JPS60171739A - Electronic device - Google Patents

Electronic device

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Publication number
JPS60171739A
JPS60171739A JP2709284A JP2709284A JPS60171739A JP S60171739 A JPS60171739 A JP S60171739A JP 2709284 A JP2709284 A JP 2709284A JP 2709284 A JP2709284 A JP 2709284A JP S60171739 A JPS60171739 A JP S60171739A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wiring
layer
aluminum
interlayer insulating
electronic device
Prior art date
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Pending
Application number
JP2709284A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Ikeda
洋 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2709284A priority Critical patent/JPS60171739A/en
Publication of JPS60171739A publication Critical patent/JPS60171739A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To enhance humidity resistance, and to enable to form a wiring finely at an electronic device having the wiring construction of three layers or more by a method wherein wiring materials and interlayer insulating films are changed corresponding to the respective layers. CONSTITUTION:By forming a first layer wiring 8 according to aluminum containing silicon, junction punch through according to diffusion to silicon like pure aluminum is not generated, and therefore this method can be applied to a high fine transistor. By using a rigid and fine inorganic insulating film such as a CVD-SiO2 film, etc. for a first interlayer insulating film 9 between the first and a second layer alunimum wirings necessitating a fine process, humidity resistance is enhanced. By using an aluminum alloy containing nickel, etc. for the second layer, a third layer wirings 10, 12, corrosion of the grain boundary is removed. By using organic resin such as polyimide resin, etc. for a second and a third interlayer insulating films 11, 13, flattening of the surface can be secured, the disconnection defect of an uppermost part aluminum wiring 12 can be removed, and yield can be enhanced.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は電子装置における多層配線構造に関し、主とし
て樹脂封止された3層以上の配線構造を有する電子装置
を対象とする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a multilayer wiring structure in an electronic device, and is mainly directed to an electronic device having a resin-sealed wiring structure of three or more layers.

〔背景技術〕[Background technology]

IC,LSIのごとき半導体集積回路装置の超高密化に
伴い、配線が2層から3層以上に多層化され微細化され
ると、アルミニウム配線の耐湿性が製品の信頼性をつる
ために重要な問題となってきている。
As semiconductor integrated circuit devices such as ICs and LSIs become ultra-high-density, wiring becomes multi-layered from two to three or more layers and miniaturized.The moisture resistance of aluminum wiring becomes important to ensure product reliability. This is becoming a problem.

これまで本発明者において、基体上に3層のアルミニウ
ム配線を形成し、層間絶縁膜として半導体酸化物、例え
ばSin、を主体とする無機ガラス等を使う場合に上層
の平坦化を考慮してSin、をスパッタするようにして
いたが、スパッタダメージ、及び、ターゲット(石英板
)からのナトリウム(Na)汚染によりSiO*/Si
界面の特性が劣化するという問題があることが本発明者
によりあきらかとされた。
Up until now, the present inventor has developed three layers of aluminum wiring on a substrate, and when using a semiconductor oxide, such as an inorganic glass mainly composed of Sin, as an interlayer insulating film, in order to planarize the upper layer, , but due to sputter damage and sodium (Na) contamination from the target (quartz plate), SiO*/Si
The inventor of the present invention has found that there is a problem in that the properties of the interface deteriorate.

又、3層のアルミニウム配線層間の絶縁膜としてポリイ
ミド系樹脂などの有機絶縁物を使用する場合、有機絶縁
物は樹脂封止した成形体よりの水分に対する耐湿性が劣
っているために配線のアルミニウムが粒界腐食を起しや
すく、断線のおそれがあるということが本発明者により
あきらかとされた。
In addition, when using an organic insulator such as polyimide resin as an insulating film between three aluminum wiring layers, the organic insulator has poor moisture resistance against moisture from the resin-sealed molded body, so the aluminum of the wiring The inventors have found that these materials are susceptible to intergranular corrosion, and there is a risk of wire breakage.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので
あって、その目的は3層以上の配線構造において、各層
に応じて配線材料をかえるとともに各層に応じて層間絶
縁膜をかえることにより、耐湿性を向上させ、しかも配
線の微細化が可能な高信頼性の電子装置、特に半導体装
置を提供することにある。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to change the wiring material according to each layer and the interlayer insulating film according to each layer in a wiring structure with three or more layers. It is an object of the present invention to provide a highly reliable electronic device, particularly a semiconductor device, which has improved moisture resistance and allows finer wiring.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は本明
細書の記述及び、添付図面よりあきらかになるであろう
The above and other objects and novel features of the present invention will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば下記のとおりである。
A summary of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、半導体チップ等の基板の表面上にアルミニウ
ム配線と層間絶縁膜とを交互に重ねた3層配線構造を有
する電子装置、特に半導体装置において、第1層配線は
純アルミニウム又はシリコンを含むアルミニウムからな
り、第1層の層間絶縁膜は無機ガラスからなり、第2層
、第3層の配線はアルミニウムとニッケル等の他の金属
との合金からなり、第2層、第3層の層間絶縁膜はポリ
イミド等の樹脂からなることにより、外部からの金属イ
オンによる汚染を防止できるとともに耐湿性を向上でき
、また、さらに微細化された多層配線構造が得られ、前
記目的が達成できる。
That is, in electronic devices, especially semiconductor devices, having a three-layer wiring structure in which aluminum wiring and interlayer insulating films are alternately stacked on the surface of a substrate such as a semiconductor chip, the first layer wiring is made of pure aluminum or aluminum containing silicon. The first layer interlayer insulating film is made of inorganic glass, the second and third layer wiring is made of an alloy of aluminum and other metals such as nickel, and the second and third layer interlayer insulating films are made of inorganic glass. By being made of a resin such as polyimide, it is possible to prevent contamination by external metal ions, improve moisture resistance, and obtain a finer multilayer wiring structure, thereby achieving the above object.

〔実施例1〕 第1図は本発明の一実施例を示すものであって、3層配
線宿造をもつ半導体装置の一部断面図である。
[Embodiment 1] FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, and is a partial sectional view of a semiconductor device having a three-layer wiring structure.

1はp−型シリコン結晶基板、2はn++埋込層、3は
基板1の上にエピタキシャル成長させたn−型シリコン
層、4はアイソレーションp型層である。
1 is a p-type silicon crystal substrate, 2 is an n++ buried layer, 3 is an n-type silicon layer epitaxially grown on the substrate 1, and 4 is an isolation p-type layer.

5はnpn)ランジスタのベースとなるp型拡散層、6
は同じくエミッタとなるn+型型数散層ある。
5 is a p-type diffusion layer which becomes the base of the npn) transistor, 6
Similarly, there is an n+ type scattered layer which becomes an emitter.

7は上記ベース、エミッタ拡散マスクに使用された表面
酸化膜(Sint)である。
7 is a surface oxide film (Sint) used for the base and emitter diffusion masks.

8はベースエミッタ等に低抵抗接続する第1層配線でシ
リコンを含むアルミニウムからなる。
Reference numeral 8 denotes a first layer wiring for low resistance connection to the base emitter, etc., and is made of aluminum containing silicon.

9は第1層の眉間絶縁膜であって、CvD(気相化学堆
積)法によるシリコン酸化物(Sin、)又はCVD法
によるリン・シリケートガラス(PSGと称す)からな
る。
Reference numeral 9 denotes a first-layer glabellar insulating film, which is made of silicon oxide (Sin) produced by CVD (vapor phase chemical deposition) or phosphorus silicate glass (referred to as PSG) produced by CVD.

10は第2層配線でアルミニウムにニッケル等を含ませ
たアルミニウム合金からなり、その一部は第1層絶縁膜
9のスルーホール(透孔)を通して@1層配線8に接続
する。
Reference numeral 10 denotes a second layer wiring, which is made of an aluminum alloy in which nickel or the like is added to aluminum, and a portion thereof is connected to the first layer wiring 8 through a through hole in the first layer insulating film 9 .

11は第2層間絶縁膜であって、ポリイミド系樹脂を回
転塗布法により被着形成し、ベークして硬化させたもの
である。。
Reference numeral 11 denotes a second interlayer insulating film, which is formed by applying a polyimide resin by spin coating and hardening by baking. .

12は第3層配線でアルミニウム・ニッケル等のアルミ
ニウム合金からなり、その一部は第2層間絶縁膜のスル
ーホールを通して第2層配線に接続する。
A third layer wiring 12 is made of an aluminum alloy such as aluminum-nickel, and a portion thereof is connected to the second layer wiring through a through hole in the second interlayer insulating film.

13は第3層間絶縁膜又は保護用絶縁膜でポリイミド系
樹脂からなる。
Reference numeral 13 denotes a third interlayer insulating film or a protective insulating film made of polyimide resin.

なお、図示されないが、このような多層配線構造を有す
る半導体装置はリードフレーム上にペレットボンディン
グされ、第3層配線の一部を端子としてワイヤボンディ
ングがなされた状態でエポキシ系の樹脂により成形封止
されることにより半導体装置として完成する。
Although not shown in the drawings, a semiconductor device having such a multilayer wiring structure is pellet-bonded onto a lead frame, and a part of the third layer wiring is used as a terminal for wire bonding, and then molded and sealed with an epoxy resin. As a result, a semiconductor device is completed.

〔実施例2〕 第2図は本発明の他の一実施例を示すものであって一部
にショットキバリアを有し3層配線構造をもつ半導体装
i4の一部断面図である。この第2図において前掲実施
例1と共通の構成部分には第1図と同じ指示番号を用い
である。
[Embodiment 2] FIG. 2 shows another embodiment of the present invention, and is a partial cross-sectional view of a semiconductor device i4 having a three-layer wiring structure and partially having a Schottky barrier. In FIG. 2, the same reference numbers as in FIG. 1 are used for components common to those in the first embodiment described above.

14はアイツレ−プレーナ酸化膜でn−型シリコン層3
の表面の一部をエッチした凹部を選択的に酸化したもの
である。
14 is an Eitzleh planar oxide film and an n-type silicon layer 3.
The recessed portions of the surface of the substrate are selectively oxidized.

15はn p n t−ランジスタのコレクタとなるn
+型型数散層CN+層)である。
15 is the collector of n p n t-transistor.
+ type scattering layer CN+ layer).

16はクランプダイオードとして用いられるショットキ
バリアダイオード(SBD)用電極(配線)で、純アル
ミニウムよりなり、n型シリコン層と接触し、アニール
することによってショットキバリア17を形成する。8
はnpnトランジスタのエミッタ(6)、コレクタ(I
りに低抵抗接触する第1層アルミニウム配線でアルミニ
ウム中にシリコンを含有する。第2層配線10.第3層
配線12はニッケルを含むアルミニウム合金であり、第
1層間絶縁膜9はリン・シリケート・ガラス(PSG)
などの無機絶縁膜からなり、第2層及び第3層絶縁膜1
1,13はポリイミドなどの有機絶縁膜からなることは
実施例1の場合と同様である。
Reference numeral 16 denotes an electrode (wiring) for a Schottky barrier diode (SBD) used as a clamp diode, which is made of pure aluminum, contacts the n-type silicon layer, and forms a Schottky barrier 17 by annealing. 8
are the emitter (6) and collector (I) of the npn transistor.
Silicon is contained in aluminum in the first layer aluminum wiring which makes low resistance contact. Second layer wiring 10. The third layer wiring 12 is made of an aluminum alloy containing nickel, and the first interlayer insulating film 9 is made of phosphorus silicate glass (PSG).
The second and third layer insulating films 1 are made of inorganic insulating films such as
As in the first embodiment, numerals 1 and 13 are made of organic insulating films such as polyimide.

〔効 果〕〔effect〕

以上実施例で述べた本発明によれば下記のように効果が
得られる。
According to the present invention described in the embodiments above, the following effects can be obtained.

(1) 第1層配線をシリコンを含むアルミニウムによ
り形成することにより、浅い接合(たとえば接合深さ1
.0μm)を有するエミッタ電極として用いる場合に、
純アルミニウムのようにシリコンへの拡散による接合突
き抜けがなく、シたがって高微細のトランジスタに適用
することができる。
(1) By forming the first layer wiring with aluminum containing silicon, a shallow junction (for example, a junction depth of 1
.. When used as an emitter electrode with a diameter of 0 μm),
Unlike pure aluminum, there is no junction penetration due to diffusion into silicon, and therefore it can be applied to highly fine transistors.

+21sBD用電極(配線)としては純アルミニウムを
用いることにより、ショットキバリアのにおけるバリア
ハイド(φB)を小さく保持でき、高性能な半導体装置
を提供することができる。
By using pure aluminum as the +21sBD electrode (wiring), the barrier hide (φB) in the Schottky barrier can be kept small, and a high-performance semiconductor device can be provided.

(3) 微細加工が必要な第1.第2層アルミニウム配
線間の第1層間絶縁膜にCVD−8i0.等の硬質で緻
密な無機絶縁膜を用いること化より、加工に有利となり
、か・つ、耐湿性を向上することができ、かつ外部から
のNa+イオン等の汚染を防止でき、第11清のアルミ
ニウム配線の信頼性の向上、及びpn接合特性の最適化
が可能となる。
(3) The first step requires microfabrication. CVD-8i0. The use of hard and dense inorganic insulating films such as It becomes possible to improve the reliability of aluminum wiring and to optimize pn junction characteristics.

(4) 第2層、第3層の配線にニッケル等を含むアル
ミニウム合金を用いることにより、粒界腐食をなくすこ
とができ、配線の信頼性が向上する。
(4) By using an aluminum alloy containing nickel or the like for the second and third layer wiring, intergranular corrosion can be eliminated and the reliability of the wiring is improved.

(5)第21り、第3層間絶縁膜にポリイミドなどの有
機樹脂を用いることにより、表面の平坦化を確保し、最
上部(第3層)アルミニウム配線の断線不良をなくシ、
歩留を向上させることができる。
(5) By using an organic resin such as polyimide for the 21st and 3rd interlayer insulating films, a flat surface is ensured, and disconnection defects in the top (third layer) aluminum wiring are eliminated.
Yield can be improved.

(6) 上記(11〜(5)により微細化された半導体
装置の特性を高め、(i頼度を向上できる。
(6) According to (11 to (5)) above, the characteristics of the miniaturized semiconductor device can be enhanced and the reliability can be improved.

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor.

〔利用分野〕[Application field]

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である電子装置の多層配線
形成技術に適用した場合について説明したが、それに限
定されるものではない。
In the above description, the invention made by the present inventor is mainly applied to the technology for forming multilayer wiring of electronic devices, which is the background field of application, but the invention is not limited thereto.

本発明は樹脂封止される3層又は3層以上の配線を有す
る半導体集積回路装置(IC,LSI)に適用して有効
である。
The present invention is effective when applied to a semiconductor integrated circuit device (IC, LSI) having three or more layers of wiring sealed with resin.

本発明は3層又は3層以上の多層配線構造を有する電子
装置一般に応用できる。
The present invention can be applied to general electronic devices having a multilayer wiring structure of three or more layers.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

多1’r 1図は本発明の一実施例を示す電子(半導体
装置の一部断面図である。 第2図は本発明のさらに他の実施例を示す電子(半導体
装置の断面図である。 1−・・p−型シリコン基板、2・・・n+凰埋込層、
3・・・n 型シ+) =rン層、4・・・アイソレー
ション部、5・・・ベースp型層、6・・・エミッタn
+型層、7・・・表面酸化膜、8・・・第1層配線、9
・・・第1層間絶縁膜、IO・−・第2層配線、11・
・第2N間絶縁膜、12・・・第3層配線、13・・第
3層間絶縁膜(保護膜)、14・・・アイプレーナ酸化
膜、15・・・コレクタ取出n+型層、16・・SBD
電極、17・・・ジョツキ−バリア。
Figure 1 is a partial cross-sectional view of an electronic semiconductor device showing one embodiment of the present invention. Figure 2 is a cross-sectional view of an electronic semiconductor device showing still another embodiment of the present invention. 1-...p-type silicon substrate, 2...n+ buried layer,
3...n-type layer, 4...isolation section, 5...base p-type layer, 6...emitter n
+ type layer, 7... surface oxide film, 8... first layer wiring, 9
...First interlayer insulating film, IO...Second layer wiring, 11.
・Second N interlayer insulating film, 12...Third layer wiring, 13...Third interlayer insulating film (protective film), 14...I planar oxide film, 15...Collector extraction n+ type layer, 16...・SBD
Electrode, 17... Jotsky barrier.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ■、基体上に配線と眉間絶縁膜とが交互に重ねられた電
子装置における多層配線構造であって、最下層の配線は
アルミニウム、又はシリコンを含むアルミニウムからな
り、最下層の眉間絶縁膜は無機絶縁物からなり、第2層
から上の配線はアルミニウムと他の金属との合金からな
るとともに、第2層から上の層間絶縁膜は有機絶縁物か
らなることを特徴とする電子装置。 2 上記電子装置は半導体素子の形成された半導体チッ
プを基体としてこの上に多層配線が形成され、この上を
合成樹脂成形体により封止さ゛れている特許請求の範囲
第1項に記載の電子装置。 8、上記無機絶縁物はシリコン酸化物を主成分とし、上
記有機絶縁物はポリイミド系樹脂からなる特許請求の範
囲第1項又は第2項に記載の電子装置。 4゜上記アルミニウムと他の金属からなる合金はアルミ
ニウム會ニッケル合金である特許請求の範囲第1項又は
@2項又は、第3項に記載の電子装置。 5、上記多層配線は3層又は3層以上の配線構造である
特許請求の範囲第1項又は第2項又は第3項又は@4項
に記載の多層配線構造。
[Claims] ■ A multilayer wiring structure in an electronic device in which wiring and glabellar insulating films are alternately stacked on a base, wherein the wiring in the lowest layer is made of aluminum or aluminum containing silicon; The insulating film between the eyebrows is made of an inorganic insulator, the wiring above the second layer is made of an alloy of aluminum and another metal, and the interlayer insulating film from the second layer is made of an organic insulator. electronic equipment. 2. The electronic device according to claim 1, wherein the electronic device has a semiconductor chip on which a semiconductor element is formed as a base, multilayer wiring is formed thereon, and the top is sealed with a synthetic resin molded body. . 8. The electronic device according to claim 1 or 2, wherein the inorganic insulator is mainly composed of silicon oxide, and the organic insulator is made of polyimide resin. 4. The electronic device according to claim 1, @2, or 3, wherein the alloy made of aluminum and another metal is an aluminum-nickel alloy. 5. The multilayer wiring structure according to claim 1 or 2 or 3 or @4, wherein the multilayer wiring has three or more layers.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0272631A (en) * 1988-09-08 1990-03-12 Fuji Xerox Co Ltd Wiring structure in electronic device and image sensor having this wiring structure

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