JPH02205031A - 半導体装置及び配線膜 - Google Patents
半導体装置及び配線膜Info
- Publication number
- JPH02205031A JPH02205031A JP2388789A JP2388789A JPH02205031A JP H02205031 A JPH02205031 A JP H02205031A JP 2388789 A JP2388789 A JP 2388789A JP 2388789 A JP2388789 A JP 2388789A JP H02205031 A JPH02205031 A JP H02205031A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon
- aluminum alloy
- wiring
- semiconductor device
- lattice constant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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。
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、サブミクロン配線を用いる次世代ｖＬＳＩに
用いて好適な配線膜及び、それを備えた半導体装置、及
び、その製造方法に関する。
用いて好適な配線膜及び、それを備えた半導体装置、及
び、その製造方法に関する。
従来、半導体装置の配線で、アルミニウム合金配線中に
、シリコンを添加することによりシリコンを過飽和に固
溶させ、アルミラム合金の配線中へ基板シリコンが拡散
し、半導体装置を破壊してしまうのを防いでいた。しか
し、この方法では、半導体製造プロセスで、シリコンが
粗大に偏析し、アルミニウム合金配線中をシリコンがほ
とんど横断してしまい、配線抵抗が高くなって不良発生
の原因となる。
、シリコンを添加することによりシリコンを過飽和に固
溶させ、アルミラム合金の配線中へ基板シリコンが拡散
し、半導体装置を破壊してしまうのを防いでいた。しか
し、この方法では、半導体製造プロセスで、シリコンが
粗大に偏析し、アルミニウム合金配線中をシリコンがほ
とんど横断してしまい、配線抵抗が高くなって不良発生
の原因となる。
又、特開昭６２−２８１３５５号公報のように、アルミ
ニウム配線上に高融点金属層を設け、アルミニウム配線
と高融点金属界面に過剰シリコン塊を集め、特に、コン
タクト部での電気抵抗の上昇を防止しようとした。しか
し、この方法では、−ケ所にシリコンが析出すると、シ
リコンと高融点金属層の格子定数の違いにより、シリコ
ン析出部にシリコンが集まり、シリコンが粗大化してし
まい、抵抗が上昇して不良発生の原因となっていた。
ニウム配線上に高融点金属層を設け、アルミニウム配線
と高融点金属界面に過剰シリコン塊を集め、特に、コン
タクト部での電気抵抗の上昇を防止しようとした。しか
し、この方法では、−ケ所にシリコンが析出すると、シ
リコンと高融点金属層の格子定数の違いにより、シリコ
ン析出部にシリコンが集まり、シリコンが粗大化してし
まい、抵抗が上昇して不良発生の原因となっていた。
又、特開昭６２−２３９５５３号公報において、周期律
表でシリコンに隣接する族の元素を添加するというもの
があるが、この公知例では、りんを添加した場合、その
後の熱処理を十分にコントロールして行なわないと、Ａ
ｆｌＰが一つにかたまってしまい、シリコン析出を小さ
くすることができず、不良発生割合の増加につながって
しまう。
表でシリコンに隣接する族の元素を添加するというもの
があるが、この公知例では、りんを添加した場合、その
後の熱処理を十分にコントロールして行なわないと、Ａ
ｆｌＰが一つにかたまってしまい、シリコン析出を小さ
くすることができず、不良発生割合の増加につながって
しまう。
上記従来技術は、アルミニウム配線中に、シリコンが半
導体プロセスで析出した時に粗大化することによって、
配線抵抗が上昇し、不良が発生することについて考慮さ
れておらず、不良発生の原因となっていた。
導体プロセスで析出した時に粗大化することによって、
配線抵抗が上昇し、不良が発生することについて考慮さ
れておらず、不良発生の原因となっていた。
本発明の目的は、配線抵抗の上昇を押え、不良の発生を
防止した半導体装置を提供することにある。
防止した半導体装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、配線抵抗の上昇を押えた配線膜を
提供することにある。
提供することにある。
上記目的は、アルミニウム合金配線上に、ダイヤモンド
構造を持ち、その格子定数が５．３〜５．６人である物
質を積層することで達成される。
構造を持ち、その格子定数が５．３〜５．６人である物
質を積層することで達成される。
又、アルミニウム合金とダイヤモンド構造を持ち、その
格子定数が５．３〜５□、６人である：ｉ質を交互に積
層した配線を用いることによっても達成される。
格子定数が５．３〜５□、６人である：ｉ質を交互に積
層した配線を用いることによっても達成される。
これにより、その後の半導体製造プロセスにおける熱処
理により、アルミニウム合金中に過飽和に固溶している
シリコンが析出する際に、一箇所に大きく偏析すること
はなく、ダイヤモンド構造を持ち、その格子定数が５．
３〜５．６人である物質上に薄く均一にシリコンを析出
させることができた。
理により、アルミニウム合金中に過飽和に固溶している
シリコンが析出する際に、一箇所に大きく偏析すること
はなく、ダイヤモンド構造を持ち、その格子定数が５．
３〜５．６人である物質上に薄く均一にシリコンを析出
させることができた。
これにより、アルミニウム合金配線抵抗の上昇が防げ、
半導体プロセス中に発生する不良を低減できる配線材料
が得られる。
半導体プロセス中に発生する不良を低減できる配線材料
が得られる。
（作用〕
アルミニウム合金配線上にＡＱＰ又は、ＧａＰ。
ＺｎＳ、ＢｅＴｅ等を積層させる。これらのうち特にＡ
ＱＰは、その結晶構造がシリコンと同じダイヤモンド構
造をしており、しかも、その格子定数は、５．４２人と
シリコンの格子定数５．４１７人に非常に近い。そのた
め、シリコンがアルミニウム配線中に析出する際には、
ＡｆｉＰのまわりに優先的に析出する。この効果は、Ｇ
ａＰ、ＺｎＳ。
ＱＰは、その結晶構造がシリコンと同じダイヤモンド構
造をしており、しかも、その格子定数は、５．４２人と
シリコンの格子定数５．４１７人に非常に近い。そのた
め、シリコンがアルミニウム配線中に析出する際には、
ＡｆｉＰのまわりに優先的に析出する。この効果は、Ｇ
ａＰ、ＺｎＳ。
ＢｅＴｅ等でも得られる。
本発明では、ＡｆｌＰ等がＡＱ配線上にあるので、一箇
所にシリコンの析出が起こっても、そこまでわざわざシ
リコン原子が移動し、付着、成長しなくても、すぐ近く
にあるＡＱＰを核としで、゛そのまわりに析出すればよ
いので、−旦、析出したシリコンは大きく成長すること
がない。従って、配線のほとんどをシリコンが横断して
しまうよう力ことは起こらず、シリコンの析出が不良発
生の原因とはならない。
所にシリコンの析出が起こっても、そこまでわざわざシ
リコン原子が移動し、付着、成長しなくても、すぐ近く
にあるＡＱＰを核としで、゛そのまわりに析出すればよ
いので、−旦、析出したシリコンは大きく成長すること
がない。従って、配線のほとんどをシリコンが横断して
しまうよう力ことは起こらず、シリコンの析出が不良発
生の原因とはならない。
又、アルミニウム合金とＡＱＰ等を交互に積層した場合
には、機械的強度の高いＡＩＩＰ等が介在しているので
、このアルミニウム合金配線膜は強度が大となる。
には、機械的強度の高いＡＩＩＰ等が介在しているので
、このアルミニウム合金配線膜は強度が大となる。
又、シリコン以外のマイグレーションを抑制するための
元素、例えば、Ｃｕ、Ｐｄを添加しても、本発明の目的
は達成される。
元素、例えば、Ｃｕ、Ｐｄを添加しても、本発明の目的
は達成される。
〔実施例３
以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。
第１図は、本発明における実施例の構造を示した断面図
である。第１図において、１はシリコン基板、２は拡散
層で、３は熱酸化５ｉＯｚ膜にドライエッチングにより
コンタクトホールを形成したものである。その上に、ス
パッタ法によりアルミニウム合金配線４（本実施例では
、Ａｆｌ−０，３％Ｐｄ−１％Ｓｉ、Ａｆｉ−０，５％
Ｃｕ −１％Ｓｉを用いた。）とＡＱＰ膜５を堆積し、
パターン形成する。なお、このアルミニウム合金配線は
、コンタクトホール６で拡散層２と接触している。次に
、素子表面を保護するパッシベーション膜（厚さ２μｍ
の５ｉＯｚ）７をスパッタ法により堆積する。次に、ポ
ンディングパッド８の上部のパッシベーション膜に穴を
あける。この様な状態にしたウェハを、３００℃で３０
分間加熱して急冷する。こ様にして作製したウェハを一
チツプごと分割し、ボンディングワイヤ９とボンディン
グし組立てる。
である。第１図において、１はシリコン基板、２は拡散
層で、３は熱酸化５ｉＯｚ膜にドライエッチングにより
コンタクトホールを形成したものである。その上に、ス
パッタ法によりアルミニウム合金配線４（本実施例では
、Ａｆｌ−０，３％Ｐｄ−１％Ｓｉ、Ａｆｉ−０，５％
Ｃｕ −１％Ｓｉを用いた。）とＡＱＰ膜５を堆積し、
パターン形成する。なお、このアルミニウム合金配線は
、コンタクトホール６で拡散層２と接触している。次に
、素子表面を保護するパッシベーション膜（厚さ２μｍ
の５ｉＯｚ）７をスパッタ法により堆積する。次に、ポ
ンディングパッド８の上部のパッシベーション膜に穴を
あける。この様な状態にしたウェハを、３００℃で３０
分間加熱して急冷する。こ様にして作製したウェハを一
チツプごと分割し、ボンディングワイヤ９とボンディン
グし組立てる。
第２図は、アルミニウム合金配線として、ＡＱ−〇、５
％Ｃｕ−１％Ｓｉ（試料Ａ）及び、ＡＱ−０，５％Ｃｕ
−１％Ｓｉ／ＡＲＰ（試料Ｂ）の４００℃における保持
時間と、電気抵抗変化のグラフを示す。従来技術である
ＡＱ−０，５％Ｃｕ−１％合金配線（試料Ａ）では、約
４０分はどで電気抵抗が上昇しはじめるが、本発明のＡ
ＱＰを積層したＡＱ−０，５％Ｃｕ−１％Ｓｉ／ＡｊＡ
Ｐ合金配線（試料Ｂ）は、８０分を過ぎても、はとんど
、電気抵抗の増加はない。第３図にＡＱ−０，３％Ｐｂ
−１％Ｓｉ（試料Ｃ）及び、ＡＱ−０，３％Ｐｂ−１％
Ｓ ｉ ／ Ａ Ｑ Ｐ （試料Ｄ）の場合の４００℃
における保持時間と電気抵抗変化のグラフを示す。この
場合も、第２図の時と同様にＡＱＰを積層することで電
気抵抗の上昇が押えられた。
％Ｃｕ−１％Ｓｉ（試料Ａ）及び、ＡＱ−０，５％Ｃｕ
−１％Ｓｉ／ＡＲＰ（試料Ｂ）の４００℃における保持
時間と、電気抵抗変化のグラフを示す。従来技術である
ＡＱ−０，５％Ｃｕ−１％合金配線（試料Ａ）では、約
４０分はどで電気抵抗が上昇しはじめるが、本発明のＡ
ＱＰを積層したＡＱ−０，５％Ｃｕ−１％Ｓｉ／ＡｊＡ
Ｐ合金配線（試料Ｂ）は、８０分を過ぎても、はとんど
、電気抵抗の増加はない。第３図にＡＱ−０，３％Ｐｂ
−１％Ｓｉ（試料Ｃ）及び、ＡＱ−０，３％Ｐｂ−１％
Ｓ ｉ ／ Ａ Ｑ Ｐ （試料Ｄ）の場合の４００℃
における保持時間と電気抵抗変化のグラフを示す。この
場合も、第２図の時と同様にＡＱＰを積層することで電
気抵抗の上昇が押えられた。
第４図および第５図に４００℃で８０分焼鈍後の試料Ａ
及び試料Ｂの断面組織の模式図を示す。
及び試料Ｂの断面組織の模式図を示す。
第４図に示すように、試料Ａでは、一つのシリコン析出
１０が配線幅を横断するように析出しており、その結果
、試料Ａでは電気抵抗が増加したと考えられる。それに
比べ試料Ｂでは、第５図に示すようにシリコン析出１０
は、ＡＱＰ上に均一に薄く付着しており、この様な状態
では電気抵抗は上昇しない。
１０が配線幅を横断するように析出しており、その結果
、試料Ａでは電気抵抗が増加したと考えられる。それに
比べ試料Ｂでは、第５図に示すようにシリコン析出１０
は、ＡＱＰ上に均一に薄く付着しており、この様な状態
では電気抵抗は上昇しない。
このように、シリコン析出１０が試料Ｂで薄く、均一に
存在したのは、ＡｆｉＰを積層することによりシリコン
が容易に析出する場所が増えたため、析出箇所が分散し
、シリコンの析出が薄くなったと考えられる。
存在したのは、ＡｆｉＰを積層することによりシリコン
が容易に析出する場所が増えたため、析出箇所が分散し
、シリコンの析出が薄くなったと考えられる。
第６図に、本発明の他の実施例を示す。この実施例では
、第１図のＡΩ合金として、ＡΩ−０，５Ｃｕ−１％を
用い、ＡＱＰ膜のかわりにＺｎＳを用いた。この場合に
も、電気抵抗は、８０分を過ぎてもほとんど上昇せず、
ＺｎＳがＡΩＰ膜と同様に、Ｓｉ析出を薄くする効果を
もっことがわかった。
、第１図のＡΩ合金として、ＡΩ−０，５Ｃｕ−１％を
用い、ＡＱＰ膜のかわりにＺｎＳを用いた。この場合に
も、電気抵抗は、８０分を過ぎてもほとんど上昇せず、
ＺｎＳがＡΩＰ膜と同様に、Ｓｉ析出を薄くする効果を
もっことがわかった。
第７図に、比較例として、第１図におけるＡＱ合金とし
て、Ａ −０、５Ｃｕ−１％を用い、ＡＱＰ膜の代りに
Ｍｏ膜を用いた場合の実施性を示す。この場合には、初
期に電気抵抗の上昇を抑制する効果をもつが、焼鈍時間
が長くなると電気抵抗が上昇しはじめる。
て、Ａ −０、５Ｃｕ−１％を用い、ＡＱＰ膜の代りに
Ｍｏ膜を用いた場合の実施性を示す。この場合には、初
期に電気抵抗の上昇を抑制する効果をもつが、焼鈍時間
が長くなると電気抵抗が上昇しはじめる。
本発明によれば、半導体製造プロセス中に、アルミニウ
ム合金配線中に発生するシリコンの析出を均一に薄くす
ることができ、シリコン析出に伴う配線抵抗の上昇を抑
制することができる。
ム合金配線中に発生するシリコンの析出を均一に薄くす
ることができ、シリコン析出に伴う配線抵抗の上昇を抑
制することができる。
第１図は、本発明の一実施例の部分断面図、第２図及び
第３図は、焼鈍による電気抵抗変化を従来装置と、本発
明装置で比較した図、第４図及び第５図は、４００℃で
８０分焼鈍後の従来装置と、本発明装置の部分断面図、
第６図、第７図はそれぞれ、本発明の他の実施例、比較
例の特性図である。 １・・・シリコン基板、２・・・拡散層、３・・・熱酸
化５ｉＯｚ膜、４・・・アルミニウム合金配線、５・・
・ＡＱＰ膜、６・・・コンタクトホール、７・・・パッ
シベーション膜、８・・・ポンディングパッド、９・・
・ボンディングワイヤ、１０・・・シリコン析出。
第３図は、焼鈍による電気抵抗変化を従来装置と、本発
明装置で比較した図、第４図及び第５図は、４００℃で
８０分焼鈍後の従来装置と、本発明装置の部分断面図、
第６図、第７図はそれぞれ、本発明の他の実施例、比較
例の特性図である。 １・・・シリコン基板、２・・・拡散層、３・・・熱酸
化５ｉＯｚ膜、４・・・アルミニウム合金配線、５・・
・ＡＱＰ膜、６・・・コンタクトホール、７・・・パッ
シベーション膜、８・・・ポンディングパッド、９・・
・ボンディングワイヤ、１０・・・シリコン析出。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、０．１〜５重量％のシリコンを含むアルミニウム合
金配線を備えた半導体装置において、前記アルミニウム
合金配線の上部に、ダイヤモンド、または、閃亜鉛鉱型
構造を持ち、その格子定数が５．３〜５．６Åの物質を
含有させたことを特徴とする半導体装置。 ２、前記ダイヤモンド、または、閃亜鉛鉱型構造を持ち
その格子定数が５．３〜５．６Åの物質は、ＡｌＰ、Ｇ
ａＰ、ＺｎＳ、ＢｅＴｅであることを特徴とする特許請
求項第１項の半導体装置。 ３、アルミニウム合金配線の半導体装置において、前記
アルミニウム合金として、０．１〜５重量％シリコンを
含むアルミニウム合金配線と、ダイヤモンド、又は、閃
亜鉛鉱型構造を持ち、その格子定数が５．３〜５．６Å
の物質を、交互に積層したアルミニウム合金配線とを含
む半導体装置。 ４、特許請求項第１項のアルミニウム合金として０．１
〜５重量％のシリコン０．１〜５重量％のＰｄ又は、Ｃ
ｕを含むアルミニウム合金を用いることを特徴とする半
導体装置。 ５、０．１〜５重量％のシリコンを含むアルミニウム合
金と、ダイヤモンド、又は、閃亜鉛鉱型構造を持ち、そ
の格子定数が５．３〜５．６Åの物質を積層した配線膜
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2388789A JPH02205031A (ja) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | 半導体装置及び配線膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2388789A JPH02205031A (ja) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | 半導体装置及び配線膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02205031A true JPH02205031A (ja) | 1990-08-14 |
Family
ID=12122961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2388789A Pending JPH02205031A (ja) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | 半導体装置及び配線膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02205031A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118969641A (zh) * | 2024-10-21 | 2024-11-15 | 杭州先拓电子科技有限公司 | 一种复合钝化膜的形成方法及包含该钝化膜的芯片 |
-
1989
- 1989-02-03 JP JP2388789A patent/JPH02205031A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118969641A (zh) * | 2024-10-21 | 2024-11-15 | 杭州先拓电子科技有限公司 | 一种复合钝化膜的形成方法及包含该钝化膜的芯片 |
| CN118969641B (zh) * | 2024-10-21 | 2024-12-20 | 杭州先拓电子科技有限公司 | 一种复合钝化膜的形成方法及包含该钝化膜的芯片 |
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