JPH0479146B2 - - Google Patents
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- JPH0479146B2 JPH0479146B2 JP57210158A JP21015882A JPH0479146B2 JP H0479146 B2 JPH0479146 B2 JP H0479146B2 JP 57210158 A JP57210158 A JP 57210158A JP 21015882 A JP21015882 A JP 21015882A JP H0479146 B2 JPH0479146 B2 JP H0479146B2
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- JP
- Japan
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- layer
- wiring
- silicon
- alloy
- aluminum
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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
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/80—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
- H10D62/83—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials being Group IV materials, e.g. B-doped Si or undoped Ge
Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(a) 発明の技術分野
本発明は半導体装置の構造に係り、特に浅い接
合を有する半導体装置に配設されるアルミニウム
電極配線の構造に関する。
合を有する半導体装置に配設されるアルミニウム
電極配線の構造に関する。
(b) 技術の背景
高集積度のバイポーラICのエミツタ層等、浅
い接合を有するｎ型拡散領域は、通常、ｐ型半導
体基体面に多結晶シリコン層を介して堆積された
りん珪酸ガラス（PSG）からりん（Ｐ）を固相
−固相・拡散させて形成する（ウオツシユド・エ
ミツタ法）。そして該浅い拡散層に対するアルミ
ニウム（Al）配線の接続に際しては、Alが拡散
層内にもぐり込んで接合を破壊するのを防止する
ために、前記多結晶シリコン層上にAl配線パタ
ーンが形成される。従つてこのような構造に於て
はAl配線パターンの下部には全域にわたつて多
結晶シリコン層が配設されているので、表面保護
絶縁膜の成長等配線パターンが形成されて後の
400〜450〔℃〕程度の熱処理工程に於て、多結晶
シリコンがAl配線中に過飽和に溶け込んで析出
し、配線抵抗を増大せしめるという問題がある。
い接合を有するｎ型拡散領域は、通常、ｐ型半導
体基体面に多結晶シリコン層を介して堆積された
りん珪酸ガラス（PSG）からりん（Ｐ）を固相
−固相・拡散させて形成する（ウオツシユド・エ
ミツタ法）。そして該浅い拡散層に対するアルミ
ニウム（Al）配線の接続に際しては、Alが拡散
層内にもぐり込んで接合を破壊するのを防止する
ために、前記多結晶シリコン層上にAl配線パタ
ーンが形成される。従つてこのような構造に於て
はAl配線パターンの下部には全域にわたつて多
結晶シリコン層が配設されているので、表面保護
絶縁膜の成長等配線パターンが形成されて後の
400〜450〔℃〕程度の熱処理工程に於て、多結晶
シリコンがAl配線中に過飽和に溶け込んで析出
し、配線抵抗を増大せしめるという問題がある。
又一方ICの高集積化が進み、配線が微細化さ
れて配線に流れる電流密度が高まつて来ると、純
Alからなる配線に於ては、長時間通電を行つた
際公知のエレクトロ・マイグレーシヨン効果によ
り断線を生ずるという問題があり、該エレクト
ロ・マイグレーシヨン効果を減殺して配線寿命を
増加せしめる手段として、４〔％〕以下程度の銅
（Cu）若しくはマグネシウム（Mg）を含有せし
めたAl−Cu合金配線或るいはAl−Mg合金配線
が多く用いられるようになつて来た。
れて配線に流れる電流密度が高まつて来ると、純
Alからなる配線に於ては、長時間通電を行つた
際公知のエレクトロ・マイグレーシヨン効果によ
り断線を生ずるという問題があり、該エレクト
ロ・マイグレーシヨン効果を減殺して配線寿命を
増加せしめる手段として、４〔％〕以下程度の銅
（Cu）若しくはマグネシウム（Mg）を含有せし
めたAl−Cu合金配線或るいはAl−Mg合金配線
が多く用いられるようになつて来た。
しかしながら該Al−Cu合金配線若しくはAl−
Mg合金配線を、前述した方法で浅い接合を形成
したIC基板の多結晶シリコン層上に形成した際
には、前述したような配線形成後の熱処理によつ
て配線内へのシリコン結晶の析出が促進され、且
つ析出結晶の形状も純Alの場合に比べて大型化
するため、配線抵抗が大幅に増大してICの動作
速度を低下させるという問題を生ずる。第１図は
シリコン結晶が析出したAl−Cu若しくはAl−
Mg合金配線を模式的に示したもので、図中１は
Al−Cu若しくはAl−Mg合金配線、２はシリコ
ン析出結晶、３は多結晶シリコン層を表わしてい
る。
Mg合金配線を、前述した方法で浅い接合を形成
したIC基板の多結晶シリコン層上に形成した際
には、前述したような配線形成後の熱処理によつ
て配線内へのシリコン結晶の析出が促進され、且
つ析出結晶の形状も純Alの場合に比べて大型化
するため、配線抵抗が大幅に増大してICの動作
速度を低下させるという問題を生ずる。第１図は
シリコン結晶が析出したAl−Cu若しくはAl−
Mg合金配線を模式的に示したもので、図中１は
Al−Cu若しくはAl−Mg合金配線、２はシリコ
ン析出結晶、３は多結晶シリコン層を表わしてい
る。
(c) 従来技術と問題点
そこでAl−Cu合金配線若しくはAl−Mg合金
配線を用いた場合、析出シリコン結晶を多結晶シ
リコン層に接する下層部のみに閉じ込めるため
に、従来第２図に示すように例えばAl−Cu合金
配線１の下層に近い部分に高融点線材料として多
用されているチタン・タングステン（Ti−Ｗ）
合金層４からなる500〜1500〔Å〕程度の厚さのブ
ロツキング層を挾み込んだ構造が試みられ、Al
−Cu合金配線１に於ける下層部５以外でのシリ
コン結晶の析出は防止された。
配線を用いた場合、析出シリコン結晶を多結晶シ
リコン層に接する下層部のみに閉じ込めるため
に、従来第２図に示すように例えばAl−Cu合金
配線１の下層に近い部分に高融点線材料として多
用されているチタン・タングステン（Ti−Ｗ）
合金層４からなる500〜1500〔Å〕程度の厚さのブ
ロツキング層を挾み込んだ構造が試みられ、Al
−Cu合金配線１に於ける下層部５以外でのシリ
コン結晶の析出は防止された。
しかしこの構造に於てはTi−Ｗ合金のシリコ
ンに対する反応性が極めて強いため、電極コンタ
クト部に於て多結晶シリコン層の下部の例えば浅
いエミツタ層のシリコンまで該Ti−Ｗ合金層に
食われ、エミツタ層の接合が破壊されてエミツタ
−ベース（Ｅ−Ｂ）シヨート障害が誘起されると
いう問題があつた。
ンに対する反応性が極めて強いため、電極コンタ
クト部に於て多結晶シリコン層の下部の例えば浅
いエミツタ層のシリコンまで該Ti−Ｗ合金層に
食われ、エミツタ層の接合が破壊されてエミツタ
−ベース（Ｅ−Ｂ）シヨート障害が誘起されると
いう問題があつた。
(d) 発明の目的
本発明は上記問題点に鑑み、シリコンに対する
反応性がなく、且つ遮蔽効果が充分なシリコンの
ブロツク層を底部近傍に配設したAl−Cu若しく
はAl−Mg層からなる配線構造を提供するもので
あり、その目的とするところは配線の品質及び信
頼性を高めて、半導体ICの性能及び信頼性を向
上せしめるにある。
反応性がなく、且つ遮蔽効果が充分なシリコンの
ブロツク層を底部近傍に配設したAl−Cu若しく
はAl−Mg層からなる配線構造を提供するもので
あり、その目的とするところは配線の品質及び信
頼性を高めて、半導体ICの性能及び信頼性を向
上せしめるにある。
(e) 発明の構成
上記目的は本発明により、シリコンよりなる半
導体基板上にはアルミニウムまたはアルミニウム
合金膜からなる第１層と窒化チタンからなる第２
層と、銅もしくはマグネシウムを含むアルミニウ
ム合金膜からなり主導電層である第３層が下部よ
り順次積層されて金属配線を構成し、かつ第１層
の厚さは第３層より小で、シリコン基体とのオー
ミツクコンタクトをとるに必要にして十分でかつ
シリコンの適当な溶け込み量を規定する薄さに選
ばれ、また第２層は配線抵抗に影響を及ぼさない
薄さに選ばれていることを特徴とする半導体装置
によつて達成される。
導体基板上にはアルミニウムまたはアルミニウム
合金膜からなる第１層と窒化チタンからなる第２
層と、銅もしくはマグネシウムを含むアルミニウ
ム合金膜からなり主導電層である第３層が下部よ
り順次積層されて金属配線を構成し、かつ第１層
の厚さは第３層より小で、シリコン基体とのオー
ミツクコンタクトをとるに必要にして十分でかつ
シリコンの適当な溶け込み量を規定する薄さに選
ばれ、また第２層は配線抵抗に影響を及ぼさない
薄さに選ばれていることを特徴とする半導体装置
によつて達成される。
(f) 発明の実施例
以下本発明を実施例について、図を用い詳細に
説明する。
説明する。
第３図は本発明に於ける金属配線構造の一実施
例を示す断面図、第４図は本発明の半導体装置に
於ける一実施例の要部断面図である。
例を示す断面図、第４図は本発明の半導体装置に
於ける一実施例の要部断面図である。
本発明の特徴とする金属配線は、該配線が直に
接するシリコン（Si）基板、エピタキシヤル層、
拡散層、多結晶Si層等の半導体基体とオーミツ
ク・コンタクトをとるための純Al若しくはAl−
Cu、Al−Mg等のAl合金層からなる第１層と、
該第１層内に過飽和に溶け込んだSiを該第１層内
のみに閉じ込めておくための遮蔽効果を持ち、か
つシリコンに対する反応性の弱い窒化チタン
（TiN）からなる第２層と、主たる導電層であり
Al−Cu若しくはAl−Mg等のAl合金層を用いAl
のマイグレーシヨンを防止した第３層が下部から
順次積層された三層構造を有してなつている。
接するシリコン（Si）基板、エピタキシヤル層、
拡散層、多結晶Si層等の半導体基体とオーミツ
ク・コンタクトをとるための純Al若しくはAl−
Cu、Al−Mg等のAl合金層からなる第１層と、
該第１層内に過飽和に溶け込んだSiを該第１層内
のみに閉じ込めておくための遮蔽効果を持ち、か
つシリコンに対する反応性の弱い窒化チタン
（TiN）からなる第２層と、主たる導電層であり
Al−Cu若しくはAl−Mg等のAl合金層を用いAl
のマイグレーシヨンを防止した第３層が下部から
順次積層された三層構造を有してなつている。
第３図はその断面を示したもので、オーミツク
コンタクトをとるための第１層は500〜1500〔Å〕
程度の厚さに、Siの拡散を阻止するための第２層
は500〜1500〔Å〕程度の厚さに、又主たる導電層
である第３層は4000〜8000〔Å〕程度の厚さにそ
れぞれ形成される。
コンタクトをとるための第１層は500〜1500〔Å〕
程度の厚さに、Siの拡散を阻止するための第２層
は500〜1500〔Å〕程度の厚さに、又主たる導電層
である第３層は4000〜8000〔Å〕程度の厚さにそ
れぞれ形成される。
なおここで必ずAl−Cu若しくはAl−Mg合金
を用いなければならないのは主たる導電層である
第３層で、Alマイグレーシヨンを防止するため
で、且つ組織を不均一化させないためには、0.5
〜４〔％〕程度のCu若しくはMgを含むAl合金が
望ましい。
を用いなければならないのは主たる導電層である
第３層で、Alマイグレーシヨンを防止するため
で、且つ組織を不均一化させないためには、0.5
〜４〔％〕程度のCu若しくはMgを含むAl合金が
望ましい。
又第１層の材料にAl−Cu、Al−Mg等のAl合
金を含めたのは、第３層と同材料にして形成工程
の簡略化を図つたもので、機能的には純Alで充
分である。
金を含めたのは、第３層と同材料にして形成工程
の簡略化を図つたもので、機能的には純Alで充
分である。
更に又、Siの遮蔽層として用いたTiN層は80
〔μΩ−Cm〕程度の比較的高い抵抗率を有するが、
層の厚さが極めて薄いので、配線抵抗に及ぼす影
響は極めて少ない。
〔μΩ−Cm〕程度の比較的高い抵抗率を有するが、
層の厚さが極めて薄いので、配線抵抗に及ぼす影
響は極めて少ない。
第４図は上記配線が形成された浅いエミツタ層
を有するバイポーラICの要部断面を示したもの
で、図中１１はｎ型コレクタ領域、１２はｐ型ベ
ース領域、１３はn+型エミツタ領域、１４は二
酸化シリコン（SiO2）膜、１５は多結晶Si層、
１６はAl−Cu合金・オーミツク・コンタクト層、
１７はTiN層、１８はAl−Cu合金・主導電層、
１９はエミツタ配線、２０はベース配線、２１は
カバー絶縁膜を表わしている。
を有するバイポーラICの要部断面を示したもの
で、図中１１はｎ型コレクタ領域、１２はｐ型ベ
ース領域、１３はn+型エミツタ領域、１４は二
酸化シリコン（SiO2）膜、１５は多結晶Si層、
１６はAl−Cu合金・オーミツク・コンタクト層、
１７はTiN層、１８はAl−Cu合金・主導電層、
１９はエミツタ配線、２０はベース配線、２１は
カバー絶縁膜を表わしている。
そしてエミツタ配線１９、ベース配線２０等本
発明の構造を有する金属配線を形成する際には、
DCマグネトロン・スパツタ法若しくはRFマグネ
トロン・スパツタ法を用いて基体上にAl−Cu合
金層１６、TiN層１７、Al−Cu合金層１８を順
次積層形成し、三塩化硼素（BCl3）、四塩化炭素
（CCl4）等塩素系のガスを用いるドライエツチン
グ法により、前記積層膜を一気にパターンニング
すれば良い。
発明の構造を有する金属配線を形成する際には、
DCマグネトロン・スパツタ法若しくはRFマグネ
トロン・スパツタ法を用いて基体上にAl−Cu合
金層１６、TiN層１７、Al−Cu合金層１８を順
次積層形成し、三塩化硼素（BCl3）、四塩化炭素
（CCl4）等塩素系のガスを用いるドライエツチン
グ法により、前記積層膜を一気にパターンニング
すれば良い。
なおTiN層１７は窒素（N2）、或るいはN2に
アルゴン（Ar）をまぜた雰囲気中に於けるTiの
反応性スパツタによつて形成することもできる。
アルゴン（Ar）をまぜた雰囲気中に於けるTiの
反応性スパツタによつて形成することもできる。
(g) 発明の効果
以上説明したように本発明に於けるアルミニウ
ム配線は、アルミニウム若しくはアルミニウム合
金からなるオーミツク・コンタクト層と、アルミ
ニウム・銅若しくはアルミニウム・マグネシウム
合金からなりアルミニウムのマイグレーシヨンを
防止した主導電層とがシリンコンの拡散を阻止す
る窒化チタン層によつて分離されてなつている。
従つてオーミツク・コンタクト層に溶け込んだシ
リコンは該オーミツク・コンタクト層内に閉じ込
められて析出し、主導電層内でのシリコンの析出
は皆無になる。
ム配線は、アルミニウム若しくはアルミニウム合
金からなるオーミツク・コンタクト層と、アルミ
ニウム・銅若しくはアルミニウム・マグネシウム
合金からなりアルミニウムのマイグレーシヨンを
防止した主導電層とがシリンコンの拡散を阻止す
る窒化チタン層によつて分離されてなつている。
従つてオーミツク・コンタクト層に溶け込んだシ
リコンは該オーミツク・コンタクト層内に閉じ込
められて析出し、主導電層内でのシリコンの析出
は皆無になる。
またTiN層はシリコンに対する反応性は弱い
のでシリコン層の例えばエミツタ層の接合がTi
でＱ破壊されることはない。
のでシリコン層の例えばエミツタ層の接合がTi
でＱ破壊されることはない。
従つて本発明によれば、低配線抵抗を有し、且
つアルミニウムのマイグレーシヨンによる断線が
防止されたアルミニウム配線が提供されるので、
半導体装置の性能及び信頼性が向上する。
つアルミニウムのマイグレーシヨンによる断線が
防止されたアルミニウム配線が提供されるので、
半導体装置の性能及び信頼性が向上する。
第１図はアルミニウム・銅若しくはアルミニウ
ム・マグネシウム合金配線に於けるシリコン結晶
の析出状態を示す模式図、第２図は従来のアルミ
ニウム合金配線の断面図、第３図は本発明に於け
る金属配線の一実施例の断面図、第４図は本発明
の半導体装置に於ける一実施例の要部断面図であ
る。 図に於て、１１はｎ型コレクタ領域、１２はｐ
型ベース領域、１３はn+型エミツタ領域、１４
は二酸化シリコン膜、１５は多結晶シリコン層、
１６はアルミニウム−銅合金・オーミツク・コン
タクト層１７は窒化チタン層、１８はアルミニウ
ム−銅合金・主導電層、１９はエミツタ配線、２
０はベース配線、２１はカバー絶縁膜を示す。
ム・マグネシウム合金配線に於けるシリコン結晶
の析出状態を示す模式図、第２図は従来のアルミ
ニウム合金配線の断面図、第３図は本発明に於け
る金属配線の一実施例の断面図、第４図は本発明
の半導体装置に於ける一実施例の要部断面図であ
る。 図に於て、１１はｎ型コレクタ領域、１２はｐ
型ベース領域、１３はn+型エミツタ領域、１４
は二酸化シリコン膜、１５は多結晶シリコン層、
１６はアルミニウム−銅合金・オーミツク・コン
タクト層１７は窒化チタン層、１８はアルミニウ
ム−銅合金・主導電層、１９はエミツタ配線、２
０はベース配線、２１はカバー絶縁膜を示す。
Claims (1)
- １ シリコンよりなる半導体基板上にはアルミニ
ウムまたはアルミニウム合金膜からなる第１層と
窒化チタンからなる第２層と、銅もしくはマグネ
シウムを含むアルミニウム合金膜からなり主導電
層である第３層が下部より順次積層されて金属配
線を構成し、かつ第１層の厚さは第３層より小
で、シリコン基体とのオーミツクコンタクトをと
るに必要にして十分でかつシリコンの適当な溶け
込み量を規定する薄さに選ばれ、また第２層は配
線抵抗に影響を及ぼさない薄さに選ばれているこ
とを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57210158A JPS59100565A (ja) | 1982-11-30 | 1982-11-30 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57210158A JPS59100565A (ja) | 1982-11-30 | 1982-11-30 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59100565A JPS59100565A (ja) | 1984-06-09 |
| JPH0479146B2 true JPH0479146B2 (ja) | 1992-12-15 |
Family
ID=16584720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57210158A Granted JPS59100565A (ja) | 1982-11-30 | 1982-11-30 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59100565A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6190445A (ja) * | 1984-10-09 | 1986-05-08 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JPS63129662A (ja) * | 1986-11-20 | 1988-06-02 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
| JPH02159064A (ja) * | 1988-12-13 | 1990-06-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH04186728A (ja) * | 1990-11-20 | 1992-07-03 | Nec Corp | 半導体集積回路装置 |
| JP7027066B2 (ja) | 2017-08-24 | 2022-03-01 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5821821B2 (ja) * | 1975-12-15 | 1983-05-04 | 富士通株式会社 | ハンドウタイソウチノデンキヨクケイセイホウホウ |
-
1982
- 1982-11-30 JP JP57210158A patent/JPS59100565A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59100565A (ja) | 1984-06-09 |
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