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JPH0669208A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Publication number
JPH0669208A
JPH0669208A JP3070324A JP7032491A JPH0669208A JP H0669208 A JPH0669208 A JP H0669208A JP 3070324 A JP3070324 A JP 3070324A JP 7032491 A JP7032491 A JP 7032491A JP H0669208 A JPH0669208 A JP H0669208A
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JP
Japan
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wiring
layer
semiconductor device
disconnection
discontinuity
Prior art date
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Pending
Application number
JP3070324A
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English (en)
Inventor
博 ▲おの▼田
Hiroshi Onoda
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.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP3070324A priority Critical patent/JPH0669208A/ja
Priority to KR1019920003968A priority patent/KR100238400B1/ko
Priority to US08/113,665 priority patent/US5859476A/en
Publication of JPH0669208A publication Critical patent/JPH0669208A/ja
Priority to US08/471,205 priority patent/US5639690A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルミと高融点電導層の積層配線において、
Alのランダムな断線を防止し、均一な配線抵抗を得る。 【構成】 上記積層配線において、所定の一定間隔にく
びれ部分１４を設ける。該くびれ部分１４を設けると、
配線１１形成後の熱処理において、Al１２の断線をくび
れ部分１４に制御できる。また、この断線が生じると、
ストレスが解放されるため、以後、ストレスマイグレー
ション、エレクトロマイグレーションによるAl１２のラ
ンダムな断線も抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はＬＳＩ等の半導体装置
に係り、特にアルミと高融点電導層の積層配線に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来の半導体装置の特にアルミ配
線に注目した構造断面図である。この図において、１は
Si基板、２はＬＯＣＯＳ酸化膜、３はSi基板中に作り込
まれた拡散層、４はシリサイドもしくはポリサイドの配
線、５は中間絶縁膜、６は各素子を結合するアルミ配線
である。
【０００３】ここで、アルミ配線６としては、従来、Al
−Si合金，Al−Si−Cu合金等の単層配線が使われていた
が、半導体装置の高密度化に伴ないAl合金と高融点電導
層（例えばTiN ，Ti−Ｗ，WSi2，MoSi2 ，WN，Ｗなど）
の積層構造が使われるようになってきた。その理由は、
配線の細線化、薄膜化に伴ない特にアルミ配線が１μm
以下になると、ストレスマイグレーション耐性が劣化
し、配線の信頼性が低下するため、ストレスマイグレー
ション耐性、エレクトロマイグレーション耐性の非常に
高い高融点電導層をAlの下層もしくは上層として、ある
いは上下層として用いる積層構造とすると、ストレスマ
イグレーション、エレクトロマイグレーションによりア
ルミが断線しても、上層または下層あるいは上下層の高
融点電導層で電気的導通が得られ、半導体装置の不良に
至らないためである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の装置では、高融点電導層で電気的導通が得られると
言えども、配線が微細化すると、Alの断線がランダムに
発生する。Alの断線は上記のエレクトロマイグレーショ
ン、ストレスマイグレーションによる発生の他、Al配線
を形成後、多層配線では中間絶縁膜の形成、単層配線も
しくは多層配線の上層配線ではパッシベーション膜形成
時に熱膨張係数の違いにより、ウエハ冷却時に生じる。
この発生もランダムに生じる。このランダムな断線の発
生の結果、配線抵抗の場所によるバラツキが生じること
になる。この結果、半導体装置の動作スピード、動作タ
イミングに部分的なバラツキが生じ、半導体装置の特性
を劣化することになるという問題点があった。
【０００５】この発明は、以上述べた積層配線における
Alのランダムな断線による配線抵抗のバラツキという問
題点を除去し、均一な配線抵抗を有した半導体装置を提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、アルミと高
融点電導層の積層配線を有する半導体装置において、前
記積層配線に所定の一定間隔毎にくびれ部分を設けるよ
うにしたものである。
【０００７】
【作用】積層配線に所定の一定間隔毎にくびれ部分を設
けておけば、配線形成後の熱処理時においてAlの断線
が、強度の弱い前記くびれ部分で生じることになる。す
なわち、配線形成後の熱処理時におけるAlの断線を前記
くびれ部分に場所を制御して生じさせることができる。
しかも、この断線を予め設けるようにすれば、それによ
り応力の解放が行われるから、以後、ストレスマイグレ
ーション、エレクトロマイグレーションによるAlのラン
ダムな断線も抑制される。結局、この発明によれば、Al
のランダムな断線がすべて抑制され、均一な配線抵抗を
得ることができる。
【０００８】
【実施例】以下この発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１はこの発明の一実施例を示し、(a) は配線
の平面図、(b) は配線の断面図である。この配線１１
は、上層がAl１２、下層が高融点電導層ここではTiN 層
１３の積層構造で形成されており、各々の厚みは例えば
Al１２が４０００Å、TiN 層１３が１０００Åである。
また、この配線１１は例えば１μm 幅で形成されるが、
５０〜５００μm 程度の範囲内の一定間隔でくびれ部１
４が設けられる。このくびれ部１４の配線幅は、他の部
分の配線幅の最大1/2 程度とする。また、このくびれ部
１４の長さはできるだけ小さくて良い。現在の配線ステ
ッパーの解像限界ではくびれ部１４の長さは0.５μm 程
度であるが、リソグラフィーの改良に従ってできるだけ
小さくする。
【０００９】この様な構造の配線１１を形成後、この配
線１１を多層配線（例えば２層配線）の下層の配線とし
て使用するなら、次に層間絶縁膜の形成を行う。又、一
層配線の場合ならば、パッシベーション膜の形成を行
う。これら絶縁膜の形成時、もしくは、シンター工程な
どの熱処理を経ると、アルミの線膨張係数がSi，SiO2等
基板材料の線膨張係数に比較し１桁大きい事から、熱処
理の昇温時にAlの体積膨張が大きく塑性変形が生じ、冷
却時には体積減少が基板材料よりも大きい事からAl中に
熱ストレスが生じ、強度の弱い部分から断線が生じる。
上記一実施例の如く、くびれ部１４を一定間隔に形成し
た配線１１では、図２に示すようにこのくびれ部１４に
於てAl１２の断線が生じ、Al断線の場所を制御する事が
できる。またこのようにしてAl１２に断線が生じると、
ストレスの解放が行われるので、以後、ストレスマイグ
レーション、エレクトロマイグレーションによるAl１２
のランダムな断線も抑制される。
【００１０】なお、上記一実施例のAl／TiN の積層配線
の場合、Al１２とTiN 層１３の比抵抗をそれぞれ３μΩ
・cm，１００μΩ・cmとし、Al１２の断線のギャップを
１μm と仮定すると、Al１２の抵抗の断線１個当りの抵
抗増加率は、１cmの配線に対し約1.５％となる。また、
Al１２の厚さが３０００Åの場合は約１％増、Al１２の
厚さが６０００Åの場合は約２％増となる。この抵抗の
増加は予測がつくので、回路に影響のないように設計す
ることができる。
【００１１】なお、上記一実施例では、下層の高融点電
導層としてTiN を用いたが、Ti−Ｗ，WSi2など他の高融
点金属を用いることもできる。また、上層のAlについて
も、１００％Alの外、Al−Si合金、Al−Si−Cu合金など
を用いることができる。さらに上記一実施例は、Alの下
に高融点電導層を有する積層構造について示したが、Al
の上に高融点電導層を有する、あるいはAlの上下に高融
点電導層を有する積層構造についてもこの発明を適用で
きる。
【００１２】
【発明の効果】以上説明した様に、この発明によれば、
アルミと高融点電導層からなる積層配線にある一定の間
隔でくびれ部分を設けたので、配線形成後の熱処理時に
おけるAlの断線を前記くびれ部分に制御することができ
る。また、その断線によりストレスが解放されるので、
以後、ストレスマイグレーション、エレクトロマイグレ
ーションによるAlのランダムな断線も抑制できる。結
局、この発明によれば、Alのランダムな断線をすべて抑
制でき、均一な配線抵抗を得ることができ、その結果と
して動作スピードや動作タイミングに部分的なバラツキ
のない信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の半導体装置の一実施例を示す平面図
および断面図である。
【図２】この発明の一実施例におけるAlの断線状態を示
す断面図である。
【図３】従来の半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
１１ 配線 １２ Al １３ TiN 層 １４ くびれ部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年８月１６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アルミと高融点電導層の積層配線を有す
    る半導体装置において、 前記積層配線に所定の一定間隔毎にくびれ部分を設けた
    ことを特徴とする半導体装置。
JP3070324A 1991-03-12 1991-03-12 半導体装置 Pending JPH0669208A (ja)

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JP3070324A JPH0669208A (ja) 1991-03-12 1991-03-12 半導体装置
KR1019920003968A KR100238400B1 (ko) 1991-03-12 1992-03-11 반도체장치
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