JPS6123342A - 半導体集積回路装置 - 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】 ［技術分野］ 本発明は、半導体集積回路装置に適用して有効な技術に
関するものであり、特に、高融点金属膜又は高融点金属
とシリコンとの化合物であるシリサイド膜からなる導電
膜を備えた半導体集積回路装置に適用して有効な技術に
関するものである。

［背景技術］ 半導体集積回路装置は、動作時間の高速化を図ることが
重要な技術的課題の一つとされている。

このために、種々の熱処理工程に耐え得る配線材料とし
て、多結晶シリコン膜に替えて、低抵抗値を有する高融
点金属膜又はシリサイド膜を採用する傾向にある。

一般的に、ＭＩＳＦＥＴのゲート電極として用いる場合
には、高融点金属膜又はシリサイド膜の下部に、多結晶
シリコン膜を設けることが必要とされる。これは、特開
昭５７−１．９４５６７号公報に記載されているように
、ＭＩＳＦ、ＥＴのしきい値電圧に変動を生じさせない
ためである。

ところが、多結晶シリコン膜と高融点金属膜又はシリサ
イド膜とで形成される導電膜」二部に、フォスフオシリ
ケートガラス（以下、ＰＳＧという）膜を形成し、平担
化を促進するべく周知のグラスフローを施すと、以下に
述べる問題点が生じる。

ＰＳＧ膜のグラスフローで生じる不要な応力により、多
結晶シリコン膜から高融点金属膜又はシリサイド膜が剥
離するので、半導体集積回路装置の電気的信頼性が低下
する。

そこで、導電膜を覆うように、剥離を防止する絶縁膜を
設ける技術手段が、先に本願出願人により出願されてい
る（特願昭５８−２１６３１９号。

同５８−２１．６３２０号）。

しかしながら、かかる技術における実験ならびにその検
討の結果、本発明者は、以下に述べる原因により、新た
なる問題点を見い出した。

高融点金属膜又はシリサイド膜と剥離を防止する絶縁膜
、ＰＳＧ膜との熱膨張率が１桁程度異なる。そして、高
融点金属膜又はシリサイド膜と剥離を防止する絶縁膜と
に比べ、剥離を防止する絶縁膜とＰＳＧ膜との接着力が
強い。このために、製造工程における種々の熱処理工程
で剥離を防止する絶縁膜に伸びを生じ、ＰＳＧ膜にグラ
スフローを施すと、特に、導電膜の面積の大きい部分で
熱膨張率差による応力が大きいので、高融点金属膜又は
シリサイド膜と剥離を防止する絶縁膜との間で新たなる
剥離を生じる。この新たなる剥離は、接着力が低下する
接続孔を設けた部分に顕著に生じる。この結果、所望の
設計による電気的特性を得ることができないので、半導
体集積回路装置の電気的信頼性が低下してしまう。

また、本発明者の実験では、剥離を防止する絶縁膜を使
用しないで、直接ＰＳＧ膜を設けた場合でも、それらの
間で同様に新たなる剥離を生じることが確認されている
。

［発明の目的］ ３一 本発明の目的は、高融点金属膜又はシリサイド膜からな
る導電膜を備えた半導体集積回路装置において、その電
気的信頼性を向上することが可能な技術手段を提供する
ことにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述盈び添付図面によって明らかになるであろ
う。　　　　　　・ ［発明の・概要］ 本願において開示される発明のうち、代表的なも、のの
”概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、高融点金属膜又はシリサイド膜からなる導電
膜を覆・うようにグラスフローを施したＰＳＧ膜を設け
てなる半導体集積回路装置において、前記導電膜の形状
を所定の一面積・になるように制御することにより、熱
膨張率差・による応力を小さくするに゛とができるので
、導電膜とＰＳＧ膜との間に生じる新たなる剥離を防止
することができる。

・この結果、半導体集積回路装置の電気的信頼性を向上
す・ることができ゛る・。　　・　・以下、本発明の構
成について、本発明を、多結晶シリコン膜と□高融点金
属膜又はシリサイド膜とで形成した導電膜を備えた半導
体集積回路装置に適用した実施例とともに説明する。

［実施例Ｉ］ 第１図は、本発明の実施例■を説明するための半導体集
積回路装置の要部平面図、第２図は、第１図の■−■切
断線における断面図、第３図は、本発明の実施例■を説
明するための新たなる剥離による不良発生率の導電膜の
面積依存性を示す図゛である。第１図及び後述する第４
図は、その図面を見易くするために、素子間分離用絶縁
膜以外の層間絶縁膜は図示しない。

なお、実施例の全回において、同一機能を有するものは
同一符号を付け、そあくり返しの説明は省略する。

第１図及び第２図において、ｉは単結晶シリコンからな
る半導体基板である。２は素子間分離用絶縁膜であり、
半導体素子（ｍ示−していムい）間となる半導体基板ｌ
の主面上部に設けられてい′る。

３は導電膜であり、素子間分離用絶縁膜２の所定上部に
設けられている。

この導電膜３は、配線として使用するものであり、半導
体集積回路装置の動作速度の高速化を図るために、多結
晶シリコン膜３Ａと、モリブデンシリサイド膜３Ｂとを
順次積層して形成する。モリブデンシリサイド膜３Ｂは
、それ以外に、チタン、タングステン、タンタル等の高
融点金属膜又はそれらとシリコンとの化合物であるシリ
サイド膜でもよい。

この導電膜３は、その平面パターンが正方形に近い長方
形である場合に、辺Ａと辺Ｂとの積、すなわち、その面
積が４００［μｍ”ｌを越えないような形状で形成され
ている。これは、導電膜３とその上部に設けられる絶縁
膜との間で、熱膨張率差による応力を所定の値以下にし
、新たなる剥離を防止するためである。

４は絶縁膜であり、導電膜３を覆うようし；その上部に
設けられている。この絶縁膜４は、後述するＰＳＧ膜の
グラスフローで生じる応力により、多結晶シリコン膜３
Ａからモリブデンシリサイド膜３Ｂが剥離するのを防止
するためのものである。

絶縁膜４としては、例えば、化学的気相析出技術又はプ
ラズマ技術による酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等を
用いる。

５は絶縁膜であり、絶縁膜４の上部に設けられている。

この絶縁膜５は、グラスフローを施してその上面部を平
担化するために、６　［ｍｏ１％］程度以上のリン濃度
を有するＰＳＧ膜を用いる。

６は接続孔であり、導電膜３の所定部の絶縁膜４．５を
除去して設けられている。

７は導電膜であり、接続孔６を通して導電膜３と電気的
に接続するように絶縁膜５の上部に設けられている。こ
の導電膜７は、例えば、スパッタ技術によるアルミニウ
ム膜を用いる。

モリブデンシリサイド膜３Ｂと絶縁膜４，５とは、熱膨
張率が１桁程度異なる。そして、前記モリブデンシリサ
イド膜３Ｂと絶縁膜４とに比べ、絶縁膜４と絶縁膜５と
の接着力が強い。このために、種々の熱処理工程で絶縁
膜４に伸びを生じ、絶縁膜５のグラスフローにより、モ
リブデンシリサイド膜３Ｂと絶縁膜４との間で新たなる
剥離を生じ易すい。特に、第２図に示すように、点線で
区画した部分は、接続孔６が設けられており、接着面積
が小さく接着力が低下するので、新たなる剥離を生じ易
すい。

これは、第３図に示すように、横軸に導電膜３の面積、
縦軸に新たなる剥離による不良発生率をとると、一つの
実験結果では、前記辺Ａと辺Ｂとの積が４００［μｍ２
］以下であれば、熱膨張率差による応力が一定の値を越
えないので、新たなる剥離が生じていない。

従って、正方形に近い長方形で形成する場合には、前記
した熱膨張率差による応力が一定の値を越えない面積に
なるような形状で、導電膜３を形成する必要がある。

［実施例■］ 次に、新たなる剥離を防止するために、前記高融点金属
膜又はシリサイド膜で形成した導電膜を他の形状で形成
した例について説明する。

第４図は、本発明の実施例■を説明するための半導体集
積回路装置の要部平面図である。

第４図において、３Ｃは前記実施例Ｉと同様な導電膜で
あり、素子間分離用絶縁膜２の所定」二部に設けられて
いる。

この導電膜３Ｃは、正方形に近い長方形で形成した場合
に、実質的な面積ができる限り小さくなるような形状で
形成したものである。さらに、導電膜３Ｃは、その一部
を細長い形状で一方向に延在するように形成している。

これは、接続孔６部分における延在方向と直交する方向
の導電膜３Ｃの面積を小さくすることにより、熱膨張率
差による応力を小さくし、絶縁膜５のグラスフローによ
って生じる、新たなる剥離を防止したものである。

導電膜３Ｃを細長く延在させた長方形で形成した場合に
は、その部分の面積が４００［μｍ”ｌを越でも、新た
なる剥離を生じることはない。

［効果］ 以上説明したように１本願において開示された新規な技
術手段によれば、以下に述べるような効果を得ることが
できる。

（１）高融点金属膜又はシリサイド膜からなる導電膜を
覆うようにグラスフローを施したＰＳＧ膜を設けてなる
半導体集積回路装置において、前記導電膜の形状を所定
の面積になるように制御することにより、導電膜とＰＳ
Ｇ膜との間の熱膨張率差による応力を小さくすることが
できるので、それらの間に生じる新たなる剥離を防止す
ることができる。

（２）前記（１）により、新たなる剥離を防止すること
ができるので、半導体集積回路装置の電気的信頼性を向
上することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例にもとす
き具体的に説明したが１１本発明は、前記実施例に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲におい
て、種々変形し得ることは勿論である。

例えば、前記実施例は、多結晶シリコン膜から高融点金
属膜又はシリサイド膜が剥離するのを防止するための絶
縁膜を用いた例について説明したが、該剥離を防止する
絶縁膜を使用しないで、直接ＰＳＧ膜を設けてもよい。

また、前記実施例は、多結晶シリコン膜と高融点金属膜
又はシリサイド膜とで形成した導電膜を備えた半導体集
積回路装置について説明したが。

高融点金属膜又はシリサイド膜だけで形成した導電膜を
鍔えた半導体集積回路装置でもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例Ｉを説明するための半導体集
積回路装置の要部平面図、 第２図は、第１図のｎ−ｎ切断線における断面図、 第３図は、本発明の実施例Ｉを説明するための新たなる
剥離による不良発生率の導電膜の面積依存性を示す図、 第４図は、本発明の実施例■を説明するための半導体集
積回路装置の要部平面図である。 図中、１・・・半導体基板、２・・・素子間分離用絶縁
膜、３．３Ｇ、７・・・導電膜、３Ａ・・・多結晶シリ
コン膜、３Ｂ・・・モリブデンシリサイド膜、４，５・
・・絶縁膜、６・・・接続孔である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電気的に分離されて半導体基板上部に、高融点金属
   膜又は高融点金属とシリコンとの化合物であるシリサイ
   ド膜からなる第１の導電膜を設け、該第１の導電膜を覆
   うようにグラスフローを施したフォスフオシリケートガ
   ラス膜からなる第１の絶縁膜を設けてなる半導体集積回
   路装置であって、前記第１の導電膜を、前記第１の絶縁
   膜との間で剥離が生じない所定の面積になるような形状
   にしたことを特徴とする半導体集積回路装置。 ２、前記第１の導電膜は、高融点金属膜又はシリサイド
   膜と、その下部に設けられた多結晶シリコン膜とにより
   構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の半導体集積回路装置。 ３、前記第１の導電膜と第１の絶縁膜とは、それらの間
   に、グラスフローにより、多結晶シリコン膜から高融点
   金属膜又はシリサイド膜が剥離する不要な応力を緩和す
   るための第２の絶縁膜が設けられ、前記第１の導電膜は
   、前記第２の絶縁膜との間で剥離が生じない所定の面積
   になるような形状にしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の半導体集積回路装置。