JPS6267837A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPS6267837A JPS6267837A JP20783285A JP20783285A JPS6267837A JP S6267837 A JPS6267837 A JP S6267837A JP 20783285 A JP20783285 A JP 20783285A JP 20783285 A JP20783285 A JP 20783285A JP S6267837 A JPS6267837 A JP S6267837A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wiring
- width
- metal
- particle diameter
- current density
- Prior art date
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- Pending
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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、半導体集積回路の金属配線層のパターンレイ
アウトに関するもので、特に、従来に比較してパターン
面積が増大せず、かつ耐エレクトロマイグレーション性
に強く、信頼性の高い新規な金属配線に関するものであ
る。
アウトに関するもので、特に、従来に比較してパターン
面積が増大せず、かつ耐エレクトロマイグレーション性
に強く、信頼性の高い新規な金属配線に関するものであ
る。
本発明は、半導体集積回路上等に金属配線パターンを形
成する際に、平均結晶粒径以下の配線巾の分割配線部を
並列接続させることにより１．少ない配線面積で充分な
耐エレクトロマイグレーション性を持つ配線パターンを
実現したものである。
成する際に、平均結晶粒径以下の配線巾の分割配線部を
並列接続させることにより１．少ない配線面積で充分な
耐エレクトロマイグレーション性を持つ配線パターンを
実現したものである。
半導体集積回路では、その金属配線材料として主として
Ａｌが用いられている。Ａｌを金属配線として用いた場
合には、特に高温で大電流を流した場合に、エレクトロ
マイグレーション現象により断線不良が起き、信頼性が
問題となる。近年、集積回路の微細化により、金属配線
の断面積が減少しているが、扱う電流値は比例して減少
はせず、電流密度が増大する傾向にあり、このエレクト
ロマイグレーションの問題はますます重要となってきて
いる。
Ａｌが用いられている。Ａｌを金属配線として用いた場
合には、特に高温で大電流を流した場合に、エレクトロ
マイグレーション現象により断線不良が起き、信頼性が
問題となる。近年、集積回路の微細化により、金属配線
の断面積が減少しているが、扱う電流値は比例して減少
はせず、電流密度が増大する傾向にあり、このエレクト
ロマイグレーションの問題はますます重要となってきて
いる。
耐エレクトロマイグレーション性をあげる為、従来は、
特に電源線に用いるＡＪ配線層の幅を大きくする事で対
処していた。この方法では、内部回路部分が微細化され
ても、電源線部分のパターン面積は減少せず、相対的に
電源線の全体に対して占める面積が増大する。
特に電源線に用いるＡＪ配線層の幅を大きくする事で対
処していた。この方法では、内部回路部分が微細化され
ても、電源線部分のパターン面積は減少せず、相対的に
電源線の全体に対して占める面積が増大する。
ところで、エレクトロマイグレーション現象はＡｌ金属
配線の幅に依存し、配線幅が金属粒径に等しい程度から
、さらに減少した場合には、エレクトロマイグレーショ
ンの機構上、極端に耐エレクトロマイグレーション性が
強くなるという現象がある。金属結晶粒径は、膜形成の
方法や条件である程度制御可能であり、通常数μｍ−数
＋μｍの範囲にある。
配線の幅に依存し、配線幅が金属粒径に等しい程度から
、さらに減少した場合には、エレクトロマイグレーショ
ンの機構上、極端に耐エレクトロマイグレーション性が
強くなるという現象がある。金属結晶粒径は、膜形成の
方法や条件である程度制御可能であり、通常数μｍ−数
＋μｍの範囲にある。
第２図は従来から用いられていた電源線に用いるＡＩ配
線のパターンであり、配線幅Ｗは一般に数１０μｍから
１００μｍ程度を用いている。これはＡ１のエレクトロ
マイグレーション耐性からＬＯ’Ａ／ｄ程度の電流密度
が限界とされており、またＡｆｆｉ膜の厚さは通常１μ
ｍ程度で、デバイスの電源電流は種類により異なるが、
数１０ｓＡ〜１０ｈＡ程度のデバイスが多い事による。
線のパターンであり、配線幅Ｗは一般に数１０μｍから
１００μｍ程度を用いている。これはＡ１のエレクトロ
マイグレーション耐性からＬＯ’Ａ／ｄ程度の電流密度
が限界とされており、またＡｆｆｉ膜の厚さは通常１μ
ｍ程度で、デバイスの電源電流は種類により異なるが、
数１０ｓＡ〜１０ｈＡ程度のデバイスが多い事による。
勿論、Ａｌ膜厚、電源電流の大小により、配線幅も異な
る。
る。
プレスジャーナル社発行のＳｅｍｌｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
Ｗｏｒｌｄ誌１９８５年７月号第１０８頁〜第１１６頁
には「エレクトロマイグレーション対策」と言う論文が
掲載されているが、この中に「配線幅は、広ければエレ
クトロマイグレーションにより発生するボイドが横方向
に成長していき、断線するまでの時間が長くなる。しか
し配線幅が粒径の大きさと同程度以下になると、断面は
単一結晶になり、粒界拡散が減少し寿命が延びる。電流
密度から考えると、当然断面積を大きくするほど、寿命
が伸びる。この場合、絶縁層の１着、表面被覆から考え
て、スペースの許す限り配線厚さを増加するより、配線
幅を増し、断面積を増加した方が良い。
Ｗｏｒｌｄ誌１９８５年７月号第１０８頁〜第１１６頁
には「エレクトロマイグレーション対策」と言う論文が
掲載されているが、この中に「配線幅は、広ければエレ
クトロマイグレーションにより発生するボイドが横方向
に成長していき、断線するまでの時間が長くなる。しか
し配線幅が粒径の大きさと同程度以下になると、断面は
単一結晶になり、粒界拡散が減少し寿命が延びる。電流
密度から考えると、当然断面積を大きくするほど、寿命
が伸びる。この場合、絶縁層の１着、表面被覆から考え
て、スペースの許す限り配線厚さを増加するより、配線
幅を増し、断面積を増加した方が良い。
」との記載がある。つまりマイグレーションによる故障
を発生させず、かつ充分な電流を流すためには、配線幅
を広く、断面積を大きくする必要があるということであ
る。微小化の進むＶＬＳＩに於いて、幅広の配ｖＡ層が
大きな部分を占めることは好ましいことではなく、配線
層をいかに微細化するかと言う点がこの分野での大きな
問題点であった。
を発生させず、かつ充分な電流を流すためには、配線幅
を広く、断面積を大きくする必要があるということであ
る。微小化の進むＶＬＳＩに於いて、幅広の配ｖＡ層が
大きな部分を占めることは好ましいことではなく、配線
層をいかに微細化するかと言う点がこの分野での大きな
問題点であった。
従来の一本の金属配線層に代えて、Ａｆ等の配線金属膜
を形成する際に金属粒径ｄを５〜１０μと大きくして、
配線幅が金属平均結晶粒径以下の配線の巾の金属配線を
形成し、該配線を複数本並列接続させて金属配線とする
ことによって、上記問題点を解決した。
を形成する際に金属粒径ｄを５〜１０μと大きくして、
配線幅が金属平均結晶粒径以下の配線の巾の金属配線を
形成し、該配線を複数本並列接続させて金属配線とする
ことによって、上記問題点を解決した。
前記引用論文にも示されているように、配線幅が粒径の
大きさと同程度以下になると、〜配線層の断面は単一結
晶粒になり、粒界拡散が減少してエレクトロマイグレー
ションの故障発生率は減少する。１０’Ａ／ｃｄという
電流密度の目安は、金属粒径ｄに対して配線幅Ｗが充分
に大きい場合であり、Ｗがｄに対し小さくなった場合に
は、耐マイグレーション性は飛躍的に（少なくとも１桁
以上）高くなり、許容電流密度が１桁以上上昇する。
大きさと同程度以下になると、〜配線層の断面は単一結
晶粒になり、粒界拡散が減少してエレクトロマイグレー
ションの故障発生率は減少する。１０’Ａ／ｃｄという
電流密度の目安は、金属粒径ｄに対して配線幅Ｗが充分
に大きい場合であり、Ｗがｄに対し小さくなった場合に
は、耐マイグレーション性は飛躍的に（少なくとも１桁
以上）高くなり、許容電流密度が１桁以上上昇する。
第１図（Ａ）に示されるように、６本の細いＡｌの分割
配線部を並列接続して電源配線パターンとした。このと
きのＡ１膜は８μｍの平均粒径を有し、ている。第１図
（Ｂ）の拡大図に示されるし、Ｓは、各々Ｌ＝２．５
、ｌＺｍＳＳ＝２．Ｏｌ１ｍで全体配線幅のＷは２５μ
ｍである。分割配線部の巾りを平均粒径より小さくした
ので、各分割配線部の許容電流密度が上昇し、第２図の
従来の配線（Ｗ＝５０μｍ）と比較すると、約１０倍と
なった。
配線部を並列接続して電源配線パターンとした。このと
きのＡ１膜は８μｍの平均粒径を有し、ている。第１図
（Ｂ）の拡大図に示されるし、Ｓは、各々Ｌ＝２．５
、ｌＺｍＳＳ＝２．Ｏｌ１ｍで全体配線幅のＷは２５μ
ｍである。分割配線部の巾りを平均粒径より小さくした
ので、各分割配線部の許容電流密度が上昇し、第２図の
従来の配線（Ｗ＝５０μｍ）と比較すると、約１０倍と
なった。
第２図の従来の配線（ｗ＝５０μｍ）と比較して、本願
発明の配線の場合の全体配線幅は２５μｍと２に減少し
ている。本発明の実施例に於いては６本の配線を並列接
続しているが、これを２本で構成すれば全体配線幅は７
μｍと１７７に減少させることも可能である。
発明の配線の場合の全体配線幅は２５μｍと２に減少し
ている。本発明の実施例に於いては６本の配線を並列接
続しているが、これを２本で構成すれば全体配線幅は７
μｍと１７７に減少させることも可能である。
このように、本発明によれば、ＡＩ！金属配線の幅を増
大する事無く、耐エレクトロマイグレーション性を高く
することができる。また、陶′シ耐エレクトロマイグレ
ーションであるならば、配線幅を減少させることが出来
、全体の面積を減少させる事が可能である。
大する事無く、耐エレクトロマイグレーション性を高く
することができる。また、陶′シ耐エレクトロマイグレ
ーションであるならば、配線幅を減少させることが出来
、全体の面積を減少させる事が可能である。
また、実現にあたってはＡＮ金属配線のパターンを変更
するのみで可能であり、特に他の技術を必要としない。
するのみで可能であり、特に他の技術を必要としない。
その結果、信頼性の向上と、配線面積の削減、すなわち
集積度の向上が可能となる。
集積度の向上が可能となる。
第１図（Ａ）は本発明による金属配線の平面パターンで
ある。 第１図（Ｂ）は本発明による金属配線の拡大された平面
パターンである。 第２図は従来の金属配線の平面パターンである。 １・・・ボンディングバット部 ２・・・配線部 ３・・・分割配線部 Ｌ・・・分割配線部の巾 Ｓ・・・分割配線間の間隔 Ｗ・・・全体配線巾
ある。 第１図（Ｂ）は本発明による金属配線の拡大された平面
パターンである。 第２図は従来の金属配線の平面パターンである。 １・・・ボンディングバット部 ２・・・配線部 ３・・・分割配線部 Ｌ・・・分割配線部の巾 Ｓ・・・分割配線間の間隔 Ｗ・・・全体配線巾
Claims (1)
- 配線幅が金属平均結晶粒径以下の配線幅の配線を用い、
該配線を複数本並列接続したことを特徴とする半導体装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20783285A JPS6267837A (ja) | 1985-09-20 | 1985-09-20 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20783285A JPS6267837A (ja) | 1985-09-20 | 1985-09-20 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6267837A true JPS6267837A (ja) | 1987-03-27 |
Family
ID=16546255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20783285A Pending JPS6267837A (ja) | 1985-09-20 | 1985-09-20 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6267837A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62174948A (ja) * | 1986-01-28 | 1987-07-31 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| JPH0274039A (ja) * | 1988-09-09 | 1990-03-14 | Texas Instr Japan Ltd | 電子回路装置 |
| JPH04328832A (ja) * | 1991-04-30 | 1992-11-17 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| US5587590A (en) * | 1993-11-15 | 1996-12-24 | Nec Corporation | Test piece for X-ray inspection |
-
1985
- 1985-09-20 JP JP20783285A patent/JPS6267837A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62174948A (ja) * | 1986-01-28 | 1987-07-31 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| JPH0274039A (ja) * | 1988-09-09 | 1990-03-14 | Texas Instr Japan Ltd | 電子回路装置 |
| JPH04328832A (ja) * | 1991-04-30 | 1992-11-17 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| US5587590A (en) * | 1993-11-15 | 1996-12-24 | Nec Corporation | Test piece for X-ray inspection |
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