JPS63133649A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
JPS63133649A
JPS63133649A JP28100186A JP28100186A JPS63133649A JP S63133649 A JPS63133649 A JP S63133649A JP 28100186 A JP28100186 A JP 28100186A JP 28100186 A JP28100186 A JP 28100186A JP S63133649 A JPS63133649 A JP S63133649A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon
wiring
contact windows
dummy
wiring layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP28100186A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Teisho Omura
大村 禎昭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPS63133649A publication Critical patent/JPS63133649A/en
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Abstract

PURPOSE:To avoid degradation of current capacity and electromigration resistance caused by silicon deposition in the parts of a silicon-containing aluminum wiring layer where the wiring pattern is narrowed by a method wherein dummy contact windows which make silicon in the wiring layer grow by epitaxial growth are provided repeatedly along the extending direction of the wiring. CONSTITUTION:Dummy contact windows 24 and 25 are provided repeatedly along the extending direction of a silicon-containing aluminum wiring layer which extends on a semiconductor substrate 1 with an insulating film 2 between in the parts 11 of the wiring layer where the wiring pattern of the width less than 4 mum extends. The interval of the repetition of the contact windows is narrowed to the extent of not producing deposition of silicon in the wiring between the dummy contact windows. For instance, the dummy n<+>type regions 43 and 44 are provided in the parts where the narrow wiring pattern 11 extends at length without contacts for an element, and the dummy n<+>type regions 43 and 44 are contacted with the wiring layer through the dummy contact windows 24 and 25. The interval of providing the dummy contact windows is several tens of microns.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は、シリコン含有アルミニウム配置I!I!を具
えた半導体装[において、細幅配線パターン部分におい
てシリコンの析出を生じて配線の電流容量やエレクトロ
マイグレーション耐性の劣化不良を生じてしまうのを防
ぐため、配線中のシリコンをエピタキシャル成長させる
ダミーのコンタクト窓を繰返し配設し、このダミーのコ
ンタクト窓間の配線部でのシリコンの析出を抑圧するよ
うにしたものであるも 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シリコン含有アルミニウム配線を用いた半導
体装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] The present invention provides silicon-containing aluminum configuration I! I! In a semiconductor device equipped with a semiconductor device, a dummy contact is used to epitaxially grow the silicon in the wiring in order to prevent silicon from precipitating in the narrow wiring pattern and causing deterioration of the current capacity and electromigration resistance of the wiring. [Industrial Application Field] The present invention is directed to a semiconductor device using silicon-containing aluminum wiring, in which windows are repeatedly arranged to suppress silicon precipitation in the wiring between these dummy contact windows. Regarding equipment.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体装置では、配線材料としてはアルミニウム系が最
も広く使われているが、オーミック接触を取るための熱
処理やその他製造工程に伴う加熱処理の際に、配線アル
ミニウムと基板シリコンが過剰な合金反応を生じて、浅
いPN接合を破壊する危険があり、これを防止する対策
が必要である。
Aluminum is the most widely used wiring material in semiconductor devices, but during heat treatment to establish ohmic contact and other manufacturing processes, excessive alloying reactions occur between the wiring aluminum and substrate silicon. Therefore, there is a risk of destroying the shallow PN junction, and measures to prevent this are required.

現状では、このための対策としてシリコンを1〜2チ程
度含有させたアルミニウムを使用するのが普通である。
Currently, as a countermeasure for this, it is common to use aluminum containing about 1 to 2 tres of silicon.

これにより、昇温時に基板シリコンがコンタクト窓部分
で配線層中へ合金反応によって吸上げられる量が<+’
Mかとなり、基板中へのアルミニウム・ンリコン合金ス
パイクの侵入も僅かとなって、PN接合破壊の如き不良
は防止される。
As a result, when the temperature rises, the amount of substrate silicon sucked up into the wiring layer at the contact window by alloy reaction is reduced to <+'
M, and the penetration of aluminum-containing alloy spikes into the substrate is minimized, thereby preventing defects such as PN junction breakdown.

〔発明が触火しようとする問題点〕[Problems that the invention attempts to bring to light]

アルミニウム配線へのシリコン添加によって、昇温時の
基板シリコンとの過剰な反応は抑圧されるが、逆に降温
時シてはシリコン含有tが固溶度を越えるので、シリコ
ンの析出を生じることになる。
By adding silicon to aluminum wiring, excessive reaction with substrate silicon is suppressed when the temperature rises, but on the other hand, when the temperature falls, the silicon content exceeds the solid solubility, resulting in silicon precipitation. Become.

配線中でのシリコン析出は、アルミニウム粒界において
シリコン又はシリコン・リッチ合金が析出する形で生じ
、普通シリコン・ノジーールと称さね、音大で1〜2μ
m程度のサイズとなる。これは母材のアルミニウム合金
と比べて導電率が著しく低い。故に、細幅の配線パター
ン部分において、このシリコン・ノジュールが発生する
と、高抵抗部が介在する結果となり、通電時に溶断した
り、或いはその部分でエレクトロマイグレーション現象
が促進されるので、不良品となる。特に4μm以下の配
線パターン部分では、シリコン・ノジュールが発生する
と、残存する高導電率アルミニウム合金部分の幅が大幅
に狭められるので、上ac問題を生じることになる。
Silicon precipitation in interconnects occurs in the form of silicon or silicon-rich alloys precipitated at aluminum grain boundaries, and is commonly referred to as silicon nozzle.
The size is about m. This has significantly lower electrical conductivity than the base material aluminum alloy. Therefore, if these silicon nodules occur in a narrow wiring pattern area, a high resistance part will be present, which will melt when electricity is applied, or promote electromigration in that part, resulting in a defective product. . Particularly in a wiring pattern portion of 4 μm or less, when silicon nodules are generated, the width of the remaining high conductivity aluminum alloy portion is significantly narrowed, resulting in an upper AC problem.

本発明は以上の点に鑑み、シリコン含有アルミニウム合
金を配線材料とした半導体装置において、細幅配線パタ
ーン部分でのシリコン析出を抑制する手段を提供し、も
ってシリコン析出による電流容貸やエレクトロφマイグ
レーション耐性劣化不良の発生を防止すること金目的と
する。
In view of the above points, the present invention provides a means for suppressing silicon precipitation in a narrow wiring pattern portion in a semiconductor device using a silicon-containing aluminum alloy as a wiring material, thereby reducing current carrying capacity and electro-φ migration due to silicon deposition. The objective is to prevent the occurrence of resistance deterioration defects.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明では、線@4μm以下の配線パターンが延在する
部分において、シリコン含有アルミニウム配線層中のシ
リコンをエピタキシャル成長させるダミーのコンタクト
窓を配線の延在方向に沿って繰返し配設し、該繰返し配
役間隔をダミーのコンタクト窓間で配線中にシリコンの
析出が生じない程度に狭くするものでおる。
In the present invention, dummy contact windows for epitaxially growing silicon in a silicon-containing aluminum wiring layer are repeatedly provided along the extending direction of the wiring in a portion where a wiring pattern of 4 μm or less extends. The spacing between the dummy contact windows is narrowed to such an extent that silicon precipitation does not occur in the wiring.

〔作用〕[Effect]

コンタクト窓内の基板露出面においては、降温過程で配
線層中からシリコンが同相エピタキシャル成長すること
が知られているが、本発明者がこの現象を桂々検討、観
紐しfc結果、このコンタクト窓内への固相エピタキシ
ャル成長に伴って、その周囲の配線層中からシリコンが
供給される結果、コンタクト窓の周囲では配線層中での
シリコン析出、シリコン・ノジュールの形成が抑圧され
ている事実を見出した。本発明ではこの作用をダミーの
コンタクト窓を繰返し配設することで積極的に利用する
ものである。コンタクト窓での同相エピタキシャル成長
によるシリコン析出防止効果は、シリコン含廟量や熱処
理免件等にもよるが、コンタクト窓から最大で50μm
程度離れた配線延在部分にまで及ぶ。それ故、コンタク
ト窓なしで、絶縁膜上を50μm程度以上延在する細幅
で長尺の配線パターン部分には、本発明に従ってダミー
のコンタクト窓全配設するのがよい。これにより、細幅
配線パターンでは、過剰シリコンは大部分が固相エピタ
キシャル成長に消費される結果、シリコン・ノジュール
の形成が抑圧される。
It is known that on the exposed surface of the substrate inside the contact window, silicon grows in-phase epitaxially from the wiring layer during the temperature cooling process. As a result of solid-phase epitaxial growth inside the contact window, silicon is supplied from the surrounding wiring layer, which suppresses silicon precipitation and the formation of silicon nodules in the wiring layer around the contact window. Ta. In the present invention, this effect is actively utilized by repeatedly arranging dummy contact windows. The effect of preventing silicon precipitation by in-phase epitaxial growth on the contact window is limited to a maximum of 50 μm from the contact window, although it depends on the silicon content and heat treatment requirements.
It extends to the wiring extension part which is a certain distance away. Therefore, in accordance with the present invention, it is preferable to provide all dummy contact windows in a narrow and long wiring pattern portion extending over about 50 μm or more on an insulating film without a contact window. As a result, in a narrow wiring pattern, most of the excess silicon is consumed in solid-phase epitaxial growth, and as a result, the formation of silicon nodules is suppressed.

〔実施例〕〔Example〕

第1囚は本発明実施例の半導体装置の要部平面図であり
、第2図はそのX−ガ断面図である。
The first figure is a plan view of a main part of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line X-Ga.

図において、1はシリコン基板、2は絶縁膜、11〜1
3はシリコン含有アルミニウム配線パターン、21〜2
5はコンタクト窓、31はゲートt&、41〜44はn
十型領域、50はシリコンeノジュール、60はシリコ
ン固相エピタキシャル成長示す。
In the figure, 1 is a silicon substrate, 2 is an insulating film, 11 to 1
3 is a silicon-containing aluminum wiring pattern, 21-2
5 is a contact window, 31 is a gate t&, 41 to 44 are n
A ten-shaped region, 50 a silicon e-nodule, and 60 a silicon solid-phase epitaxial growth.

第1−の平面図に見られるように、細幅の配線パターン
110幅4μm以下)に対しては、素子用のコンタクト
部分なしで長く延在する箇r9TVc対し、ダミーのn
十型領域43.44i配置して、ここへダミーのコンタ
クト窓24.25i−介して配線層をコンタクトさせる
。ダミー−コンタクト窓の配置間隔は1210μmとす
る。ダミーのn+型領領域4344は、配線11を基板
1から電気的に分離するために設けであるが、接地配線
などで分離不要の場合は、基板P型表面を露出させてよ
く、n十型領域43.44全省略してよい。
As seen in the 1st plan view, for the narrow wiring pattern 110 (width 4 μm or less), the dummy n
Ten-shaped regions 43 and 44i are arranged, and the wiring layer is contacted thereto through dummy contact windows 24 and 25i. The arrangement interval of the dummy contact windows is 1210 μm. The dummy n+ type region 4344 is provided to electrically isolate the wiring 11 from the substrate 1, but if separation is not necessary due to ground wiring etc., the substrate P type surface may be exposed, and the n+ type Areas 43 and 44 may be completely omitted.

大幅の配線パターン13(例えば幅10μm)では、基
板へのコンタクト窓なしで長く延長する部分においても
、ダミーのコンタクト窓は不要である。ここではシリコ
ン・ノジーール50が発生しても、配線幅九対して占有
する幅が僅かであるため、配線抵抗を壇大させることが
ない。即ち、残存する高専を率部分で十分電流を九せる
ので支障は生じない。
In the case of a large wiring pattern 13 (for example, 10 μm in width), a dummy contact window is not required even in a long extended portion without a contact window to the substrate. Here, even if the silicon nozzle 50 occurs, it occupies a small width compared to the nine wiring widths, so it does not significantly increase the wiring resistance. In other words, there will be no problem because the remaining technical colleges will be able to reduce the current sufficiently.

第2図断面図を参照して、ここではドレイン41゜ソー
ス42用のコンタクト窓21.22内、及びダミー・コ
ンタクト窓23.24内において、シリコンの固相エピ
タキシャル層60が形成された様子を示しである。この
シリコン固相エピタキシャル層は、熱処理工程における
降温過程で、過飽和のシリコンがシリコン含有アルミニ
ウム配線層中から析出して、基板単胎晶表面に成長する
ものである。その際成長されるシリコンは、コンタクト
窓から数lOμm離れた配線層部分からも供給されるた
め1逆に配1M層中でのシリコンの析出、ノジュール形
成は抑f!+1されるものである。
Referring to the cross-sectional view in FIG. 2, the state in which the solid-phase epitaxial layer 60 of silicon is formed in the contact window 21.22 for the drain 41° source 42 and the dummy contact window 23.24 is shown here. This is an indication. In this silicon solid-phase epitaxial layer, supersaturated silicon is precipitated from the silicon-containing aluminum wiring layer and grows on the single crystal surface of the substrate during the cooling process in the heat treatment process. The silicon grown at this time is also supplied from the wiring layer portion several lOμm away from the contact window, so on the contrary, silicon precipitation and nodule formation in the 1M layer are suppressed! +1 is given.

配線層中でのシリコンの析出、ノジュール形成は、コン
タクト窓たして長尺に延在する配置パターン部分で発生
するから、このような部分に本発明によるダミーのコン
タクト懇ヲ散在さセることが重畳である。タミーのコン
タクト袋という手法は、例えば特開昭55−65446
号公報に見られるように、配線と基板との合金反応が味
子用コンタクト窓部分で過熟に生じるのを防ぐ、といっ
た口重で九子用コンタクト窓に隣接配置するという形態
では既知である。この場合には素子用コンタクト窓に近
接した箇DIのみにタミーのコンタクト窓を配置t′!
することになる。それ故、本発明のように、長尺の配線
延在h2分でのンリコン析出防止の機能。
Since silicon precipitation and nodule formation in the wiring layer occur in contact windows and long-extending arrangement pattern parts, dummy contacts according to the present invention can be scattered in such parts. are superimposed. For example, Tammy's contact bag method is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-65446.
As seen in the publication, it is known that the alloy is placed adjacent to the contact window for Kuko in order to prevent the alloy reaction between the wiring and the board from occurring excessively at the contact window for Ajiko. . In this case, the tummy contact window is placed only in the area DI close to the element contact window t'!
I will do it. Therefore, as in the present invention, there is a function of preventing the precipitation of phosphorus during the long wiring extension h2 minutes.

効果はない。シリコン・ノジュール発生抑j圧による不
良防止の効果は、本発明に従い、長尺の細幅配線パター
ン部分圧対して、ダミーのコンタクト窓kn返し配設す
ることによって得られるものである。
It has no effect. The effect of preventing defects by suppressing the generation of silicon nodules can be obtained by, according to the present invention, arranging a dummy contact window for a partial pressure of a long narrow wiring pattern.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、シリコン含南アルミニウム配線層を用
いた半導体装置において、細幅配線バクーン部分でのシ
リコン析出、ノジュール形成による不良の発生をダミー
のコンタクト窓配設によって防止でき、半導体装置の製
造歩留り向上、信頼性並びに寿命の向上という効果が得
られるものである。
According to the present invention, in a semiconductor device using a silicon-containing aluminum wiring layer, it is possible to prevent defects caused by silicon precipitation and nodule formation at narrow wiring back portions by providing a dummy contact window, and to manufacture semiconductor devices. The effects of improved yield, reliability, and life can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明実施例装置の矢部平向図、f42図は本
発明実施例装置のx−x’断面図である。 1 ・・・・・・・・・・・・・・・シリコン基板、2
・・・・・・・・・・・・・・絶縁膜、11〜13・・
・・・・シリコン含有アルミニウム配線1、21〜25
・・・・・・コンタクト窓、31 ・・・・・・・・・
・・・ゲート電極、41〜44・・・・・・n+型領場
1.50・・・・・・・・・・・・シリコン・ノジュー
ル、60 ・・・・・・・・・・・・・・・シリコン固
相エピタキシャル層。
FIG. 1 is a plan view of the apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIG. 1 ・・・・・・・・・・・・・・・Silicon substrate, 2
......Insulating film, 11-13...
...Silicon-containing aluminum wiring 1, 21 to 25
・・・・・・Contact window, 31 ・・・・・・・・・
...Gate electrode, 41-44...N+ type field 1.50...Silicon nodule, 60... ...Silicon solid phase epitaxial layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  半導体基板(1)上に絶縁膜(2)を介して延在する
シリコン含有アルミニウム配線層のうち、線幅4μm以
下の配線パターンが延在する部分(11)において、配
線層中のシリコンをエピタキシャル成長させるダミーの
コンタクト窓(24),(25)を配線の延在方向に沿
って繰返し配設し、該繰返し配設の間隔をダミーのコン
タクト窓間で配線中にシリコンの析出が生じない程度に
狭くしたことを特徴とする半導体装置。
In a silicon-containing aluminum wiring layer extending on a semiconductor substrate (1) via an insulating film (2), silicon in the wiring layer is grown epitaxially in a portion (11) where a wiring pattern with a line width of 4 μm or less extends. Dummy contact windows (24) and (25) are repeatedly arranged along the extending direction of the wiring, and the intervals between the repeated arrangement are set to such an extent that silicon precipitation does not occur in the wiring between the dummy contact windows. A semiconductor device characterized by being narrow.
JP28100186A 1986-11-26 1986-11-26 Semiconductor device Pending JPS63133649A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015185793A (en) * 2014-03-26 2015-10-22 株式会社豊田中央研究所 semiconductor device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015185793A (en) * 2014-03-26 2015-10-22 株式会社豊田中央研究所 semiconductor device
US9437700B2 (en) 2014-03-26 2016-09-06 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Semiconductor device

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