JPH0558652B2 - - Google Patents
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- JPH0558652B2 JPH0558652B2 JP61212083A JP21208386A JPH0558652B2 JP H0558652 B2 JPH0558652 B2 JP H0558652B2 JP 61212083 A JP61212083 A JP 61212083A JP 21208386 A JP21208386 A JP 21208386A JP H0558652 B2 JPH0558652 B2 JP H0558652B2
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- wiring layer
- aluminum alloy
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- wiring
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Description
【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に関し、特に、アルミニウ
ム合金配線層の最小配線間隔が2μm以下である
ような超高集積度の半導体装置に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a semiconductor device, and particularly to an ultra-highly integrated semiconductor device in which the minimum wiring spacing of aluminum alloy wiring layers is 2 μm or less.
第2図は、例えば「電子集積回路、アリソン
著、マグロウヒル社刊、1975年」(Electronic
Integrated Circuits、J.Allison、McGraw−
Hill、1975、邦訳「集積回路」、マグロウヒル好
学社)第1章に示された従来の半導体装置を示す
平面図であり、第3図は第2図のA−A線断面図
である。第2図、第3図において、1は半導体基
板、2は絶縁膜、3はアルミニウム合金から成る
配線層(以下「アルミニウム合金配線層」とい
う)である。
Figure 2 shows, for example, "Electronic Integrated Circuits," Allison, McGraw-Hill Publishing, 1975.
Integrated Circuits, J. Allison, McGraw−
2 is a plan view showing the conventional semiconductor device shown in Chapter 1 (Hill, 1975, Japanese translation "Integrated Circuits", McGraw-Hill Kogakusha), and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line A--A in FIG. 2. In FIGS. 2 and 3, 1 is a semiconductor substrate, 2 is an insulating film, and 3 is a wiring layer made of aluminum alloy (hereinafter referred to as "aluminum alloy wiring layer").
従来の半導体装置においては、半導体基板1上
に集積回路構成に必要なトランジスタ・コンデン
サ・抵抗等(これらについては、本発明の説明上
不要なため、図示してない)を形成した後、配線
の下地絶縁膜2を形成し、必要な部分にコンタク
ト穴(図示せず)を形成する。その後、全体にア
ルミニウム合金配線層3を0.5〜1.5μmの厚さで
形成し、このアルミニウム合金配線層3をフオト
リソグラフイ手法によつて所定の平面形状にパタ
ーニングする。 In a conventional semiconductor device, after forming transistors, capacitors, resistors, etc. necessary for an integrated circuit configuration on a semiconductor substrate 1 (these are not shown because they are unnecessary for explanation of the present invention), wiring is performed. A base insulating film 2 is formed, and contact holes (not shown) are formed in necessary parts. Thereafter, an aluminum alloy wiring layer 3 is formed over the entire structure to a thickness of 0.5 to 1.5 μm, and this aluminum alloy wiring layer 3 is patterned into a predetermined planar shape by photolithography.
アルミニウム合金配線層3のピツチと間隔は集
積回路の集積度を決める重要な要素であり、その
時々の技術水準の最高度のレベルで到達可能な最
小加工寸法が採用されてきている。その結果、現
在ではすでに配線の幅・間隔共に2μm以下とな
つてきた。配線の幅を決定するもう1つの要素と
して、電流密度がある。エレクトロマイグレーシ
ヨン(Electro−migration)と呼ばれる物理現象
との関係で、配線を流れる電流密度は1×
105A/cm2を越えないようにする必要があり、こ
の制約から、電源ラインやグランドライン等は、
配線幅を5μm以上に広くすることが必要になつ
ている。 The pitch and spacing of the aluminum alloy wiring layers 3 are important factors that determine the degree of integration of an integrated circuit, and the minimum processing dimensions achievable at the highest level of the current state of the art have been adopted. As a result, both the width and spacing of interconnects have now become less than 2 μm. Another factor that determines the width of wiring is current density. Due to the physical phenomenon called electro-migration, the current density flowing through the wiring is 1×
It is necessary not to exceed 10 5 A/cm 2 , and due to this restriction, power lines, ground lines, etc.
It has become necessary to increase the wiring width to 5 μm or more.
従来の半導体装置では、アルミニウム合金配線
層が以上のように構成されているが、このアルミ
ニウム合金配線層には、アニール時に起きる原子
の再配置の結果、第2図、第3図に示すように、
配線層のところどころにヒロツクと呼ばれる突起
3aを生ずるという性質がある。本発明者の実験
によれば、この突起3aは時として2μm以上の
高さ(幅方向の伸び)になる場合があり、しかも
配線幅5μm以上のような広い配線の両側にはよ
く出るが、幅2μm以下の細い配線ではほとんど
見られないという特徴を持つ。
In conventional semiconductor devices, the aluminum alloy wiring layer is constructed as described above, but as a result of the rearrangement of atoms that occurs during annealing, the aluminum alloy wiring layer has the following properties as shown in FIGS. 2 and 3. ,
The wiring layer has a property of producing protrusions 3a called hills here and there. According to the inventor's experiments, this protrusion 3a sometimes has a height of 2 μm or more (extension in the width direction), and moreover, it often appears on both sides of wide wiring such as wiring width of 5 μm or more. It has the characteristic that it is almost never seen in thin wiring with a width of 2 μm or less.
以上述べたような突起3aの高さが配線の間隔
以上になると、例えば第3図に模式的に示すよう
に、配線間が電気的に短絡してしまい、集積回路
として動作しないという致命的な欠点を生ずる。
このため、従来の半導体装置では、配線間隔を
2μm以下にする技術があつたとしても、電源ラ
インやグランドラインのような幅の広い配線の両
側は2μm以上の間隔をとらざるを得ないという
問題があつた。 If the height of the protrusions 3a as described above exceeds the spacing between the wires, for example, as schematically shown in FIG. produce defects.
For this reason, in conventional semiconductor devices, the wiring spacing is
Even if there was a technology to reduce the thickness to 2 μm or less, there was a problem in that it would be necessary to maintain a gap of 2 μm or more on both sides of wide wiring such as power supply lines and ground lines.
本発明はこのような点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、ヒロツクによる
配線間の短絡の可能性の無い高信頼・高集積の半
導体装置を得ることにある。 The present invention has been made in view of these points, and its object is to provide a highly reliable and highly integrated semiconductor device that is free from the possibility of short circuits between wiring lines due to blocks.
このような目的を達成するために本発明は、配
線幅が5μm以上のアルミニウム合金配線層を有
する半導体装置において、上記配線層の一端が他
の配線層と近接して設けられ、かつこの配線層の
一端から隔離して溝が形成されていることを特徴
とするものである。
In order to achieve such an object, the present invention provides a semiconductor device having an aluminum alloy wiring layer with a wiring width of 5 μm or more, in which one end of the wiring layer is provided close to another wiring layer, and the wiring layer It is characterized in that a groove is formed separately from one end of the groove.
本発明のように、5μm以上の幅を有するアル
ミニウム合金配線層の一端つまり隣接配線層と対
向する側端に溝を形成することによつて、配線側
端部でのヒロツク発生は完全に無くなることが実
験的に確認された。アルミニウム合金配線層の側
端に溝を入れることで、側端部のヒロツクが発生
しなくなる原因として次のようなメカニズムが考
えられる。
As in the present invention, by forming a groove at one end of the aluminum alloy wiring layer having a width of 5 μm or more, that is, at the side end facing the adjacent wiring layer, the occurrence of hillocks at the wiring side end can be completely eliminated. was experimentally confirmed. The following mechanism is considered to be the reason why the formation of grooves at the side edges of the aluminum alloy wiring layer prevents the occurrence of hillocks at the side edges.
一般に、アルミニウム合金におけるヒロツクの
発生は、アルミニウム合金のグレインの形成と膜
応力の緩和機構にもとづく現象で、膜の内部応力
および膜外からのパツシベーシヨン膜等を通じて
加わる応力を緩和するために、グレインバウング
リーの変型が起こる。特に自由端となつている膜
と外界との境界部においては、変型を阻止する力
が働きにくいため変型が集中しやすく、その結果
としてヒロツクが発生する。 In general, the occurrence of hillocks in aluminum alloys is a phenomenon based on the formation of grains in aluminum alloys and the relaxation mechanism of film stress. A transformation of Gree occurs. In particular, at the boundary between the free end of the membrane and the outside world, it is difficult for the force to prevent deformation to act, so deformation tends to concentrate, resulting in hillocks.
そこで本発明のように、配線層の側端に溝を入
れてやると、部分的にその部分のアルミニウムは
小さなグレインに分断されているために、広い範
囲からの応力が局所的に集中して大きなヒロツク
を発生させるというメカニズム自体が働かなくな
る。その結果として、ヒロツクの発生がほぼ完全
に抑えられることになる。ただし、膜全体として
は依然として必要な応力緩和は行なわれる必要が
あるが、本発明のような構造ではヒロツク発生を
阻止したい側端部では応力緩和に伴なう大幅なア
ルミニウム原子の移動が生じず、それ以外の場所
に応力が向うということに外ならない。 Therefore, when grooves are made at the side edges of the wiring layer as in the present invention, the aluminum in that area is partially divided into small grains, so stress from a wide range is locally concentrated. The mechanism itself that generates large hirotsuku no longer works. As a result, the occurrence of hock is almost completely suppressed. However, the necessary stress relaxation still needs to be carried out for the film as a whole, but with the structure of the present invention, significant movement of aluminum atoms due to stress relaxation does not occur at the side edges where the occurrence of hillocks should be prevented. , it is inevitable that the stress will be directed elsewhere.
上記のようなメカニズムからみて、LSIパター
ン上に使用するアルミニウム合金配線層の幅を全
て、例えば2μm以下にして、電流の多く流れる
部分は何本もの配線を並列に並べたり、あるいは
網目状にアルミニウム層の一部をくり抜いたりし
てもヒロツクの防止には役立つ。しかし、そのよ
うな構成をとつた場合は、LSIパターンに要請さ
れる第1の要求である高集積化という点で著しく
面積の損失を伴うため、現実的な解決にはなり得
ない。細い配線の並列や網目配線で実効的に同程
度の電流経路断面積を実現しようとすれば、配線
の占有面積は概ね2倍に達してしまい、集積度の
向上を著しく損なうためである。 In view of the above mechanism, the width of all aluminum alloy wiring layers used on the LSI pattern should be, for example, 2 μm or less, and areas where a large amount of current flows should be lined up in parallel with many wires, or wired in a mesh pattern using aluminum. Even cutting out part of the layer can help prevent cracks. However, such a configuration cannot be a practical solution because it involves significant area loss in terms of high integration, which is the first requirement for LSI patterns. This is because if an attempt is made to effectively achieve the same current path cross-sectional area using parallel thin wires or mesh wires, the area occupied by the wires will approximately double, which will significantly impede the improvement in the degree of integration.
この点本発明では、たとえ幅数10μmの配線層
に適用しても、適用に伴う占有面積の損失はせい
ぜい0.5μm幅の程度と一定(これは最小パターン
寸法で決まる)にできるために、LSIパターン設
計上の面積損失は最小限に抑えられるという特徴
がある。 In this regard, in the present invention, even if applied to a wiring layer with a width of several tens of micrometers, the loss of occupied area accompanying the application can be kept constant at most about a width of 0.5 micrometers (this is determined by the minimum pattern size). A feature is that area loss in pattern design can be minimized.
本発明に係わる半導体装置の一実施例を第1図
に示す。第1図において、3はアルミニウム合金
配線層、3aはアルミニウム合金配線層3に発生
したヒロツク、4は幅の広いアルミニウム合金配
線層3が他の配線層と近接する部分に対応して設
けられた溝であり、この溝4はアルミニウム合金
配線層3の一端から隔離して平行に形成されてい
る。この場合、上記溝4の幅は、互いに多少のブ
リツジがかかつても良いため、通常の配線層の間
隔よりもずつと小さくて良い。
An embodiment of a semiconductor device according to the present invention is shown in FIG. In Fig. 1, 3 is an aluminum alloy wiring layer, 3a is a hillock generated in the aluminum alloy wiring layer 3, and 4 is a wide aluminum alloy wiring layer 3 provided corresponding to a portion adjacent to another wiring layer. This groove 4 is formed parallel to and separated from one end of the aluminum alloy wiring layer 3. In this case, the width of the grooves 4 may be slightly smaller than the interval between the normal wiring layers, since it is acceptable for the grooves to have some degree of bridging.
従来例においては、幅が5μm以上あるような
広い配線層では、その両側の側端にヒロツクが発
生した。しかるに本装置では、そのような幅の広
い配線層のうち、少なくとも隣接の配線層が接近
している部分において、その隣接側の配線層の一
部に第1図に示すような溝4を設けたため、隣接
配線層と対向する側端では幅の細い配線層と同じ
ような構造となり、隣接配線層との間にヒロツク
を生じて短絡を起こすようなことはない。溝4の
幅が広いと実際上の面積損失が大きいのと同じこ
とになるが、実際には溝4は通常のアルミニウム
配線層のように完全に分離しているというような
必要性はなく、単に、ヒロツクを発生させるよう
なアルミニウムの大幅な移動がアニール時に起こ
りにくくするだけのためであるので、集積回路パ
ターンとしての最小寸法よりもはるかに小さな幅
で良いことが確認されている。従つて、溝4を設
けることによる面積損失は極めて少なくて済む。 In the conventional example, in a wide wiring layer having a width of 5 μm or more, hillocks were generated at both side edges. However, in this device, at least in a portion of such a wide wiring layer where adjacent wiring layers are close to each other, a groove 4 as shown in FIG. 1 is provided in a part of the adjacent wiring layer. Therefore, the side end facing the adjacent wiring layer has a structure similar to that of a narrow wiring layer, and there is no possibility that short circuits will occur due to hillocks between the wiring layers and the adjacent wiring layer. If the width of the groove 4 is wide, the actual area loss will be large, but in reality, the groove 4 does not need to be completely separated like in a normal aluminum wiring layer. It has been confirmed that the width can be much smaller than the minimum dimension as an integrated circuit pattern, since the purpose is simply to make it difficult for large movements of aluminum that would cause hillocks to occur during annealing. Therefore, the area loss due to providing the groove 4 can be extremely small.
なお、上記実施例では、溝4を必要な長さにわ
たつて一体で設ける場合について示したが、これ
らをいくつかの領域に分けて設けても良く、ま
た、いくつかの溝のうちの一部をアルミニウム合
金配線層3で開口をなすように形成しても良いこ
とは言うまでもない。 In the above embodiment, the case where the grooves 4 are provided integrally over the necessary length is shown, but these may be provided in several areas, or one of the grooves may be provided in several areas. It goes without saying that the portion may be formed in the aluminum alloy wiring layer 3 so as to form an opening.
以上説明したように本発明は、幅が5μm以上
のアルミニウム合金配線層に側端に沿つて溝を形
成することにより、アニール時にアルミニウムが
移動して側端にヒロツクが生ずるのを防止できる
ので、隣接配線層との短絡故障がなく高密度なア
ルミニウム合金配線層を有する半導体装置を簡単
に得ることができる効果がある。
As explained above, in the present invention, by forming grooves along the side edges of an aluminum alloy wiring layer with a width of 5 μm or more, it is possible to prevent aluminum from moving during annealing and forming hills at the side edges. This has the effect of easily obtaining a semiconductor device having a high-density aluminum alloy wiring layer without any short-circuit failures with adjacent wiring layers.
第1図は本発明に係わる半導体装置の一実施例
を示す平面図、第2図は従来の半導体装置を示す
平面図、第3図は第2図のA−A線断面図であ
る。
3……アルミニウム合金配線層、3a……ヒロ
ツク、4……溝。
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a semiconductor device according to the present invention, FIG. 2 is a plan view showing a conventional semiconductor device, and FIG. 3 is a sectional view taken along the line A--A in FIG. 3... Aluminum alloy wiring layer, 3a... Hillock, 4... Groove.
Claims (1)
層を有する半導体装置において、上記配線層の一
端が他の配線層と近接して設けられ、かつこの配
線層の一端から離隔して溝が形成されていること
を特徴とする半導体装置。1. In a semiconductor device having an aluminum alloy wiring layer with a wiring width of 5 μm or more, one end of the wiring layer is provided close to another wiring layer, and a groove is formed at a distance from one end of this wiring layer. A semiconductor device characterized by:
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61212083A JPS6366950A (en) | 1986-09-08 | 1986-09-08 | Semiconductor device |
| JP5030259A JPH0713965B2 (en) | 1986-09-08 | 1993-02-19 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61212083A JPS6366950A (en) | 1986-09-08 | 1986-09-08 | Semiconductor device |
| JP5030259A JPH0713965B2 (en) | 1986-09-08 | 1993-02-19 | Semiconductor device |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5030259A Division JPH0713965B2 (en) | 1986-09-08 | 1993-02-19 | Semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6366950A JPS6366950A (en) | 1988-03-25 |
| JPH0558652B2 true JPH0558652B2 (en) | 1993-08-27 |
Family
ID=26368589
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61212083A Granted JPS6366950A (en) | 1986-09-08 | 1986-09-08 | Semiconductor device |
| JP5030259A Expired - Lifetime JPH0713965B2 (en) | 1986-09-08 | 1993-02-19 | Semiconductor device |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5030259A Expired - Lifetime JPH0713965B2 (en) | 1986-09-08 | 1993-02-19 | Semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JPS6366950A (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH0456226A (en) * | 1990-06-25 | 1992-02-24 | Matsushita Electron Corp | Semiconductor device |
| JPH0521427A (en) * | 1991-07-11 | 1993-01-29 | Nec Corp | Metal interconnection of semiconductor integrated circuit |
| JP2755239B2 (en) * | 1995-11-25 | 1998-05-20 | 日本電気株式会社 | Package for semiconductor device |
| JP2019053177A (en) | 2017-09-14 | 2019-04-04 | 東芝メモリ株式会社 | Exposure device and method |
-
1986
- 1986-09-08 JP JP61212083A patent/JPS6366950A/en active Granted
-
1993
- 1993-02-19 JP JP5030259A patent/JPH0713965B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0713965B2 (en) | 1995-02-15 |
| JPH0629286A (en) | 1994-02-04 |
| JPS6366950A (en) | 1988-03-25 |
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