JPH04116827A - 半導体装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、多層電極配線を有する半導体装置に関し、
特に、電極のヒロックにより発生する層間絶縁膜欠陥に
起因する配線間ショートを防止し、配線間絶縁に関する
信頼性の向上を図るものである。

〔従来の技術〕

従来用いられている２層電極配線構造の平面図を第５図
に、また、その断面図を第６図に示す。

図中、１はＰ型のシリコン基板、２はＮ型シリコン領域
、３はシリコン酸化膜による絶縁層、４は下層アルミニ
ウム電極配線コンタクト用の穴、５は下層アルミニウム
電極配線、７は下層アルミニウム電極配線５と上層アル
ミニウム電極配線９間の絶縁層であるシリコン窒化膜、
９は上層アルミニウム電極配線である。

本構造を形成するには、Ｐ型のシリコン基板ｌ中に、Ｎ
型領域２を形成し、次に酸化膜３を設け、これに下層ア
ルミニウム電極用のコンタクト穴４を開け、下層アルミ
ニウム電極５を形成した後、上層のアルミニウム電極と
下層のアルミニウム電極の絶縁層となるシリコン窒化膜
７を積んで上層アルミニウム電極と下層アルミニウム電
極の接触が必要な部分の穴（スルーホール）（図示せず
）を開け、その後、上層のアルミニウム電極９を積み、
これを必要な形にエツチング成形する。

この時、上層、下層アルミニウム電極９，５共に、その
配線の幅については最小幅はエツチングの精度等によっ
て決まっているが、最大幅については特に制限がなかっ
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

以下、この従来の構造において発生する問題点について
第７図を用いて説明する。第７図（ａ）〜げ）は、従来
の問題点に至る流れを示す多層電極配線を有する半導体
装置の断面構造で、第６図と同一符号は同一部分を示し
、ｌｏａは下層アルミニウム電極配線５の高いヒロック
、１０ｂは下層アルミニウム電極配線５の低いヒロック
、８はレジスト、１４，１５．１６はコンタクト穴であ
る。

まず、第７図（ａ）は下層アルミニウム電極５形成後の
状態であるが、この時下層アルミニウム電極５の幅が広
いと、形成後の熱処理によりアルミニウムに内在するス
トレスを緩和する様にアルミニウム原子の移動が起こり
、その結果、第７図（ｂ）に示すように、アルミニウム
の突起（ヒロック）１０ａ、ＩＯｂか発生する。その上
に窒化膜７を積むと、窒化膜７は下層アルミニウム電極
５の形を忠実に再現するために、第７図（Ｃ）に示すよ
うに、窒化膜７も下層アルミニウム電極５のヒロック１
０ａ、１０ｂ通りに盛り上がってしまう。このヒロック
が１０ｂの様に低いと問題はないのだか、１０ａの様に
あまりにも高いと、第７図（ｄ）に示すようにこの後の
スルーホールエツチング工程のレジスト８がこの盛り上
がりを覆いきれない。その結果、第７図（ｅ）に示すよ
うに、この盛り上がり部分の窒化膜が先端からエツチン
グされてしまう。

故に、この上に上層アルミニウム電極９を積むと、第７
図げ）に示すように、ヒロック１０ａ上では他の部分よ
りも薄い窒化膜を介して上層アルミニウム電極９と下層
アルミニウム電極５か接することになる。

ただ、このヒロック１０ａ上の層間膜エツチングは、設
計によりコントロールされた形状ではないために、エツ
チング形状のばらつきが起こる。

従って、第７図（ｅ）の状態よりもエツチングか進んで
しまって完全に穴かあくと、上層アルミニウム電極９を
積んだ時に下層アルミニウム電極５と上層アルミニウム
電極９がショートし、製造完了後の良否判定テストによ
り不良品と４り歩留りを下げる。

また、第７図（ｅ）の状態でエツチングか止まり完全に
穴がおいていないと、第７図げ）のごとくヒロック１０
ａの部分では上層アルミニウム電極９と下層アルミニウ
ム電極５は薄い窒化膜７を介して接することになる。こ
の状態では上層アルミニウム電極９と下層アルミニウム
電極５はショートしていないため、良否判定テストを良
品としてパスする。ところが、この良否判定テスト後、
この薄い窒化膜７を介する上層アルミニウム電極９と下
層アルミニウム電極５に電気的ストレス等がかかると、
この薄い窒化膜７は容易に破壊し、上層アルミニウム電
極９と下層アルミニウム電極５がショート状態となる。

つまり、良品として出荷した半導体装置が容易に不良品
となり得るということであり、これは半導体装置の信頼
性にかかわる大きな問題となる。

これらの問題を解決するには、下層アルミニウム電極に
ヒロックを発生させないようにすればいいのであるが、
そのための方法として、電極を積んだ後の熱処理を低温
化するとか、窒化膜の材質を変えるとかが考えられるが
、製造フローの変更が必要であったり費用の問題等によ
りそれらは難しい。

この発明はこのような問題点を解決するためになされた
もので、電極のヒロックにより発生する層間窒化膜欠陥
に起因する配線間ショートをなくすことができ、配線層
間絶縁に関する信頼性が高い半導体装置を得ることを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る半導体装置は、上層電極配線と下層電極
配線の重なり領域における下層電極配線に複数のスリッ
トを設け、該複数のスリットにより複数の細い電流通路
に分割したものである。

〔作用〕

本発明による半導体装置においては、上層電極配線との
重なり部分における下層電極配線にスリットを設け、複
数の分割電流通路を構成するよう複数の細い電極配線に
分割したので、重なり部分での下層電極配線の輻が短く
なり、下層電極配線形成後の熱処理時にヒロックの発生
が防止される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例による半導体装置の構造を
示す平面図であり、第２図は第１図の■−Ｉ［’断面の
構造を示す図である。これらの図において、■はＰ形シ
リコン基板、２は基板１内に選択的に形成したＮ形シリ
コン領域、３は基板１上に形成したシリコン酸化膜、５
はＮ形シリコン領域２とシリコン酸化膜に設けたコンタ
クト穴４を介して電気的に接続された下層アルミニウム
電極配線、６は下層アルミニウム電極配線５に設けたス
リット、９は下層アルミニウム電極配線５上にシリコン
窒化膜７を介して形成した上層アルミニウム電極配線で
ある。

分かりやすくするために、第１図においては、上層アル
ミニウム電極配線９と下層アルミニウム電極配線５及び
Ｎ型シリコン領域２とのコンタクト穴４のみ示している
。

以下、本構造について説明する。

まず、本構造を形成するには、従来と同様、Ｐ型シリコ
ン基板１中に、Ｎ型シリコン領域２を形成し、次に酸化
膜３を設け、これに下層アルミニウム電極配線接続用の
コンタクト穴４を開ける。

そしてその後、下層アルミニウム電極配線５を形成する
のであるが、この時、下層アルミニウム電極配線の上層
アルミニウム電極配線と重なる領域部分では、必要な下
層アルミニウム電極配線幅か１０８ｍ以上の場合、スリ
ット６を下層アルミニウム電極配線に複数設けることに
より下層アルミニウム電極配線を１０μｍ以下に分割し
て形成する。

その後、下層アルミニウム電極配線５上にシリコン窒化
膜等からなる上層アルミニウム電極配線と下層アルミニ
ウム電極配線の層間絶縁膜７を積層し、スルーホールエ
ツチングを行った後、その上に上層アルミニウム電極配
線９を形成する。

ここで、下層アルミニウム電極の幅とヒロックの単位面
積当たりの発生密度の関係を第８図に示す。この図より
、下層アルミニウム電極の幅を１０８ｍ以下にすると、
下層アルミニウム電極におけるヒロックの発生を防止す
ることかできることかわかる。

この構造においては、電極配線が重なる部分で下層側の
アルミニウム電極の幅が１０μｍ以下であるので、下層
アルミニウム電極にヒロックが発生することはない。従
って、ヒロックの発生が防止されることにより層間窒化
膜の盛り上がりもなくなり、スルーホールエツチング時
のレジストの膜減りがなくなり、つまりは層間窒化膜に
穴が開くこともなくなる。結局、層間窒化膜欠陥による
上下配線間のショートという不具合を防止でき、さらに
は配線間絶縁に関する信頼性を大幅に向上させることが
できる。

なお、上記実施例ではスリット６の長さを上層アルミニ
ウム電極９の幅より広くとっであるが、これは第３図の
本発明の第２の実施例に示すように、上層アルミニウム
電極配線９より５μｍ以内までなら内側へはいってもよ
い。また、もちろん上層アルミニウム電極配線９の端と
スリット６の端が重なってもよく、この場合においても
上記実施例と同様の効果を奏する。

また、第４図の本発明の第３の実施例に示すように、ス
リット６が上層アルミニウム電極配線９の近傍のみでは
なく、その始点と終点か共通な下層アルミニウム電極配
線５の全長にわたるものであってもよい。

また、上記の実施例では２層配線の場合について述べた
が、それ以上の多層配線である場合も同様に適用できる
。

以上、半導体にＰ型基板とＮ型領域を用いて説明したが
、本発明は多層配線に関するものであり、半導体部分は
どのような形であってもかまわない。

また、金属電極にアルミニウムを用いた例について説明
したが、本発明は下側電極はアルミニウムの合金を用い
た場合であってもよく、さらに上側電極はどんな電極材
料でも構わない。

また、層間絶縁膜にシリコン窒化膜を用いた例について
説明したが、これは酸化膜や他の絶縁材料であってもよ
い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、上下電極配線
の重なり部において、下層電極配線にスリットを設け、
太い下層電極配線を細い配線に分割し、分割した電流通
路を形成したので、現状のプロセスを変えることな（形
状変更のみで、下層電極のヒロックを防止でき、これに
より発生する層間絶縁膜欠陥による電極間のショートを
防止でき、信頼性を高めることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による半導体装置の構造を
示す平面図、第２図は第１図に示された半導体装置のｎ
−ｎ’断面構造を示す図、第３図と第４図は各々本発明
の第２．第３の実施例による半導体装置の平面構造を示
す図、第５図は従来の半導体装置の平面図、第６図は第
５図に示された従来の半導体装置の断面図、第７図（ａ
ｌ〜げ）は従来の半導体装置において問題点の発生する
過程を示す断面図、第８図は電極の幅とヒロックの発生
密度の関係を示す図である。 図において、１はＰ型シリコン基板、２はＮ型シリコン
領域、３はシリコン酸化膜、４は下層アルミニウム電極
配線コンタクト用の穴、５は下層アルミニウム電極配線
、６は下層アルミニウム配線のスリット、７はシリコン
窒化膜、８はスルーホールエツチング用のレジスト、９
は上層アルミニウム電極配線、１０ａは高い下層アルミ
ニウム電極のヒロック、１０ｂは低い下層アルミニウム
電極のヒロックである。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）多層電極配線を有する半導体装置において、下層
   電極配線のうち、上層電極配線と重なる領域の下層電極
   配線部は、複数のスリットを有し、該複数のスリットに
   より複数の分割電流通路が形成されるものであることを
   特徴とする半導体装置。