JPS62296559A - 半導体装置 - 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】 ３、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電極材料に関するものである。

従来の技術 一般に、半導体装置電極材料として利用されているアル
ミニウム−シリコン（Ａｌ−８ｉ）合金あるいはアルミ
ニウム−シリコン−銅（ＡＩ　−８ｉ−Ｃｕ）合金の場
合、アルミニウム（Ａｌ　）がシリコン（Ｓｌ）基板拡
散層をつきぬける半導体装置動作不良を防止するために
、アルミニウム（ムｌ）にシリコｙ（Ｓｉ）がｏ、６ｗ
ｔ％〜２．０ｗｔ％程度添加され２７、−７・ る。しかし、室温でのアルミニウム（ム１）中のシリ：
＋ン（Ｓｉ）固溶度は低く、２６０°Ｃでも０．０６ｗ
ｔ％である。室温で、固溶度（約ｏ、ｏ１ｗｔ％）以上
のシリコン（Ｓｉ　）元素は、半導体製造工程で行なわ
れる熱処理によって、製造工程後、アルミニウム（Ａｌ
　）電極中に析出する。この析出したシリコン（Ｓｌ）
粒子の大きさは直径約０．１μｍ〜１．０μｍであり、
現行の半導体製造工程による限り、このシリコン（Ｓｉ
　）析出粒子をなくするかあるいは微細化する技術は確
立されていない。

発明が解決しようとする問題点 現在、アルミニウム−シリコン（Ａｌ−８ｉ）　合金や
アルミニウム−シリコン−銅（ＡＩ−８ｉ−Ｃｕ）合金
を半導体装置電極膜に使用した場合、半導体装置製造後
、シリコン（Ｓｉ）がアルミ（Ａｌ）配線中あるいはコ
ンタクトホールに析出し、配線抵抗やコンタクト抵抗を
増大するという半導体装置にとって致命的な特性不良を
起こす場合がある。

本発明は、このようなシリコン（Ｓｌ）析出粒子による
配線不良やコンタクト不良という問題を解３　　　、 ペー／ 決するもので、直径０．１μｍ以上のシリコン（Ｓｉ）
粒子を析出しない新生導体装置電極材料を提供すること
を目的とするものである。

占 問題を解決するための手段 前記問題点を解決するために本発明はｏ、ｏ６ｗｔ％〜
２．０ｗｔ％のリンを添加したアルミニウム−シリコン
合金あるいはアルミニウム−銅合金からなる電極材料を
使用する事を特徴とする半導体装置を提供する。

作用 本発明は、リン（Ｐ）が０．０５ｗｔ％以上アルミニウ
ム−シリコン（Ａｌ−８ｉ）系合金に添加されると、合
金中に高融点アルミニウムリン化物（ＡｌｓＰ）を生じ
、このリン化物がシリコン（Ｓｉ）と同じダイヤモンド
構造を有し、その格子定数５．４２　Ａはシリコン（Ｓ
ｉ）の格子定数５・４１７人と極めて近いため、シリコ
ン（Ｓｌ）析出に際して、多数のリン化物が結晶核の役
］］をはたし、シリコン析出粒子を微細化できる。この
現象を利用して、アルミニウム−シリコン（Ａｌ　−８
ｉ　）　合金ヤアルミニウム−シリコ７−銅（ＡＩ−８
ｉ−Ｃｕ）合金にリン（Ｐ）を添加して、半導体装置の
配線やコンタクトホールに析出するシリコン（Ｓｉ　）
粒子を微細化し、直径０．１μｍ以上に成長したシリコ
ン（Ｓｉ）粒子による配線不良、コンタクト不良を低減
する。

即ち本発明のアルミニウム−シリコン−リン（ＡＸ−８
ｉ−Ｐ）合金やアルミニウム−シリコン−銅−Ｐ　（Ａ
　ｌ　−８ｉ　−Ｃｕ　−Ｐ　）合金を使用すれば、半
導体装置の配線不良やコンタクト不良という特゛性不良
を低減することが可能である。

実施例 アルシミニウム−１ｗｔ％シリコン（人１−１ｗｔ％Ｓ
１）合金ドアルミニウム−１ｗｔ％シＩＪ　コンーｏ、
ｓｗｔ％リン（ムｌ−１ｗｔ％５ｉ−０，ｓｗｔ％Ｐ）
合金を電極材料として、第１図に示す断面構造を有する
評価用素子を作成し、アルミ電極形成後、４５０’０３
０分の熱処理を施した。第１図の１はシリコン基板、２
は熱酸化膜（Ｓｉ０２）、３はＰドープしたポリシリコ
ン、４はプラズマオキサイド（Ｐ−８ｉＯｘ）絶縁膜、
５はアルミ電極、６はアルミ電極とポリン５ベーゾ リコンとのコンタクトを示す。評価用素子のアルミ配線
幅は１・４μｍ、厚み０．８μｍ、コンタクトホールの
サイズは１・２Ｘ１．２μｍ２であり、第１図に示すコ
ンタクトホールが５０００箇チエイン状につながったも
のを一評価用素子とした。

上記評価用素子のコンタクト抵抗とアルミ電極抵抗を加
算して測定した結果を第２図に示す。測定した評価用素
子の数はアルミニウム−シリコン配線にリンを添加した
もの（以下、リン添加素子と記す）、していないもの（
以下、リン無添加素子と記す）それぞれ２４６素子づつ
である。第２図をもとにして、リンを添加素子とリン無
添加素子を比較すると、明らかにリン添加素子の抵抗が
低く、特に１０ｉ１以上の抵抗を不良と判定すると、リ
ン添加素子の不良率は６・７％、リン無添加素子の不良
率は４８．４　％となり、リンを添加することにより不
良率が改善される。さらに評価用素子の電極膜をウェッ
トエツチングにより除去し、コンタクトホールを走査電
子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察すると、リン添加素子でにシ
リコン粒子は観察され６へ−７ ないが、リン無添加素子では直径約０・１μｍ〜０・５
μｍのシリコン晶出粒子が観察された。

発明の効果 本発明のアルミニウム−シリコン−リン（ム１−８ｉ−
Ｐ）やアルミニウム−シリコン−銅−リン（Ａｌ−８ｉ
−Ｃｕ−Ｐ　）半導体装置電極材料は、電極膜中のシリ
コン（Ｓｉ）析出粒子を微細化することにより、半導体
装置の配線不良やコンタクト不良という特性不良を大幅
に減少する効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明した評価用素子の断面図、
第２図はリン添加素子とリン無添加素子の配線抵抗子コ
ンタクト抵抗の値を示す図である。 １・・・・・・シリコン基板、２・・・・・・熱酸化膜
、３・・・・・・ポリシリコン、４・・・・・・プラズ
マオキサイド絶縁膜、６・・・・・・アルミ電極、６・
・・・・・アルミニウム−ポリシリコンコンタクト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ０．０５ｗｔ％〜２．０ｗｔ％のリンを添加したアルミ
   ニウム−シリコン合金あるいはアルミニウム−銅合金か
   らなる電極材料を使用する事を特徴とする半導体装置。