JPS6193647A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS6193647A JPS6193647A JP21475584A JP21475584A JPS6193647A JP S6193647 A JPS6193647 A JP S6193647A JP 21475584 A JP21475584 A JP 21475584A JP 21475584 A JP21475584 A JP 21475584A JP S6193647 A JPS6193647 A JP S6193647A
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- Japan
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- alloy film
- aluminum alloy
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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】
［産業上の利用分野］
本発明は半導体装置にかかり、特に信頼性の高いアルミ
ニウム配線を具備させた半導体装置に関する。
ニウム配線を具備させた半導体装置に関する。
周知のように、ＩＣなどの半導体装置においては、半導
体基板（チップ）面に半導体素子やその他の抵抗素子な
どが多数段けられ、これらを接続する配線や基板面から
導出する配線にＡｌ （アルミニウム）またはＡ１合金
が使用されてきた。
体基板（チップ）面に半導体素子やその他の抵抗素子な
どが多数段けられ、これらを接続する配線や基板面から
導出する配線にＡｌ （アルミニウム）またはＡ１合金
が使用されてきた。
且つ、素子の高集積化が進むにつれて、コンタクト領域
あるいは配線の幅が小さくなり、Ａｌ配線の信頼性に対
する要求は従前にも増して、厳しく要求されつつある。
あるいは配線の幅が小さくなり、Ａｌ配線の信頼性に対
する要求は従前にも増して、厳しく要求されつつある。
［従来の技術］
現在、ＩＣの配線層として、４１合金配線にはＳｉの含
有量が０．５〜２％程度のものが尻用されており、且つ
、このようなＡｌ・Ｓｉ合金はスパッタ法によって被着
されている。スパッタ法で被着する理由は、蒸着法など
ではＳｉの含有量が変わり易く、スパッタ法がその組筬
を最も正確に維持し易いからである。
有量が０．５〜２％程度のものが尻用されており、且つ
、このようなＡｌ・Ｓｉ合金はスパッタ法によって被着
されている。スパッタ法で被着する理由は、蒸着法など
ではＳｉの含有量が変わり易く、スパッタ法がその組筬
を最も正確に維持し易いからである。
［発明が解決しようとする問題点］
しかし、一方で、次のような問題が現れてきた。
第３図は従来のＡ１Ｓｉ合金配線層を設けた半導体装置
の断面図を示しており、１はｐ型シリコン基板、２はｎ
型領域、３はｎ型領域２と接続する電極部、４は二酸化
シリコン（Ｓｉ０２）膜、５はＡｌ・Ｓｉ合金配線層、
６は燐シリケートガラス（ＰＳＧ）膜である。
の断面図を示しており、１はｐ型シリコン基板、２はｎ
型領域、３はｎ型領域２と接続する電極部、４は二酸化
シリコン（Ｓｉ０２）膜、５はＡｌ・Ｓｉ合金配線層、
６は燐シリケートガラス（ＰＳＧ）膜である。
今、その問題点について説明すると、まず第１はコンタ
クト抵抗の上昇の問題である。この現象はＡｌ−１％Ｓ
ｉの配線層をもつ素子に対して、４５０〜５００℃の熱
処理を繰り換えすと、接合部でのコンタクト抵抗が増加
し、最悪の場合にはオーミンクな特性（Ｖ−１特性）が
得られなくなる。これを第４図に示す熱処理と抵抗値と
の関係図表を参照にして更に具体的に説明すれば、ｎ＋
接合のコンタクト抵抗を測定した場合、４５０℃、３０
分熱処理した後に７００Ωであったものが、５００℃の
アニールを追加してゆくと、１時間後に１０００Ωとな
り、更に２時間後には図示のように電流・電圧特性（Ｖ
−１特性）が直線状にならなくなる。この現象はｐ“接
合ではｎ“接合の場合はど顕著でないため、Ａｌを含ん
だＰ型Ｓｉの析出が起こり、ｎ型領域２に接触すると、
その間に接合ができて、コンタクト抵抗を増加すること
になると推定される。且つ、この現象はコンタクト領域
が大きい場合には問題とならなかったが、コンタクト領
域が小さくなるにつれて析出のコンタクト領域を覆う割
合が増加するために、問題となってきたものである。
クト抵抗の上昇の問題である。この現象はＡｌ−１％Ｓ
ｉの配線層をもつ素子に対して、４５０〜５００℃の熱
処理を繰り換えすと、接合部でのコンタクト抵抗が増加
し、最悪の場合にはオーミンクな特性（Ｖ−１特性）が
得られなくなる。これを第４図に示す熱処理と抵抗値と
の関係図表を参照にして更に具体的に説明すれば、ｎ＋
接合のコンタクト抵抗を測定した場合、４５０℃、３０
分熱処理した後に７００Ωであったものが、５００℃の
アニールを追加してゆくと、１時間後に１０００Ωとな
り、更に２時間後には図示のように電流・電圧特性（Ｖ
−１特性）が直線状にならなくなる。この現象はｐ“接
合ではｎ“接合の場合はど顕著でないため、Ａｌを含ん
だＰ型Ｓｉの析出が起こり、ｎ型領域２に接触すると、
その間に接合ができて、コンタクト抵抗を増加すること
になると推定される。且つ、この現象はコンタクト領域
が大きい場合には問題とならなかったが、コンタクト領
域が小さくなるにつれて析出のコンタクト領域を覆う割
合が増加するために、問題となってきたものである。
過飽和シリコンの析出によるもう一つの問題は、スパッ
タ法によってＡｌ・Ｓｉ金合金被着した後、塩素系ガス
によってドライエツチングするが、その時にＡｌは除去
されるが、その場合にＳｉはエツチングされずにパター
ン間に残存することで、これはＩＣ品質に与える影響が
非常に大きいものである。
タ法によってＡｌ・Ｓｉ金合金被着した後、塩素系ガス
によってドライエツチングするが、その時にＡｌは除去
されるが、その場合にＳｉはエツチングされずにパター
ン間に残存することで、これはＩＣ品質に与える影響が
非常に大きいものである。
上記のＳｉ含有量を有する配線層は、常温においては必
ず過飽和となっており、多かれ少かれこのような問題は
避けられない。
ず過飽和となっており、多かれ少かれこのような問題は
避けられない。
第２の問題は、パターンニングしたＡｌ−５ｔ合金配線
層５を熱処理すると、粗大突起Ｔが発生することで、そ
の部分ではＰＳＧ膜が薄くなって耐湿性が劣化したり、
また、配線層が短絡し易くなったりする欠点がある。
層５を熱処理すると、粗大突起Ｔが発生することで、そ
の部分ではＰＳＧ膜が薄くなって耐湿性が劣化したり、
また、配線層が短絡し易くなったりする欠点がある。
本発明は、上記のようなＡ１・Ｓｉ配線層による問題点
を軽減させた半導体装置を提案せんとするものである。
を軽減させた半導体装置を提案せんとするものである。
［問題点を解決するための手段］
その目的は、第１層はＡｌ−Ｓｉ合金膜からなり、第２
層はＡｌ−Ｍ（ＭはＴｉ、 Ｖ、 Ｚｒ＋ Ｉｌｏ、
Ｗ＋ Ｃｒの何れかの単体金属、または複数の金属）
からなる複合アルミニウム合金膜であって、前記第１層
に含まれるＳｉ含有量を前記複合アルミニウム合金膜の
０．５〜２重量％、第２層に含まれるＭ含有量をそれぞ
れ０．０５〜５重量％にした複合アルミニウム合金膜を
配線層として設けた半導体装置によって達成される。
層はＡｌ−Ｍ（ＭはＴｉ、 Ｖ、 Ｚｒ＋ Ｉｌｏ、
Ｗ＋ Ｃｒの何れかの単体金属、または複数の金属）
からなる複合アルミニウム合金膜であって、前記第１層
に含まれるＳｉ含有量を前記複合アルミニウム合金膜の
０．５〜２重量％、第２層に含まれるＭ含有量をそれぞ
れ０．０５〜５重量％にした複合アルミニウム合金膜を
配線層として設けた半導体装置によって達成される。
［作用］
即ち、多量のＳｉを含んだ第１層（下層）によって、良
好なコンタクトを維持させ、且つ、他の金属Ｍを含んだ
第２層（上層）によって突起を抑制する。
好なコンタクトを維持させ、且つ、他の金属Ｍを含んだ
第２層（上層）によって突起を抑制する。
このようにして、配線層の抵抗増大その他の問題点を解
消して、配線層の信頼性を向上させるものである。
消して、配線層の信頼性を向上させるものである。
［実施例］
以下、実施例によって詳細に説明する。
第、１図は本発明にかかる配線層を設けた半導体装置の
断面図を示しており、第３図と同一部位には同一記号が
付けである。
断面図を示しており、第３図と同一部位には同一記号が
付けである。
第１図において、１０は第１層を示し、４５％Ｓｉを含
んだ膜厚４００人のＡ１合金膜からなる層を形成してい
る。１１は第２層を示し、１％Ｔｉ （チタン）を含む
膜厚９６００人のＡ１合金膜からなる層を形成している
。
んだ膜厚４００人のＡ１合金膜からなる層を形成してい
る。１１は第２層を示し、１％Ｔｉ （チタン）を含む
膜厚９６００人のＡ１合金膜からなる層を形成している
。
このような複合合金膜はマグネトロンスパッタ装置を用
いて、減圧度７ ｍＴｏｒｒ程度のアルゴンガス中で、
第１層１０は３００ワツトの出力を印加して１５秒間処
理し、更に、第２層は６〜７キロワツトの電力を印加し
て５０秒間処理して作成される。
いて、減圧度７ ｍＴｏｒｒ程度のアルゴンガス中で、
第１層１０は３００ワツトの出力を印加して１５秒間処
理し、更に、第２層は６〜７キロワツトの電力を印加し
て５０秒間処理して作成される。
第１層１０は上記の複合配線層の素子を４５０〜５００
℃の熱処理を繰り換えした時に、接合部でのコンタクト
抵抗の増加を抑制する効果がある。この効果を第２図に
示す熱処理と抵抗値との関係図表で説明する。第４図と
同じ（、ｎ＋接合に注目すると、４５０℃、３０分の熱
処理後のコンタクト抵抗は６００〜７００Ωであり、５
００℃、２時間後でも９００〜１０００Ω、４時間後で
も１．５〜１．７にΩ程度しか増加しない。第２図と第
４図を比較すると、コンタクト抵抗の安定性が歴然とし
ていることが明らかである。
℃の熱処理を繰り換えした時に、接合部でのコンタクト
抵抗の増加を抑制する効果がある。この効果を第２図に
示す熱処理と抵抗値との関係図表で説明する。第４図と
同じ（、ｎ＋接合に注目すると、４５０℃、３０分の熱
処理後のコンタクト抵抗は６００〜７００Ωであり、５
００℃、２時間後でも９００〜１０００Ω、４時間後で
も１．５〜１．７にΩ程度しか増加しない。第２図と第
４図を比較すると、コンタクト抵抗の安定性が歴然とし
ていることが明らかである。
また、第２層１１は、Ｔｉ金属を含有させて、Ａ１粒子
の移動や成長を抑制している。Ａ１の中に、Ｔｉのよう
な金属を含めると、ＴｉはＡｌの中に均一に分散して、
Ａｌ結晶粒子の粗大化を妨げるようになると推察され、
電子顕微鏡観察によってそれは裏付けられる。
の移動や成長を抑制している。Ａ１の中に、Ｔｉのよう
な金属を含めると、ＴｉはＡｌの中に均一に分散して、
Ａｌ結晶粒子の粗大化を妨げるようになると推察され、
電子顕微鏡観察によってそれは裏付けられる。
上記例は一実施例であり、４５％Ｓｉを含んだ膜厚４０
０人のＡ１合金膜を第１層としているが、第１層は膜厚
ｌＯＯ〜５００人程度の範囲が望ましく、且つ、Ｓｉ量
は２５〜４５％が適当である。更に、ＳＬ含有量を全配
線層の０．５〜２重量％とする。
０人のＡ１合金膜を第１層としているが、第１層は膜厚
ｌＯＯ〜５００人程度の範囲が望ましく、且つ、Ｓｉ量
は２５〜４５％が適当である。更に、ＳＬ含有量を全配
線層の０．５〜２重量％とする。
また、実験結果によれば、第２層に含有させる金属はＴ
ｉの他、■（バナジウム） 、 Ｚｒ （ジルコニウム
） 、 Ｍｏ （モリブデン）、Ｗ（タングステン）。
ｉの他、■（バナジウム） 、 Ｚｒ （ジルコニウム
） 、 Ｍｏ （モリブデン）、Ｗ（タングステン）。
Ｃｒ （クロム）でもよく、要するにＡｌの中に分散し
てＡｌに溶は難い金属を含ませる。且つ、余り多く含む
と電気伝導度に悪影響を及ぼすため、それぞれ０．０５
〜５重量％にすることが望ましい。 、このような構造
にすれば、従来の構造に比べ、コンタクト抵抗の増加は
見られず、又、突起も小さく均一なものになって、粒子
も微細になり、且つ、ドライエツチングによるＳｉの残
留も検知されなかった。
てＡｌに溶は難い金属を含ませる。且つ、余り多く含む
と電気伝導度に悪影響を及ぼすため、それぞれ０．０５
〜５重量％にすることが望ましい。 、このような構造
にすれば、従来の構造に比べ、コンタクト抵抗の増加は
見られず、又、突起も小さく均一なものになって、粒子
も微細になり、且つ、ドライエツチングによるＳｉの残
留も検知されなかった。
［発明の効果コ
以上の説明から明らかなように、本発明によればＩＣの
Ａ１合金配線に伴う問題点が軽減され、その信頼性向上
、率いては半導体装置の高信頼化に著しく貢献するもの
である。
Ａ１合金配線に伴う問題点が軽減され、その信頼性向上
、率いては半導体装置の高信頼化に著しく貢献するもの
である。
第１図は本発明にかかる半導体装置の断面図、第２図は
その半導体装置のｎ＋接合のコンタクト抵抗と熱処理と
の関係図表、 第３図は従来の半導体装置の断面図で、その問題点を示
す図、 第４図は従来の半導体装置のｎ＋接合のコンタクト抵抗
と熱処理との関係図表である。 図において、 １はｐ型シリコン基板、２はｎ型領域、３は電極部、
４は二酸化シリコン膜、５はＡ１Ｓｉ合金配
線層、６はＰＳＧ膜、１０は第１層、 １１は
第２層を示している。 第 １ 図 第３図
その半導体装置のｎ＋接合のコンタクト抵抗と熱処理と
の関係図表、 第３図は従来の半導体装置の断面図で、その問題点を示
す図、 第４図は従来の半導体装置のｎ＋接合のコンタクト抵抗
と熱処理との関係図表である。 図において、 １はｐ型シリコン基板、２はｎ型領域、３は電極部、
４は二酸化シリコン膜、５はＡ１Ｓｉ合金配
線層、６はＰＳＧ膜、１０は第１層、 １１は
第２層を示している。 第 １ 図 第３図
Claims (1)
- 第１層はＡｌ・Ｓｉ合金膜からなり、第２層はＡｌ・
Ｍ（ＭはＴｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒの何れかの単
体金属、または複数の金属）からなる複合アルミニウム
合金膜であつて、前記第１層に含まれるＳｉ含有量を前
記複合アルミニウム合金膜の０．５〜２重量％、第２層
に含まれるＭ含有量をそれぞれ０．０５〜５重量％にし
た複合アルミニウム合金膜を配線層として設けたことを
特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21475584A JPS6193647A (ja) | 1984-10-12 | 1984-10-12 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21475584A JPS6193647A (ja) | 1984-10-12 | 1984-10-12 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6193647A true JPS6193647A (ja) | 1986-05-12 |
Family
ID=16661023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21475584A Pending JPS6193647A (ja) | 1984-10-12 | 1984-10-12 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6193647A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62244150A (ja) * | 1986-04-14 | 1987-10-24 | ナ−ムロ−ゼ フエンノ−トチヤツプ フイリツプス グロエイラムペンフアブリ−ケン | 低い割合のバナジウムを含むアルミニウムの相互接続層を有した半導体装置及び方法 |
| US5747360A (en) * | 1993-09-17 | 1998-05-05 | Applied Materials, Inc. | Method of metalizing a semiconductor wafer |
-
1984
- 1984-10-12 JP JP21475584A patent/JPS6193647A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62244150A (ja) * | 1986-04-14 | 1987-10-24 | ナ−ムロ−ゼ フエンノ−トチヤツプ フイリツプス グロエイラムペンフアブリ−ケン | 低い割合のバナジウムを含むアルミニウムの相互接続層を有した半導体装置及び方法 |
| US5747360A (en) * | 1993-09-17 | 1998-05-05 | Applied Materials, Inc. | Method of metalizing a semiconductor wafer |
| US5904562A (en) * | 1993-09-17 | 1999-05-18 | Applied Materials, Inc. | Method of metallizing a semiconductor wafer |
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