JPH0817175B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH0817175B2
JPH0817175B2 JP61126757A JP12675786A JPH0817175B2 JP H0817175 B2 JPH0817175 B2 JP H0817175B2 JP 61126757 A JP61126757 A JP 61126757A JP 12675786 A JP12675786 A JP 12675786A JP H0817175 B2 JPH0817175 B2 JP H0817175B2
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wiring
alloy
semiconductor device
impurity diffusion
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礼二 玉城
久雄 桝田
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は半導体装置、特に半導体装置の配線として
用いられるアルミニウム合金膜の材料組成の改良に関す
る。
The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to improvement of the material composition of an aluminum alloy film used as wiring for a semiconductor device.

[従来の技術] 従来、半導体装置の配線として最も広く用いられてい
る材料として、シリコンを1.0〜2.0wt.%程度含むアル
ミニウム・シリコン合金(以下、Al−Si合金と称す)が
あった。
[Prior Art] Conventionally, an aluminum-silicon alloy (hereinafter referred to as an Al-Si alloy) containing silicon in an amount of about 1.0 to 2.0 wt.% Has been used as the most widely used material for wiring of a semiconductor device.

第3図は従来の、Al−Si合金を配線材料として用いた
半導体装置の概略構成を示す断面図である。第3図にお
いて、従来の半導体装置は、シリコンからなる半導体基
板1表面の予め定められた領域に形成される不純物拡散
層2と、半導体基板1表面の保護,安定化等を目的とし
て形成される下地絶縁膜3と、下地絶縁膜3上の予め定
められた領域に形成され、かつコンタクト孔4を介して
不純物拡散層2と電気的に接続されるAl−Si合金からな
る配線5(以下、Al−Si配線と記す)と、Al−Si配線5
上および下地絶縁膜3上に半導体装置の表面保護等を目
的として形成される最終保護膜6とから構成される。最
終保護膜6の予め定められた領域にはコンタクト孔7が
形成され、Al−Si配線5と外部との電気的接続をとるた
めのボンディングパッド領域が形成される。
FIG. 3 is a sectional view showing a schematic configuration of a conventional semiconductor device using an Al—Si alloy as a wiring material. In FIG. 3, a conventional semiconductor device is formed for the purpose of protecting and stabilizing the impurity diffusion layer 2 formed in a predetermined region of the surface of the semiconductor substrate 1 made of silicon and the surface of the semiconductor substrate 1. The underlying insulating film 3 and the wiring 5 (hereinafter, referred to as an “Al—Si alloy” formed in a predetermined region on the underlying insulating film 3 and electrically connected to the impurity diffusion layer 2 through the contact hole 4) Al-Si wiring) and Al-Si wiring 5
A final protective film 6 is formed on the upper and lower insulating films 3 for the purpose of protecting the surface of the semiconductor device. A contact hole 7 is formed in a predetermined region of the final protective film 6, and a bonding pad region for electrically connecting the Al—Si wiring 5 and the outside is formed.

第4A図および第4D図は第3図に示されるAl−Si合金を
配線材料として用いた従来の半導体装置における配線の
形成工程を示す断面図である。以下、第4A図ないし第4D
図を参照して従来の半導体装置の製造方法について説明
する。
4A and 4D are cross-sectional views showing the steps of forming a wiring in a conventional semiconductor device using the Al—Si alloy shown in FIG. 3 as a wiring material. Below, Figures 4A through 4D
A conventional method of manufacturing a semiconductor device will be described with reference to the drawings.

第4A図において、半導体基板1表面の予め定められた
領域に、活性領域となる不純物拡散層2が、写真製版技
術、イオン注入法等を用いて形成される。次に、半導体
基板1表面の保護および安定化等を目的としてPSG(リ
ン・ドープシリコンガラス)膜等からなる下地絶縁膜3
をCVD法を用いて露出した全面に堆積する。次に、不純
物拡散層2と電気的接続をとるために、写真製版および
エッチング技術を用いて、下地絶縁膜3の予め定められ
た領域にコンタクト孔4が形成される。
In FIG. 4A, an impurity diffusion layer 2 to be an active region is formed in a predetermined region on the surface of the semiconductor substrate 1 by using a photoengraving technique, an ion implantation method or the like. Next, a base insulating film 3 made of a PSG (phosphorus-doped silicon glass) film or the like for the purpose of protecting and stabilizing the surface of the semiconductor substrate 1
Is deposited on the entire exposed surface by the CVD method. Next, in order to establish electrical connection with the impurity diffusion layer 2, a contact hole 4 is formed in a predetermined region of the base insulating film 3 by using photolithography and etching techniques.

第4B図において、露出した全面にスパッタ法、真空蒸
着法等を用いてAl−Si合金膜を全面に堆積した後、写真
製版およびエッチング技術を用いて、所望の形状のAl−
Si配線5を形成する。
In FIG. 4B, an Al-Si alloy film is deposited on the entire exposed surface by a sputtering method, a vacuum deposition method, or the like, and then a desired shape of Al- is formed by using photoengraving and etching techniques.
The Si wiring 5 is formed.

第4C図において、配線5と不純物拡散層2との間の良
好なオーミック接触を得るために、窒素または水素雰囲
気中で400〜500℃、数10分間の熱処理を加え、コンタク
ト孔4におけるAl−Si配線と半導体基板と界面で共晶反
応を生じさせる。
In FIG. 4C, in order to obtain a good ohmic contact between the wiring 5 and the impurity diffusion layer 2, heat treatment at 400 to 500 ° C. for several tens of minutes is performed in an atmosphere of nitrogen or hydrogen, and Al− in the contact hole 4 is formed. A eutectic reaction occurs at the interface between the Si wiring and the semiconductor substrate.

第4D図において、CVD法を用いて、シリコン酸化膜、P
SG膜、シリコン窒化膜等の絶縁膜を最終保護膜6として
露出した全面に堆積する。次に、この半導体装置(Al−
Si配線)と外部とを電気的に接続するために、最終保護
膜6の予め定められた領域に、写真製版およびエッチン
グ技術を用いてコンタクト孔7を形成し、ボンディング
パッド領域を形成する。
In Fig. 4D, the silicon oxide film, P
An insulating film such as an SG film or a silicon nitride film is deposited on the entire exposed surface as the final protective film 6. Next, this semiconductor device (Al-
In order to electrically connect the Si wiring) to the outside, a contact hole 7 is formed in a predetermined region of the final protective film 6 by using photoengraving and etching techniques to form a bonding pad region.

[発明が解決しようとする問題点] 第5図は、アルミニウム単体を配線材料として用いた
半導体装置の概略断面図である。
[Problems to be Solved by the Invention] FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device using aluminum alone as a wiring material.

アルミニウム単体(純Al)を配線材料として用いた場
合、純Al配線10と不純物拡散層2との間の良好なオーミ
ック接触を形成するために行なう400〜500℃の熱処理過
程において、第5図に示すように、コンタクト孔4領域
において不純物拡散層2のシリコンと純アルミニウム配
線10に含まれるアルミニウムとが局部的に反応すること
によりアロイ・ピット11が発生するという現象がある。
これは、不純物拡散層2の深さが大きい場合にはそれほ
ど問題とはならなかったが、半導体装置の微細化ととも
に不純物拡散層2の深さが0.5μm以下と浅くなるにつ
れ、このアロイ・ピット11が不純物拡散層2を貫通し、
不純物拡散層2の突き抜け領域12が発生し、配線10と半
導体基板1とが短絡するという問題が発生する。このシ
リコンとアルミニウムとの反応は、400〜500℃の熱処理
時に、不純物拡散層2内のシリコンが純アルミニウム配
線10内に溶け込み、相互拡散でアルミニウムが不純物拡
散層へ侵入するというメカニズムで発生している。
When a simple substance of aluminum (pure Al) is used as a wiring material, a heat treatment process at 400 to 500 ° C. for forming a good ohmic contact between the pure Al wiring 10 and the impurity diffusion layer 2 is performed as shown in FIG. As shown, there is a phenomenon that alloy pits 11 are generated due to local reaction between silicon in the impurity diffusion layer 2 and aluminum contained in the pure aluminum wiring 10 in the contact hole 4 region.
This is not a serious problem when the depth of the impurity diffusion layer 2 is large, but as the depth of the impurity diffusion layer 2 becomes shallower to 0.5 μm or less as the semiconductor device becomes finer, the alloy pits 11 penetrates the impurity diffusion layer 2,
A problem arises that the penetration region 12 of the impurity diffusion layer 2 is generated and the wiring 10 and the semiconductor substrate 1 are short-circuited. This reaction between silicon and aluminum occurs due to the mechanism that during the heat treatment at 400 to 500 ° C., the silicon in the impurity diffusion layer 2 melts into the pure aluminum wiring 10 and the aluminum penetrates into the impurity diffusion layer by mutual diffusion. There is.

このアロイ・ピット11の発生防止策として、第3図に
示されるような、予め熱処理温度付近におけるアルミニ
ウムに対するシリコン固溶限度以上にシリコンを添加し
たAl−Si合金配線が従来広く用いられている。
As a measure for preventing the alloy pits 11 from occurring, an Al--Si alloy wiring, in which silicon is added in advance at a temperature higher than the solid solution limit of aluminum in the vicinity of the heat treatment temperature, as shown in FIG. 3, has been widely used.

シリコンのアルミニウムに対する固溶度(固溶限)
は、400℃で0.25wt.%,450℃で0.5wt.%、500℃で0.8wt
%であり、従来、実用されているAl−Si合金中のシリコ
ン含有量は上述の固溶度より若干多い1.0〜2.0wt.%程
度が主流である。
Solid solubility of silicon in aluminum (solid solubility limit)
Is 0.25wt.% At 400 ℃, 0.5wt.% At 450 ℃, 0.8wt. At 500 ℃
%, And the silicon content in the Al—Si alloys that have been practically used in the past is about 1.0 to 2.0 wt.%, Which is slightly higher than the above-described solid solubility, and is the mainstream.

しかし、上述のようにAl−Si合金を配線材料として用
いても、半導体装置の高集積化が進み素子サイズがさら
に微細化し、サブミクロン領域に入るにつれ、従来のAl
−Si配線において2つの大きな問題が発生してきた。す
なわち、第4C図に示すように、Al−Si配線5形成後に行
なう400〜500℃の熱処理において、コンタクト孔4領域
におけるアロイ・ピットの発生は防止することができる
ものの、他の2つの不良モードが発生してきた。
However, even if the Al-Si alloy is used as the wiring material as described above, as the integration of the semiconductor device progresses and the element size becomes further finer and enters the submicron region, the conventional Al
Two major problems have arisen in Si wiring. That is, as shown in FIG. 4C, in the heat treatment at 400 to 500 ° C. performed after the formation of the Al—Si wiring 5, the generation of alloy pits in the contact hole 4 region can be prevented, but the other two failure modes can be prevented. Has occurred.

不良モードの1つは、Al−Si配線5中に過剰に含まれ
るシリコンが、熱処理時に基板シリコンを種結晶とする
固相エピタキシャル成長によりコンタクト孔4部に析出
してしまうというシリコン析出現象である。この析出シ
リコン8は、真性半導体に近く、比抵抗値が非常に高い
ので、サブ・ミクロン・レベルのコンタクト孔4の一部
あるいは全部にシリコンが析出すると、配線5と不純物
拡散層2との間のコンタクト抵抗が非常に高くなり、電
気的不良が発生する。
One of the failure modes is a silicon deposition phenomenon in which excess silicon contained in the Al-Si wiring 5 is deposited in the contact hole 4 portion by solid phase epitaxial growth using substrate silicon as a seed crystal during heat treatment. The deposited silicon 8 is close to an intrinsic semiconductor and has a very high specific resistance value. Therefore, when silicon is deposited on a part or all of the sub-micron level contact hole 4, the wiring 5 and the impurity diffusion layer 2 are separated from each other. The contact resistance becomes extremely high and electrical failure occurs.

他の不良モードは、Al−Si配線5に過剰に含まれるシ
リコンがサブ・ミクロン・レベルの配線中に析出し、シ
リコン・ノジュール9と呼ばれる塊を形成する現象であ
る。このシリコン・ノジュール9も、真性半導体に近
く、その比抵抗値が非常に高い。またその大きさも1μ
m程度にまで成長してしまうため実効的な配線断面積を
局部的に小さくさせるので、この部分における電流密度
が著しく増加し、エレクトロ・マイグレーションによる
発熱,断線等の不漁が発生しやすいという問題点があっ
た。
The other failure mode is a phenomenon in which silicon excessively contained in the Al-Si wiring 5 is deposited in the wiring at the sub-micron level and forms a mass called a silicon nodule 9. This silicon nodule 9 is also close to an intrinsic semiconductor and has a very high specific resistance value. The size is also 1μ
Since it grows up to about m, the effective wiring cross-sectional area is locally reduced, so that the current density in this portion remarkably increases, and heat generation due to electromigration and mis-fishing easily occur. was there.

それゆえ、この発明の目的は、上述のような問題点を
除去し、アルミニウム合金配線に含まれるシリコンのコ
ンタクト孔部への析出や配線中のシリコン・ノジュール
の発生を防止し、それにより安定で信頼性の高い半導体
装置を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems and prevent the precipitation of silicon contained in aluminum alloy wiring in the contact hole portion and the generation of silicon nodules in the wiring, thereby making it stable. An object is to provide a highly reliable semiconductor device.

[問題点を解決するための手段] この発明に係る半導体装置は、配線材料として、アル
ミニウムを主要成分とするアルミニウム合金膜を備え
る。このアルミニウム合金膜は、半導体基板構成元素と
してのシリコンをx含み、また炭素、錫および鉛のうち
の少なくとも1種類の元素をy含む。このシリコン含有
量xは0<x<0.8wt.%であり、含有量yは0.2<y<
2.0wt.%である。またこれらの含有量xとyは、x+y
<2.0wt.%の関係を満足する。
[Means for Solving Problems] A semiconductor device according to the present invention includes an aluminum alloy film containing aluminum as a main component as a wiring material. The aluminum alloy film contains x as a constituent element of the semiconductor substrate and contains y of at least one element selected from carbon, tin and lead. The silicon content x is 0 <x <0.8 wt.%, And the content y is 0.2 <y <
2.0 wt.%. The contents x and y of these are x + y
Satisfies the relationship of <2.0 wt.%.

[作用] この発明における配線材料は、シリコン含有量がその
固溶限以下にされているので、熱処理時におけるシリコ
ン・ノジュールの発生やコンタクト孔部へのシリコン析
出が抑制される。また、配線中のシリコン含有量は少な
くされるものの、周期律表で半導体基板構成元素である
シリコンと同族のシリコンと異なる元素が少なくとも1
種含まれるので、不純物拡散層中のシリコンはこのアル
ミニウム合金配線層中へは固溶せず、したがってアルミ
ニウムが不純物拡散層中へ拡散することがないので、ア
ロイ・ピットの発生を防止することができる。
[Operation] Since the wiring material according to the present invention has a silicon content below the solid solubility limit, generation of silicon nodules and deposition of silicon in the contact hole portion during heat treatment are suppressed. Further, although the silicon content in the wiring is reduced, at least one element different from silicon in the same group as silicon that is a constituent element of the semiconductor substrate in the periodic table is used.
Since the silicon in the impurity diffusion layer does not form a solid solution in the aluminum alloy wiring layer because the seeds are contained, and therefore aluminum does not diffuse into the impurity diffusion layer, it is possible to prevent the occurrence of alloy pits. it can.

[発明の実施例] 第1図はこの発明の一実施例である半導体装置のコン
タクト孔部における概略断面構造を示す図である。第1
図において、この発明による半導体装置は、シリコンか
らなる半導体基板1と、半導体基板1表面の予め定めら
れた領域に形成される活性領域となる不純物拡散層2
と、半導体基板1表面の保護および安定化を図るために
形成される下地絶縁膜3と、不純物拡散層2とコンタク
ト孔4を介して電気的に接続される、アロイ・ピットお
よびシリコン・ノジュールの発生を防止することができ
るAl−Si−Sn合金からなる配線21と、配線21および下地
絶縁膜3上に形成される最終保護膜6と、最終保護膜6
の予め定められた領域に形成され、配線21と外部とを電
気的に接続するためのボンディングパッド領域開孔7と
から構成される。
[Embodiment of the Invention] FIG. 1 is a diagram showing a schematic sectional structure of a contact hole portion of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. First
In the figure, a semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor substrate 1 made of silicon, and an impurity diffusion layer 2 serving as an active region formed in a predetermined region on the surface of the semiconductor substrate 1.
A base insulating film 3 formed to protect and stabilize the surface of the semiconductor substrate 1, an alloy pit and a silicon nodule electrically connected to the impurity diffusion layer 2 through the contact hole 4. Wiring 21 made of an Al—Si—Sn alloy capable of preventing generation, final protective film 6 formed on wiring 21 and underlying insulating film 3, and final protective film 6
Of the bonding pad area opening 7 for electrically connecting the wiring 21 to the outside.

第2A図ないし第2D図はこの発明の一実施例である半導
体装置の配線形成方法を示す工程断面図である。以下、
第2A図ないし第2D図を参照してこの発明の一実施例であ
る半導体装置の配線形成方法について説明する。
2A to 2D are process cross-sectional views showing a wiring forming method for a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. Less than,
A wiring forming method for a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2A to 2D.

第2A図において、従来と同様にして、シリコン半導体
基板1表面の予め定められた領域に写真製版技術および
イオン注入法等を用いて活性領域となる不純物拡散層2
を形成する。次に、半導体基板1表面の安定化および保
護等を目的としてPSG膜等からなる下地絶縁膜3を形成
する。次に、写真製版およびエッチング技術を用いて下
地絶縁膜3の予め定められた領域に不純物拡散層2と電
気的接続を形成するためのコンタクト孔4を形成する。
In FIG. 2A, as in the conventional case, an impurity diffusion layer 2 to be an active region is formed in a predetermined region on the surface of the silicon semiconductor substrate 1 by using a photolithography technique and an ion implantation method.
To form. Next, a base insulating film 3 made of a PSG film or the like is formed for the purpose of stabilizing and protecting the surface of the semiconductor substrate 1. Next, a contact hole 4 for forming an electrical connection with the impurity diffusion layer 2 is formed in a predetermined region of the base insulating film 3 using photolithography and etching techniques.

第2B図において、スパッタ法や真空蒸着法等を用いて
Al−Si−Sn合金膜を露出した全面に堆積した後、写真製
版およびエッチング技術を用いて、所望の形状のAl−Si
−Sn配線21を形成する。
In Fig. 2B, using the sputtering method or vacuum deposition method, etc.
After depositing the Al-Si-Sn alloy film on the entire exposed surface, the Al-Si of the desired shape is formed using photolithography and etching techniques.
-Sn wiring 21 is formed.

ここで、Al−Si−Sn配線21中のシリコン含有量は、次
工程における400〜500℃の熱処理時におけるコンタクト
孔部でのシリコン析出や、配線21中のシリコン・ノジュ
ールの発生を防止するために、この温度領域におけるア
ルミニウムへのシリコン固溶度(固溶限)以下の値、0
〜0.8wt.%にされる。ただ、シリコン含有量を低減した
だけでは、次工程における良好なオーミック接触を実現
するための400〜500℃の熱処理を行なった場合、不純物
拡散層2のシリコンが配線中へ固溶し、前述のアロイ・
ピットが不純物拡散層2内に発生する。そこで、不純物
拡散層2のシリコンが配線中へ固溶することを防止する
ために、半導体基板1の構成元素であるシリコンと周期
律表で同族の錫Snを添加する。アロイ・ピットの発生を
防止するための錫添加量は、配線21中のシリコン含有量
にもよるが、0.2〜2.0wt.%程度で効果が得られる。た
だし、シリコン添加量xと錫添加量yとの和x+yは、
シリコンの析出を防止するため、2.0wt.%以下となるよ
うにされる。また、錫はシリコンと物理的に類似する性
質を有する元素であるが、シリコンとは異なる元素であ
るため、コンタクト孔4におけるシリコンの固相エピタ
キシャル成長によるシリコン析出を抑制するので、この
点においてもSn添加は効果的である。また、SnはSiと同
族元素であり、物理的・化学的性質はSiと類似するの
で、可動イオンとなって素子特性に悪影響を及ぼすこと
もない。
Here, the silicon content in the Al-Si-Sn wiring 21 is set in order to prevent silicon precipitation in the contact hole portion and generation of silicon nodules in the wiring 21 during heat treatment at 400 to 500 ° C in the next step. A value less than or equal to the solid solubility of silicon (solid solubility limit) in aluminum in this temperature range, 0
~ 0.8wt.% However, if the silicon content is simply reduced, when the heat treatment at 400 to 500 ° C. for realizing good ohmic contact in the next step is performed, the silicon of the impurity diffusion layer 2 is solid-solved in the wiring, and Alloy
Pits are generated in the impurity diffusion layer 2. Therefore, in order to prevent the silicon of the impurity diffusion layer 2 from forming a solid solution in the wiring, tin Sn, which is a member of the semiconductor substrate 1 and is in the same family as the periodic table, is added. The amount of tin added to prevent the formation of alloy pits depends on the silicon content in the wiring 21, but an effect of about 0.2 to 2.0 wt.% Is obtained. However, the sum x + y of the silicon addition amount x and the tin addition amount y is
In order to prevent the precipitation of silicon, the content is set to 2.0 wt.% Or less. Further, tin is an element having a property physically similar to that of silicon, but since it is an element different from silicon, it suppresses silicon precipitation in the contact hole 4 due to solid phase epitaxial growth of silicon. The addition is effective. Further, Sn is a homologous element to Si, and its physical and chemical properties are similar to those of Si, so it does not become a mobile ion and adversely affects the device characteristics.

第2C図において、配線21と不純物拡散層2との良好な
オーミック接触を形成するために、窒素または水素雰囲
気中で400〜500℃、数10分間の熱処理を加え、コンタク
ト孔4領域において、Al−Si−Sn配線21と不純物拡散層
2との界面で共晶反応を起こさせる。このとき、配線21
のシリコン含有量はその固溶限以下に抑制されているた
め、固相エピタキシャル成長によるシリコンの析出やシ
リコン・ノジュールが発生することはない。また、シリ
コンおよび錫がその総和がこの温度領域における固溶限
度以上に添加されているため、不純物拡散層2のシリコ
ンが配置線21中へ溶け込むことがなく、アロイ・ピット
が発生することもない。
In FIG. 2C, in order to form a good ohmic contact between the wiring 21 and the impurity diffusion layer 2, heat treatment is performed at 400 to 500 ° C. for several tens of minutes in a nitrogen or hydrogen atmosphere, and Al is formed in the contact hole 4 region. A eutectic reaction is caused at the interface between the -Si-Sn wiring 21 and the impurity diffusion layer 2. At this time, wiring 21
Since the silicon content of is suppressed below its solid solubility limit, neither precipitation of silicon nor silicon nodules due to solid phase epitaxial growth occurs. Further, since the total amount of silicon and tin is added above the solid solution limit in this temperature range, the silicon of the impurity diffusion layer 2 does not dissolve into the arrangement line 21 and alloy pits do not occur. .

第2D図において、CVD法を用いて、シリコン酸化膜・P
SG膜,シリコン窒化膜等の絶縁膜を最終保護膜6として
露出した全面に堆積した後、配線21と外部とを電気的に
接続するためのポンディングパッド領域開孔7を写真製
版およびエッチング技術を用いて、最終保護膜6の予め
定められた領域に形成する。
In Fig. 2D, the silicon oxide film / P
After depositing an insulating film such as an SG film or a silicon nitride film as the final protective film 6 on the exposed whole surface, the opening 7 for the bonding pad region for electrically connecting the wiring 21 and the outside is formed by photolithography and etching techniques. Is used to form in a predetermined region of the final protective film 6.

なお、上記実施例においては、半導体基板構成元素で
あるシリコンと周期律表で同族の元素として錫Snを添加
した場合を配線材料として示したが、他の同族の元素で
ある炭素、鉛を用いてもよい。この場合においても、こ
れらの元素を配線のシリコン含有量に応じて0.2〜2.0w
t.%添加すれば上記実施例と同様の効果を得ることがで
きる。
In the above examples, the case where tin Sn was added as a homologous element in the periodic table with silicon, which is a constituent element of the semiconductor substrate, was shown as the wiring material, but carbon, which is another homologous element, is used. May be. Even in this case, these elements should be 0.2 to 2.0w depending on the silicon content of the wiring.
If t.% is added, the same effect as in the above embodiment can be obtained.

さらに、上記実施例においては、Al−Si合金に半導体
基板構成元素と同族のシリコンと異なる元素を1種類添
加した3元系合金を配線材料として用いた場合について
説明したが、同族元素を複数種類添加した多元系合金を
配線材料として用いてもよい。この場合、同族元素の添
加量の総量が配線のシリコン含有量に応じて0.2〜2.0w
t.%であれば上記実施例と同様の効果を得ることができ
る。
Furthermore, in the above-mentioned embodiment, the case where a ternary alloy in which one kind of element different from silicon in the same group as the semiconductor substrate constituent element is added to the Al-Si alloy is used as the wiring material is described. The added multi-component alloy may be used as a wiring material. In this case, the total amount of added homologous elements is 0.2-2.0w depending on the silicon content of the wiring.
If it is t.%, it is possible to obtain the same effect as in the above embodiment.

またさらに、配線材料として、シリコンを添加せず
に、純アルミニウムに半導体基板構成元素と同族のシリ
コンと異なる元素を少なくとも1種類添加した2元系合
金または多元系合金を配線材料として用いても上記実施
例と同様の効果を得ることができる。
Further, even if a binary alloy or a multi-component alloy in which at least one element different from silicon in the same group as the semiconductor substrate constituent element is added to pure aluminum as the wiring material is used as the wiring material, The same effect as the embodiment can be obtained.

[発明の効果] 以上のように、この発明によれば半導体装置における
配線材料として、アルミニウム単体またはAl−Si合金中
において、シリコン含有量を低減するとともに、半導体
基板構成元素と同族のシリコンと異なる元素を少なくと
も1種類添加したアルミニウム合金を用いたので、アル
ミニウム合金配線形成後の熱処理工程におけるコンタク
ト孔部でのアロイ・ピットやシリコン析出および配線中
におけるシリコン・ノジュールの発生を防止することが
でき、不純物拡散層の突き抜けによる配線層と半導体基
板との短絡、コンタクト抵抗の増大およびエレクトロ・
マイグレーション耐性の低下等を防止することができ、
安定で信頼度の高い半導体装置を実現することができ
る。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, as the wiring material in the semiconductor device, the content of silicon is reduced in the aluminum simple substance or the Al-Si alloy, and it is different from the silicon of the same group as the constituent elements of the semiconductor substrate. Since the aluminum alloy to which at least one element is added is used, it is possible to prevent alloy pits and silicon precipitation in the contact hole portion in the heat treatment step after forming the aluminum alloy wiring and generation of silicon nodules in the wiring. Short circuit between the wiring layer and the semiconductor substrate due to penetration of the impurity diffusion layer, increase in contact resistance, and
It is possible to prevent deterioration of migration resistance,
It is possible to realize a stable and highly reliable semiconductor device.

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

第1図はこの発明の一実施例である半導体装置のコンタ
クト孔部における概略断面構造を示す図である。第2A図
〜第2D図はこの発明の一実施例である半導体装置の配線
形成方法を示す工程断面図である。第3図は従来のAl−
Si合金配線を用いた半導体装置のコンタクト孔領域にお
ける概略断面構造を示す図である。第4A図〜第4D図は従
来の半導体装置における配線形成方法を示す工程断面図
である。第5図は配線材料として純アルミニウムを用い
た半導体装置の概略断面図である。 図において、1は半導体基板、2は不純物拡散層、3は
下地絶縁膜、4はコンタクト孔、21はAl−Si−Sn合金配
線である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic sectional structure of a contact hole portion of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 2A to 2D are process sectional views showing a wiring forming method of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. Fig. 3 shows the conventional Al-
FIG. 3 is a diagram showing a schematic cross-sectional structure in a contact hole region of a semiconductor device using Si alloy wiring. FIGS. 4A to 4D are process cross-sectional views showing a wiring forming method in a conventional semiconductor device. FIG. 5 is a schematic sectional view of a semiconductor device using pure aluminum as a wiring material. In the figure, 1 is a semiconductor substrate, 2 is an impurity diffusion layer, 3 is a base insulating film, 4 is a contact hole, and 21 is an Al-Si-Sn alloy wiring. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板表面を構成するシリコンからなる部分
の、予め定められた領域に形成される不純物拡散領域
と、 アルミニウムを主要成分とするアルミニウム合金膜から
なり、前記不純物拡散領域と電気信号の授受を行なうた
めの、前記基板上に形成される配線層とを備え、 前記配線層は、炭素、錫および鉛からなるグループのう
ち少なくとも1種類の元素とシリコンとを含有し、 前記シリコンの含有量xは0<x<0.8wt.%であり、 前記少なくとも1種類の元素の含有量yは、0.2<y<
2.0wt.%であり、 かつさらに、前記含有量xおよびyは、x+y<2.0wt.
%の関係を満足する、半導体装置。
1. An impurity diffusion region formed in a predetermined region of a portion of the substrate surface made of silicon, and an aluminum alloy film containing aluminum as a main component. A wiring layer formed on the substrate for performing transfer, the wiring layer contains at least one element selected from the group consisting of carbon, tin and lead, and silicon, and contains silicon. The amount x is 0 <x <0.8 wt.%, And the content y of the at least one element is 0.2 <y <
2.0 wt.%, And further, the contents x and y are x + y <2.0 wt.
A semiconductor device that satisfies the relationship of%.
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