JPS634648A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPS634648A
JPS634648A JP14860686A JP14860686A JPS634648A JP S634648 A JPS634648 A JP S634648A JP 14860686 A JP14860686 A JP 14860686A JP 14860686 A JP14860686 A JP 14860686A JP S634648 A JPS634648 A JP S634648A
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JP
Japan
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wiring layer
wiring
silicon
aluminum
layer
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Pending
Application number
JP14860686A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Ito
伊東 康雄
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPS634648A publication Critical patent/JPS634648A/en
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Abstract

PURPOSE:To inhibit electromigration effectively, and to obtain resistance strong even against mechanical stress by forming a metallic wiring in three layer structure. CONSTITUTION:A metallic wiring is constituted of first-third wiring layers 25-27, the metallic wiring consisting of the three layers is patterned through a photoetching method, and sintered (alloyed), and an oxide film 28 for protection is deposited on the metallic wiring. Since the first wiring layer 25 is shaped from aluminum to which silicon is implanted, junction breakdown with source- drain regions 23 as N<+> diffusion layers can be prevented in the same manner as conventional devices. Since the silicon concentration of the second wiring layer 26 is made higher than the first wiring layer 25 and the third wiring layer 27, a diffusion toward the first wiring layer 25 or the third wiring layer 27 from the second wiring layer 26 is promoted in silicon in aluminum. Accordingly, the segregation of silicon can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、例えば高集積化された半導体装置の電極間
を接続するために使用されるアルミニウム配線部を改良
した半導体装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention provides a semiconductor device in which an aluminum wiring part used for connecting electrodes of a highly integrated semiconductor device is improved. Regarding.

(従来の技術) 例えば、第2図に示すように半導体装置のアルミニウム
配$911は、半導体基板12に形成された例えば素子
部となるN+拡散層13とのコンタクト部14を有し、
他の素子部ざらには電極間を電気的に接続するために使
用されている。この場合、アルミニウム配[111とN
+拡散層12とのコンタクトの際に、アルミニウムがN
+拡散層12を突扱けて半導体基板13内に拡散するこ
とを防止するため、このアルミニウム配線11には数パ
ーセントの重層化でシリコンが注入されたものが使用さ
れる。
(Prior Art) For example, as shown in FIG. 2, an aluminum interconnect 911 of a semiconductor device has a contact portion 14 with an N+ diffusion layer 13 formed on a semiconductor substrate 12 and serving as an element portion, for example.
The other element parts are used to electrically connect electrodes. In this case, aluminum wiring [111 and N
+When contacting with the diffusion layer 12, aluminum
In order to prevent the +diffusion layer 12 from being tampered with and being diffused into the semiconductor substrate 13, the aluminum wiring 11 is made of silicon implanted with a layered layer of several percent.

しかしながら、このようにアルミニウムとシリコンを合
金化した配線においては、シリコンのアルミニウム中で
の動きが問題となってきている。
However, in wiring made of an alloy of aluminum and silicon, the movement of silicon in aluminum has become a problem.

このシリコンとアルミニウムの合金配線を例えば100
℃〜200℃の^瀉状態で放置すると、粒界拡散により
アルミニウム配線11中のシリコンがグレインのトリプ
ルポイントに偏析し、第3図に示すようなシリコンノジ
ュール15が発生する。このシリコンノジュール15が
発生した部分では電流密度が増大してエレクトロマイグ
レーション耐性が悪化すると共に、アルミニウムはその
部分で硬化しストレスによる機械的損傷を受けやすくな
るので断線に至ることもある。
For example, 100% of this silicon and aluminum alloy wiring
When left in a cooled state at a temperature of .degree. C. to 200.degree. C., silicon in the aluminum wiring 11 segregates into triple points of grains due to grain boundary diffusion, and silicon nodules 15 as shown in FIG. 3 are generated. In the area where the silicon nodules 15 are generated, the current density increases and electromigration resistance deteriorates, and the aluminum hardens in that area and becomes susceptible to mechanical damage due to stress, which may lead to wire breakage.

(発明が解決しようとする問題点) この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、エレ
クトロマイグレーションの発生を防ぐと共に、機械的ス
トレスに強い半導体装置を提供しようとするものである
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been made in view of the above points, and aims to prevent the occurrence of electromigration and provide a semiconductor device that is resistant to mechanical stress.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) すなわちこの発明にあっては、金属配線を3層構造とす
るものであり、第1の配線層をシリコンが注入されたア
ルミニウムから形成し、第2の配線層は多結晶シリコン
、またはシリコンと高融点金属との化合物から形成し、
第3の配線層をアルミニウム、またはシリコンが注入さ
れたアルミニウムから形成するようにしたものである。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) That is, in this invention, the metal wiring has a three-layer structure, and the first wiring layer is formed from silicon-injected aluminum. , the second wiring layer is formed from polycrystalline silicon or a compound of silicon and a high melting point metal,
The third wiring layer is formed from aluminum or silicon-injected aluminum.

(作用) 上記のような構造の金属配線にあっては、第2の配線層
におけるシリコン濃度が第1および第2の配線層のシリ
コン濃度よりも高くなり、シリコンの拡散方向が効果的
に制御されてシリコンの偏析が防止されるようになる。
(Function) In the metal wiring having the above structure, the silicon concentration in the second wiring layer is higher than the silicon concentration in the first and second wiring layers, and the direction of silicon diffusion is effectively controlled. This prevents silicon segregation.

(実施例) 以下第1図を参照してこの発明の一実施例を説明する。(Example) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

この実施例で示される半導体装置にあっては、トランジ
スタを構成するために、半導体基板21に活性化領域を
形成後、ゲート電極22を写真蝕刻法によってノぐター
ニングし、N型の不純物であるABTS+またはp31
1等をイオン注入することにより自己整合的にソース・
ドレイン領域23を形成するようにしている。次にゲー
ト電極22上および基板21全面に酸化1124を堆積
する。そして、ソース・ドレイン電極23に電位を与え
るためのコンタクトを形成するために、酸化1124を
ドライエツチングで部分的に除去し、その後、シリコン
が数パーセントの重量比でドープされたアルミニウムを
全面にスパッタして第1の配線層25を形成する。この
第1の配線層25は、上記領域23に至る酸化膜24に
形成したコンタクトホール部を含む状態で形成されてい
る。次にこの第1の配線層25上にシリコン、またはシ
リコンと高融点金属との化合物をスパッタして第2の配
線層26を形成する。そして、アルミニウム配線でポン
ディングパッドも形成するので、そのボンディング性の
ために、第2の配線層26上にアルミニウム、または数
パーセントの重量比でシリコンがドープされたアルミニ
ウムをスパッタして第3の配線層21を形成する。
In the semiconductor device shown in this embodiment, in order to form a transistor, an active region is formed in the semiconductor substrate 21, and then the gate electrode 22 is turned by photolithography to form an N-type impurity. ABTS+ or p31
By implanting ions of 1st class, the source and
A drain region 23 is formed. Next, oxide 1124 is deposited on the gate electrode 22 and the entire surface of the substrate 21. Then, in order to form a contact for applying a potential to the source/drain electrode 23, the oxide 1124 is partially removed by dry etching, and then aluminum doped with silicon at a weight ratio of several percent is sputtered over the entire surface. Then, the first wiring layer 25 is formed. This first wiring layer 25 is formed to include a contact hole portion formed in the oxide film 24 reaching the region 23. Next, a second wiring layer 26 is formed on the first wiring layer 25 by sputtering silicon or a compound of silicon and a high melting point metal. Since bonding pads are also formed using aluminum wiring, aluminum or aluminum doped with silicon at a weight ratio of several percent is sputtered onto the second wiring layer 26 to improve its bonding properties. A wiring layer 21 is formed.

すなわち、半導体装置の金属配線は、これらの第1、第
2および第3の配線1125〜27により構成される。
That is, the metal wiring of the semiconductor device is constituted by these first, second, and third wirings 1125 to 27.

そして写真蝕刻法によりこの3層の金属配線をバターニ
ングした後、シンター(合金化)を行なう。そして、こ
の金属配線上に保護用の酸化膜28を堆積する。
After patterning these three layers of metal wiring by photolithography, sintering (alloying) is performed. Then, a protective oxide film 28 is deposited on this metal wiring.

第1の配線層25はシリコンが注入されたアルミニウム
から形成されているので、従来と同様にN+拡散層であ
るソース・ドレイン領域23との接合破壊を防止するこ
とができる。また第2の配線層26は第1の配線層25
および第3の配線層27よりんシリコン濃度が高いので
、アルミニウム中のシリコンは第2の配線126から第
1の配線!a25または第3の配線層21に向かっての
拡散が促進されるようになる。したがって、第3図に示
したようなシリコンの偏析を防止することが可能となる
Since the first wiring layer 25 is made of aluminum into which silicon is implanted, it is possible to prevent junction breakdown with the source/drain region 23, which is an N+ diffusion layer, as in the conventional case. Further, the second wiring layer 26 is the first wiring layer 25.
Since the silicon concentration in the third wiring layer 27 is higher than that in the third wiring layer 27, the silicon in the aluminum flows from the second wiring 126 to the first wiring! Diffusion toward a25 or the third wiring layer 21 is promoted. Therefore, it is possible to prevent silicon segregation as shown in FIG.

[発明の効果] 以上のようにこの発明によれば、金属配線を3層構造と
したことによってエレクトロマイグレーションを効果的
に抑制することができ、しかも各層のグレインサイズが
異なるため機械的なストレスに対しても強い耐性を得る
ことができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, electromigration can be effectively suppressed by forming the metal wiring into a three-layer structure, and since the grain sizes of each layer are different, mechanical stress can be suppressed. It can also provide strong resistance.

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

第1図はこの発明の一実施例に係る半導体装置を説明す
る断面図、第2因は従来の半導体装置を説明する断面図
、第3図は従来の半導体装置におけるシリコンの偏析状
態を示す図である。 21・・・半導体基板、22・・・ゲート電極、23・
・・ソース・ドレイン領域、24・・・酸化膜、25・
・・第1の配線層、26・・・第2の配線層、27・・
・第3の配線層、28・・・保護用の酸化層。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 愚策1図 第2図
FIG. 1 is a sectional view illustrating a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, the second factor is a sectional view illustrating a conventional semiconductor device, and FIG. 3 is a diagram illustrating the segregation state of silicon in a conventional semiconductor device. It is. 21... Semiconductor substrate, 22... Gate electrode, 23...
... Source/drain region, 24... Oxide film, 25.
...First wiring layer, 26...Second wiring layer, 27...
- Third wiring layer, 28...protective oxide layer. Applicant's agent Patent attorney Takeshi Suzue Foolish plan Figure 1 Figure 2

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体装置に形成された素子コンタクト部あるい
は電極部等に接続されるように形成され、シリコンが注
入されたアルミニウムから成る第1の配線層と、 この第1の配線層上に形成され、多結晶シ リコン、またはシリコンと高融点金属との化合物から成
る第2の配線層と、 この第2の配線層上に形成され、アルミニ ウム、またはシリコンが注入されたアルミニウムから成
る第3の配線層とを具備し、 上記第1乃至第3の3層にした配線層で金 属配線部が構成されるようにしたことを特徴とする半導
体装置。
(1) A first wiring layer made of silicon-injected aluminum and formed to be connected to an element contact part or an electrode part formed in a semiconductor device; and a first wiring layer formed on this first wiring layer. , a second wiring layer made of polycrystalline silicon, or a compound of silicon and a high-melting point metal, and a third wiring layer formed on the second wiring layer and made of aluminum or silicon-injected aluminum. A semiconductor device comprising: a metal wiring section comprising three wiring layers, the first to third layers.
(2)上記第2の配線層のシリコン濃度は上記第1の配
線層のシリコン濃度よりも高いことを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の半導体装置。
(2) The semiconductor device according to claim 1, wherein the silicon concentration of the second wiring layer is higher than the silicon concentration of the first wiring layer.
JP14860686A 1986-06-25 1986-06-25 Semiconductor device Pending JPS634648A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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