JPH02143531A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH02143531A
JPH02143531A JP63298599A JP29859988A JPH02143531A JP H02143531 A JPH02143531 A JP H02143531A JP 63298599 A JP63298599 A JP 63298599A JP 29859988 A JP29859988 A JP 29859988A JP H02143531 A JPH02143531 A JP H02143531A
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JP
Japan
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barrier layer
electrode
metallic wiring
film
wiring
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Pending
Application number
JP63298599A
Other languages
English (en)
Inventor
Ken Uchida
憲 内田
Tatsuo Itagaki
板垣 達夫
Tsuneo Sato
恒夫 佐藤
Seiichi Ichihara
誠一 市原
Koichi Nagasawa
幸一 長沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Microcomputer Engineering Ltd
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Publication date
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Priority to US07/364,463 priority patent/US5061985A/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • 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

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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、半導体装置の配線構造に関するもので、さら
に詳しくは、下側にバリア層が形成されかつ外部接続用
の電極引出し部が形成される金属配線の構造に関するも
のである。
[従来の技術] 半導体集積回路の微細化に伴ってPN接合の深さが浅く
なってきた。そして、それに従って、配線金属としては
AQの代わりにAQ−Si合金が用いられるようになっ
てきた。このA Q −S i合金は、接合を破壊する
ことなく浅いN型拡散層へのオーミックコンタクトを形
成できるという利点を持っている。
ところが、このAQ−Si合金は、そのコンタクト面積
が小さくなると、固溶限度以上に含有されているSiが
、AQがドープされたP型Siとしてコンタクト部に優
先的に析出し、コンタクト抵抗を実効的に増大させてし
まうという欠点があった。この間の事情を具体的に説明
すれば下記のとおりである。
例えば、2μmルールの半導体集積回路にあっては、拡
散層およびゲート電極と金属配線との導通をとるための
絶縁膜のコンタクトホールの径つまりコンタクト面積が
比較的大きい。したがって、上記コンタクトホールを通
して拡散層へ接続される金属配線のコンタクト部にシリ
コン析出が生じた場合であっても、そのコンタクト部全
体にシリコン析出が進行しないためコンタクト抵抗はさ
ほど高くはならない、もっとも、2μ゛mルールの半導
体集積回路にあっても、金属配線が接続される拡散層が
N′拡散層でありしかもそれがリン拡散によって形成さ
れたものでは、シリコン析出によってコンタクト抵抗が
増大し、導通不良が発生し易いことが確認されている。
これはリン拡散によってN′拡散層を形成する場合には
、その他の場合(例えば、砒素のイオン打込みによって
N°拡散層を形成する場合)に比べて半導体基板の表面
に結晶欠陥が生じにくく、したがって、シリコンの単結
晶成長化が進み易いことによる。
一方、1.3μmルールの半導体集積回路にあっては、
#!!縁膜に形成されるコンタクトホールの径つまりコ
ンタクト面積が小さいため、金属配線のコンタクト部全
体にシリコン析出が進行し易く、そのためコンタクト抵
抗の増大が顕著となり、導通不良が生じることが多々あ
った。今後、半導体集積回路の微細化が進むにつれ、そ
の傾向が顕著となる。
そこで、従来、上記のようなシリコン析出による導通不
良を防止するため、拡散層に接続される金属配線の下側
にMo等の金属のシリサイド層からなるバリア層を介在
することが行われてきた。
つまり、このバリア層の介在によって、AnとSiとの
合金化反応が抑制され、拡散層へのオーミックコンタク
ト形成が実現できることになる。このような技術につい
ては、例えば、昭和61年11月15日に株式会社培風
館から発行された「超高速MOSデバイス」第95頁〜
第96頁に記載されている。
ところで、従来、上記のように金属配線の下側にバリア
層を形成するにあたっては、全屈配線下側の層間絶縁膜
へのスルーホール形成後、このスルーホール内および層
間絶縁膜上全面にスパッタリングによってMoシリサイ
ドを形成し、その後、このMoシリサイド上全面に同じ
くスパッタリングによってAQ(Si含有)を形成し、
AQおよびMoシリサイドのパターンニングを行ってい
た。
[発明が解決しようとする課題] ところが、下側にバリア層を介在した金属配線が最終金
属配線である場合、つまり外部接続用の電極引出し部が
形成される金属配線である場合にあっては、電極の剪断
強度および引張り強度の低下が引き起こされた。例えば
、電極としてバンプを形成するものでは、バンプ強度試
験の際にバンプ剥れが生じ易かった。かかる問題は、電
極引出し部をそのままポンディングパッドとして利用す
る場合にも生じる。
本発明者は、かかる問題を解明するため、種々の実験を
行なったところ下記のことが分かった。
即ち、最終金属配線の下側に(殊に外部接続用の電極引
出し部下側に)バリア層が設けられているものでは、下
側にバリア層が存在しない金属配線に比べて、その下側
の眉間絶縁膜との接着強度が弱い。したがって、バンプ
を通じて配線に引張り力または剪断力が作用すると、バ
リア層がMo膜に対して容易に剥離されてしまう。この
ような問題は、バリア層がMoシリサイド以外の高融点
金属シリサイドで構成されている場合、さらには高融点
金属で構成されている場合にも生じる。
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、電極の外力
に対する強度を向上させることが可能な半導体装置を提
供することを目的としている。
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。
[課題を解決するための手段] 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、下記のとおりである。
即ち、下側にバリア層が形成されかつ外部接続用の電極
引出し部が形成される金属配線において、上記電極引出
し部の下側部分にはバリア層を設けないようにしたもの
である。
[作用コ 上記した手段によれば、電極引出し部の下側部分にバリ
ア層を設けないので、核部では金属配線とその下側の層
間絶縁膜とは直接に接触する。したがって、金属配線と
その下側に位置する層間絶縁膜との接着強度が増大する
。その結果、外部接続用の電極に外力が作用した場合で
あっても金属配線が層間絶縁膜から剥がれづらくなり、
外部接続用の電極の外力に対する強度が増し、電極の信
頼性が向上することとなる。
[実施例] 以下、本発明に係る半導体装置の実施例を図面に基づい
て説明する。
第1図には実施例の半導体装置の断面構造が示されてい
る。また、第2図にはその平面レイアウトが示されてい
る。
第1図において符号1は例えばP型半専体基板を表わし
ており、この半導体基板1にはフィールド絶縁膜2によ
って他の回路素子と絶縁分離されるようにして例えばN
チャネルMO8FETが構成されている。つまり、半導
体基板1のフィールド酸化膜2によって区画される領域
にはソース/ドレインを構成するN’拡散層3が形成さ
れ、さらにソース/ドレイン間のチャネルとなる領域上
側にはゲート酸化膜4を介してゲート電極5が形成され
ている。また、ゲート電極5の上にはCVD酸化膜6が
形成され、さらに、このCVD酸化膜6の上には該CV
D酸化膜6と共に層間絶縁膜を構成するPSG膜7が形
成されている。さらにまた、上記PSG膜7の上には金
属配線8が設けられている。この金属配線8の一端は、
上記PSG膜7およびCVD膜6に形成したスルーホー
ル7aを通して上記拡散層3に接続されており、−方、
その他端には、第2図にも示すように、矩形の電極引出
し部(バンプ付設部もしくはポンディングパッド)8a
が形成されている。また、この金属配線8の上には最終
パッシベーション膜9が形成されており、この最終パッ
シベーション膜9に設けたスルーホール9aからは上記
電極引出し部8aが外部に露出されるようになっている
。
ここで、上記金属配線8はA Q −S i合金によっ
て構成されている。そして、この金属配線8の下側には
部分的にバリア層12が敷設されている。
つまり、バリア層12は上記N’拡散M3とのコンタク
ト部およびその周辺部には設けられているが、上記電極
引出し部8aの下側には設けられてはいない。なお、バ
リア層12は例えばMo、Ta、Ti、Wなどの高融点
金属またはそのシリサイド層またはTiW、TiNなど
の金属から構成されている。
次に、上記半導体装置の製造方法を説明する。
フィールド酸化膜2が形成された半導体基板1の上にゲ
ート酸化膜4を形成した後ゲート電極5を形成する。こ
のゲート電極5は例えばポリシリコン、高融点金属のシ
リサイドによって構成されている。なお、シリサイドを
用いる場合には一般的にシリサイドとポリシリコンとの
積層構造とされる。その後、ソース/ドレインのN’拡
散層3を形成し、CVD酸化膜6およびPSG膜7の形
成を行った後、N′拡散層3へのコンタクトのためのス
ルーホール7aを形成する。ここまで終了した状態が第
3図(A)に示されている。
次いで、スパッタもしくは蒸着等により上記PSG膜7
上全面に例えばMOシリサイドからなるバリア層12を
形成する(第3図(B)参照)。
その後、ホトリソグラフィおよびエツチングによって電
極引出し部8aに対応する領域のバリア層12をエツチ
ングする(第3図(C)参照)。このときのエツチング
としては例えばF系またはCQ系のガスを用いたプラズ
マエツチングが行われる。続いて、バリア層12上全面
にスパッタもしくは蒸着によってAQ (Siを含有)
からなる金属配線8を形成しく第3図(D)参照)、そ
の後、ホトリソグラフィおよびエツチングによって金属
配線8およびバリア層12のパターンニングを行う(第
3図(E)参照)。このときのエツチングとしては、例
えばCQ系ガスを用いたプラズマエツチングが行われる
。
その後、金属配線8上全面に最終パッシベーション膜9
を形成し、このパッシベーション膜9の電極引出し部8
aに対応する領域にスルーホール9aを形成する。そし
て、核部をそのままポンディングパッドとして利用する
か、もしくは核部にバンプを形成する。なお、バンプを
形成する場合には最終パッシベーション膜9を例えばP
SGとポリイミド系の樹脂との2層構造とする。
上記のような構造を持つ半導体装置によれば下記のよう
な効果を得ることができる。
即ち、上記半導体装置によれば、電極引出し部8aの下
側にはバリアM12が設けられていないので、核部では
金属配線8とPSG膜7とが直接接触する。その結果1
両者の接着強度が向上するという作用によって、電極の
外力に対する強度が向上することとなる。
また一方、例えばN’拡散層3とのコンタクト部分では
2層化配線となっているため、シリコン析出などの心配
もない。
故に、歩留り・信頼性の高い半導体装置の実現が可能と
なる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが1本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。
上記においては、一端がN’拡散層3に接続されるもの
について説明してきたが、勿論pi拡散層3に接続され
るものでも良く、さらには、多層配、sm造の最上層金
属配線またはゲート電極をそのまま配線として用いるも
のにも適用できることは勿論である。
[発明の効果] 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである
。
即ち、下側にバリア層が形成されかつ外部接続用の電極
引出し部が形成される金属配線において、上記電極引出
し部下側にはバリア層を設けないようにしたので、核部
では金属配線とその下側の層間絶縁膜との接着強度が増
大する。その結果、外部接続用電極に外力が作用した場
合であっても金属配線が層間絶縁膜から剥がれづらくな
り、外部接続用電極の外力に対する強度が増し、電極の
信頼性が向上することとなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る半導体装置の実施例の縦断面図、 第2図は第1図の半導体装置の平面図。 第3図(A)〜(E)は第1図の半導体装置の製造工程
を示す縦断面図である。 8・・・・Aρ配線、12・・・・バリア層。 第 図 (A) 第 図 (DJ (E)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、アルミニウム層とバリア層とで構成された金属配線
    層を有する半導体装置において、電極引出し部にはバリ
    ア層が設けられていないことを特徴とする半導体装置。 2、上記バリア層は高融点金属シリサイドからなること
    を特徴とする請求項1記載の半導体装置。 3、上記バリア層は高融点金属からなることを特徴とす
    る請求項1記載の半導体装置。
JP63298599A 1988-06-13 1988-11-25 半導体装置 Pending JPH02143531A (ja)

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JP63298599A JPH02143531A (ja) 1988-11-25 1988-11-25 半導体装置
US07/364,463 US5061985A (en) 1988-06-13 1989-06-12 Semiconductor integrated circuit device and process for producing the same

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005019696A (ja) * 2003-06-26 2005-01-20 Seiko Epson Corp 半導体装置およびその製造方法
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JP2016174089A (ja) * 2015-03-17 2016-09-29 セイコーエプソン株式会社 半導体装置

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