JPH022147A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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】 〔発明の概要］ 半導体装置の製造方法、特に半導体装置のホール部（開
口部）における配線のエレクトロマイグレーション（ｅ
ｌｅｃｔｒｏｍｉｇｒａｔｉｏｎ）耐性を向上させるホ
ール部の設計方法に関し、 従来のホール部のマスクパターンでは十分な耐エレクト
ロマイグレーションが得られなかったところを、ホール
部のマスクパターンの形状によって解決する方法を提供
することを目的とし、半導体装置のホール部のマスクパ
ターンの形成において、任意の位数のヒルベル！−（Ｉ
ｌｉｌｂｅｒｔ）曲線に相似なグラフに有限幅を与え、
または任意の位置のヒルベルト曲線に幾何学的変形を施
し、ボール部の単位長当り周辺部から流入する電流量を
屈曲のないホール部の場合よりも少なくすることを特徴
とする半導体装置の製造方法を含み構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体装置の製造方法、特に半導体装置のホー
ル部（開口部）における配線のエレクトロマイグレーシ
ョン（ｅｌｅｃｔｒｏｍｉｇｒａｔｉｏｎ）耐性を向上
させるホール部の設計方法に関する。

〔従来の技術］ 近年の半導体装置の微細化に伴い、ホール部での配線の
エレクトロマイグレーションが問題になってきている。

エレクトロマイグレーションとは、例えば配線をアルミ
ニウム（Ａ　ｌ　）で形成した場合、どの配線に電流を
流したときに八ｌの原子の移動が発生し、配線の一部で
へｌ原子の数が少なくなりそこで配線が断線する現象を
いう。

従来の半導体装置においては、ホール部のマスクデータ
は矩形、円形およびこれらの集合で作られていた。第３
図（ａ）と（ｂ）はポール部の配線の一例を示す平面図
と断面図であり、１は例えば半導体基板、２は絶縁膜、
３は絶縁膜に形成されたポール部、４は上層配線となる
へ！配線で、この例で上層配線４は基板ｌに形成された
不純物拡散層とコンタク！・をとっている。ホール部の
形状はマスクパターンを用いて矩形に形成されるのであ
るが、マスクパターンは矩形に限定されるものでなく、
円形、矩形と円形の組合わせなどがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

近年の半導体装置の微細化に伴うホール部の配線の段差
被覆率の低下などによって、本来の配線部のみに限らず
、ホール部の配線でエレクトロマイグレーションが発生
するようになった。

従来、配線部（ライン部）とホール部とは電流密度の基
準を設け、それに合致するように設計してきた。ところ
で、ホール部での電流の動きについては不明な部分が多
く、バイポーラトランジスタにおいて大電流を流す場合
に、ライン部だけでなくホール部でも断線が発生する例
がみられるようになった。ホール部では、第３図（ｂ）
に矢印で示すようにホール部で電流がいわば滝のように
流れ落ちるのであるが、ホール部での＾！配線４の厚さ
が薄くなっているとごろで断線が発生し、微細化→高密
度化が進むと、ライン部とホール部とで平行的に配線が
エレクトロマイグレーションに敏感になってきた。とこ
ろで、ライン部ではそれをどう設計するかは計算上出し
やすいのであるが、ホール部では、電流の流れの方向と
かどの方向にどれだけの電流が流れるか未だ十分に解明
されていなくて、すべてのホール部についての耐エレク
トロマイグレーションの評価が難しい。

そこで本発明は、従来のホール部のマスクパターンでは
十分な耐エレクトロマイグレーションが得られなかった
ところを、ホール部のマスクパターンの形状によって解
決する方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するだめの手段〕 上記課題は、半導体装置のホール部のマスクパターンの
形成において、任意の位数のヒルベルト（ｌＩｉｌｂｅ
ｒＬ）曲線に相似なグラフに有限幅を与え、または任意
の位置のヒルベルト曲線に幾何学的変形を施し、ホール
部の単位長当り周辺部から流入する電流量を屈曲のない
ホール部の場合よりも少なくすることを特徴とする半導
体装置の製造方法によって解決される。

〔作用〕

第２図（ａ）と（ｂ）は、本発明の原理説明図で、図中
、１１は上層金属、１２はホール部（下層金属は図示し
ていない）、ａはホールの一辺、ｂはａと直交するホー
ルの一辺、ａ、＋ｂ、＋ａ、＋ｂ０＋ａ、はａと対向す
る屈曲したホールの一辺を示す。１１から１２を通して
下層金属（半導体基板を含む）へ電流が流れるもので同
図（ｂ）では各部に流れる電流量を矢印の太さで表現し
記号をつけた。

本発明では、第２図（ｂ）の如くＡ→Ａ′方向へと上層
金属１１中を電流が流れる際、ホール部１２を通って下
へ流れる電流の内、ａ　、＋　ａ　、部で全体のかなり
の部分（“２ｘａｏ”）が流れ込み、次いでａ、部に“
ａ１″だけ流れ込む。更に、２つのす。部にそれぞれ“
ｂｏ”ずつ流れ、残りが２辺すから“ｂ”ずつ入り込む
。この場合、−辺ａ（ａｏ＋ａｔ＋ａｔに相当）で受け
とめる場合より、２ｘｂｏ分ホールの周辺部が増えるた
め、単位長あたりに周辺部から流れ込む電流量は、屈曲
のない場合よりも少な（なり、エレクトロマイグレーシ
ョン耐性が向上する。

また、一番弱い（一番条件の苛酷な）ａｏ、ａ２部で断
線が起きた場合にも２つの５０部が存在するために電流
の流れる径路は依然として確保されており、単に周辺長
が伸びるという一次的効果以上に不良に至るまでの時間
は延長する。従来のようにａ−辺で支えて断線が生じる
と残りの２辺すから流入せざるを得なくなり、完全な断
線に至る前にコンタクト不良として顕在したような事象
が本発明では発現しにくくなる。

〔実施例〕

以下、本発明を図示の実施例により具体的に説明する。

第１図（ａ）は本発明の一実施例構成図であり、半導体
装置のホール部を示し、図中、第２図で示したものと同
一のものは同一の記号で示してあり、１１は上層金属、
１２はホール部、ａはホールの一辺、ｂはａと直交する
ホールの一辺、ａｏ＋ｂｏ＋ａ＋十す、＋ａ、はａと対
向する屈曲したホールの一辺を示す。

第１図（ｂ）は、同図（ａ）のホール部１２のマスクデ
ータ　（同図（ａ）に斜線を付して示す。）の幅を無視
し線分で等価なパターンに表わしたもので、データが複
雑になるので以下の実施例は特に断わりのない限りこの
表現で表わす。

第２の実施例を第１図（Ｃ）に示す。この実施例では、
主な電流経路がＡ−＋Ａ′となるように配置すると効果
が大きい。

第３の実施例は第１図（ｄ）に示す。この場合もＡ→Ａ
′方向に電流が流れるようにすると効果が大である。

第４の実施例は第１図（ｅ）に示す。この例においても
電流はＡ−＋Ａ’方向に流した方がよい。

第５の実施例は第１図（ｆ）に示す。これは、同図（ｅ
）の例の左半分の大きな２ブロツクに回転を加えて全体
を閉ループにしたもので、第１図（ａ）から同図（ｂ）
への手順を逆に施したものと見ると、同図（（１）の例
の変形例で、Ａ＃Ａ’　と両方向の電流に強いパターン
となる。

こ＼で、第１図（ｂ）の例は位数１の、同図（Ｃ）の例
は位数２の、同図（ｄ）の例は位数３の、同図（ｅ）の
例は位数４の、同図（ｆ）の例は同図（ｅ）の例の変形
のそれぞれ１ｌｉｌｂｅｒｔ曲線となっており、実際の
マスクパターンは！ｆｉｌｂｅｒｔ曲線に有限幅を持た
せたものと見做すことができ、任意の位数の旧１ｂｅｒ
ｔ曲線（及びその幾何学的変形物）と相似なグラフに有
限幅を持たせることによって本発明の実施例となる。ｔ
ｌｉｌｂｅｒｔ曲線を採用する理由は、同曲線が平面内
に最稠密に埋め込みうる曲線であることが数学の定理に
より証明されているからで、与えられた領域内に総延長
最長のパターンになり、電流の流入経路が最大となるか
らである。

第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明実施例構成図、第２図（
ａ）と（ｂ）は本発明の原理説明図、第３図はホール部
の図で、その（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。

図中、 １１は上層金属、 １２はホール部、 ａｓ　ａｏｓ　ａｌ、ｄ２、ｂ、はホール辺縁部、Ａ、
Ａ’は電流の流れる向き、 を示す。

〔発明の効果〕

以上説明した様に本発明によれば、エレクトロマイグレ
ーションに強いホール部形状を系統的に決定し、最適配
置を得ることが可能になり、半導体素子の微細化及び信
頼度向上に寄与するところが大きい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体装置のホール部（１２）のマスクパターンの形成
   において、 任意の位数のヒルベルト（Ｈｉｌｂｅｒｔ）曲線に相似
   なグラフに有限幅を与え、または任意の位置のヒルベル
   ト曲線に幾何学的変形を施し、 ホール部（１２）の単位長当り周辺部（ｂ、ｂ＿０）か
   ら流入する電流量を屈曲のないホール部の場合よりも少
   なくすることを特徴とする半導体装置の製造方法。