JPH0724305B2 - Semiconductor device - Google Patents
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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係り、特に、その配線導体におけ
るコンタクト電極部周辺の形状に特徴を有するものであ
る。The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device characterized by a shape around a contact electrode portion in a wiring conductor thereof.
＜従来の技術＞ 集積回路などのシリコン基板を備えた半導体装置の配線
導体材料としては、アルミニウムが一般的である。そし
て、このような配線を施すときは、通常、オーミックコ
ンタクトを形成するために400〜450℃の熱処理を行う。
ところが、アルミニウム配線を施す場合には、熱処理に
よってシリコン基板とアルミニウム配線との接触面で基
板のシリコン原子が溶融して配線内部に入り込む一方、
アルミニウム原子が基板内部に食い込んで配線内部にア
ルミニウムのボイドが生じ、配線抵抗の増大もしくは断
線というような、いわゆるコンタクトスパイク現象が起
こる。特に、このとき、アルミニウムが拡散層深さより
も深く基板内部に食い込んで、PN接合面を突き抜けると
接合短絡が生じてしまう。<Prior Art> Aluminum is generally used as a wiring conductor material of a semiconductor device including a silicon substrate such as an integrated circuit. When such wiring is applied, heat treatment is usually performed at 400 to 450 ° C. to form an ohmic contact.
However, when aluminum wiring is applied, while heat treatment causes the silicon atoms of the substrate to melt at the contact surface between the silicon substrate and the aluminum wiring and enter the inside of the wiring,
Aluminum atoms dig into the inside of the substrate to form aluminum voids inside the wiring, which causes a so-called contact spike phenomenon such as an increase in wiring resistance or disconnection. In particular, at this time, when aluminum penetrates deeper than the depth of the diffusion layer into the substrate and penetrates the PN junction surface, a junction short circuit occurs.
このようなコンタクトスパイク現象の発生を抑制するた
めには、チタン（Ti）やタングステン（Ｗ）などの高融
点金属をシリコン基板とアルミニウム配線との間に介在
させる方法が用いられているが、この方法では製造工程
が複雑となり、しかも、微細加工が難しい。In order to suppress the occurrence of such contact spike phenomenon, a method of interposing a refractory metal such as titanium (Ti) or tungsten (W) between the silicon substrate and the aluminum wiring is used. The method complicates the manufacturing process and also makes microfabrication difficult.
そこで、従来から、予めシリコン（Si）を添加したアル
ミニウム合金を配線導体材料として用いることが広く行
われている。しかし、この方法においては、添加物濃度
を高めるほど、コンタクトスパイク現象の抑制効果が大
きくなる一方、濃度が高くなると、アルミニウム合金中
のシリコンが基板との接触面に析出するシリコンノジュ
ール現象が生じて接触抵抗が増大したり、配線のエレク
トロマイグレーションが促進されるといった弊害が生じ
てしまう。そのため、このような弊害を避けるために、
アルミニウムに加えるシリコン添加濃度を１〜４％程度
としている。Therefore, conventionally, an aluminum alloy to which silicon (Si) has been added in advance has been widely used as a wiring conductor material. However, in this method, as the additive concentration is increased, the effect of suppressing the contact spike phenomenon is increased, while when the concentration is increased, a silicon nodule phenomenon occurs in which silicon in the aluminum alloy precipitates on the contact surface with the substrate. This causes adverse effects such as increase in contact resistance and promotion of electromigration of wiring. Therefore, in order to avoid such adverse effects,
The concentration of silicon added to aluminum is set to about 1 to 4%.
＜発明が解決しようとする問題点＞ 半導体装置において、配線導体の平面パターン形状をす
るときは、電源ライン（Vcc）、接地ライン（GND）、共
通バスなどの大電流が流れる部位や特別に配線抵抗を小
さくしたい部位は幅広パターンとし、電流容量の増加と
抵抗値の低減を図っている。第３図はこのような配慮の
もとに設計された配線パターンの要部を示す平面図であ
り、基板内に形成された回路素子としてのトランジスタ
のベース拡散領域31上に図示していない絶縁膜を介して
配線導体32,34が配置されている状態を表している。こ
の図において、配線導体32はコンタクト電極部33を通じ
てエミッタ拡散領域30と接続され、また配線導体34はコ
ンタクト電極部35でベース拡散領域31と接続されてい
る。<Problems to be solved by the invention> In a semiconductor device, when forming a plane pattern of a wiring conductor, a portion such as a power supply line (Vcc), a ground line (GND), a common bus, through which a large current flows, or special wiring The part where the resistance is desired to be reduced has a wide pattern to increase the current capacity and reduce the resistance value. FIG. 3 is a plan view showing a main part of a wiring pattern designed with such consideration, and an insulating layer (not shown) is formed on the base diffusion region 31 of the transistor as a circuit element formed in the substrate. The state where the wiring conductors 32 and 34 are arranged through the film is shown. In this figure, the wiring conductor 32 is connected to the emitter diffusion region 30 through the contact electrode portion 33, and the wiring conductor 34 is connected to the base diffusion region 31 through the contact electrode portion 35.
ところで、前述したように、配線導体材料としてアルミ
ニウム合金を用いることによってコンタクトスパイク現
象の発生をある程度抑制することができるが、幅の広い
配線がシリコン基板と接する部位、すなわち、第３図に
おける配線導体32のコンタクト電極部33ではコンタクト
スパイク現象の抑制効果が小さい。その理由としては、
幅の広い配線ではその材料であるアルミニウムの量が多
いので、コンタクトスパイク現象の進行に必要なアルミ
ニウムの補給が幅の狭い配線に比べて容易に行われるた
めと考えられる。By the way, as described above, the occurrence of the contact spike phenomenon can be suppressed to some extent by using an aluminum alloy as the wiring conductor material. However, the portion where the wide wiring contacts the silicon substrate, that is, the wiring conductor in FIG. In the contact electrode portion 33 of 32, the effect of suppressing the contact spike phenomenon is small. The reason is
It is considered that since the amount of aluminum, which is a material of the wide wiring, is large, it is easier to replenish the aluminum necessary for the progress of the contact spike phenomenon than the narrow wiring.
本発明はかかる従来の問題点に鑑み、コンタクトスパイ
ク現象の進行を抑制し、信頼性の向上を図ることができ
る半導体装置の提供を目的とする。In view of such conventional problems, an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of suppressing progress of a contact spike phenomenon and improving reliability.
＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は、このような目的を達成するために、半導体基
板上に、コンタクト電極を覆う部分でコンタクトスパイ
ク現象が発生した際に外周部分からアルミニウム原子の
補給が生じる程度に広い幅のアルミニウムよりなる配線
導体が設けられ、その配線導体のコンタクト電極を覆う
部分の周囲位置が、その覆う部分とその外周部分とを一
部のみで接続するように切り欠かれ、コンタクトスパイ
ク現象が発生した際にこの切り欠きにより外周部分から
のアルミニウム原子の補給が妨げられるように構成し
た。<Means for Solving the Problems> In order to achieve such an object, the present invention replenishes aluminum atoms from the outer peripheral portion when a contact spike phenomenon occurs in a portion covering a contact electrode on a semiconductor substrate. A wiring conductor made of aluminum having a width that is wide enough to cause is formed, and the peripheral position of the portion of the wiring conductor that covers the contact electrode is notched so that the covering portion and the outer peripheral portion are connected only partially. When the contact spike phenomenon occurs, the notch prevents the supply of aluminum atoms from the outer peripheral portion.
＜作用＞ 上記構成によると、その配線導体のコンタクト電極を覆
う部分の周囲位置が、その覆う部分とその外周部分とを
一部のみで接続するように切り欠かれていて、コンタク
ト電極を覆う部分でコンタクトスパイク現象が発生した
としても、その進行に必要な外周部分からのアルミニウ
ムの補給が妨げられるので、その補給量が減少すること
になる。<Operation> According to the above configuration, the peripheral position of the portion of the wiring conductor covering the contact electrode is cut out so as to connect only the portion covering the contact electrode and the outer peripheral portion thereof, and the portion covering the contact electrode. Even if the contact spike phenomenon occurs, the supply of aluminum from the outer peripheral portion necessary for its progress is hindered, so that the supply amount is reduced.
その結果、コンタクトスパイク現象の進行が抑制される
ことになり、アルミニウムが拡散深さよりも深く食い込
んで半導体装置のPN接合面を突き抜けることが防止され
る。As a result, the progress of the contact spike phenomenon is suppressed, and aluminum is prevented from penetrating deeper than the diffusion depth and penetrating the PN junction surface of the semiconductor device.
＜実施例＞ 以下、本発明を図面に示す実施例に基づき詳細に説明す
る。<Examples> Hereinafter, the present invention will be described in detail based on Examples shown in the drawings.
第１実施例 第１図は、本発明の第１実施例を示す半導体装置として
のトランジスタの配線パターンの概略平面図である。こ
の図において、符号10はエミッタ拡散領域、11はベース
拡散領域、12は電源配線もしくは接地配線としてのエミ
ッタ・アルミニウム配線、13はベース・アルミニウム配
線である。First Embodiment FIG. 1 is a schematic plan view of a wiring pattern of a transistor as a semiconductor device showing a first embodiment of the present invention. In this figure, reference numeral 10 is an emitter diffusion region, 11 is a base diffusion region, 12 is an emitter / aluminum wiring as a power supply wiring or ground wiring, and 13 is a base / aluminum wiring.
エミッタ拡散領域10およびベース拡散領域11はシリコン
基板に不純物を拡散することによってそれぞれ形成さ
れ、エミッタ拡散領域10には図示していない絶縁膜に形
成されたコンタクトホールを介して線幅の広いエミッタ
・アルミニウム配線12のコンタクト電極部14が接続され
ている。そして、このコンタクト電極部14周囲の一部に
は、エミッタ・アルミニウム配線12の本体部12aとその
コンタクト電極部14とを互いに離間させる切欠部15が形
成されている。The emitter diffusion region 10 and the base diffusion region 11 are respectively formed by diffusing impurities into a silicon substrate, and the emitter diffusion region 10 has a wide line width through a contact hole formed in an insulating film (not shown). The contact electrode portion 14 of the aluminum wiring 12 is connected. A notch 15 that separates the body portion 12a of the emitter / aluminum wiring 12 and the contact electrode portion 14 from each other is formed in a part of the periphery of the contact electrode portion 14.
そのため、オーミックコンタクト形成時に、このコンタ
クト電極部14にコンタクトスパイク現象が発生したとし
ても、その進行に必要なエミッタ・アルミニウム配線12
からのアルミニウムの補給は切欠部15に妨げられ、補給
されにくくなる。その結果、コンタクトスパイク現象の
進行が抑制されることになり、半導体装置の信頼性低下
は防止される。Therefore, even if a contact spike phenomenon occurs in this contact electrode portion 14 during the ohmic contact formation, the emitter / aluminum wiring 12 necessary for its progress
The replenishment of aluminum from the inside is hindered by the notch portion 15, and it is difficult to replenish it. As a result, the progress of the contact spike phenomenon is suppressed, and the reduction in reliability of the semiconductor device is prevented.
なお、ベース拡散領域11には、コンタクトホールを介し
てベース・アルミニウム配線13のコンタクト電極部16が
接続されているが、その線幅はエミッタ・アルミニウム
配線12の線幅よりも大幅に狭く、コンタクトスパイク現
象が発生しても進行しにくい。したがって、図において
は、そのコンタクト電極部16周囲には切欠部を形成して
いないが、この周囲にも切欠部を形成してもよいことは
いうまでもない。The base diffusion region 11 is connected to the contact electrode portion 16 of the base / aluminum wiring 13 through a contact hole, but the line width thereof is significantly narrower than that of the emitter / aluminum wiring 12, and the contact Even if a spike phenomenon occurs, it is difficult to proceed. Therefore, in the drawing, the notch portion is not formed around the contact electrode portion 16, but it goes without saying that the notch portion may be formed also around this.
第２実施例 第２図は、本発明の第２実施例を示す配線パターンの概
略平面図である。この図において、符号20はベース拡散
領域、21は電源配線もしくは接地配線としてのベース・
アルミニウム配線である。Second Embodiment FIG. 2 is a schematic plan view of a wiring pattern showing a second embodiment of the present invention. In this figure, reference numeral 20 is a base diffusion area, and 21 is a base wiring as a power supply wiring or a ground wiring.
Aluminum wiring.
ベース拡散領域20はシリコン基板に不純物を拡散するこ
とによって形成され、ベース抵抗として作用するもので
あって、このベース拡散領域20には図示していない絶縁
膜に形成されたコンタクト・ホールを介して線幅の広い
ベース・アルミニウム配線21のコンタクト電極部22が接
続されている。そして、このコンタクト電極部22周囲に
は、ベース・アルミニウム配線21の本体部21aとそのコ
ンタクト電極部22とを互いに離間させる切欠部22,23が
互いに対向して形成されている。The base diffusion region 20 is formed by diffusing an impurity in a silicon substrate and acts as a base resistance, and the base diffusion region 20 is formed through a contact hole formed in an insulating film (not shown). The contact electrode portion 22 of the base / aluminum wiring 21 having a wide line width is connected. Around the contact electrode portion 22, notches 22 and 23 are formed facing each other so as to separate the main body portion 21a of the base / aluminum wiring 21 and the contact electrode portion 22 from each other.
そのため、ベース・アルミニウム配線21のコンタクト電
極部22にコンタクトスパイク現象が発生したとしても、
その進行は切欠部22,23によって妨げられる。したがっ
て、本実施例においても、前述した第１実施例と同様
に、コンタクトスパイク現象の進行が抑制されることに
なる。Therefore, even if a contact spike phenomenon occurs in the contact electrode portion 22 of the base / aluminum wiring 21,
Its progress is impeded by the notches 22 and 23. Therefore, also in the present embodiment, the progress of the contact spike phenomenon is suppressed as in the first embodiment described above.
なお、以上説明した実施例においては、配線導体材料を
アルミニウムからなるものとして説明したが、これに限
定されるものではなく、シリコンが添加されたアルミニ
ウム合金からなるものであっても同様であることはいう
までもない。また、本発明における半導体装置は、バイ
ポーラ型以外のMOS型などについても適用することがで
きる。In the embodiments described above, the wiring conductor material is described as being made of aluminum, but the wiring conductor material is not limited to this, and the same is true even if it is made of an aluminum alloy to which silicon is added. Needless to say. Further, the semiconductor device of the present invention can be applied to MOS type devices other than bipolar type devices.
＜発明の効果＞ 以上のように、本発明によれば、半導体基板上に、コン
タクト電極を覆う部分でコンタクトスパイク現象が発生
した際に外周部分からアルミニウム原子の補給が生じる
程度に広い幅のアルミニウムよりなる配線導体が設けら
れ、その配線導体のコンタクト電極を覆う部分の周囲位
置が、その覆う部分とその外周部分とを一部のみで接続
するように切り欠かれてなる構成としている。そのた
め、オーミックコンタクト形成時にコンタクトスパイク
現象が発生したとしても、この現象の進行に必要な外周
部分からのアルミニウム原子の補給が切り欠かれた部分
で妨げられることになる。その結果、コンタクトスパイ
ク現象の進行が抑制されることになり、アルミニウムが
拡散深さよりも深く食い込んで半導体装置のPN接合面を
突き抜けることがない。<Advantages of the Invention> As described above, according to the present invention, when the contact spike phenomenon occurs in the portion covering the contact electrode on the semiconductor substrate, aluminum having a width wide enough to supply aluminum atoms from the outer peripheral portion is formed. Is formed, and the peripheral position of the portion covering the contact electrode of the wiring conductor is cut out so that the covering portion and the outer peripheral portion are connected only partially. Therefore, even if a contact spike phenomenon occurs during the formation of ohmic contact, the supply of aluminum atoms from the outer peripheral portion necessary for the progress of this phenomenon is hindered by the notched portion. As a result, the progress of the contact spike phenomenon is suppressed, and aluminum does not penetrate deeper than the diffusion depth and penetrate the PN junction surface of the semiconductor device.
また、配線導体材料としてシリコンを添加したアルミニ
ウム合金を用いたときは、配線内部からのシリコンの析
出路が断たれるので、シリコンノジュール現象の発生が
抑制され、接触抵抗自体が増加することはない。When an aluminum alloy containing silicon is used as the wiring conductor material, the silicon deposition path from inside the wiring is cut off, so that the silicon nodule phenomenon is suppressed and the contact resistance itself does not increase. .
したがって、半導体装置における信頼性の向上を図るこ
とができるという効果がある。Therefore, there is an effect that the reliability of the semiconductor device can be improved.
第１図は本発明の第１実施例を示す半導体装置の配線パ
ターンの概略平面図、第２図はその第２実施例を示す配
線パターンの概略平面図である。また、第３図は従来例
を示す半導体装置の概略平面図である。 12……エミッタ・アルミニウム配線（配線導体）、12a
……本体部、14……コンタクト電極部、15……切欠部、
21……ベース・アルミニウム配線（配線導体）、21a…
…本体部、22……コンタクト電極部、23……切欠部。FIG. 1 is a schematic plan view of a wiring pattern of a semiconductor device showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic plan view of a wiring pattern showing the second embodiment thereof. Further, FIG. 3 is a schematic plan view of a semiconductor device showing a conventional example. 12 …… Emitter / Aluminum wiring (wiring conductor), 12a
...... Main body, 14 ...... Contact electrode, 15 ...... Notch,
21 …… Base / aluminum wiring (wiring conductor), 21a…
… Main body, 22 …… Contact electrode, 23 …… Notch.
Claims (1)
分でコンタクトスパイク現象が発生した際に外周部分か
らアルミニウム原子の補給が生じる程度に広い幅のアル
ミニウムよりなる配線導体が設けられ、その配線導体の
コンタクト電極を覆う部分の周囲位置が、その覆う部分
とその外周部分とを一部のみで接続するように切り欠か
れ、コンタクトスパイク現象が発生した際にこの切り欠
きにより外周部分からのアルミニウム原子の補給が妨げ
られるように構成されてなることを特徴とする半導体装
置。1. A wiring conductor made of aluminum having a width wide enough to supply aluminum atoms from the outer peripheral portion when a contact spike phenomenon occurs in a portion covering a contact electrode on a semiconductor substrate, and the wiring conductor is provided. The peripheral position of the part covering the contact electrode is cut out so as to partially connect the covering part and its outer peripheral part, and when the contact spike phenomenon occurs, the aluminum atom from the outer peripheral part is cut off by this notch. A semiconductor device characterized in that it is configured so as to prevent replenishment of the same.
Priority Applications (1)
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| JP62093579A JPH0724305B2 (en) | 1987-04-15 | 1987-04-15 | Semiconductor device |
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| JPS63258065A JPS63258065A (en) | 1988-10-25 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP62093579A Expired - Lifetime JPH0724305B2 (en) | 1987-04-15 | 1987-04-15 | Semiconductor device |
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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1987
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Also Published As
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| JPS63258065A (en) | 1988-10-25 |
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