JPS60186038A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS60186038A
JPS60186038A JP4158584A JP4158584A JPS60186038A JP S60186038 A JPS60186038 A JP S60186038A JP 4158584 A JP4158584 A JP 4158584A JP 4158584 A JP4158584 A JP 4158584A JP S60186038 A JPS60186038 A JP S60186038A
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JP
Japan
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layer
resistance
wiring
wiring layer
region
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Pending
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JP4158584A
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English (en)
Inventor
Yoshimi Shiotani
喜美 塩谷
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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】 (a) 発明の技術分野 不発BAに半導体装置に係り、特に半導体装置に於ける
金属配線層の構造に関する。
(b)技術の背景 半導体集積回路装置(TC)に於て高集積化を図ること
は回路機能の同上、#作速度の向上等の而から極めてN
要な課題でおる。そのため半導体累子な大幅に微細化さ
れ、その配設密度も非常に高密匿化されて米ている。
力為たる状況に於て、半導体素子の機能領域から電極配
線全導出するために、絶縁膜に形成される電極コンタク
ト窓の大きさも非常に微細化されて来ている。しかしな
がら絶縁膜の厚さは所定の絶縁耐圧を得るために余り薄
くは形成されないので、電極コンタクト窓は深さが開口
寸法にはぼ近づくような奥渫い形状になって米でいる。
(e) 従来技術と問題点 従来咳半導体ICに於て金属配線層は一般にアルミニラ
A (At)若しくはアルミニウム・シリコン(At−
8i)等のAt合金層によって形成されていた。しかし
該At若しくはAt合金よりなる配線層は蒸着法若しく
なスパッタリング法により堆積形成されるのでステツブ
・カバレッジカ良くないため、上記のよりに果深い電極
コンタクト窓内の配線層が極めて薄(なり、これによる
抵抗の増大、ffイグレーシlン効果等によりて該電極
コンタクト窓部に於ける断線が非常に発生し易くなる0
第1図は上記従来の電極Jンタクト1!部の断面を模式
的に示したもので、図中1は半導体基板、2は機能領域
、3はIl!1縁膜、4は電極コンタクト窓、IJAt
配線層、6はAt島が薄くて断線が発生し易い部分を表
わしている。
なお余り高集積化されない半導体ICに於ては、電極コ
ンタクト窓の側面を斜面状になだらかに形成して断線の
防止がなされるが、素子が微細化され高密度に配設され
る高集積度ICに於ては集積度の低下を招くため十分開
口部を大きくとった上記処置はと9得にくい。
そこでAt配線層の下部に気相成長させたステ、プ争カ
バレッジの良い即ち電極コンタクト窓部に於ても一様な
厚さの多結晶シリコン層を設け、たとえA4層が断線し
てもこの多結晶シリコン層によって該配線層が導通する
ようにする方法もこうじられたが、この方法では多結晶
シリコン層の比抵抗がAtに比べて2桁程度太きいため
に、At層が断線した際に配線抵抗が大幅に増大する、
成るいに熱履歴によって81がAt層中に大量に拡散し
これによってAt層の抵抗が上昇する等の現象によって
配線抵抗が大幅に増大し、該ICの動作速度の低下を招
くという問題があった。
(中 発明の目的 本発明は上記問題点に鑑み、高密度高集積化される半導
体ICに於て、微細化された電極コンタクト窓部に於け
る配線層の断線及び抵抗増加全防止する配線構造を提供
する目的でなされたものであり、この目的は下記要旨に
示す構造を持ったアルミニウム若しくはアルミニウム合
金配線1−ヲ有する半導体装置によって達成される。
(e) 発明の構成 即ち本発明は半導体装置に於て、化学気相成長された高
融点金属若しくはその珪化物の層上に、アルミニウム若
しくはアルミニウム合金よりなる層が積層された21i
1構造の金属配線層を有することを特徴とする0 (f) 発明の実施例 以下不発明を実施例について、図を用いて説明する0 第2図は一実施例に於ける配線層の構造を模式的に示す
電極コンタクト窓部の上面図[)、A−A矢視断面図(
c9及びB−B矢視断面図ビラで、第3図け)乃至(ホ
)は不発明の構造を有する半導体装置に於ける製造方法
の一実施例を示す模式1程断面図である。
第2図は本発明の半導体装置が特徴とする金属配線層の
構造に於ける一実施例を、その効果が最も顕著な電極コ
ンタクト窓部について模式的に示した上面図1)、A−
A矢視断面図(ロ)及びB−B矢視断面図?−)である
。同図に於て、11は半導体基体、12に例えばバイポ
ーラICに於けるベース領域、エミ、り領域、コレクタ
コンタクト領域等の機能領域、13は二酸化シリコン(
Slot)、5ん珪酸ガラス(PSG)等よりなる厚さ
1〔μm〕程度の絶縁膜、14は例えば1辺が1.5〔
μm)程度の電極コンタクト窓、15は金属配線層、1
5Wは例えば厚さ2000〜3ooo(A)程度の化学
気相成長タングステン層、15A/、は例えばスバ。
クリング法で形成された厚さ8000〜7000 (A
)程度のアルミニウム(At)層、16はAt層(15
At)が薄く形成された領域金示している。
上記実施例に於て金属配線層15を構成するタングステ
ン(W)層15Wは化学気相成長法で形成されるので、
上記のように開口寸法1.5〔μm〕、探さ1〔μm)
程度の奥深い電極コンタクト窓14に於ても、その内面
にほぼ一様な厚さに形成される。そして上記w+*xs
wの形成を終ってAt層15AAt−形成する際の電極
コンタクト窓14は開口寸法1〔μmL深さ1〔μm〕
程度になるのでAL層15Atは図に示すような断面形
状に形成され断線につながるような極めて薄い層に形成
される領域16t−生ずる。しかしその下層には厚さ2
000〜3000〔人〕程度の低い抵抗値を有するW層
15Wが配設されているので、該IC17)動作時即ち
通電時に電流は該W層15Wを介して流れ咳配A[15
がAt層15Atの薄い領域16で発熱することがなく
、従ってAI−WRx5htの断線は防止される0又た
とえAt層15Atが断線した際に於てもW層15Wが
充分に低い抵抗であるので配線抵抗の大幅な増大はもた
らされないθここで参考のために配線層材料の比抵抗を
示すと、Atが2.7X1σ’ (Q−cm〕、 Wが
5.7 X 10’ [:、Q−譚〕、タングステン嗜
シリサイド(WShJが8〜9X10−’ Cn、−c
m)、 多結晶シリコンが10−8〔Ω−釧〕程度であ
る。この値から上記W層の代わりにws i、層を用い
ても同様の効果があることは明らかである。
次に上記構造の金属配線層を形成する方法を、高密度高
集積化に際して多く用いられるインプレーナ晃バイポー
ラ半導体装置について、第3図(イ)乃至(ホ)に示す
工程断面図を参照して説明する。
第3図U)参照 読図に示すインプレーナ構造のバイポーラQトランジス
タは通常の方法により形成される。即ち例えばp型シリ
コン基板21面に通常の不純物導入法により選択的にn
型コレクタ領域22を形成した役、通常の選択酸化法に
より該基板上にトランジスタ形成領域al及び該トラン
ジスタ形成領域に於けるコレクタコンタクト形成領域a
!とベース形成領域83を分離する1〔μm〕程度の厚
さの第1の二酸化シリコン(Sin、)絶縁膜23′l
i−形成し、次いで該第1の絶縁膜23に整合させてコ
レクタコンタクト形成領域atに選択的にn型不純物を
高濃度に導入してn+型コレクタコンタクト領域24を
形成し、該第1の絶縁膜23に整合させてベース形成領
域a8に選択的にp壓不純物を高濃度に導入してp型ベ
ース領域25全形成する。
第3図(り参照 次いで通常の方法に従い、該基板上に化学気相成長(C
VD)等の方法により例えば厚さ1〔μm〕程度の第2
のSiへ絶縁膜26全形成し、次いで通常のりソグラフ
ィ技術により該第2のS i 02絶縁膜26に、例え
ば開口寸法1.5〔μm〕角程度のコレクタコンタクト
窓27.エミッタコンタクト窓28及びベースコンタク
ト窓29f:形成し、次いでベースコンタクト窓29上
をマスクして該第2の8102絶縁膜26のコレクタコ
ンタクト窓27及びエミッタコンタクト窓28からこれ
らのコンタクト窓に整合させて選択的にn型不純物を高
濃度に導入し。+生型基板コンタクト領域3o及びn+
型エミッタ領域31全形成する。以上の工程は通常のイ
ンプレーナ型バイポーラ牛導体装置の製造方法に従う。
第3図(ハ)参照 次いで本発明に係る前記実施例に示したWとktの2層
構造の金属配線層全形成するに当って、先ず上記トラン
ジスタの形成全完了し表面に前記コンタクト窓27,2
8.29ffi有する第2のSin。
絶縁膜26が配設されてなる半導悸基板上に、例えば0
5〜1(TorrJ程度で6ぶつ化タングステン(WF
a)と水素(几)、定木(N! )の混合ガス中に於て
300〜400 (℃〕程度の温度で、厚さ200C)
−3000[:入〕程駄のタングステン(W)7缶32
(第2図15Wに対応)會化学気相成長させる。なお該
化学気相成長技術に於ては、タングステンNが基体の坂
出Ifiを核にして成長するので、前述したよりに開孔
寸法1.5〔μm〕、深さ1〔μm〕程度の奥シーいコ
ンタクト窓27,28.29の内面にも該タングステン
層32はぼは一様な厚さに形成される0 第3図に)参照 次いで前記W層32の狭面をふっ酸(HF)り移で縦(
工7手ソング −e jh−二+aj%?’為17Jζ
 第11ング法成るいは、蒸着法により該基板上に厚さ
8000〜7000[:又〕程区のA4層33(第2図
15ALに対応)を堆積形成する。ここで前述したよう
に奥深いコンタクト窓27.28.29の内部になAt
層33が薄く被着された領域34(第2図16 a e
 16 bに対応)が形成される。
第3図に)参照 次いで通常の塩素系のガスによるリアクティブイオンエ
ツチング法等を用いるリングラフィ技術によpAt層3
3及びW層32のパターンニングを行い、W層32とA
t層の211#構造よりなるコレクタ配線層35.エミ
ッタ配線層36.ベース配線層37を形成する。
そして以後図示しないが通常通り表面保護用の絶縁膜の
形成等がなされて、不発明に係るインプレーナ屋バイポ
ーラ半導体装置が完成する。
なお上記配線層に於ける下層の配線材料としてW以外に
タングステンシリサイド(W−8i)も用いられる。こ
の場合該W−8i層に1 (Torr)程度の6ぶつ化
タングステン(WF、 )とモノシラン(Si−H&)
の混合ガス中で300〜400C℃E程度の温度で成長
させる0更に該下層の配線材料には上記以外の高融点金
属及びその珪化物も使用することができる。
父上記配線層に於ける上層の配線材料として鉱上記At
K限らずAt合金、全等高電導性を有する金属が用いら
れる。
翰ン 発明の効果 上記実施例に示したように、本発明の構造に於ては金属
配線層の下層部に、化学気相成長法によって形成された
例えば金槁配線層全体の20〜30〔チ〕程度の厚さe
!する低抵抗の高融点金属若しくはその珪化物よりなる
層が配設される0そして該化学気相成長層に前述したよ
うにその性質上奥深いコンタクト窓の円面にもほぼ一様
な厚さに形成されるので、該高融点金属若しく鉱その珪
化物よりなる層上に主たる配線材料であるアルミニウム
等の高電導性金属層が通常通りスパッタリング成るいは
蒸着法によってステ、プカバレッジの悪い状態で被着さ
れ、コンタクト窓の内部に非常に薄くて抵抗の高い領域
が形成された際にも、該領域に於て電流扛下層の高融点
金属若しく欽その珪化物よりなる低抵抗の層を介して流
れるので、該領域に於て発熱や!イグレーシ、/によっ
て従来生じていた配線層の断線は防止される。
従って本発明によれば、高密度高集積化される半導体集
積回路装置の製造歩留まり及び信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の半導体装置に於ける電極コンタクト窓部
の模式断面図、第2図は不発明の一実施例に於ける配線
層の構造を模式的に示す電極コンタクト窓部の上面図れ
+、A−A矢視Wlr面図(C’)及びB−B矢視断面
図ρうで、第3図け)乃至(…は本発明の構造を有する
半導体装置に於ける製造方法の一実施例を示す模式1程
断面図である。 図に於て、11は半導体基板、12は機能領域、13拡
絶縁膜、14は電極コンタクト窓、15は金属配線層%
15Wはりyゲステン層、15Atはアルミニウム層、
16はアルミニウム層が薄く形成・された領域、21は
p型シリコン基板、22なn型コレクタ領域、23は第
1の?3縁膜、24はn++コレクタコンタクト領域、
25はp型ベース領域、26に第2の絶縁膜、27はコ
レクタフンタクト窓、28はエミッタコンタクト窓、2
9はベース;ンタクト窓、30はn+十梨型コレクタコ
ンタクト領域31にn+型エミ、り領域、32はタング
ステン層、33はアルミニウム層、34鉱アルミニウム
ノーが薄く被着された領域、35はコレクタ配線層、3
6はエミッタ配線層、37はベース配線層、aIはトラ
ンジスタ形成領域、a!鉱コレクタコンタクト形成領域
、a3はベース形成領域を示す〇 第1 g 蓼2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 化学気相成長された高融点金属若しくはその珪化物の層
    上に、アルミニウム若しくはその合金の層が積鳩された
    2層構造の金属配線層を有することを特徴とする半導体
    装置。
JP4158584A 1984-03-05 1984-03-05 半導体装置 Pending JPS60186038A (ja)

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JP4158584A JPS60186038A (ja) 1984-03-05 1984-03-05 半導体装置

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Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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