JPH0547764A - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents

半導体装置とその製造方法

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JPH0547764A
JPH0547764A JP22340391A JP22340391A JPH0547764A JP H0547764 A JPH0547764 A JP H0547764A JP 22340391 A JP22340391 A JP 22340391A JP 22340391 A JP22340391 A JP 22340391A JP H0547764 A JPH0547764 A JP H0547764A
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JP
Japan
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film
wiring
metal
layer
insulating film
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JP22340391A
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English (en)
Inventor
Kazuya Shiojiri
和也 塩尻
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 多層メタル配線で上層メタル配線の断線を防
止する。 【構成】 下地2上のメタルパターン14,14dは隣
接するメタルパターン間のスペース幅Wが一定になるよ
うに形成されている。メタル配線を形成しない部分では
ダミーメタルパターン14dを残する。層間絶縁膜16
はメタルパターン14や14dの隣接するものの間のス
ペース上で融合して表面が平坦になる厚さに堆積されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はメタル配線をもつ半導体
装置とその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置のメタル配線は、素子が形成
されたシリコン基板上に絶縁膜が形成され、その絶縁膜
にコンタクトホールを形成した後、全面にメタル膜を堆
積し、写真製版とエッチングによりそのメタル膜をパタ
ーン化して配線を形成する。その際隣接するメタル配線
間のスペース幅は任意に設定されており、同一層のメタ
ル配線にあっても場所によってスペース幅が異なってい
る。また配線を必要としない領域ではメタル膜を殆ど除
去している。メタル配線としてはアルミニウムやアルミ
ニウムにわずかなシリコンを含んだアルミニウム−シリ
コン合金などのアルミニウム系配線が主流を占めてい
る。シリコン基板と接続する配線としてもアルミニウム
系配線が用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】半導体装置を高集積化
する目的でメタル配線が多層構造になりつつある。そし
て第1層目のメタル配線自身も高集積化の目的で隣接メ
タル配線間のスペース幅も小さくなる傾向にある。ここ
で、問題となるのは、第1層目メタル配線層と第2層目
メタル配線層の間を絶縁するために形成される層間絶縁
膜の平坦性が悪くなり、第2層目メタル配線が断線する
不良が発生する問題である。図1(A)に示されるよう
に、下地2上に形成された第1層目メタル配線4はスペ
ース幅Wが場所により異なって形成されている。1層目
メタル配線を被う層間絶縁膜6は例えばCVD法により
堆積したBPSG膜などであるが、この層間絶縁膜6が
薄い場合には、図1(A)のようにメタル配線間のスペ
ース幅の小さい部分で段差が大きくなって層間絶縁膜6
上に形成される第2層目メタル配線8に断線部分aが発
生する。
【0004】そこで、層間絶縁膜の平坦性をよくするた
めに層間絶縁膜6の膜厚を厚くしていくと、図1(B)
に示されるようにメタル配線間のスペース幅の狭いとこ
ろでは層間絶縁膜6の上方どおしが融合して下方に鬆1
0を残した状態となって表面が平坦化される。しかし、
1層目メタル配線のスペース幅の広い部分では層間絶縁
膜の上方どおしが融合するような現象が起こらず、かえ
って平坦性が悪くなり、今度はスペース幅の広い部分で
第1層目メタル配線8の断線aが発生する。そこで、本
発明の第1の目的は多層メタル配線で上層メタル配線の
断線を防止することである。
【0005】シリコン基板と接続されるメタル配線にア
ルミニウム系配線を使用した場合、そのメタル配線とシ
リコン基板の素子とのオーミックコンタクトを形成する
目的で配線形成後に熱処理を施す。この熱処理の際に基
板ではシリコンがメタル配線のアルミニウム中へ溶解
し、熱処理後の冷却時にメタル配線中で過飽和となった
シリコンが再び基板表面へ析出してくる。この析出した
シリコンは基板シリコンよりも不純物濃度が低いものと
なり、素子とメタル配線間の電気抵抗が増大して半導体
装置の特性が劣化する問題がある。そこで、本発明の第
2の目的はアルミニウム系配線とシリコン基板との境界
にシリコンが析出するのを抑えてコンタクトの電気抵抗
の増大を防ぐことである。本発明の第3の目的はそのよ
うなコンタクトでの電気抵抗の増大を抑える半導体装置
の製造方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】2層以上の層のメタル配
線の断線の問題を解決するために、第1層目メタル配線
を被う層間絶縁膜の平坦性を改善する。そのために、本
発明では少なくとも第1層目のメタル配線層のメタルパ
ターンのスペース幅を一定になるように配置し、この第
1層目メタル配線を被う層間絶縁膜は隣接するメタルパ
ターン間のスペース上で融合して表面が平坦になる厚さ
に形成する。配線メタルパターンが存在しない部分で
は、メタル層を除去するのではなく、ダミーメタルパタ
ーンを設けて配線メタルパターンとダミーメタルパター
ンとでメタルパターン間のスペース幅を一定にする。
【0007】シリコン基板とアルミニウム系配線との間
のコンタクトの電気抵抗が増大する問題を解決するため
に、本発明では素子が形成されたシリコン基板上に絶縁
膜を形成し、その絶縁膜のコンタクトホールを介して下
層がアルミニウム−シリコン合金膜、上層が純アルミニ
ウム膜にてなる二層構造のメタル配線を配線としてシリ
コン基板と接続させる。
【0008】コンタクトの電気抵抗の増大を抑えた上記
の半導体装置を製造するために、本発明では、以下の工
程(A)から(D)を含む。(A)素子が形成されたシ
リコン基板上に絶縁膜を形成し、その絶縁膜にコンタク
トホールを形成する工程、(B)全面にアルミニウム−
シリコン合金膜を堆積し、その上に純アルミニウム膜を
堆積する工程、(C)前記アルミニウム−シリコン合金
膜と純アルミニウム膜の二層膜をパターン化して配線を
形成する工程、(D)配線とシリコン基板との間にオー
ミックコンタクトを形成するために加熱する工程。
【0009】
【作用】第1層目メタル配線層のメタルパターンのスペ
ース幅を一定にし、層間絶縁膜をそのスペース幅に適合
した厚さに堆積すれば隣接するメタルパターン間のスペ
ース上で層間絶縁膜が融合し、層間絶縁膜の表面が平坦
になり、その上に形成されるメタル配線の断線が起こり
にくくなる。シリコン基板と接触するメタル配線の下層
をアルミニウム−シリコン合金膜、上層を純アルミニウ
ム膜とすれば、下層のアルミニウム−シリコン合金膜は
基板のシリコンが配線中へ溶解するのを抑える役目を果
たし、上層の純アルミニウム膜は、オーミックコンタク
ト形成のための熱処理で下層のアルミニウム−シリコン
合金膜に溶解し冷却時に過飽和となるシリコンを吸収す
る。上層に純アルミニウム膜を形成したことにより、ア
ルミニウム−シリコン合金膜中のシリコン濃度は過飽和
でなくなり、シリコン基板表面へシリコンが析出するの
を抑える。
【0010】
【実施例】図2は第1層目メタル配線層を被う層間絶縁
膜の表面を平坦化した発明の実施例を示している。
(A)に示されるように、下地2上には隣接するメタル
配線間のスペース幅Wが一定になるように配線メタルパ
ターン14が形成されている。下地2は例えばMOSト
ランジスタなどの素子が形成されたシリコン基板上に絶
縁膜が堆積され、その絶縁膜にコンタクトホールが形成
された状態のものである。従来であればメタル配線を形
成しない部分のメタル膜は除去されるが、本発明では図
2(B)に示されるようにダミーメタルパターン14d
を残し、配線メタルパターン14との間のスペース幅W
が一定になるようにしている。層間絶縁膜16は例えば
CVD法により堆積されたPSG膜やBPSG膜であ
り、その膜厚はメタルパターン14や14dの隣接する
ものの間のスペース上で融合して表面が平坦になる厚さ
である。スペース部分には鬆10が残ることがある。1
8は上層メタル配線である。
【0011】図2の実施例のメタル配線を形成するに
は、メタル配線形成工程前まで素子が作り込まれた下地
2上に第1層目メタル配線を形成するためのアルミニウ
ムやアルミニウム合金などのメタル膜を蒸着法やスパッ
タリング法により堆積し、写真製版とエッチングにより
そのメタル膜にパターン化を施してスペース幅Wが一定
になるように配線メタルパターン14とダミーメタルパ
ターン14dを形成する。その上に層間絶縁膜としてC
VD法によりBPSG膜などの絶縁膜16を表面が平坦
化する厚さに堆積する。これにより段差の少ない平坦な
絶縁膜表面が得られる。その絶縁膜16上に第2層目メ
タル膜を堆積し、写真製版とエッチングによりパターン
化を施して第2層目メタル配線を形成する。
【0012】図3(B)は本発明によりコンタクトでの
抵抗値増大を抑えた半導体装置のコンタクト部分を示し
ている。素子が形成されたシリコン基板20上にはBP
SG膜やPSG膜などの層間絶縁膜22が形成され、層
間絶縁膜22にはコンタクトホール24が形成されてい
る。そのコンタクトホール24を経てシリコンを約1%
含むアルミニウム−シリコン合金膜26と上層の純アル
ミニウム膜28とからなる二層構造のメタル配線がシリ
コン基板20と接続されている。基板20と配線との間
にはオーミックコンタクトが形成されており、基板20
と配線との境界にはわずかにシリコンが析出することも
ある。30は析出したシリコンを表わしている。また、
純アルミニウム膜28中には過飽和となったアルミニウ
ム−シリコン合金膜26中のシリコンが拡散した状態と
なっている。
【0013】図3(A),(B)によりこの実施例の製
造方法を説明する。 (A)素子が形成されたシリコン基板20上にCVD法
により層間絶縁膜22を堆積する。層間絶縁膜22には
基板の素子と配線とを接続するためのコンタクトホール
24を写真製版とエッチングにより形成する。全面にメ
タル配線形成のために、シリコンを約1%含むアルミニ
ウム−シリコン合金膜26を蒸着法又はスパッタリング
法により堆積する。アルミニウム−シリコン合金膜26
上にシリコンを含まない純アルミニウム膜28を蒸着法
又はスパッタリング法により堆積し、二層構造のメタル
配線膜とする。この2層のメタル膜を写真製版とエッチ
ングによりパターン化して配線を形成する。
【0014】(B)シリコン基板20と配線との間のオ
ーミックコンタクトを形成するために熱処理を施す。こ
の熱処理の際、加熱時にシリコン基板20のシリコンが
アルミニウム−シリコン合金膜26中へ溶解する。熱処
理終了後、冷却する際、アルミニウム−シリコン合金膜
26中へ溶解したシリコンが過飽和状態となり、一部は
シリコン基板20との境界に析出することもあるが、ま
た一部は上層の純アルミニウム膜28中へ拡散し、純ア
ルミニウム膜28がない場合に比べて析出シリコン30
の量が抑制される。
【0015】
【発明の効果】下層のメタル配線のメタルパターン間の
スペース幅を一定にし、表面が平坦化されるまで層間絶
縁膜を堆積する本発明によれば、その層間絶縁膜上のメ
タル配線の断線が抑えられて信頼性が向上する。基板と
接触するメタル配線を下層がアルミニウム−シリコン合
金膜、上層が純アルミニウム膜とすることにより、配線
と基板との境界へのシリコンの析出を抑え、コンタクト
抵抗の増加を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の配線を示す断面図である。
【図2】一実施例の配線を示す断面図である。
【図3】第2の実施例を製造工程として示す断面図であ
る。
【符号の説明】
14 第1層目メタル配線 16 層間絶縁膜 18 第2層目メタル配線 20 シリコン基板 22 層間絶縁膜 24 コンタクトホール 26 アルミニウム−シリコン合金膜 28 純アルミニウム膜

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多層メタル配線を有する半導体装置にお
    いて、少なくとも第1層目のメタル配線層のメタルパタ
    ーンはスペース幅が一定になるように配置されており、
    この第1層目メタル配線を被う層間絶縁膜は隣接するメ
    タルパターン間のスペース上で融合して表面が平坦にな
    る厚さに形成されている半導体装置。
  2. 【請求項2】 素子が形成されたシリコン基板上に絶縁
    膜が形成され、その絶縁膜のコンタクトホールを介して
    下層がアルミニウム−シリコン合金膜、上層が純アルミ
    ニウム膜にてなる二層構造のメタル配線がシリコン基板
    と接続されている半導体装置。
  3. 【請求項3】 以下の工程(A)から(D)を含む半導
    体装置の製造方法。 (A)素子が形成されたシリコン基板上に絶縁膜を形成
    し、その絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程、 (B)全面にアルミニウム−シリコン合金膜を堆積し、
    その上に純アルミニウム膜を堆積する工程、 (C)前記アルミニウム−シリコン合金膜と純アルミニ
    ウム膜の二層膜をパターン化して配線を形成する工程、 (D)配線とシリコン基板との間にオーミックコンタク
    トを形成するために加熱する工程。
JP22340391A 1991-08-07 1991-08-07 半導体装置とその製造方法 Pending JPH0547764A (ja)

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JP22340391A JPH0547764A (ja) 1991-08-07 1991-08-07 半導体装置とその製造方法

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5604381A (en) * 1995-04-19 1997-02-18 Advanced Micro Devices, Inc. Semiconductor device and method of manufacturing without undercutting conductive lines
US5770518A (en) * 1995-04-19 1998-06-23 Advanced Micro Devices, Inc. Semiconductor device and method of manufacturing without undercutting conductive lines
US8426972B2 (en) 2009-07-08 2013-04-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Semiconductor device and method for manufacturing the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5770518A (en) * 1995-04-19 1998-06-23 Advanced Micro Devices, Inc. Semiconductor device and method of manufacturing without undercutting conductive lines
US8426972B2 (en) 2009-07-08 2013-04-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Semiconductor device and method for manufacturing the same

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