JPS60218858A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPS60218858A JPS60218858A JP7470184A JP7470184A JPS60218858A JP S60218858 A JPS60218858 A JP S60218858A JP 7470184 A JP7470184 A JP 7470184A JP 7470184 A JP7470184 A JP 7470184A JP S60218858 A JPS60218858 A JP S60218858A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- thin
- adhesion
- silicon
- films
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は多層配線あるいは多層電極構造のように導電性
、牛導電性あるいは絶縁性の薄膜の積層構造を有する半
導体装置に関する。
、牛導電性あるいは絶縁性の薄膜の積層構造を有する半
導体装置に関する。
ｍｒｒａ古−ｈ−ｈｗｍ−ｍｖｙｒｒｓ掠ｍｍｔ−＋
＋ｔａｕ−＋ｔ−ｚＬ界面接着、相互拡散接着、中間層
接着に分けられる。このうち界面接着は、金属を多層に
する場合などζこ該当し、相接する薄膜相互間での分子
間あるいは原子間相互作用すなわち、静電作用やＶｐｐ
ｄｅｒ Ｗａａｌｓ 力に基づくもので、その強度は製
造プロセスに依存した界面状態に左右され易い。
＋ｔａｕ−＋ｔ−ｚＬ界面接着、相互拡散接着、中間層
接着に分けられる。このうち界面接着は、金属を多層に
する場合などζこ該当し、相接する薄膜相互間での分子
間あるいは原子間相互作用すなわち、静電作用やＶｐｐ
ｄｅｒ Ｗａａｌｓ 力に基づくもので、その強度は製
造プロセスに依存した界面状態に左右され易い。
従って、この種の接着力による薄膜を積層する場合には
、薄膜を積層する前の表面処理や薄膜形成時の反応室内
の雰囲気、真空度などに充分な配慮が必要番どなるが１
通常の抵抗加熱や電子ビームによる蒸着方式では、その
制御に限界があることから薄膜の表面状態がばらつき、
再現性に乏しいという欠点がある。そこでこれに代わる
方法として。
、薄膜を積層する前の表面処理や薄膜形成時の反応室内
の雰囲気、真空度などに充分な配慮が必要番どなるが１
通常の抵抗加熱や電子ビームによる蒸着方式では、その
制御に限界があることから薄膜の表面状態がばらつき、
再現性に乏しいという欠点がある。そこでこれに代わる
方法として。
スパッタリングによる方法が知られており多用さ′れて
いる。この場合、薄膜形成前にスパッタクリーニングに
よる表面処理が可能なこと、および薄膜形成曇こ際し、
スパッタされた原子がもつ運動エネルギーに基づいて接
着性が向上するという利点があり、界面接着作用に基づ
く積層薄層形成には有効な方法になり得る−その反面−
米子表面ｌこ対しスパッタ損傷を与え易く、素子特性を
害するという問題がある。
いる。この場合、薄膜形成前にスパッタクリーニングに
よる表面処理が可能なこと、および薄膜形成曇こ際し、
スパッタされた原子がもつ運動エネルギーに基づいて接
着性が向上するという利点があり、界面接着作用に基づ
く積層薄層形成には有効な方法になり得る−その反面−
米子表面ｌこ対しスパッタ損傷を与え易く、素子特性を
害するという問題がある。
相互拡散接着は薄膜を積層し、熱処理を施した場合に得
られる、金属同志、あるいは絶縁膜同志の接着に該当す
るもので、強い接着性が得られる可能性もあるが、形成
された相互拡散層（たきえは合金層）によっては逆のケ
ースもあり得る。一般には、相互拡散層を形成するには
高温熱処理を必要とするが、半導体素子特性を確保する
上で高温熟理の適用が不可能なケースが多いことならび
ｌζ金属を積層して合金層を得る場合、ｍ成金属が限ら
れてしまい、適切な組ろ合せかなかなか得にくい次点が
ある。
られる、金属同志、あるいは絶縁膜同志の接着に該当す
るもので、強い接着性が得られる可能性もあるが、形成
された相互拡散層（たきえは合金層）によっては逆のケ
ースもあり得る。一般には、相互拡散層を形成するには
高温熱処理を必要とするが、半導体素子特性を確保する
上で高温熟理の適用が不可能なケースが多いことならび
ｌζ金属を積層して合金層を得る場合、ｍ成金属が限ら
れてしまい、適切な組ろ合せかなかなか得にくい次点が
ある。
中間層接着は、例えはＡノと５ｉ０２のように酸化され
易い金属と酸化膜を積層する場合に該当し。
易い金属と酸化膜を積層する場合に該当し。
比較的よい接着性が期待できる。この場合には、酸化膜
を中間層とした共有結合に基づく接着力に依存する。し
かしながら、この場合も酸化され易い金属を選定せねば
ならないという制約があり、いかなる薄膜間にも適用が
可能でないという欠点がある。
を中間層とした共有結合に基づく接着力に依存する。し
かしながら、この場合も酸化され易い金属を選定せねば
ならないという制約があり、いかなる薄膜間にも適用が
可能でないという欠点がある。
積層薄膜は半導体装置に多く用いられており、その薄膜
同志接着強度が低いことは半導体装置の信頼性を低下さ
せる。例えは多層電極に採用されるクロムと銅の積層は
通常界面接着となり易いため、接着強度が弱く剥離する
ことがある。あるいはシリコン基板上に設けられた酸化
シリコン膜の開口部で基板と接触するショットキーバリ
ア電極金属、例えはモリブデン薄膜はその上に電極金属
を被着したオーバオキサイド構造のショットキバリアダ
イオードの場合、バイメタル効果などで酸化シリコン膜
から剥離してしまうなどの問題がある。
同志接着強度が低いことは半導体装置の信頼性を低下さ
せる。例えは多層電極に採用されるクロムと銅の積層は
通常界面接着となり易いため、接着強度が弱く剥離する
ことがある。あるいはシリコン基板上に設けられた酸化
シリコン膜の開口部で基板と接触するショットキーバリ
ア電極金属、例えはモリブデン薄膜はその上に電極金属
を被着したオーバオキサイド構造のショットキバリアダ
イオードの場合、バイメタル効果などで酸化シリコン膜
から剥離してしまうなどの問題がある。
本発明は、このような問題を解決して接着強度を増大さ
れた積層薄膜を有する半導体装置を提供することを目的
とする。
れた積層薄膜を有する半導体装置を提供することを目的
とする。
本発明による半導体装置は積層薄膜が薄膜内に、 職
ＩＶｂ＊元素からなる極薄膜を介在させて成ることによ
って上記の目的を達するものである。極薄膜の厚さは１
００ＯＡ以下、特に５００八程度であることが望ましい
。また極薄膜が光ＣＶＤ法により形成された薄膜である
ことは、素子特性への影響がとの相互拡散に基づく金属
結合、絶縁膜に対しては■ｂ１元素との共有結合の形成
することによって、前述の分類に従えは相互拡散接着、
中間層接着の双方を兼ね備えて接着力の向上を図ること
を根拠としている。
って上記の目的を達するものである。極薄膜の厚さは１
００ＯＡ以下、特に５００八程度であることが望ましい
。また極薄膜が光ＣＶＤ法により形成された薄膜である
ことは、素子特性への影響がとの相互拡散に基づく金属
結合、絶縁膜に対しては■ｂ１元素との共有結合の形成
することによって、前述の分類に従えは相互拡散接着、
中間層接着の双方を兼ね備えて接着力の向上を図ること
を根拠としている。
第１図は本発明の適用効果がもつとも高い例の一つであ
る半田バンブ電極を有する半導体素子への実施例である
。従来、この種バンブ電極の形成は、多層金属系で構成
される。すなわち、第１図に示すように、半導体基板１
上の酸化シリコン膜２を介してアルミ配線３を形成後、
表面保護膜たとえば輩化シリコン膜４を被着してコンタ
クトホールを設ける。ついで、表面保護膜との接着性が
よい金属１例えばクロムの厚さ０６５μｍの薄ＩＸ５を
最下層に配し、その上に、導電性がよく、かつ熱歪等の
点から下地および上位金属との整合性が良好な金属、例
えば銅の厚さ１μｍ の薄ｊ［７、つぎに半田の構成成
分である錫の拡散により下地金属（ここでは銅、クロム
）が脆化するのを避けるため、錫の拡散の障壁となる金
属、例えばニッケルの厚さ０．５μｍの薄膜８を形成し
て、終りにはんだ層９を形成する。しかしこのようなバ
ンブ金属の構成では前述のようにクロム膜５を銅膜７の
接着強度が弱いので１本発明により膜５．７の間にシリ
コンの極薄膜６を５００Ａ 程度の厚さに被着すること
により、界面を従来の界面接着から相互拡散接着へと変
化させ、接着強度の向上を実現している。この場合シリ
コン薄膜６が積層金属薄膜間に介在することによる導電
性の低下についてもシリコン膜６の厚さが薄いので問題
はない。
る半田バンブ電極を有する半導体素子への実施例である
。従来、この種バンブ電極の形成は、多層金属系で構成
される。すなわち、第１図に示すように、半導体基板１
上の酸化シリコン膜２を介してアルミ配線３を形成後、
表面保護膜たとえば輩化シリコン膜４を被着してコンタ
クトホールを設ける。ついで、表面保護膜との接着性が
よい金属１例えばクロムの厚さ０６５μｍの薄ＩＸ５を
最下層に配し、その上に、導電性がよく、かつ熱歪等の
点から下地および上位金属との整合性が良好な金属、例
えば銅の厚さ１μｍ の薄ｊ［７、つぎに半田の構成成
分である錫の拡散により下地金属（ここでは銅、クロム
）が脆化するのを避けるため、錫の拡散の障壁となる金
属、例えばニッケルの厚さ０．５μｍの薄膜８を形成し
て、終りにはんだ層９を形成する。しかしこのようなバ
ンブ金属の構成では前述のようにクロム膜５を銅膜７の
接着強度が弱いので１本発明により膜５．７の間にシリ
コンの極薄膜６を５００Ａ 程度の厚さに被着すること
により、界面を従来の界面接着から相互拡散接着へと変
化させ、接着強度の向上を実現している。この場合シリ
コン薄膜６が積層金属薄膜間に介在することによる導電
性の低下についてもシリコン膜６の厚さが薄いので問題
はない。
第２図は別の実施例を示すもので、接合周辺部での電界
緩和を図るためにオーバオキサイド構造を採用したショ
ットキバリアダイオードの例である。すなわち、シリコ
ン基板１上にエピタキシャルシリコン層１１を成長させ
、酸化シリコンＭ２を形成したのち、気相成長法により
第２図に示すようなシリコン極薄膜６を介在させ、モリ
ブデンからなるバリア金属膜１０を形成する。シリコン
膜６は、酸化シリコン膜２の酸素との間およびシリコン
との間に共有結合、バリア金属６のモリブデンとの間に
金属結合が生じることによりバリア金属の上に、例えば
ニッケルと金の積層電極金属を被着しても、前述のよう
なバイメタル効果などによるバリア金属膜ｌＯの剥離を
防止することができる。
緩和を図るためにオーバオキサイド構造を採用したショ
ットキバリアダイオードの例である。すなわち、シリコ
ン基板１上にエピタキシャルシリコン層１１を成長させ
、酸化シリコンＭ２を形成したのち、気相成長法により
第２図に示すようなシリコン極薄膜６を介在させ、モリ
ブデンからなるバリア金属膜１０を形成する。シリコン
膜６は、酸化シリコン膜２の酸素との間およびシリコン
との間に共有結合、バリア金属６のモリブデンとの間に
金属結合が生じることによりバリア金属の上に、例えば
ニッケルと金の積層電極金属を被着しても、前述のよう
なバイメタル効果などによるバリア金属膜ｌＯの剥離を
防止することができる。
第３図は第２図の実施例の変形例で、本発明によるシリ
コン介在層６をモリブデン膜１０の下面と酸化シリコン
膜２の上面の間にのみ設けたもので第２図の場合と同様
の効果が得られる。
コン介在層６をモリブデン膜１０の下面と酸化シリコン
膜２の上面の間にのみ設けたもので第２図の場合と同様
の効果が得られる。
なお、このほか微細化するに伴って生じ易い、コンタク
トホ・−ル部での配線金属の剥離防止などにも、本発明
が適用できるのは当然である。また。
トホ・−ル部での配線金属の剥離防止などにも、本発明
が適用できるのは当然である。また。
上記の説明では薄膜層間に介在させる第三の薄膜として
、シリコンを用いたが、Ｃ，Ｇｅなどの■法ヤスバッタ
リングなどの気相成長法で行うことができる。しかしＳ
ｉＨ４ガスにＡｒ＋レーザ光を照射することによる８ｉ
膜、０２Ｈ２あるいはＣＨ４ガスにＡｒＦエキシマレー
ザ光を照射することによるＣ膜を形成するなど光ＣＶＤ
法により極薄膜を形成することは、基板を低温のままで
実施できること、基板の半導体結晶に損傷を与えないこ
と、また光の照射部にのみ薄膜が生ずるのでパターン形
質で活性なため、比較的低温で他の金属との相互拡散層
を形成しやすく、絶縁膜にも共有結合による接着性を得
易い利点がある。
、シリコンを用いたが、Ｃ，Ｇｅなどの■法ヤスバッタ
リングなどの気相成長法で行うことができる。しかしＳ
ｉＨ４ガスにＡｒ＋レーザ光を照射することによる８ｉ
膜、０２Ｈ２あるいはＣＨ４ガスにＡｒＦエキシマレー
ザ光を照射することによるＣ膜を形成するなど光ＣＶＤ
法により極薄膜を形成することは、基板を低温のままで
実施できること、基板の半導体結晶に損傷を与えないこ
と、また光の照射部にのみ薄膜が生ずるのでパターン形
質で活性なため、比較的低温で他の金属との相互拡散層
を形成しやすく、絶縁膜にも共有結合による接着性を得
易い利点がある。
本発明は、半導体装置の多層配線や多層電極溝膜を介在
させることにより、接着性を界面接着から、相互拡散接
着、中間層接着へと変化させ、薄膜相互間の接着強度の
著しく向上させた積層薄膜系を得るものである。これに
よって半導体装置の信頼性が向上し、また特に光ＣＶＤ
法の採用により半導体装置の他の特性への影響がないほ
か、従来その積層が不可能であった材料の組合せが可能
となる利点も有して半導体装置の特性向上、あるいは特
性拡大も期待できるので得られる効果は極めて大きい。
させることにより、接着性を界面接着から、相互拡散接
着、中間層接着へと変化させ、薄膜相互間の接着強度の
著しく向上させた積層薄膜系を得るものである。これに
よって半導体装置の信頼性が向上し、また特に光ＣＶＤ
法の採用により半導体装置の他の特性への影響がないほ
か、従来その積層が不可能であった材料の組合せが可能
となる利点も有して半導体装置の特性向上、あるいは特
性拡大も期待できるので得られる効果は極めて大きい。
第１図は本発明の一実施例のはんだ多層バンブ電極構造
の断面図、第、２図は別の実施例のショットキバリアダ
イオードの電極構造の断面図、第３図は第２図の変形例
の断面図である。 ２・・酸化シリコン膜、５・・・クロム膜、６・・、シ
リコン膜、７・・・銅膜、１０・・・モリブデン膜。 １’ｆｌ￥１
の断面図、第、２図は別の実施例のショットキバリアダ
イオードの電極構造の断面図、第３図は第２図の変形例
の断面図である。 ２・・酸化シリコン膜、５・・・クロム膜、６・・、シ
リコン膜、７・・・銅膜、１０・・・モリブデン膜。 １’ｆｌ￥１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｌ）薄膜の積層構造を有するものにおいて、積層される
薄膜の間にｆｆｂｆｉ元素からなる極薄膜が介在してい
ることを特徴とする半導体装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、である
ことを特徴とする半導体装置。 ３）特許請求の範囲第１項または第２項記載の装置にお
いて、ｌＶｂ轡元素からなる極薄膜が光Ｃ■法により形
成された膜であることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7470184A JPS60218858A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7470184A JPS60218858A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60218858A true JPS60218858A (ja) | 1985-11-01 |
Family
ID=13554789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7470184A Pending JPS60218858A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60218858A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5501006A (en) * | 1993-09-22 | 1996-03-26 | Motorola, Inc. | Method for connection of signals to an integrated circuit |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS568851A (en) * | 1979-07-04 | 1981-01-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Lead wire connecting method of semiconductor device |
-
1984
- 1984-04-13 JP JP7470184A patent/JPS60218858A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS568851A (en) * | 1979-07-04 | 1981-01-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Lead wire connecting method of semiconductor device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5501006A (en) * | 1993-09-22 | 1996-03-26 | Motorola, Inc. | Method for connection of signals to an integrated circuit |
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