JPH0620067B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JPH0620067B2
JPH0620067B2 JP57177188A JP17718882A JPH0620067B2 JP H0620067 B2 JPH0620067 B2 JP H0620067B2 JP 57177188 A JP57177188 A JP 57177188A JP 17718882 A JP17718882 A JP 17718882A JP H0620067 B2 JPH0620067 B2 JP H0620067B2
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JP
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conductive layer
contact hole
semiconductor device
layer
insulating film
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和人 鈴木
弘 岩橋
正通 浅野
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Toshiba Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明はアルミニウム等の金属の配線層を有する半導
体装置およびその製造方法に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor device having a wiring layer made of a metal such as aluminum and a method for manufacturing the same.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

周知のように半導体基板に形成されたソース・ドレイン
領域などの拡散層或いはゲート等の接続はアルミニウム
を用いて行われている。
As is well known, aluminum is used to connect diffusion layers such as source / drain regions formed on a semiconductor substrate or gates.

第1図は従来のアルミニウム配線を有する半導体装置を
示す図である。図において11は、拡散層12等、所定
の領域の形成された半導体基板で、この基板11上には
絶縁膜13として酸化膜が形成されている。15は、こ
の絶縁膜13により絶縁された例えばポリシリコンによ
るゲート電極等多層配線の断面を示したものである。
FIG. 1 is a diagram showing a conventional semiconductor device having aluminum wiring. In the figure, 11 is a semiconductor substrate in which a predetermined region such as the diffusion layer 12 is formed, and an oxide film is formed as an insulating film 13 on the substrate 11. Reference numeral 15 shows a cross section of a multilayer wiring such as a gate electrode made of, for example, polysilicon which is insulated by the insulating film 13.

このようなウエハ上に配線層16をアルミニウムの蒸着
等により形成した場合、図に示すように平担部はアルミ
ニウムが一様に蒸着されるが、コンタクトホール14付
近等、ウエハ表面の段差の大きい部分ではアルミニウム
配線が切れるという現象がしばしば生じる。
When the wiring layer 16 is formed on such a wafer by vapor deposition of aluminum or the like, aluminum is vapor-deposited uniformly on the flat portion as shown in the figure, but the level difference on the wafer surface is large, such as in the vicinity of the contact hole 14. The phenomenon that aluminum wiring is cut often occurs in the part.

特に最近では、高集積化に伴い反応性イオンエツチング
法によつてコンタクトホールを開口したりする場合が多
くなつているが、反応性イオンエツチング法では略垂直
に開口され、特にポリシリコン多層配線15付近のコン
タクトホール等では段差がより大きくなるため段差部分
で断線を起こしやすく、いわゆる段切れという段差部に
おけるアルミニウム配線の配線不良の対策が必要であ
る。
In particular, recently, with increasing integration, contact holes are often opened by the reactive ion etching method. However, the contact holes are opened almost vertically by the reactive ion etching method. Since a step difference becomes larger in a contact hole or the like in the vicinity, disconnection is likely to occur at the step portion, and it is necessary to take measures against a wiring defect of the aluminum wiring in the step portion called so-called step break.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

この発明は上記のような点に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、アルミニウム配線の段切れによ
る配線不良の防止された半導体装置およびその製造方法
を提供しようとするものである。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device in which wiring failure due to step breakage of aluminum wiring is prevented, and a manufacturing method thereof.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

すなわちこの発明に係る半導体装置およびその製造方法
は、ポリシリコン(多結晶シリコン)を面の方向の如何
に拘ずほぼ一様の膜厚で等方的に付着形成できる性質を
利用し、アルミニウム配線の上層にポリシリコン層の配
線を形成した2層構造の配線層により、少なくともコン
タクトホール周辺とその内部を配線するようにしたもの
である。
That is, the semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the present invention utilize the property that polysilicon (polycrystalline silicon) can be isotropically deposited with a substantially uniform film thickness regardless of the direction of the surface. At least the periphery of the contact hole and the inside thereof are wired by a wiring layer having a two-layer structure in which the wiring of the polysilicon layer is formed as the upper layer.

〔発明の実施例〕Example of Invention

以下図面を参照してこの発明の一実施例につき説明す
る。尚、以下図面において、同一構成部分には同一符号
を付し、その詳細な説明は省略する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same components are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

まず、第2図(a)に示すように基板11内に拡散層12
の形成されたウエハ上面のシリコン酸化膜から成る絶縁
膜13上に上記の拡散層13に開口するコンタクトホー
ル14を設ける。
First, as shown in FIG. 2 (a), the diffusion layer 12 is formed in the substrate 11.
A contact hole 14 opening to the diffusion layer 13 is provided on the insulating film 13 made of a silicon oxide film on the upper surface of the formed wafer.

次に第2図(b)に示すようにウエハ全面に第1の導電層
としてアルミニウム層20を被着し、さらにこのアルミ
ニウム層20上に第2の導電層としてポリシリコン層2
1を積層被着する。
Next, as shown in FIG. 2 (b), an aluminum layer 20 is deposited as a first conductive layer on the entire surface of the wafer, and a polysilicon layer 2 is deposited as a second conductive layer on the aluminum layer 20.
1 is laminated and deposited.

次に、第2図(c)に示すように上記アルミニウム層20
およびポリシリコン層21を所定の配線パターンに写真
食刻し、アルミニウム層20とポリシリコン層21との
2層構造の配線層22を形成する。
Next, as shown in FIG. 2 (c), the aluminum layer 20 is formed.
Then, the polysilicon layer 21 is photo-etched into a predetermined wiring pattern to form a wiring layer 22 having a two-layer structure of the aluminum layer 20 and the polysilicon layer 21.

この後、第2図(d)に示すようにウエハ上面に保護膜と
してPSG膜(リンガラス膜)23を被着する。
Thereafter, as shown in FIG. 2D, a PSG film (phosphorus glass film) 23 is deposited on the upper surface of the wafer as a protective film.

更に、図示していないがボンデイングパッドとなるべき
部分には、アルミニウム層20が露出するようにPSG
膜23およびポリシリコン層21を写真蝕刻する。これ
はポンデイングワイヤとの良好な接続性を保つため、ボ
ンデイングパツド部はアルミニウム面が好ましいからで
ある。
Further, although not shown, the PSG is exposed so that the aluminum layer 20 is exposed at a portion to be a bonding pad.
The film 23 and the polysilicon layer 21 are photo-etched. This is because an aluminum surface is preferable for the bonding pad portion in order to maintain good connectivity with the bonding wire.

このようにして配線層22を形成した半導体装置では、
第3図で示すように、たとえアルミニウム層20が段切
れを生じたとしても、上層のポリシリコン層21がコン
タクトホールの面に沿い一様に形成されるため、配線層
22全体が断線状態にならずに済む。この場合、アルミ
ニウム配線20と拡散層12とのコンタクト抵抗は拡散
層12の不純物濃度によるがコンタクトホール14が2
μ×2μの場合拡散層の深さを0.4μmとすると通常
約50〜100Ωあり、段切れを生じたアルミニウム配
線を接続するポリシリコン層21の抵抗は、上記コンタ
クト抵抗に比べ殆んど無視できる程小さい。
In the semiconductor device having the wiring layer 22 thus formed,
As shown in FIG. 3, even if the aluminum layer 20 is discontinued, the upper polysilicon layer 21 is uniformly formed along the surface of the contact hole, so that the entire wiring layer 22 is broken. You don't have to. In this case, the contact resistance between the aluminum wiring 20 and the diffusion layer 12 depends on the impurity concentration of the diffusion layer 12, but the contact hole 14 is 2
In the case of μ × 2μ, when the depth of the diffusion layer is 0.4 μm, it is usually about 50 to 100Ω, and the resistance of the polysilicon layer 21 for connecting the aluminum wiring having the step breakage is almost neglected as compared with the above contact resistance. As small as possible.

また、従来アルミニウム層20の写真蝕刻工程において
は、アルミニウム表面で露光用の光が反射し、特に微細
なアルミニウムパターンでは、フオトマスクに正確に沿
つたエツチングが困難であつたが、この実施例のように
アルミニウム層20上にポリシリコン層21が被着され
ているとポリシリコン層21が光を吸収するため、より
正確な写真蝕刻を行うことができる。
Further, in the conventional photolithography process of the aluminum layer 20, the light for exposure is reflected on the aluminum surface, and particularly with a fine aluminum pattern, it is difficult to perform etching along the photomask accurately. When the polysilicon layer 21 is deposited on the aluminum layer 20, the polysilicon layer 21 absorbs light, so that more accurate photo-etching can be performed.

尚、上記実施例においてポリシリコン層21をアルミニ
ウム層20上に被着させる工程は、低温(350℃〜6
00℃程度)で行うことが望ましい。これは、高温にお
いては、シリコンとアルミニウムとが合金を作り、この
合金が拡散層12から基板11までに貫き拡散層12と
基板11とをシヨートさせてしまうからである。
The step of depositing the polysilicon layer 21 on the aluminum layer 20 in the above-described embodiment is performed at a low temperature (350 ° C. to 6 ° C.).
It is desirable to carry out at about 00 ° C. This is because at high temperature, silicon and aluminum form an alloy, and this alloy penetrates from the diffusion layer 12 to the substrate 11 and causes the diffusion layer 12 and the substrate 11 to be shorted.

尚、上記第1および第2の実施例において、第2の導電
層としてポリシリコン層を形成する場合につき述べた
が、略等方的に一様の膜厚で形成でき、光を吸収し微細
加工に適した導電性物質であれば他のものでも良い。
In the first and second embodiments described above, the case where the polysilicon layer is formed as the second conductive layer has been described, but it is possible to form a substantially isotropic film with a uniform film thickness, absorb light, and absorb fine particles. Any other conductive material may be used as long as it is suitable for processing.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のようにこの発明によれば、アルミニウム等の金属
配線の段切れの悪影響を防止でき、かつ微細加工に適し
た半導体装置およびその製造方法を提供でき、特に多層
配線構造を有する装置に効果的である。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device and a manufacturing method thereof capable of preventing the adverse effect of disconnection of metal wiring such as aluminum and suitable for microfabrication, and particularly effective for a device having a multilayer wiring structure. Is.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は従来の半導体装置の断面図、第2図はこの発明
の一実施例に係る半導体装置をその製造過程と共に示す
図、第3図はこの発明の一実施例に係る半導体装置を拡
大して示す断面図である。 11……半導体基板、12……拡散層、13……絶縁
膜、14……コンタクトホール、16……金属配線属、
20……アルミニウム層、21……ポリシリコン層、2
2……配線層。
FIG. 1 is a sectional view of a conventional semiconductor device, FIG. 2 is a diagram showing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention together with its manufacturing process, and FIG. 3 is an enlarged view of the semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 11 ... Semiconductor substrate, 12 ... Diffusion layer, 13 ... Insulating film, 14 ... Contact hole, 16 ... Metal wiring group,
20 ... Aluminum layer, 21 ... Polysilicon layer, 2
2 ... Wiring layer.

フロントページの続き (72)発明者 浅野 正通 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 東 京芝浦電気株式会社トランジスタ工場内 (56)参考文献 特開 昭51−147273(JP,A) 特開 昭54−145488(JP,A) 特開 昭51−113477(JP,A) 実開 昭49−24171(JP,U)Front page continuation (72) Inventor Masamichi Asano 1 Komukai Toshiba-cho, Kouki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Higashi Koshibaura Electric Co., Ltd. Transistor factory (56) Reference JP-A-51-147273 (JP, A) JP JP-A-54-145488 (JP, A) JP-A-51-113477 (JP, A) Actually developed JP-A-49-24171 (JP, U)

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基体と、この半導体基体上に形成さ
れコンタクトホールを有する絶縁膜と、この絶縁膜上か
ら上記コンタクトホールによる段差側面を介してコンタ
クトホール底部に至る、断線が生じやすい部位に渡って
被着された主成分としてアルミニウムが含まれる第1の
導電層と、少なくともこの第1の導電層が被着するコン
タクトホール周辺とその内部において面の方向に拘らず
略等方的に被着され上記第1の導電層の断線が生じた部
分の良好な電気的接続を補償し、かつ光を吸収する性質
を有して下層の上記第1の導電層による光の反射を防ぐ
第2の導電層と を具備したことを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor substrate, an insulating film having a contact hole formed on the semiconductor substrate, and a portion where a disconnection is likely to occur from the insulating film to the bottom of the contact hole via the side surface of the step formed by the contact hole. The first conductive layer, which contains aluminum as a main component over the entire area, and the at least the periphery of the contact hole to which the first conductive layer is deposited and the inside thereof is substantially isotropic regardless of the surface direction. A second electrically conductive layer which has a property of compensating for good electrical connection of a portion of the first electrically conductive layer which is adhered and which has a disconnection and which absorbs light, and which prevents reflection of light by the first electrically conductive layer below. And a conductive layer of.
【請求項2】上記配線層は、ボンディングパッドを有す
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体
装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the wiring layer has a bonding pad.
【請求項3】上記第2の導電層は主成分がポリシリコン
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第2
項いずれか記載の半導体装置。
3. The first conductive layer according to claim 1, wherein the second conductive layer is mainly composed of polysilicon.
The semiconductor device according to any one of items.
【請求項4】半導体基体上に絶縁膜を被着し所定の位置
にコンタクトホールを形成する工程と、上記絶縁膜上か
ら上記コンタクトホールによる段差側面、コンタクトホ
ール底部に渡る断線が生じやすい部位を介して所定領域
に接続されるようにアルミニウムを主成分とする第1の
導電層を形成する工程と、少なくともこの第1の導電層
が被着するコンタクトホール周辺とその内部において面
の方向に拘らず略等方的に被着して上記第1の導電層の
断線が生じた部分の良好な電気的接続を補償するよう
に、かつ光を吸収する性質を有して下層の上記第1の導
電層による光の反射を防ぐために第2の導電層を積層す
ることにより、この第1、第2の導電層のいずれかが上
記コンタクトホールを通じて上記所定部位と電気的接続
をなす工程と、この第1および第2の導電層を所定の配
線層のパターンとなるようにエッチングする工程とを具
備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. A step of depositing an insulating film on a semiconductor substrate to form a contact hole at a predetermined position, and a portion where a disconnection easily occurs from the insulating film to the side surface of the step due to the contact hole and the bottom of the contact hole. A step of forming a first conductive layer containing aluminum as a main component so as to be connected to a predetermined region via a contact hole, and at least in the vicinity of the contact hole to which the first conductive layer is deposited and inside thereof, in the direction of the surface. Without compromising the good electrical connection of the portion of the first conductive layer where the disconnection occurs in the first conductive layer and has a property of absorbing light, and has a property of absorbing light. Stacking a second conductive layer to prevent reflection of light by the conductive layer, so that either the first conductive layer or the second conductive layer is electrically connected to the predetermined portion through the contact hole; The method of manufacturing a semiconductor device characterized by comprising the step of etching the first and the second conductive layer so that the pattern of the predetermined wiring layer.
【請求項5】上記配線層にボンディングパッド部を設け
ることを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の半導体
装置の製造方法。
5. A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein a bonding pad portion is provided on the wiring layer.
【請求項6】上記第2導電層として、ポリシリコンを主
成分とする導電材を用いることを特徴とする特許請求の
範囲第4項または第5項いずれか記載の半導体装置の製
造方法。
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein a conductive material containing polysilicon as a main component is used as the second conductive layer.
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JPS5966150A JPS5966150A (en) 1984-04-14
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