JPH05315593A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH05315593A JPH05315593A JP17969691A JP17969691A JPH05315593A JP H05315593 A JPH05315593 A JP H05315593A JP 17969691 A JP17969691 A JP 17969691A JP 17969691 A JP17969691 A JP 17969691A JP H05315593 A JPH05315593 A JP H05315593A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wiring
- current
- opening
- resistive element
- insulating film
- 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.)
- Granted
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】半導体基板１に形成された抵抗層１を覆う絶縁
膜１５に電流流入用開孔２１と電流流出用開孔１２が形
成される。これら開孔２１の幅は同じであるが、長さに
ついては前者の方が後者よりも大きく形成され、その結
果、前者の周囲長は後者のそれよりも長い。 【効果】これによって、エレクトロマイグレーションに
よる配線の寿命を長くでき、信頼性が高くなる。
膜１５に電流流入用開孔２１と電流流出用開孔１２が形
成される。これら開孔２１の幅は同じであるが、長さに
ついては前者の方が後者よりも大きく形成され、その結
果、前者の周囲長は後者のそれよりも長い。 【効果】これによって、エレクトロマイグレーションに
よる配線の寿命を長くでき、信頼性が高くなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、抵抗領域を有する半導
体装置に関する。
体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、集積回路（以下ＩＣと記す）は、
その集積度が増大の一途をたどり、ＶＬＳＩと呼ばれる
超ＬＳＩが出現している。メモリでは６４キロビット
（Ｋｂｉｔ）が実用段階にあり、２５６キロビットが発
売開始され、ロジックでは、１００００ゲートのゲート
・アレイが販売されている。
その集積度が増大の一途をたどり、ＶＬＳＩと呼ばれる
超ＬＳＩが出現している。メモリでは６４キロビット
（Ｋｂｉｔ）が実用段階にあり、２５６キロビットが発
売開始され、ロジックでは、１００００ゲートのゲート
・アレイが販売されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このようなＬＳＩが実
現した理由は、パターンニング技術の急速な進歩により
微細素子、微細配線が可能になったことによる。この微
細素子、微細配線の実現によって、従来にない新しい色
々な問題点が現われている。その中で、超高速計算機な
どに不可欠な高性能のバイポーラロジックＩＣにおいて
は、抵抗素子及び配線の電流密度が増大し、製品の品質
が低下する（配線の電位シフトによるノイズマージンン
の減少、配線のエレクトロマイグレイションによる寿命
の低下等）という問題が発生している。
現した理由は、パターンニング技術の急速な進歩により
微細素子、微細配線が可能になったことによる。この微
細素子、微細配線の実現によって、従来にない新しい色
々な問題点が現われている。その中で、超高速計算機な
どに不可欠な高性能のバイポーラロジックＩＣにおいて
は、抵抗素子及び配線の電流密度が増大し、製品の品質
が低下する（配線の電位シフトによるノイズマージンン
の減少、配線のエレクトロマイグレイションによる寿命
の低下等）という問題が発生している。
【０００４】本発明の目的は、抵抗に接続された配線の
寿命を、集積度を低下させないで向上させた信頼度の高
い半導体装置を提供することにある。
寿命を、集積度を低下させないで向上させた信頼度の高
い半導体装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
抵抗に設けられた電極用開孔部のうち、電流の流入部の
開孔部の長さを流出部のそれより長くしていることを特
徴とする。
抵抗に設けられた電極用開孔部のうち、電流の流入部の
開孔部の長さを流出部のそれより長くしていることを特
徴とする。
【０００６】
【実施例】つぎに図面を参照して本発明を説明する。
【０００７】図２は従来技術による抵抗領域を示し、
（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図で
ある。半導体基板１に形成された抵抗層１０の両端にお
いて、絶縁膜１５にあけられた電極用開孔部１１と１２
を通して、電極配線１３と１４が抵抗層１０にそれぞれ
接続されている。ここにおいて、電極用開孔１１と１２
は同形、同大で、また、電極配線１３と１４も共に同じ
幅である。すなわち、ＶＬＳＩ化に伴なって素子が微細
化され、開孔部１１と１２の大きさは１．５μｍ×１．
５μｍ、電極配線１３と１４の幅は〜３μｍ程度であ
る。
（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図で
ある。半導体基板１に形成された抵抗層１０の両端にお
いて、絶縁膜１５にあけられた電極用開孔部１１と１２
を通して、電極配線１３と１４が抵抗層１０にそれぞれ
接続されている。ここにおいて、電極用開孔１１と１２
は同形、同大で、また、電極配線１３と１４も共に同じ
幅である。すなわち、ＶＬＳＩ化に伴なって素子が微細
化され、開孔部１１と１２の大きさは１．５μｍ×１．
５μｍ、電極配線１３と１４の幅は〜３μｍ程度であ
る。
【０００８】バイポーラ素子の高速性を発揮させるため
に、数ｍＡの電流が必要な場合があり、電極部の電流密
度が大きくなってきている。この電流密度が大きくなっ
た為に、配線金属がエレクトロマイグレーションにより
移動し、配線が断線するという事故が発生し易くなり、
製品の信頼度を低下させていた。特にこの現象は、図２
に示す電流Ｉの向きを矢印方向とすると、図面上左側の
電極部１１，１３で発生する。この理由は、電流が矢印
方向に流れると、エレクトロマイグレーションにより配
線金属は矢印の反対側に、つまり、図面上右から左へと
移動するので、図２（ｂ）の断面図より理解されるよう
に、電極部１１，１３においては、この配線金属の移動
に対して金属の供給源がない為に断線に至りやすいから
である。電流が流出する側の電極部１２，１４において
は、配線金属がエレクトロマイグレイションにより集ま
る方向であり断線が生じにくい。以上の理由により、素
子の信頼度を向上させるには、図２（ａ），（ｂ）にお
いて、左側の電極部に特に留意して設計がなされるべき
であることが分る。
に、数ｍＡの電流が必要な場合があり、電極部の電流密
度が大きくなってきている。この電流密度が大きくなっ
た為に、配線金属がエレクトロマイグレーションにより
移動し、配線が断線するという事故が発生し易くなり、
製品の信頼度を低下させていた。特にこの現象は、図２
に示す電流Ｉの向きを矢印方向とすると、図面上左側の
電極部１１，１３で発生する。この理由は、電流が矢印
方向に流れると、エレクトロマイグレーションにより配
線金属は矢印の反対側に、つまり、図面上右から左へと
移動するので、図２（ｂ）の断面図より理解されるよう
に、電極部１１，１３においては、この配線金属の移動
に対して金属の供給源がない為に断線に至りやすいから
である。電流が流出する側の電極部１２，１４において
は、配線金属がエレクトロマイグレイションにより集ま
る方向であり断線が生じにくい。以上の理由により、素
子の信頼度を向上させるには、図２（ａ），（ｂ）にお
いて、左側の電極部に特に留意して設計がなされるべき
であることが分る。
【０００９】図１は本発明の位置実施例を示し、（ａ）
はその平面図、図（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。本実施
例において、左側の配線２３を、抵抗素子１０に接続す
るため、半導体基板１の表面の絶縁膜１５にあけられた
開孔２１の周囲長は、右側の配線１４を抵抗素子１０に
接続するための開孔１２よりも長くなっている。例え
ば、開孔２１は１．５μｍ×３μｍであり、これに対
し、開孔１２は、図２と同様に１．５μｍ×１．５μｍ
である。また、左側の配線２３の幅は右側の配線１４の
幅３μｍに対し４．５μｍと拡げられている。なお、配
線の厚さｔは全部０．５μｍである。このように、左側
の配線の接続開孔の周囲長を長くしてあるのは、抵抗素
子１０の電流の向きを考えると、開孔２１は電流の流入
口になるため、エレクトロマイグレイションによる断線
が発生し易いので、周囲長を、長くして断線を防止して
いるのである。
はその平面図、図（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。本実施
例において、左側の配線２３を、抵抗素子１０に接続す
るため、半導体基板１の表面の絶縁膜１５にあけられた
開孔２１の周囲長は、右側の配線１４を抵抗素子１０に
接続するための開孔１２よりも長くなっている。例え
ば、開孔２１は１．５μｍ×３μｍであり、これに対
し、開孔１２は、図２と同様に１．５μｍ×１．５μｍ
である。また、左側の配線２３の幅は右側の配線１４の
幅３μｍに対し４．５μｍと拡げられている。なお、配
線の厚さｔは全部０．５μｍである。このように、左側
の配線の接続開孔の周囲長を長くしてあるのは、抵抗素
子１０の電流の向きを考えると、開孔２１は電流の流入
口になるため、エレクトロマイグレイションによる断線
が発生し易いので、周囲長を、長くして断線を防止して
いるのである。
【００１０】すなわち、抵抗素子１０に１．５ｍＡの電
流Ｉを流すと、右側の電極配線１４の平坦部分の電流密
度Ｊは、電流／配線幅×配線厚さにより計算され、１×
１０5 Ａ／cm2 になる。また、図１（ｂ）に示されるよ
うに、開孔部１２の段部では、電極配線１４の厚さが平
坦部より薄くなっており最も薄い所で〜０．２５μｍに
なっているので、開孔部１２での電流密度Ｊは、電流Ｉ
／開孔部周囲長×金属配線厚さより計算され、１×１０
5 Ａ／ｃｍ2 になる。つまり、本実施例において、右側
の電極部では電流密度が１×１０5 Ａ／ｃｍ2 になるよ
うに設計されている。さて、エレクトロマイグレイショ
ンにより金属配線が断線に至るまでの時間Ｔは、Ｊn に
反比例することが知られている。ｎは１〜３の値が報告
されており、今ｎ＝２とすれば、電流密度が２倍になれ
ば配線の寿命は１／４になることを意味する。つまり、
電極配線に流れる電流密度Ｊを小さくすれば、エレクト
ロマイグレイションによる金属の移動が起こりにくく、
素子の信頼度が向上する。本実施例である図１（ａ），
（ｂ）の左側の電極部２３，２１の電流密度Ｊを右側と
同様に計算すると、段部平坦部共に０．６７×１０5 Ａ
／ｃｍ2 となる。この結果、左側（電流の流入部）の方
が右側（電流の流出部）より電極部の電流密度Ｊが０．
６７倍小さくなるように設計されており、今ｎ＝２とす
れば、エレクトロマイグレイションによる配線寿命Ｔ
は、左側の配線２３は右側の配線１４より２．２５倍長
くなることになるが、この一般論は電極部を有さない配
線に適用されるものであり、前にも説明したように、電
極部を有する場合、図面上の左側の電極部では金属の移
動を補う金属の供給源がないため、電流の流入部２１で
はエレクトロマイグレイションによる配線の断線が起り
易くなっており、電流の流入部２１と流出部１２では配
線寿命ＴのＪn に関する反比例定数が異なることを考慮
し、実質的に断線に至る時間が左右ほぼ同じになるよう
に設計されている。また、素子への電流の流入部、つま
り、金属の供給源のない部分の配線の寿命Ｔは、電流の
流出部の約半分であることは実験で確認されており、本
実施例では、電極をもたない寿命が約倍になるように設
計している。但し、左右の比率は配線材料になどによっ
て異なるので、本実施例の寸法比率がそのまますべての
場合にあてはまるものでないことは明らかである。
流Ｉを流すと、右側の電極配線１４の平坦部分の電流密
度Ｊは、電流／配線幅×配線厚さにより計算され、１×
１０5 Ａ／cm2 になる。また、図１（ｂ）に示されるよ
うに、開孔部１２の段部では、電極配線１４の厚さが平
坦部より薄くなっており最も薄い所で〜０．２５μｍに
なっているので、開孔部１２での電流密度Ｊは、電流Ｉ
／開孔部周囲長×金属配線厚さより計算され、１×１０
5 Ａ／ｃｍ2 になる。つまり、本実施例において、右側
の電極部では電流密度が１×１０5 Ａ／ｃｍ2 になるよ
うに設計されている。さて、エレクトロマイグレイショ
ンにより金属配線が断線に至るまでの時間Ｔは、Ｊn に
反比例することが知られている。ｎは１〜３の値が報告
されており、今ｎ＝２とすれば、電流密度が２倍になれ
ば配線の寿命は１／４になることを意味する。つまり、
電極配線に流れる電流密度Ｊを小さくすれば、エレクト
ロマイグレイションによる金属の移動が起こりにくく、
素子の信頼度が向上する。本実施例である図１（ａ），
（ｂ）の左側の電極部２３，２１の電流密度Ｊを右側と
同様に計算すると、段部平坦部共に０．６７×１０5 Ａ
／ｃｍ2 となる。この結果、左側（電流の流入部）の方
が右側（電流の流出部）より電極部の電流密度Ｊが０．
６７倍小さくなるように設計されており、今ｎ＝２とす
れば、エレクトロマイグレイションによる配線寿命Ｔ
は、左側の配線２３は右側の配線１４より２．２５倍長
くなることになるが、この一般論は電極部を有さない配
線に適用されるものであり、前にも説明したように、電
極部を有する場合、図面上の左側の電極部では金属の移
動を補う金属の供給源がないため、電流の流入部２１で
はエレクトロマイグレイションによる配線の断線が起り
易くなっており、電流の流入部２１と流出部１２では配
線寿命ＴのＪn に関する反比例定数が異なることを考慮
し、実質的に断線に至る時間が左右ほぼ同じになるよう
に設計されている。また、素子への電流の流入部、つま
り、金属の供給源のない部分の配線の寿命Ｔは、電流の
流出部の約半分であることは実験で確認されており、本
実施例では、電極をもたない寿命が約倍になるように設
計している。但し、左右の比率は配線材料になどによっ
て異なるので、本実施例の寸法比率がそのまますべての
場合にあてはまるものでないことは明らかである。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体素子において、電流の流入部と流出部における開
孔部の大きさを変えることにより、エレクトロマイグレ
イションの起り易い電流流入部の電極配線の電流密度を
電流の流出部のそれより小さくし、ＬＳＩの集積度を下
げることなく電流の流入部と流出部の配線寿命を実質的
に揃え、抵抗素子の信頼度を確保することができる。
半導体素子において、電流の流入部と流出部における開
孔部の大きさを変えることにより、エレクトロマイグレ
イションの起り易い電流流入部の電極配線の電流密度を
電流の流出部のそれより小さくし、ＬＳＩの集積度を下
げることなく電流の流入部と流出部の配線寿命を実質的
に揃え、抵抗素子の信頼度を確保することができる。
【図１】本発明の一実施例図である。
【図２】従来例図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 抵抗領域と、この抵抗領域を覆う絶縁膜
に設けられ前記抵抗領域の両端部をそれぞれ露出させる
第１および第２の開孔と、前記第１の開孔を介して前記
抵抗領域の一端部に接続され前記抵抗領域に電流を流し
込むための第１の配線と、前記第２の開孔を介して前記
抵抗領域の他端部に接続され前記抵抗領域を介して流れ
る電流を取り出すための第２の配線とを有し、前記第１
および第２の開孔の前記抵抗領域の長手方向と直交する
方向の長さは互いに同一であり、前記第１の開孔の前記
抵抗領域の長手方向の長さは前記第２の開孔のそれより
も長いことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 前記第１の配線の幅は前記第２の配線の
それよりも広いことを特徴とする請求項１記載の半導体
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3179696A JP2594719B2 (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3179696A JP2594719B2 (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 半導体装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58183419A Division JPS6074674A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05315593A true JPH05315593A (ja) | 1993-11-26 |
| JP2594719B2 JP2594719B2 (ja) | 1997-03-26 |
Family
ID=16070279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3179696A Expired - Lifetime JP2594719B2 (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2594719B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5673458A (en) * | 1979-11-20 | 1981-06-18 | Nec Corp | Semiconductor device |
| JPS5773961A (en) * | 1980-10-25 | 1982-05-08 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
-
1991
- 1991-07-19 JP JP3179696A patent/JP2594719B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5673458A (en) * | 1979-11-20 | 1981-06-18 | Nec Corp | Semiconductor device |
| JPS5773961A (en) * | 1980-10-25 | 1982-05-08 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2594719B2 (ja) | 1997-03-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19950822 |