前記第２配線の配線幅よりも狭くしてある
ことを特徴とする配線構造部。
【請求項４】
請求項１に記載の配線構造部において、
前記配線抵抗を高くする手段として、
前記第１配線の前記重なり領域が、前記第２配線よりも融点の高い金属で構成してある
ことを特徴とする配線構造部。
【請求項５】
請求項１に記載の配線構造部において、
前記配線抵抗を高くする手段として、
前記第１配線の厚さを、前記第２配線の厚さよりも薄くしてある
ことを特徴とする配線構造部。
【請求項６】
層間絶縁膜と、該層間絶縁膜を挟んで設けられた、配線構造部使用時に低電位に印加される第１配線および高電位に印加される第２配線と、前記層間絶縁膜に設けられ前記第１配線および第２配線を電気的に接続するヴィアホールとを具えた配線構造部において、
前記第２配線のヴィアホールとの接触領域縁部から５０μｍ以下の距離だけ離間した位置に、熱を印加できるように、前記第１配線および第２配線とは電気的に絶縁させて、ヒーター用配線が設けられている
ことを特徴とする配線構造部。
【請求項７】
請求項６に記載の配線構造部において、
前記ヒーター用配線を、前記第１配線と同じ材料の配線で以て構成してある
ことを特徴とする配線構造部。
【請求項８】
請求項６に記載の配線構造部において、
前記ヒーター用配線の配線幅を、前記第１配線の配線幅よりも狭くしてある
ことを特徴とする配線構造部。
【請求項９】
請求項６に記載の配線構造部において、
前記ヒーター用配線の厚さを、前記第１配線の厚さよりも薄くしてある
ことを特徴とする配線構造部。
【請求項１０】
請求項６に記載の配線構造部において、
前記ヒーター用配線を、前記第１配線よりも融点の高い金属で構成してある
ことを特徴とする配線構造部。
【請求項１１】
請求項６に記載の配線構造部において、
前記ヒーター用配線の、少なくとも前記第２配線に熱伝導する領域が、前記第１配線よりも融点の高い金属で構成してある
ことを特徴とする配線構造部。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、配線構造に関するものであり、特に半導体素子に使用される多層配線構造部に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１４に、上層配線と下層配線とがヴィアホールを介して電気的に接続されている配線構造の一般的な構造例を示す。図１４は、配線構造を模式的に示した概略図であり、配線構造の断面の切り口を示している。
【０００３】
図１４によれば、下地１００上に下層配線１０２が設けられ。この下層配線１０２を覆うように下地１００上面に層間絶縁膜１０４が設けられている。層間絶縁膜１０４上には上層配線１０６が形成されている。また、層間絶縁膜１０４にはヴィアホール１０８が形成されており、このヴィアホール１０８を介して上層配線１０６と下層配線１０２とは電気的に接続されている。また、ヴィアホール１０８は、一般的にバリアメタル１１０で内壁が覆われており、バリアメタル１１０の表面およびホール１０８内部に、例えばＷ（タングステン）１１２が埋め込まれている。
【０００４】
また上層配線１０６および下層配線１０２は、それぞれ、Ａｌ（アルミニウム）合金配線とこのＡｌ合金よりも融点の高い、バリアメタルと呼ばれる高融点配線との２層の積層構造、あるいは高融点配線で以てＡｌ合金配線を挟んだ３層の積層構造を有しているものが知られている。図１４は、上層配線１０６および下層配線１０２を、３層の積層構造とした例である。したがって、下層配線１０２は、Ａｌ合金配線１１６を高融点配線１２０ａおよび１２０ｂで以て挟んだ構造である。また、上層配線１０６は、Ａｌ合金配線１１４を高融点配線１１８ａおよび１１８ｂで挟んだ構造を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような配線構造の下層配線１０２側を負極側とし、上層配線１０６側を正極側として電流を流すと、エレクトロマイグレーション（以下、ＥＭと称する。）によって、ヴィアホール１０８の形成位置に近い上層配線１０６において、Ａｌ原子の移動が始まる。Ａｌ原子は、各層を構成するＡｌ合金配線１１４あるいは１１６の中は移動できるが、このＡｌ合金配線１１４あるいは１１６を挟んでいる高融点配線１１８ａ、１１８ｂ、１２０ａ、および１２０ｂはバリアメタルであるため、Ａｌ原子は、Ａｌ合金配線からバリアメタルへ移動することはできない。したがって、例えば、Ａｌ原子がヴィアホール１０８を通って下層配線１０２から上層配線１０６へ移動したりすることはない。
【０００６】
例えば、Ａｌ原子が上層配線１０６中を移動することにより、上層配線１０６中に空孔が形成される。この移動により形成された空孔は近傍のＡｌ原子が拡散することによって埋められていく。この結果、上層配線１０６の端部１０６ｅからボイドが発生する。そして、ＥＭが進むにしたがって、ボイドは端部１０６ｅからヴィアホール１０８の形成位置の方に向かって広がっていく。
【０００７】
このボイドがヴィアホール１０８の形成位置に達し、さらにその先に形成されるにしたがって、上層配線１０６の配線抵抗が増加し始める。
【０００８】
ここで、上層配線１０６と下層配線１０２とを電気的に接続するヴィアホール１０８が、複数設けられている場合に、隣のヴィアホールとの間隔が約５０μｍ以下である場合には、Ａｌがマイグレートすることによって、ボイドの発生端からマイグレート方向に向かってＡｌ原子濃度が高くなる。そして、上層配線中のＡｌ原子には、マイグレート方向とは逆方向のストレスがかかる。このストレスによって、Ａｌのマイグレートが阻止されるバックフロー効果が起こる。この結果、配線抵抗の増加は飽和して、あたかも高ＥＭ耐性を持つように見える。
【０００９】
しかしながら、実際の配線構造において、あるヴィアホールとその隣のヴィアホールとの間隔が５０μｍ以上になる部分では、バックフロー効果は起こりにくくなるために、電流を流している間、ボイドの成長に伴って、配線抵抗は増大し続ける。
【００１０】
したがって、バリアメタル（高融点配線）が設けられているのに、所望のＥＭ耐性は得られない。よって、上記ヴィアホール間の間隔が５０μｍ以上の部分は低寿命の配線となってしまう。
【００１１】
したがって、ヴィアホール間の間隔が５０μｍ以上の場合においても、従来より高いＥＭ耐性を有する高寿命配線となるような配線構造部の出現が望まれていた。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このため、この発明の配線構造部は、層間絶縁膜と、第１配線および第２配線と、層間絶縁膜を貫通するヴィアホールとを具えている。第１配線を、配線構造部使用時、つまり配線構造部に対して電圧を印加するときに、低電圧に印加される方の配線とする。また、第２配線を、配線構造使用時に高電圧に印加される方の配線とする。第１配線および第２配線は、層間絶縁膜を挟んで設けられており、ヴィアホールにより両配線は電気的に接続されている。また、第１配線および第２配線には、それぞれヴィアホールとの接触領域を含む重なり領域が形成されている。すなわち、この重なり領域は、第１配線と第２配線とが層間絶縁膜を挟んで重なっている領域であり、この領域内の層間絶縁膜にヴィアホールが形成されている。また、第１配線および／または第２配線にはバリアメタルが設けられており、両配線間において、各配線を構成する金属原子の移動は行われないものとする。このような配線構造部において、第１配線の重なり領域の、ヴィアホール接触領域縁部から該配線端までの最短距離を、第２配線の重なり領域の、ヴィアホール接触領域縁部から該配線端までの最短距離よりも長く、かつ５０μｍ以下とし、第１配線の配線抵抗を、第２配線の配線抵抗よりも高くしてあることを特徴とする。
【００１３】
配線構造部使用時に、この配線構造部に対して、第１配線が低電位となり第２配線が高電位となるように電圧を印加すると、第１配線の配線抵抗は第２配線の配線抵抗よりも高いので、一般的なＬＳＩに使用される配線の厚さ範囲においては、電流によるジュール発熱量が、第２配線よりも第１配線の方が多い。よって、第１配線の温度の方が第２配線の温度よりも高くなる。この結果、両配線の重なり領域（ヴィアホールとの接触領域周辺）の温度は高温になり第２配線のみの領域の温度は低温になる。これがため、重なり領域と第２配線との境界では、温度勾配が大きくなる。
【００１４】
配線を構成する金属（配線金属とも称する。）のマイグレーション速度は、温度に対して指数関数的に変化する。この配線構造部においては、重なり領域（高温となる領域）でのマイグレーション速度は高く、第２配線のみの領域（低温となる領域）でのマイグレーション速度は低い。したがって、重なり領域と第２配線との境界は温度勾配が大きいために、マイグレーション速度が急激に低下する。よって、温度勾配が大きい上記境界付近はマイグレーションの障壁となる。この障壁によりバックフロー効果と実質的に同様の効果を得ることができる。よって、境界付近で配線金属の移動によるボイドの進行を抑制することができる。したがって、この配線構造部のＥＭ耐性を向上させることができる。
【００１５】
また、第１配線の重なり領域の、ヴィアホール接触領域縁部から配線端までの最短距離（ｄ１）を、第２配線の重なり領域のヴィアホール接触領域縁部から配線端までの最短距離（ｄ２）よりも長く、かつ５０μｍ以下としてある。
【００１６】
距離ｄ１が、距離ｄ２よりも長くしてあることによって、第１配線と第２配線との重なり領域において、第１配線で発生する熱を効率よく第２配線に伝えることができる。また、距離ｄ１を５０μｍ以下にすることにより、重なり領域と第２配線のみの領域との境界を、ボイドの進行が早期に抑制できる位置に設定することができる。すなわち、距離ｄ１が、５０μｍ以上であると、ボイドの進行により第２配線の配線抵抗が、この配線構造部を具えた装置において許容されている抵抗値の範囲よりも高くなってしまうおそれがある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照してこの発明の実施の形態につき説明する。なお、各図は発明を理解できる程度に各構成成分の形状、大きさおよび配置関係を概略的に示してあるに過ぎず、したがってこの発明を図示例に限定するものではない。また、図において、図を分かり易くするために断面を示すハッチング（斜線）は一部分を除き省略してある。また、平面図において、構成成分の配置関係を分かり易く示すために、特定の構成成分を表している領域にハッチングを付して示している。
【００１８】
＜第１の実施の形態＞
第１の実施の形態の配線構造部につき、図１を参照して説明する。図１（Ａ）は、この実施の形態の配線構造部の概略的な構成図であり、マイグレーションが進行する方向（配線長方向ともいう。）に沿った線で切った断面の切り口で示してある。図１（Ｂ）は、配線構造部の配線の配置を上から見た概略的な平面図である。図１（Ｃ）は、図１（Ａ）の配線構造部に電流を流した場合の配線温度プロファイルである。同図において、横軸に配線長方向の距離をとり、縦軸に配線温度をとって示してある。また、図１（Ｃ）の横軸の距離は、図１（Ａ）の位置ａからｂまでの距離に対応している。
【００１９】
この発明の配線構造部１０によれば、層間絶縁膜１２と、第１配線１４および第２配線１６と、層間絶縁膜１２を貫通するヴィアホール１８とを具えている。第１配線１４および第２配線１６は、層間絶縁膜１２を挟んで設けられており、ヴィアホール１８によって両配線１４および１６は電気的に接続されている。第１配線１４は、配線構造部１０の使用時に低電位となるように電圧が印加される方の配線とする。また、第２配線１６は、配線構造部１０の使用時に高電位となるように電圧が印加される方の配線とする。そして、第１配線１４および第２配線１６には、それぞれヴィアホール１８との接触領域１４ｘおよび１６ｘを含む重なり領域１４ａおよび１６ａが形成されている。
【００２０】
この実施の形態では、半導体基板２０上に第１配線１４が形成され、この第１配線１４を覆うように、半導体基板２０上に層間絶縁膜１２が形成されている。そして、層間絶縁膜１２の上面には第２配線１６が形成されている。第１配線１４は、アルミニウム（Ａｌ）を含まない高融点金属（高融点とは、ここでは、Ａｌよりも融点が高いことを意味する。）で構成されている。この例では、タングステン（Ｗ）の単独配線とする。また、第２配線１６は、主配線材料としてＡｌを含む合金層（Ａｌ合金層ともいう。）からなる上層２２とバリアメタルとしての高融点金属からなる下層２４との積層配線とする。この例では、下層２４をＴｉＮ膜で構成する。また、ヴィアホール１８の内壁は、バリアメタル２６で覆われ、さらにＷ２８で埋め込まれている。
【００２１】
また、第１配線１４および第２配線１６の重なり領域１４ａおよび１６ａにおいて、第１配線１４のヴィアホール接触領域１４ｘ縁部から配線端１４ｅまでの最短距離ｄ１を、第２配線１６のヴィアホール接触領域１６ｘ縁部から配線端１６ｅまでの最短距離ｄ２よりも長くしてあり、またｄ１は５０μｍ以下とする（図１（Ａ）および図１（Ｂ）参照。）。
【００２２】
ｄ１をｄ２よりも長くしてあるのは、配線抵抗の高い第１配線１４からヴィアホール１８を介して第２配線１６へ効率よく熱を伝導させるためである。また、ｄ１を５０μｍ以下にするのは、第２配線１６の重なり領域１６ａと第２配線のみの領域１６ｂとの境界１６ｃを、ボイドの進行が早期に抑制できる位置に設定するためである。
【００２３】
この配線構造部１０に対して第１配線１４が低電位および第２配線１６が高電位となるように電圧を印加する。すると、第１配線１４は、Ａｌよりも融点の高いＷで構成されているために、電流によるジュール発熱量は、第２配線１６よりも第１配線１４の方が多くなる。したがって、図１（Ｃ）に示すように、第１配線のみの領域１４ｂの温度は高くなる。また、第１配線１４で発生した熱は、第１配線の重なり領域１４ａからヴィアホール１８を伝わる。また、層間絶縁膜１２を通しても第２配線１６に伝わる。このため、第２配線１６の重なり領域１６ａの温度も上昇する。この第２配線１６において、重なり領域以外の領域１６ｂの温度は低温である。ここで、重なり領域１６ａの温度と重なり領域以外の領域１６ｂの温度との温度差は５℃以上となるように配線材料および構造を設定してある。この場合、第１配線の重なり領域１４ａから第２配線の重なり領域１６ａに向かう方向に沿った温度分布は、次の通りである。重なり領域１４ａの開始点から重なり領域１４ａの終点に向けて徐々に低下し、その終点付近で温度勾配が最大となっている。さらに、第２配線領域中では、重なり領域１６ａから離れるにしたがって温度が低下していって、徐々に第１配線よりも低い一定の温度となる。
【００２４】
配線構造部１０に電流を流すと、第２配線１６中でＡｌのマイグレーションが起こる。これにより、第２配線１６の一方の端部１６ｅからボイドが発生し、他方の端部へ向かってボイドが進行していく。
【００２５】
ここで、Ａｌのマイグレーション速度は、温度に対して指数関数的に変化する。
【００２６】
第２配線１６では、上述したように、重なり領域１６ａと重なり領域以外の領域１６ｂとの境界１６ｃ付近での温度勾配は最大となり、その温度勾配は５℃以上である。したがって、この温度勾配をマイグレーションの障壁として利用することができる。すなわち、高温領域ではマイグレーション速度が大きく低温の領域ではマイグレーション速度が小さいので、上記境界１６ｃ付近でＡｌのマイグレーション速度を急激に減速させることができる。これは、実質的にバックフロー効果と同様の効果であるので、ボイドの進行を抑制でき、この結果、配線抵抗の増加を抑制することができる。したがって、この配線構造部１０においては、従来の構造よりもＥＭ耐性を向上させることができる。
【００２７】
（第１実施例）
ここで、第１の実施の形態の具体的な例として第１実施例を挙げ、比較例と比較することによって、効果をより明確に示す。
【００２８】
図２は、この実施例の配線構成図である。図２によれば、第１の実施の形態で説明したように、半導体基板２０上に、第１配線１４としてのＷ膜が形成され、この第１配線１４を覆うように層間絶縁膜（例えばＳｉＯ2膜）１２が形成されている。そして、層間絶縁膜１２の上面には第２配線１６としての、ＴｉＮ膜２４およびＡｌ合金層２２の積層配線が形成されている。また、この例では、第２配線１６は、ヴィアホール１８と一体形成されているものとする。ヴィアホール１８の内壁および第２配線１６の下層は、バリアメタルであるＴｉＮ膜２４および２６で覆われており、このヴィアホール１８を埋め込む材料およびこれに連続する第２配線の上層が、Ａｌ合金層２２および２８で構成されている。バリアメタル２４および２６の存在によって、第２配線１６から第１配線１４に配線金属（例えば、Ａｌ）が移動することはない。
【００２９】
また、この実施例の配線構造部のヴィアホール１８間隔は、１００μｍとする。
【００３０】
このような配線構造部に対して、試験条件をＪ（電流密度）を２×１０6Ａ／ｃｍ2およびＴ（配線温度）を２００℃として、電流を流す。通電時間は３００時間とする。電流の印加スタート時点での配線構造部全体の配線抵抗をＲ0とし、３００時間までの任意の時点の配線抵抗をＲとして測定し、この測定結果を図３に示す。図３によれば、経過時間（０〜３００時間）を横軸にとり、印加スタート時点の配線抵抗に対する任意の時点の配線抵抗の増加率（Ｒ／Ｒ0×１００（％））を縦軸にとって示してある。
【００３１】
なお、図３には、第１実施例と同様の構成の配線構造部を複数製造して、それぞれ同様の測定を行った結果が示されている。
【００３２】
（比較例）
次に、第１実施例の比較例について、図４および図５を参照して説明する。
【００３３】
図４は、従来の配線構造部の構成の一例を示している。すなわち、半導体基板２０上に、第１配線３０が形成され、この第１配線３０を覆うように層間絶縁膜３２が形成されている。層間絶縁膜３２上には第２配線３４が形成されている。また、層間絶縁膜３２には、第２配線３４と第１配線３０とを電気的に接続させるためのヴィアホール３６が形成されている。ヴィアホール間隔は、第１実施例と同じ１００μｍとする。また、第２配線３４は、第１実施例と同様に、ヴィアホール３６と一体形成されている。すなわち、ヴィアホール３６の内壁および第２配線３４の下層は、バリアメタルとしてのＴｉＮ膜３８で覆われている。そして、ヴィアホールを埋め込む材料および第２配線３４の上層は、Ａｌ合金層４０で構成されている。このように、配線構造部の主要な構成は、第１実施例と同様であるが、比較例では、第１配線が、Ａｌ合金層４２と、このＡｌ合金層４２を挾むバリアメタル（ＴｉＮ膜）４４および４６との積層配線にしてある。
【００３４】
この比較例の配線構造部に対して、第１の実施例と同様の条件で測定を行う。
【００３５】
この測定結果を、図５に示す。図５によれば、経過時間（０〜２００時間）を横軸にとり、印加スタート時点の配線抵抗（Ｒ0）に対する任意の時点の配線抵抗（Ｒ）の割合（Ｒ／Ｒ0×１００（％））を縦軸にとって示してある。図５にも、第１実施例と同様に、この比較例と同様の構成の配線構造部を複数製造して、それぞれ同様の測定を行った結果が示されている。
【００３６】
図３および図５を参照して、第１実施例の測定結果と比較例の測定結果とを比較する。
【００３７】
この結果、第１実施例の配線構造部では、３００時間経過した時点でも配線抵抗の増加率は、１０％以下であるのに対して、比較例の配線構造部では、１４０時間経過した時点で、全ての配線構造部の配線抵抗の増加率が１０％を越えてしまう。
【００３８】
よって、第１実施例の配線構造部では、配線抵抗の増加割合を比較例の配線構造部の配線抵抗の増加割合の１／２以下に抑制することができる。したがって、この発明の配線構造部においては、配線のＥＭ耐性の大幅な向上が図れることが確認できた。
【００３９】
＜第２の実施の形態＞
図６を参照して、第２の実施の形態の配線構造部５０につき説明する。配線構造部５０の主要な構成は第１の実施の形態と同様である。そして、この例では、第１配線１４の配線抵抗を高くする手段として、第１配線１４の配線幅（ｗ１）を第２配線１６の配線幅（ｗ２）よりも狭くしてある。
【００４０】
以下、第１の実施の形態と相違する点につき説明し、同様の点についてはその詳細な説明を省略する。
【００４１】
図６（Ａ）は、第２の実施の形態の配線構造部５０の概略的な構成図であり、マイグレーションが進行する方向（配線長方向）に沿った線で切った断面の切り口で示してある。図６（Ｂ）は、配線構造部を上から見た概略的な平面図である。図６（Ｃ）は、この実施の形態の配線構造部に電流を流した場合の温度プロファイルである。同図において、横軸に配線長方向の距離をとり、縦軸に配線温度をとって示してある。また、図６（Ｃ）の横軸の距離は、図６（Ａ）の位置ａからｂまでの距離に対応している。
【００４２】
図６（Ａ）によれば、この実施の形態の配線構造部５０は、第１の実施の形態と同様に、半導体基板２０上に第１配線１４が形成され、この第１配線１４を覆うように、半導体基板２０上に層間絶縁膜１２が形成されている。そして、層間絶縁膜１２の上面には第２配線１６が形成されている。また、第１配線１４と第２配線１６との重なり領域１４ａおよび１６ａ内の層間絶縁膜１２に、ヴィアホール１８が形成されている。
【００４３】
この例では、第１配線１４および第２配線１６は、それぞれＡｌを含む合金層からなる上層５２，２２とＴｉＮ膜からなる下層５４，２４との積層配線とする。また、ヴィアホール１８内は内壁がバリアメタル２６で覆われており、さらにその内部がＷ２８で埋め込まれている。これにより、第１配線１４および第２配線１６は電気的に接続されている。
【００４４】
この実施の形態では、図６（Ｂ）に示すように、第１配線１４の配線幅（ｗ１）が、第２配線１６の配線幅（ｗ２）よりも狭く形成されている。ｗ２に対するｗ１の割合は、０．１以上０．８以下とするのが好ましい。これにより、配線構造部５０に電流を流した場合に、第２配線１６の重なり領域１６ａと重なり領域以外の領域１６ｂとの温度差をつけることができる。
【００４５】
このような配線構造部５０に対して、第１の実施の形態と同様に、第１配線１４が低電位となり、第２配線１６が高電位となるように電圧を印加する。このとき、第１配線１４の配線幅（ｗ１）は第２配線１６の配線幅（ｗ２）より狭く形成されているので、第１配線１４の配線抵抗は、第２配線１６よりも高くなる。この結果、電流によるジュール発熱量は、第１配線１４の方が第２配線１６よりも多くなるため、第１配線１４の方が配線温度が高くなる。よって、図６（Ｃ）に示されているように、第１配線１４および第２配線１６の重なり領域１４ａおよび１６ａでは、第１配線１４からヴィアホール１８を介して熱が伝導するので高温となる。また、層間絶縁膜１２を通しても第２配線１６に伝わる。一方、第２配線１６の重なり領域以外の領域１６ｂは低温である。したがって、第２配線１６において、重なり領域１６ａと重なり領域以外の領域１６ｂとの境界１６ｃ付近での温度勾配が最大となる。すなわち、第２の実施の形態の温度分布は第１の実施の形態で説明したと同様な温度分布となる。
【００４６】
この配線構造部５０に対して電圧を印加する（電流を流す）と、配線の構成材料であるＡｌ原子のマイグレーションが起こる。そして、このマイグレーションによって、第２配線１６の一方の端部１６ｅからボイドが発生し、このボイドは他方の端部の方へ進行していく。この実施の形態では、第２配線１６において、第１の実施の形態と同様に、重なり領域１６ａと重なり領域以外の領域１６ｂとの境界１６ｃの温度勾配（図６（Ｃ）参照。）によって、急激にＡｌのマイグレーション速度が変化するので、この温度勾配は、マイグレーションの障壁となる。よって、実質的にバックフロー効果と同様の効果を得ることができる。したがって、この配線構造部５０においては、従来の構造よりもＥＭ耐性を２倍以上に向上させることができる。
【００４７】
＜第３の実施の形態＞
図７を参照して、第３の実施の形態の配線構造部につき説明する。配線構造部の主要な構成は第１の実施の形態と同様である。この例では、第１配線の重なり領域が、第２配線よりも融点の高い金属（高融点金属）で構成されている。
【００４８】
以下、第１および第２の実施の形態と相違する点につき説明し、同様の点についてはその詳細な説明を省略する。
【００４９】
図７（Ａ）は、第３の実施の形態の配線構造部の概略的な構成図であり、マイグレーションが進行する方向（配線長方向）に沿った線で切った断面の切り口で示してある。図７（Ｂ）は、この実施の形態の配線構造部に電流を流した場合の温度プロファイルである。同図において、横軸に配線長方向の距離をとり、縦軸に配線温度をとって示してある。また、図７（Ｂ）の横軸の距離は、図７（Ａ）の配線構造部の位置ａからｂまでの距離に対応している。
【００５０】
図７（Ａ）によれば、この実施の形態の配線構造部６０は、第１の実施の形態と同様に、半導体基板２０上に第１配線１４が形成され、この第１配線１４を覆うように、半導体基板２０上に層間絶縁膜１２が形成されている。そして、層間絶縁膜１２の上面には第２配線１６が形成されている。また、第１配線１４と第２配線１６との重なり領域１４ａおよび１６ａ内の層間絶縁膜１２にヴィアホール１８が形成されている。
【００５１】
この例では、第１配線１４の重なり領域以外の領域１４ｂおよび第２配線１６は、それぞれＡｌを含む合金層からなる上層５２，２２とＴｉＮ膜からなる下層５４，２４との積層配線とする。また、第１配線１４の重なり領域１４ａは、ＴｉＮ膜からなる下層５４のみの配線とする。重なり領域１４ａおよび重なり領域以外の領域１４ｂは、下層５４によって連続しており、重なり領域１４ａだけ上層５２が部分的に取り除かれた構成にしてある。
【００５２】
また、ヴィアホール１８は、内壁がバリアメタル２６で覆われており、さらにその内部がＷ２８で以て埋め込まれている。したがって、第１配線１４のＴｉＮ膜５４の部分と第２配線１６の下層２４とがヴィアホール１８と接触している。
【００５３】
このような配線構造部６０に対して、第１の実施の形態と同様に、第１配線１４が低電位となり、第２配線１６が高電位となるように電圧を印加する。このとき、第１配線１４の重なり領域１４ａは、ＴｉＮ膜５４のみで構成されている。したがって、重なり領域１４ａは、上層５２と下層５４とからなる重なり領域以外の領域１４ｂや、第２配線１６よりも配線抵抗が高い。よって、第１配線１４の重なり領域１４ａで発生するジュール発熱量は高くなる。このため、重なり領域１４ａの配線温度は高くなる。この熱は、第１配線１４の重なり領域１４ａからヴィアホール１８を伝導して第２配線１６の重なり領域１６ａへと伝わる。したがって、第２配線１６の重なり領域１６ａは高温となるので、重なり領域１６ａと重なり領域以外の領域１６ｂとの境界では大きな温度勾配が生じる（図７（Ｂ））。すなわち、第１配線１４から第２配線１６に向けての重なり領域１４ａおよび１６ａでの温度分布は、第１配線１４と第２配線１６の重なり開始点から急激に上昇し、中間で最高温度（温度勾配は零）となり、重なりの終点では重なりの開始点での温度とほぼ等しくなっていて温度勾配は最大となっている。そして、重なり領域１６ａから離れるにしたがって、第２配線の温度は低下し、重なり領域から離れた領域１６ｂでは第１配線の部分１４ｂの温度よりも低い一定の温度となる。
【００５４】
この配線構造部６０に電圧を印加すると、第２配線１６の上層２２においてＡｌ原子のマイグレーションが起こる。そして、このマイグレーションによって、第２配線１６の一方の端部１６ｅからボイドが発生し、このボイドは他方の端部の方へ進行していく。この実施の形態では、重なり領域１６ａと重なり領域以外の領域１６ｂとの境界１６ｃの温度勾配があるために、この部分でＡｌのマイグレーション速度は急激に低下する。このように温度勾配がマイグレーションの障壁となるので、実質的にバックフロー効果と同様の効果を得ることができる。したがって、この配線構造部６０においては従来の構造よりもＥＭ耐性を向上させることができる。
【００５５】
＜第４の実施の形態＞
図８を参照して、第４の実施の形態の配線構造部７０につき説明する。配線構造部７０の主要な構成は、第１の実施の形態と同様である。この例では、第１配線１４の厚さを第２配線１６の厚さよりも薄くしてある。
【００５６】
以下、第１〜第３の実施の形態と相違する点につき説明し、同様の点についてはその詳細な説明を省略する。
【００５７】
図８（Ａ）は、第４の実施の形態の配線構造部７０の概略的な構成図であり、マイグレーションが進行する方向（配線長方向）に沿った線で切った断面の切り口で示してある。図８（Ｂ）は、この実施の形態の配線構造部７０に電流を流した場合の温度プロファイルである。同図において、横軸に配線長方向の距離をとり、縦軸に配線温度をとって示してある。また、図８（Ｂ）の横軸の距離は、図８（Ａ）の配線構造部の位置ａからｂまでの距離に対応している。
【００５８】
図８（Ａ）によれば、この実施の形態の配線構造部７０は、第１の実施の形態と同様に、半導体基板２０上に第１配線１４が形成され、この第１配線１４を覆うように、半導体基板２０上に層間絶縁膜１２が形成されている。そして、層間絶縁膜１２の上面には第２配線１６が形成されている。また、第１配線１４と第２配線１６との重なり領域１４ａおよび１６ａ内の層間絶縁膜１２にヴィアホール１８が形成されている。
【００５９】
この例では、第１配線１４および第２配線１６は、それぞれＡｌ合金層からなる上層５２ｘ，２２とＴｉＮ膜からなる下層５４，２４との積層配線とする。また、ヴィアホール１８内は内壁がバリアメタル２６で覆われており、ホール１８内のバリアメタル２６の表面は、さらにＷ２８で埋め込まれている。よって、第１配線１４および第２配線１６はヴィアホール１８を介して電気的に接続されている。
【００６０】
この実施の形態では、第１配線１４の上層であるＡｌ合金層５２ｘの厚さ（ｔ１）を、第２配線１６のＡｌ合金層２２の厚さ（ｔ２）よりも薄く形成してある。第２配線１６のＡｌ合金層２２の厚さ（ｔ２）に対する第１配線１４のＡｌ合金層５２ｘの厚さ（ｔ１）の割合は、好ましくは０．１以上０．８以下とするのが好ましい。これにより、配線構造部７０に電流を流した場合に、第２配線１６の重なり領域１６ａと重なり領域以外の領域１６ｂとの温度差をつけることができる。
【００６１】
このような配線構造部７０に対して、第１の実施の形態と同様に、第１配線１４が低電位となり、第２配線１６が高電位となるように電圧を印加する。このとき、第１配線１４の厚さは第２配線１６の厚さより薄く形成されているので、第１配線１４の配線抵抗は第２配線１６の配線抵抗よりも高くなる。この結果、電流によるジュール発熱量は、第１配線１４の方が第２配線１６よりも多くなるので、第１配線１４の方が配線温度が高くなる。よって、図８（Ｂ）に示されているように、第１配線１４および第２配線１６の重なり領域１４ａおよび１６ａでは、第１配線１４からヴィアホール１８を介して熱が伝導するので高温となる。一方、第２配線１６の重なり領域以外の領域１６ｂは低温である。したがって、第２配線１６において、重なり領域１６ａと重なり領域以外の領域１６ｂとの境界１６ｃ付近の温度勾配が大きくなる。このように、第４の実施の形態の場合は、第１の実施の形態の場合と同様な温度分布が得られる。
【００６２】
したがって、第１の実施の形態と同様に、境界１６ｃ付近はマイグレーションの障壁となる。よって、第４の実施の形態の配線構造部７０においてもバックフロー効果と同様の効果を得ることができる。このため、従来の配線構造よりもＥＭ耐性に優れた配線構造部７０が得られる。
【００６３】
＜第５の実施の形態＞
図９を参照して、第５の実施の形態の配線構造部８０につき説明する。
【００６４】
図９（Ａ）は、第５の実施の形態の配線構造部８０の概略的な構成図であり、配線長方向に沿った線で切った断面の切り口で示してある。図９（Ｂ）は、配線構造部の配線の配置を上から見た概略的な平面図である。図９（Ｃ）は、この実施の形態の配線構造部８０の使用時（電圧印加時）における配線温度プロファイルである。同図において、横軸に配線長方向の距離をとり、縦軸に配線温度をとって示してある。
【００６５】
この実施の形態の配線構造部８０は、層間絶縁膜１２と、第１配線１４および第２配線１６と、層間絶縁膜１２を貫通するヴィアホール１８とを具えている。第１配線１４および第２配線１６は、層間絶縁膜１２を挟んで設けられており、ヴィアホール１８によって両配線１４および１６は電気的に接続されている。第１配線１４は、配線構造部８０の使用時に低電位となるように電圧が印加される方の配線であり、第２配線１６は、高電位となるように電圧が印加される方の配線とする。そして、第１配線１４および第２配線１６には、それぞれヴィアホール１８との接触領域１４ｘおよび１６ｘを含む重なり領域１４ａおよび１６ａが形成されている。
【００６６】
この実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、半導体基板２０上に第１配線１４が形成され、この第１配線１４を覆うように、半導体基板２０上に層間絶縁膜１２が形成されている。そして、層間絶縁膜１２の上面には第２配線１６が形成されている。
【００６７】
また、第１の実施の形態と同様に、第１配線１４は、Ａｌを含まない高融点金属としてのＷの単独配線で構成されている。また、第２配線１６は、主配線材料としてＡｌを含む合金層（Ａｌ合金層）からなる上層２２とバリアメタルとしての高融点金属（ＴｉＮ膜）からなる下層２４との積層配線とする。また、ヴィアホール１８の内壁はバリアメタル２６で覆われ、このホール１８内のバリアメタル２６の表面はＷ２８で埋め込まれている（図９（Ａ））。
【００６８】
また、第２配線１６の、ヴィアホール１８との接触領域１６ｘ縁部から５０μｍ以下の距離だけ離間した位置に熱を印加できるように、第１配線１４および第２配線１６とは電気的に絶縁させて、ヒーター用配線８２が設けられている。
【００６９】
この実施の形態では、ヒーター用配線８２を、第１配線１４と同じ材料の配線でもって構成する。
【００７０】
よって、この実施の形態では、半導体基板２０の上面であって第２配線１６の下側に、Ｗからなるヒーター用配線８２が設けられている。また、このヒーター用配線８２は、第１配線１４および第２配線１６のヴィアホール接触領域１４ｘおよび１６ｘからは５０μｍ以下の距離だけ離間した位置に設けられている。また、この例では、ヒーター用配線８２が、この配線８２の長手方向が、第２配線１６の配線長方向と直角に交わる方向となるように配置されている（図９（Ａ）および図９（Ｂ））。
【００７１】
ヒーター用配線８２を設ける位置を、ヴィアホール接触領域１６ｘの縁部から５０μｍ以下の距離だけ離間させているのは、第２配線におけるボイドの進行をこの距離内で抑えるためである。この距離が５０μｍ以下であれば、第２配線１６の配線抵抗の増加は許容範囲内に抑えることができる。
【００７２】
このような配線構造部８０に対して、第１配線１４が低電位となり、第２配線１６が高電位となるように電圧を印加する。この例では、ヒーター用配線８２にも電流を流す。第１配線１４は高融点金属であるＷで構成されているので、ＴｉＮ膜２４およびＡｌ合金層２２で構成された第２配線１６よりも、配線抵抗が高い。このため、上記電圧の印加によって、第１配線１４の配線温度は第２配線１６の配線温度よりも高くなる。また、ヒーター用配線８２は、第１配線１４と同様の材料で構成されているために、配線温度が高くなる。電圧の印加時において、配線構造部８０の各配線は以上のような温度状態であるために、図９（Ｃ）に示すような配線温度特性が得られる。図９（Ｃ）の横軸は、配線長方向の距離を示しており、この距離は、図９（Ａ）の位置ａからｂまでの距離に対応している。
【００７３】
図９（Ｃ）によれば、第１の実施の形態と同様に、第１配線１４の領域１４ｂおよび重なり領域１４ａは高温となっている。そして、第１配線の重なり領域１４ａからの熱がヴィアホール１８から第２配線１６の重なり領域１６ａに伝わることにより、第２配線１６の重なり領域１６ａも高温となる。一方、第２配線１６の重なり領域以外の領域１６ｂは低温である、ヒーター用配線８２からの熱が伝わる領域８２ａは高温となる。したがって、この実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、第２配線１６において、重なり領域１６ａと重なり領域以外の領域１６ｂとの境界１６ｃ付近で大きな温度勾配が形成される。このように、重なり領域１４ａ、１６ａおよびその近傍では、第１および第２配線の温度分布は、第１の実施の形態の場合と同様な分布となる。そして、さらにこの例では、ヒーター用配線８２からの熱が伝わる領域８２ａでは、その周辺領域よりも温度が高くなるという大きな温度変化が起こる。よって、これらの温度勾配および温度変化部分は、第２配線１６の上層２２で発生するＡｌのマイグレーション速度を低減させる２段階の障壁となる。したがって、実質的にバックフロー効果と同様の効果を第２配線１６に与えることができる。よって、ボイドの進行を抑制できるため配線抵抗の増加を防ぎ、ＥＭ耐性を向上させることができる。
【００７４】
＜第６の実施の形態＞
図１０を参照して、第６の実施の形態の配線構造部８５につき説明する。
【００７５】
図１０（Ａ）は、第６の実施の形態の配線構造部８５の概略的な構成図であり、配線長方向に沿った線で切った断面の切り口で示してある。図１０（Ｂ）は、配線構造部８５の配線の配置を上から見た概略的な平面図である。図１０（Ｃ）は、この実施の形態の配線構造部８５の使用時（電圧印加時）における配線温度プロファイルである。同図において、横軸に配線長方向の距離をとり、縦軸に配線温度をとって示してある。
【００７６】
配線構造部８５の主要な構成は、従来と同様である。図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）を参照すると、半導体基板２０上に第１配線１４が形成され、この第１配線１４を覆うように、半導体基板２０上に層間絶縁膜１２が形成されている。そして、層間絶縁膜１２の上面には第２配線１６が形成されている。また、層間絶縁膜１２には第１配線１４と第２配線１６とを電気的に接続するヴィアホール１８が形成されている。この実施の形態では、第１配線１４および第２配線１６を、それぞれ、ＴｉＮ膜からなる下層８８，２４とＡｌ合金層からなる上層８６，２２との積層配線とする。また、ヴィアホール１８の内壁はバリアメタルとしてのＴｉＮ膜２６で覆われており、ホール１８内のＴｉＮ膜２６の表面はＷ２８で埋め込まれている（図１０（Ａ））。
【００７７】
また、この実施の形態では、第５の実施の形態と同様に、ヴィアホール１８との接触領域１６ｘ縁部から５０μｍ以下の距離だけ離間した第２配線１６の位置を加熱できるように、第１配線１４および第２配線１６とは電気的に絶縁させて、ヒーター用配線８７が設けられている。ヒーター用配線８７は第１および第２配線１４および１６と同じ材料の配線で構成する。
【００７８】
よって、この実施の形態では、半導体基板２０の上面であって第２配線１６の下側に、ＴｉＮ膜８７ｘおよびＡｌ合金層８７ｙからなるヒーター用配線８７が設けられている（図１０（Ａ）参照。）。そして、この実施の形態では、このヒーター用配線８７の配線幅（ｗＨ）を、第１配線１４の配線幅（ｗ１）よりも狭くしてある（図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）参照。）。これがため、ヒーター用配線８７の配線抵抗は、第１配線１４および第２配線１６の配線抵抗よりも高くなる。したがって、このような配線構造部８５に対して、第１配線１４およびヒーター用配線８７が低電位となるように、かつ第２配線１６が高電位となるように電圧を印加すると、その配線温度特性は、図１０（Ｃ）に示すような特性となる。図１０（Ｃ）の横軸の配線長方向の距離は、図１０（Ａ）の位置ａからｂまでの距離に対応している。
【００７９】
図１０（Ｃ）によれば、第１配線のみの領域１４ｂおよび第２配線のみの領域１６ｂは低温である。そして、第１配線１４および第２配線１６の重なり領域１４ａおよび１６ａでは、低温ではあるが第１配線１４から発生した熱がヴィアホール１８を介して第２配線１６に伝わるので、多少温度が上昇している。したがって、この場合には、重なり領域１４ａおよび１６ａ自体での温度分布は、第３の実施の形態で説明したと同様に、重なり領域の中央部で高くなるという温度分布が得られる。しかし、第２配線１６の下側に設けられたヒーター用配線８７は高温となるので、発生した熱が第２配線８７の設定された位置（ヴィアホールとの接触領域１６ｘから５０μｍ以下離間した位置）付近に伝わって、第２配線１６において、第５の実施の形態で説明したと同様に、大きな温度変化部８７ａが形成される。よって、この温度変化部８７ａが第２配線１６の上層２２で発生するＡｌのマイグレーション速度を低減させる障壁となる。したがって、実質的にバックフロー効果と同様の効果を第２配線１６に与えることができる。よってボイドの進行を抑制できるため配線抵抗の増加を防ぎ、ＥＭ耐性を向上させることができる。
【００８０】
＜第７の実施の形態＞
図１１を参照して、第７の実施の形態の配線構造部９０につき説明する。
【００８１】
図１１（Ａ）は第７の実施の形態の配線構造部９０の概略的な構成図であり、配線長方向に沿った線で切った断面の切り口で示してある。図１１（Ｂ）は、この実施の形態の配線構造部９０の使用時（電圧印加時）における配線温度プロファイルである。同図において、横軸に配線長方向の距離をとり、縦軸に配線温度をとって示してある。
【００８２】
配線構造部の主要な構成は、従来と同様である。図１１（Ａ）を参照すると、半導体基板２０上に第１配線１４が形成され、この第１配線１４を覆うように、半導体基板２０上に層間絶縁膜１２が形成されている。そして、層間絶縁膜１２の上面には第２配線１６が形成されている。また、層間絶縁膜１２には第１配線１４と第２配線１６とを電気的に接続するヴィアホール１８が形成されている。この実施の形態では、第１配線１４および第２配線１６を、第６の実施の形態と同様に、ＴｉＮ膜からなる下層８８，２４とＡｌ合金層からなる上層８６，２２との積層配線とする。また、ヴィアホール１８の内壁はバリアメタルとしてのＴｉＮ膜２６で覆われており、ホール１８内のＴｉＮ膜２６の表面はＷ２８で埋め込まれている（図１１（Ａ））。
【００８３】
また、この実施の形態では、第５の実施の形態と同様に、ヴィアホール１８との接触領域１６ｘ縁部から５０μｍ以下の距離だけ離間した第２配線１６の位置を加熱できるように、第１配線１４および第２配線１６とは電気的に絶縁させて、ヒーター用配線９２が設けられている。ヒーター用配線９２は第１および第２配線１４および１６と同じ材料の配線で構成する。
【００８４】
よって、この実施の形態では、半導体基板２０の上面であって第２配線１６の下側にＴｉＮ膜９２ｘおよびＡｌ合金層９２ｙからなるヒーター用配線９２が設けられている（図１１（Ａ）参照。）そして、この実施の形態では、このヒーター用配線９２の厚さを、第１配線１４の厚さよりも薄くしてある（図１１（Ａ）参照。）。具体的には、ヒーター用配線９２の上層９２ｙであるＡｌ合金層の厚さ（ｔＨ）を第１配線１４の上層８６の厚さ（ｔ１）よりも薄くしている。これがため、ヒーター用配線９２の配線抵抗は、第１配線１４および第２配線１６の配線抵抗よりも高くなる。したがって、このような配線構造部９０に対して第１配線１４およびヒーター用配線９２が低電位となるように、かつ第２配線１６が高電位となるように電圧を印加すると、配線構造部９０には電流が流れる。そして、このときの配線温度特性は、図１１（Ｂ）に示すような特性となる。図１１（Ｂ）の横軸の配線長方向の距離は、図１１（Ａ）の位置ａからｂまでの距離に対応している。
【００８５】
図１１（Ｂ）によれば、図１０（Ｃ）を参照して説明した第６の実施の形態の場合と同様な温度分布が得られる。すなわち、第１配線のみの領域１４ｂおよび第２配線のみの領域１６ｂは低温である。また、第１配線１４および第２配線１６の重なり領域１４ａおよび１６ａにおいては、第１配線１４から幾分熱がヴィアホール１８を介して第２配線１６に伝わるので、若干温度が上昇している。また、第２配線１６の下側に設けられたヒーター用配線９２は、配線抵抗が大きい分高温となるので、発生した熱が第２配線１６の設定された位置（ヴィアホールとの接触領域１６ｘから５０μｍ以下離間した位置）付近に伝わって、第２配線１６において、大きな温度変化部９２ａが形成される。よって、この温度変化部９２ａが、第２配線１６の上層２２で発生するＡｌのマイグレーション速度を低減させる障壁となる。したがって実質的にバックフロー効果と同様の効果を第２配線１６に与えることができる。よってボイドの進行を抑制できるので配線抵抗の増加を防ぎ、ＥＭ耐性を向上させることができる。
【００８６】
＜第８の実施の形態＞
図１２を参照して、第８の実施の形態の配線構造部９５につき説明する。
【００８７】
図１２（Ａ）は第８の実施の形態の配線構造部９５の概略的な構成図であり、配線長方向に沿った線で切った断面の切り口で示してある。図１２（Ｂ）は、配線構造部９５の配線の配置関係を概略的に示した平面図である。図１２（Ｃ）は、この実施の形態の配線構造部９５の使用時（電圧印加時）における配線温度プロファイルである。同図において、横軸に配線長方向の距離をとり、縦軸に配線温度をとって示してある。
【００８８】
配線構造部９５の主要な構成は、従来と同様である。図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）を参照すると、半導体基板２０上に第１配線１４が形成され、この第１配線１４を覆うように、半導体基板２０上に層間絶縁膜１２が形成されている。そして、層間絶縁膜１２の上面には第２配線１６が形成されている。また、層間絶縁膜１２には第１配線１４と第２配線１６とを電気的に接続するヴィアホール１８が形成されている。この実施の形態では、第１配線１４および第２配線１６を、第６の実施の形態と同様に、ＴｉＮ膜からなる下層８８，２４とＡｌ合金層からなる上層８６，２２との積層配線とする。また、ヴィアホール１８の内壁はＴｉＮ膜２６で覆われており、ホール１８内のＴｉＮ膜２６の表面はＷ２８で埋め込まれている（図１２（Ａ））。
【００８９】
また、この実施の形態では、第５の実施の形態と同様に、ヴィアホール１８との接触領域１６ｘ縁部から５０μｍ以下の距離だけ離間した位置であって、第２配線１６を加熱できる半導体基板２０上の位置に、第１配線１４および第２配線１６とは電気的に絶縁させて、ヒーター用配線９６が設けられている。この例では、ヒーター用配線９６を、Ａｌよりも融点の高い高融点金属で以て構成する。よって、ここでは、第１配線１４および第２配線１６の下層８８および２４として用いられているＴｉＮ膜が、ヒーター用配線９６として、半導体基板２０の上面であって第２配線１６の下側に設けられている（図１２（Ａ））。ヒーター用配線９６は、基板２０上に長手方向が配線長方向と直角に交わるように設けられている（図１２（Ｂ））。
【００９０】
これがため、ヒーター用配線９６の配線抵抗は第１および第２配線１４および１６の配線抵抗よりも高くなる。したがって、このような配線構造部９５に対して、第１配線１４およびヒーター用配線９６が低電位となるように、かつ第２配線１６が高電位となるように電圧を印加すると、配線構造部９５には電流が流れる。そして、このときの配線温度特性は、図１２（Ｃ）に示すような特性となる。図１２（Ｃ）の横軸の配線長の距離は、図１２（Ａ）の位置ａからｂまでの距離に対応している。
【００９１】
図１２（Ｃ）によれば、第６および第７の実施の形態で説明したと同様な温度分布が得られる。すなわち、第１配線のみの領域１４ｂおよび第２配線のみの領域１６ｂは低温である。また、第１配線１４および第２配線１６の重なり領域１４ａおよび１６ａにおいては、第１配線１４からヴィアホール１８を介して第２配線１６に熱が伝わるので、多少温度が上昇している。また、第２配線１６の下側に設けられたヒーター用配線９６は、配線抵抗が大きいので高温となっている。よって、発生した熱が第２配線１６の設定された位置（ヴィアホール１８との接触領域１６ｘから５０μｍ以下離間した位置）付近に伝わって、第２配線１６において、大きな温度変化部９６ａが形成される。よって、この温度変化部９６ａが、第２配線１６の上層２２で発生するＡｌのマイグレーション速度を低減させる障壁となる。したがって実質的にバックフロー効果と同様の効果を第２配線１６に与えることができる。よって、ボイドの進行を抑制できるので配線抵抗の増加を防ぎ、ＥＭ耐性を向上させることができる。
【００９２】
＜第９の実施の形態＞
図１３を参照して、第９の実施の形態の配線構造部９７につき説明する。
【００９３】
図１３（Ａ）は第９の実施の形態の配線構造部９７の概略的な構成図であり、配線長方向に沿った線で切った断面の切り口で示してある。図１３（Ｂ）は、配線構造部９７の配線の配置関係を概略的に示した平面図である。図１３（Ｃ）は、この実施の形態の配線構造部の使用時における配線温度プロファイルである。同図において、横軸に配線長方向の距離をとり、縦軸に配線温度をとって示してある。
【００９４】
配線構造部９７の主要な構成は、従来と同様である。図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）を参照すると、半導体基板２０上に第１配線１４が形成され、この第１配線１４を覆うように、半導体基板２０上に層間絶縁膜１２が形成されている。そして、層間絶縁膜１２の上面には第２配線１６が形成されている。また、層間絶縁膜１２には第１配線１４と第２配線１６とを電気的に接続するヴィアホール１８が形成されている。この実施の形態では、第１配線１４および第２配線１６を、第６の実施の形態と同様に、ＴｉＮ膜からなる下層８８，２４とＡｌ合金層からなる上層８６，２２との積層配線とする。また、ヴィアホール１８の内壁はＴｉＮ膜２６で覆われており、ホール１８内のＴｉＮ膜２６の表面はＷ２８で埋め込まれている（図１３（Ａ））。
【００９５】
また、この実施の形態では、第５の実施の形態と同様に、ヴィアホール１８との接触領域１４ｘおよび１６ｘの縁部から５０μｍ以下の距離だけ離間した位置であって、第２配線１６を加熱できる半導体基板２０上の位置に、第１配線１４および第２配線１６とは電気的に絶縁させて、ヒーター用配線９８が設けられている。ヒーター用配線９８は、基板２０上に長手方向が配線長方向と直角に交わるように設けられている（図１３（Ｂ））。この例では、ヒーター用配線９８の第２配線１６に熱伝導する領域９８ａを除く領域９８ｂを第１配線１４と同じ材料で形成する。すなわち、ＴｉＮ膜からなる下層９８ｘとＡｌ合金層からなる上層９８ｙとの積層配線とする。そして、第２配線に熱伝導する領域９８ａは、上層が取り除かれＴｉＮ膜９８ｘのみからなる領域としてある（図１３（Ｂ）参照。）。これがため、ヒーター用配線９８のＴｉＮ膜９８ｘのみからなる領域９８ａは、それ以外の領域９８ｂよりも配線抵抗が高くなる。したがって、このような配線構造部９７に対して、第１配線１４およびヒーター用配線９８が低電位となるように、かつ第２配線１６が高電位となるように電圧を印加すると、配線構造部９７には電流が流れる。そして、このときの配線温度特性は、図１３（Ｃ）に示すような特性となる。図１３（Ｃ）の横軸の配線長の距離は、図１３（Ａ）の位置ａからｂまでの距離に対応している。
【００９６】
図１３（Ｃ）によれば、第６乃至第８の実施の形態で説明したと同様な温度分布が得られる。すなわち、第１配線のみの領域１４ｂおよび第２配線のみの領域１６ｂは低温である。また、第１配線１４および第２配線１６の重なり領域１４ａおよび１６ａにおいては、第１配線１４からヴィアホール１８を介して第２配線１６に熱が伝わるので、第１配線１４が低温であっても多少温度が上昇している。また、第２配線１６の下側に設けられたヒーター用配線９８の、第２配線に熱が伝わる領域９８ａは、ＴｉＮ膜９８ｘのみで構成されており、このため配線抵抗が高いので高温となっている。よって、発生した熱が第２配線１６の設定された位置（ヴィアホール１８との接触領域１６ｘから５０μｍ以下離間した位置）付近に伝わって、第２配線１６において、大きな温度変化部１６ｈが形成される。よって、この温度変化部１６ｈが第２配線１６の上層２２で発生するＡｌのマイグレーション速度を低減させる障壁となる。したがって、実質的にバックフロー効果と同様の効果を第２配線１６に与えることができる。よって、ボイドの進行を抑制できるので配線抵抗の増加が抑えられ、ＥＭ耐性を向上させることができる。
【００９７】
以上の第１〜第９の実施の形態では、全て２層配線の配線構造部を例に挙げて説明しているが、この発明が適用される配線構造はこれに限られるものではなく、２層以上の多層配線にも適用可能であることは言うまでもない。また、上述した実施の形態例中で配線材料としてＷ、ＴｉＮ、Ａｌ合金を例に挙げて説明したが、これに限らず、一般的に半導体素子において使用されている材料を適用してもよい。
【００９８】
【発明の効果】
上述した説明から明らかなように、この発明の配線構造部によれば、層間絶縁膜と、第１配線および第２配線と、層間絶縁膜を貫通するヴィアホールとを具えている。第１配線を、配線構造部使用時、つまり配線構造部に対して電圧を印加するときに、低電圧に印加される方の配線とする。また、第２配線を、配線構造使用時に高電圧に印加される方の配線とする。第１配線および第２配線は、層間絶縁膜を挟んで設けられており、ヴィアホールにより両配線は電気的に接続されている。また、第１配線および第２配線には、それぞれヴィアホールとの接触領域を含む重なり領域が形成されている。すなわち、この重なり領域は、第１配線と第２配線とが層間絶縁膜を挟んで重なっている領域であり、この領域内の層間絶縁膜にヴィアホールが形成されている。また、第１配線および／または第２配線にはバリアメタルが設けられており、両配線間において、各配線を構成する金属原子の移動は行われないものとする。このような配線構造部において、第１配線の重なり領域の、ヴィアホール接触領域縁部から該配線端までの最短距離を、第２配線の重なり領域の、ヴィアホール接触領域縁部から該配線端までの最短距離よりも長く、かつ５０μｍ以下とし、第１配線の配線抵抗を、第２配線の配線抵抗よりも高くしてある。
【００９９】
このような配線構造部に対して、第１配線が低電位となり第２配線が高電位となるように電圧を印加すると、第１配線の配線温度が第２配線の配線温度よりも高くなる。この結果、両配線の重なり領域の温度が高温となる。また、第２配線のみの領域は低温となる。これがため、重なり領域と第２配線との境界では、温度勾配が大きくなる。
【０１００】
また、配線金属の配線内のマイグレーション速度は温度に対して指数関数的に変化する。よって、上記重なり領域でのマイグレーション速度は高く、第２配線のみの領域でのマイグレーション速度は低い。よって、上記境界付近は温度勾配が大きいので、マイグレーション速度が急激に低下する。このため、境界付近はマイグレーションの障壁となる。したがって、マイグレーションの急激な速度低下に伴ってボイドの進行も抑制される。これはすなわち、バックフロー効果と同様の効果となる。したがって、この配線構造部のＥＭ耐性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は、第１の実施の形態の配線構造部の概略的な構成図であり、配線長方向に沿った線で切った断面の切り口で示されている。（Ｂ）は、配線構造部の配線の配置を上から見た概略的な平面図である。（Ｃ）は、第１の実施の形態の配線構造部の使用時の配線長方向の温度プロファイルである。
【図２】第１の実施例の配線構造部の配線構成図である。
【図３】第１の実施例の測定結果を示す特性図である。
【図４】比較例の配線構造部の配線構成図である。
【図５】比較例の測定結果を示す特性図である。
【図６】（Ａ）は、第２の実施の形態の配線構造部の概略的な構成図であり、配線長方向に沿った線で切った断面の切り口で示されている。（Ｂ）は、配線構造部の配線構成を上から見た概略的な平面図である。（Ｃ）は、第２の実施の形態の配線構造部の使用時の配線長方向の温度プロファイルである。
【図７】（Ａ）は、第３の実施の形態の配線構造部の概略的な構成図であり、配線長方向に沿った線で切った断面の切り口で示されている。（Ｂ）は、第３の実施の形態の配線構造部の使用時の配線長方向の温度プロファイルである。
【図８】（Ａ）は、第４の実施の形態の配線構造部の概略的な構成図であり、配線長方向に沿った線で切った断面の切り口で示されている。（Ｂ）は、第４の実施の形態の配線構造部の使用時の配線長方向の温度プロファイルである。
【図９】（Ａ）は、第５の実施の形態の配線構造部の概略的な構成図であり、配線長方向に沿った線で切った断面の切り口で示されている。（Ｂ）は、配線構造部の配線構成を上から見た概略的な平面図である。（Ｃ）は、第５の実施の形態の配線構造部の使用時の配線長方向の温度プロファイルである。
【図１０】（Ａ）は、第６の実施の形態の配線構造部の概略的な構成図であり、配線長方向に沿った線で切った断面の切り口で示されている。（Ｂ）は、配線構造部の配線構成を上から見た概略的な平面図である。（Ｃ）は、第６の実施の形態の配線構造部の使用時の配線長方向の温度プロファイルである。
【図１１】（Ａ）は、第７の実施の形態の配線構造部の概略的な構成図であり、配線長方向に沿った線で切った断面の切り口で示されている。（Ｂ）は、第７の実施の形態の配線構造部の使用時の配線長方向の温度プロファイルである。
【図１２】（Ａ）は、第８の実施の形態の配線構造部の概略的な構成図であり、配線長方向に沿った線で切った断面の切り口で示されている。（Ｂ）は、配線構造部の配線構成を上から見た概略的な平面図である。（Ｃ）は、第８の実施の形態の配線構造部の使用時の配線長方向の温度プロファイルである。
【図１３】（Ａ）は、第９の実施の形態の配線構造部の概略的な構成図であり、配線長方向に沿った線で切った断面の切り口で示されている。（Ｂ）は、配線構造部の配線構成を上から見た概略的な平面図である。（Ｃ）は、第９の実施の形態の配線構造部の使用時の配線長方向の温度プロファイルである。
【図１４】従来の配線構造部の概略的な構成図であり、配線長方向に沿った線で切った断面の切り口で示されている。
【符号の説明】
１０，５０，６０，７０，８０，８５，９０，９５，９７：配線構造部
１２，３２，１０４：層間絶縁膜
１４，３０：第１配線
１４ａ，１６ａ：重なり領域
１４ｂ：第１配線の領域
１４ｅ，１６ｅ，１０６ｅ：配線端（端部）
１４ｘ，１６ｘ：ヴィアホール接触領域
１６，３４：第２配線
１６ｂ：重なり領域以外の領域（第２配線のみの領域）
１８，３６，１０８：ヴィアホール
２０：半導体基板
２２，５２，５２ｘ，８６，９２ｙ，９８ｙ：上層（Ａｌ合金層）
２４，５４，８８，９２ｘ，９８ｘ：下層（ＴｉＮ膜、バリアメタル）
２６，３８，４４，４６，１１０：バリアメタル（ＴｉＮ膜）
２８，１１２：Ｗ（タングステン）
４０，４２：Ａｌ合金層
８２，８７，９２，９６，９８：ヒーター用配線
８２ａ：ヒーター用配線からの熱が伝わる領域
８７ａ，９２ａ，９６ａ，１６ｈ：温度変化部
８７ｘ：ＴｉＮ膜
８７ｙ：Ａｌ合金層
９８ａ：熱伝導する領域
９８ｂ：熱伝導する領域を除く領域
１００：下地
１０２：下層配線
１０６：上層配線
１１４，１１６：Ａｌ合金配線
１１８ａ，１１８ｂ，１２０ａ，１２０ｂ：高融点配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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