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JP2009218503A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2009218503A
JP2009218503A JP2008063091A JP2008063091A JP2009218503A JP 2009218503 A JP2009218503 A JP 2009218503A JP 2008063091 A JP2008063091 A JP 2008063091A JP 2008063091 A JP2008063091 A JP 2008063091A JP 2009218503 A JP2009218503 A JP 2009218503A
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JP
Japan
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insulating film
region
integrated circuit
dummy
interlayer insulating
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Application number
JP2008063091A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Dobashi
博之 土橋
Yoichi Shikanuma
洋一 鹿沼
Junji Yamada
順治 山田
Kimihide Saito
公英 斉藤
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
System Solutions Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Semiconductor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】ダイシング時に半導体チップの側壁からのクラックが侵入するのを抑制することで信頼性向上を図る。
【解決手段】半導体チップ領域10の表面の端部上に、前記集積回路領域31を取り囲んで平坦化絶縁膜領域30が形成されている。平坦化絶縁膜領域30は、従来のダミー金属層を形成していた部分をダミー絶縁膜で置き換えたものである。集積回路領域31から延びた第1層間絶縁膜12上に、3つのダミー絶縁膜パターン20が一定間隔で形成されている。また、集積回路領域31から延びた第2層間絶縁膜14が3つのダミー絶縁膜パターン20を覆っており、第2層間絶縁膜14にも、3つのダミー絶縁膜パターン21が一定間隔で形成されている。さらに、集積回路領域31から延びた第3層間絶縁膜16が3つのダミー絶縁膜パターン21を覆っており、第3層間絶縁膜16にも、3つのダミー絶縁膜パターン22が一定間隔で形成されている。
【選択図】図4
Reliability is improved by suppressing intrusion of cracks from the side wall of a semiconductor chip during dicing.
A planarization insulating film region is formed on an end portion of a surface of a semiconductor chip region so as to surround the integrated circuit region. The planarization insulating film region 30 is obtained by replacing a portion where a conventional dummy metal layer has been formed with a dummy insulating film. Three dummy insulating film patterns 20 are formed at regular intervals on the first interlayer insulating film 12 extending from the integrated circuit region 31. Further, the second interlayer insulating film 14 extending from the integrated circuit region 31 covers the three dummy insulating film patterns 20, and the three dummy insulating film patterns 21 are also formed on the second interlayer insulating film 14 at regular intervals. ing. Further, the third interlayer insulating film 16 extending from the integrated circuit region 31 covers the three dummy insulating film patterns 21, and the three interlayer insulating film 16 is also formed with three dummy insulating film patterns 22 at regular intervals. ing.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、多層配線を有する半導体装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device having multilayer wiring and a method for manufacturing the same.

従来より、多層配線を有する半導体装置においては、半導体チップ表面の平坦性確保を目的として、LSI領域の配線層間のスペースにダミー金属層が設けられていた。ダミー金属層は、多層配線プロセスを利用した積層構造を有しており、上下に隣接する2つのダミー金属層の間には層間絶縁膜が形成されている。   Conventionally, in a semiconductor device having multilayer wiring, a dummy metal layer has been provided in a space between wiring layers in an LSI region for the purpose of ensuring flatness of the surface of the semiconductor chip. The dummy metal layer has a laminated structure using a multilayer wiring process, and an interlayer insulating film is formed between two adjacent dummy metal layers.

更に、前記LSI領域の外の半導体チップの端にも、同様のダミー金属層が設けられていた。これは、半導体ウエハを切削して複数のチップに分割するダイシングを高精度に行うために、半導体チップの有効領域であるLSI領域から、その外にあるダイシング領域に渡って平坦性を確保するためである。半導体チップ表面の平坦化については、非特許文献1に記載されている。
「LEDプリンタヘッドの最新動向」OKIテクニカルレビュー 2006年 208号 Vol.73 NO.4 28−31頁
Further, a similar dummy metal layer is provided at the end of the semiconductor chip outside the LSI region. This is to ensure flatness from the LSI area, which is the effective area of the semiconductor chip, to the dicing area outside it, in order to perform dicing to cut the semiconductor wafer into a plurality of chips with high precision. It is. Non-patent document 1 describes the planarization of the surface of the semiconductor chip.
“Latest Trends of LED Printer Heads” OKI Technical Review 2006 No. 208 Vol. 73 NO. 4 pages 28-31

しかしながら、ダイシング時に、ダイシングブレードが半導体チップの端のダミー金属層に接触することにより、ダミー金属層が層間絶縁膜から剥がれたり、ダイシングにより露出された半導体チップの側壁から前記層間絶縁膜にクラックが入り、平坦性の悪化や信頼性の低下等の問題を起こすおそれがあった。   However, when the dicing blade is in contact with the dummy metal layer at the end of the semiconductor chip during dicing, the dummy metal layer is peeled off from the interlayer insulating film, or cracks are formed in the interlayer insulating film from the sidewall of the semiconductor chip exposed by dicing. There was a risk of causing problems such as intrusion, deterioration of flatness and deterioration of reliability.

本発明の半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成され、複数の金属層と、各金属層の間に挟まれた複数の層間絶縁膜とを備える集積回路領域と、前記集積回路領域を取り囲んで前記半導体基板の端部上に形成された平坦化絶縁膜領域と、を備えることを特徴とする。   The semiconductor device of the present invention includes an integrated circuit region including a semiconductor substrate, a plurality of metal layers formed on the semiconductor substrate, and a plurality of interlayer insulating films sandwiched between the metal layers, and the integrated circuit And a planarization insulating film region formed on the end portion of the semiconductor substrate so as to surround the region.

本発明の半導体装置の製造方法は、集積回路領域を含む半導体基板上に、第1層間絶縁膜を形成する工程と、前記集積回路領域に形成された前記第1層間絶縁膜上に金属層を形成する工程と、前記集積回路領域の外側に形成された前記第1層間絶縁膜上に前記金属層と同じ厚さを有するダミー絶縁膜パターンを形成する工程と、前記金属層及び前記ダミー絶縁膜パターンを覆う第2層間絶縁膜を形成する工程と、を備えることを特徴とする。   According to a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step of forming a first interlayer insulating film on a semiconductor substrate including an integrated circuit region and a metal layer on the first interlayer insulating film formed in the integrated circuit region are provided. Forming a dummy insulating film pattern having the same thickness as the metal layer on the first interlayer insulating film formed outside the integrated circuit region; the metal layer and the dummy insulating film; Forming a second interlayer insulating film covering the pattern.

本発明によれば、ダミー金属層の部分を絶縁膜で置き換えたので、半導体チップの平坦性を確保できるとともに、ダミー金属層と層間絶縁膜との界面も存在しなくなることから、ダミー金属層の剥がれの問題も解消する。また、前記絶縁膜は層間絶縁膜と一体化して平坦化絶縁膜となることから、ダイシング時に半導体チップの側壁からのクラックが侵入することも抑制され、半導体装置の信頼性向上を図ることができる。   According to the present invention, since the portion of the dummy metal layer is replaced with the insulating film, the flatness of the semiconductor chip can be ensured and the interface between the dummy metal layer and the interlayer insulating film does not exist. The problem of peeling is also solved. In addition, since the insulating film is integrated with the interlayer insulating film to become a planarized insulating film, cracks from the side wall of the semiconductor chip are prevented from entering during dicing, and the reliability of the semiconductor device can be improved. .

[第1の実施形態]
以下、本発明の第1の実施形態による半導体装置について図面を参照して説明する。図1に示すように、半導体ウエハ100の表面には、複数の半導体チップ領域10が上下左右にライン状に延びたダイシング領域DLによって区画されている。複数の半導体チップ領域10は、前記ダイシング領域DLに沿って半導体ウエハ100をダイシングすることにより、複数の半導体チップに分割される領域である。
[First Embodiment]
The semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a plurality of semiconductor chip regions 10 are partitioned on the surface of a semiconductor wafer 100 by dicing regions DL extending in a line shape vertically and horizontally. The plurality of semiconductor chip regions 10 are regions divided into a plurality of semiconductor chips by dicing the semiconductor wafer 100 along the dicing region DL.

図2(図1の部分拡大図)に示すように、半導体チップ領域10の中に、集積回路領域31(半導体素子、配線等により集積回路)が形成されている。そして、半導体チップ領域10の表面の端部上に、前記集積回路領域31を取り囲んで平坦化絶縁膜領域30が形成されている。平坦化絶縁膜領域30はダイシング領域DLまで延びている。また、ダイシング領域DLを間に挟んだ2つの平坦化絶縁膜領域30は、ダイシング領域DLの中心線に対して、左右対称に形成されている。   As shown in FIG. 2 (partially enlarged view of FIG. 1), an integrated circuit region 31 (an integrated circuit made of semiconductor elements, wirings, etc.) is formed in the semiconductor chip region 10. Then, a planarization insulating film region 30 is formed on the edge of the surface of the semiconductor chip region 10 so as to surround the integrated circuit region 31. The planarization insulating film region 30 extends to the dicing region DL. Further, the two planarization insulating film regions 30 sandwiching the dicing region DL are formed symmetrically with respect to the center line of the dicing region DL.

以下、平坦化絶縁膜領域30、集積回路領域31の構造について、図3及び図4を参照しながら説明する。図3は図2の破線で囲まれた領域Rの拡大図であり、図4は図3のX-X線に沿った断面図である。平坦化絶縁膜領域30は、集積回路領域31における多層配線構造を利用して形成しているので、まず、集積回路領域31について説明する。   Hereinafter, the structures of the planarization insulating film region 30 and the integrated circuit region 31 will be described with reference to FIGS. 3 is an enlarged view of a region R surrounded by a broken line in FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. Since the planarization insulating film region 30 is formed using the multilayer wiring structure in the integrated circuit region 31, the integrated circuit region 31 will be described first.

半導体基板11の表面を覆って第1層間絶縁膜12が形成され、この第1層間絶縁膜12上に第1金属層13が形成されている。また、第1金属層13を覆って第2層間絶縁膜14が形成され、この第2層間絶縁膜14上に第2金属層15が形成されている。更に、第2金属層15を覆って第3層間絶縁膜16が形成され、この第3層間絶縁膜16上に第3金属層17が形成されている。最上層の第3金属層17上には、パッシベーション用の保護膜18が形成されている。尚、保護膜18表面の平坦化のために最上層の第3金属層17の上に、第4層間絶縁膜(不図示)を形成し、その第4層間絶縁膜上に保護膜18を形成してもよい。   A first interlayer insulating film 12 is formed to cover the surface of the semiconductor substrate 11, and a first metal layer 13 is formed on the first interlayer insulating film 12. A second interlayer insulating film 14 is formed so as to cover the first metal layer 13, and a second metal layer 15 is formed on the second interlayer insulating film 14. Further, a third interlayer insulating film 16 is formed so as to cover the second metal layer 15, and a third metal layer 17 is formed on the third interlayer insulating film 16. A passivation film 18 for passivation is formed on the uppermost third metal layer 17. In order to flatten the surface of the protective film 18, a fourth interlayer insulating film (not shown) is formed on the uppermost third metal layer 17, and the protective film 18 is formed on the fourth interlayer insulating film. May be.

ここで、第1層間絶縁膜12はBPSG膜、第2層間絶縁膜14、第3層間絶縁膜16、第4層間絶縁膜は平坦化のために、プラズマTEOS膜/SOG膜/プラズマTEOS膜の3層膜構造とすることが好ましく、保護膜18は、パッシベーションのためにシリコン窒化膜やシリコン窒化膜とシリコン酸化膜の積層膜であることが好ましい。   Here, the first interlayer insulating film 12 is a BPSG film, the second interlayer insulating film 14, the third interlayer insulating film 16, and the fourth interlayer insulating film are formed of a plasma TEOS film / SOG film / plasma TEOS film for planarization. A three-layer film structure is preferable, and the protective film 18 is preferably a silicon nitride film or a stacked film of a silicon nitride film and a silicon oxide film for passivation.

また、第1金属層13は、第1層間絶縁膜12に形成されたビアホールC1(これはコンタクトホールと言っても良い)を通して半導体基板11の表面に形成された半導体素子19に接続されている。半導体素子19には、MOSトランジスタ、バイポーラトランジスタ、拡散抵抗素子などが含まれる。   The first metal layer 13 is connected to a semiconductor element 19 formed on the surface of the semiconductor substrate 11 through a via hole C1 (which may be called a contact hole) formed in the first interlayer insulating film 12. . The semiconductor element 19 includes a MOS transistor, a bipolar transistor, a diffusion resistance element, and the like.

ビアホールC1には、金属部材が埋められている。また、第1金属層13と第2金属層15を接続する場合には、第2層間絶縁膜14に形成されたビアホールSC1を通して両者は接続される。ビアホールSC1には、金属部材が埋められている。同様に、第2金属層15と第3金属層17を接続する場合には、第3層間絶縁膜16に形成されたビアホールTC1を通して両者は接続される。ビアホールTC1には、金属部材が埋められている。尚、上記集積回路領域31に関して、図3の平面図における図示を省略してある。   A metal member is buried in the via hole C1. When the first metal layer 13 and the second metal layer 15 are connected, they are connected through the via hole SC1 formed in the second interlayer insulating film 14. A metal member is buried in the via hole SC1. Similarly, when the second metal layer 15 and the third metal layer 17 are connected, they are connected through the via hole TC1 formed in the third interlayer insulating film 16. A metal member is buried in the via hole TC1. The integrated circuit region 31 is not shown in the plan view of FIG.

次に、平坦化絶縁膜領域30の構造について説明する。平坦化絶縁膜領域30は、前記集積回路領域31の外側の半導体基板11上に形成された絶縁膜領域であって、集積回路領域31の高さ(半導体基板11の表面を基準として、最上層の第3金属層17までの高さh1、あるいは、保護膜18の表面までの高さh2)と実質的に同等になるように形成されている。これにより、集積回路領域31からダイシング領域DLに至る領域の平坦性を確保し、ダイシングの精度を向上させることができる。   Next, the structure of the planarization insulating film region 30 will be described. The planarization insulating film region 30 is an insulating film region formed on the semiconductor substrate 11 outside the integrated circuit region 31, and is the uppermost layer with respect to the height of the integrated circuit region 31 (based on the surface of the semiconductor substrate 11). The height h1 up to the third metal layer 17 or the height h2 up to the surface of the protective film 18) is substantially the same. Thereby, the flatness of the area | region from the integrated circuit area | region 31 to the dicing area | region DL can be ensured, and the precision of dicing can be improved.

平坦化絶縁膜領域30は、従来のダミー金属層を形成していた部分をダミー絶縁膜で置き換えたものである。即ち、図4のように、集積回路領域31から延びた第1層間絶縁膜12上に、絶縁膜からなる3つのダミー絶縁膜パターン20が一定間隔で形成されている。   The planarization insulating film region 30 is obtained by replacing a portion where a conventional dummy metal layer has been formed with a dummy insulating film. That is, as shown in FIG. 4, on the first interlayer insulating film 12 extending from the integrated circuit region 31, three dummy insulating film patterns 20 made of an insulating film are formed at regular intervals.

また、集積回路領域31から延びた第2層間絶縁膜14が3つのダミー絶縁膜パターン20を覆っており、第2層間絶縁膜14上にも、3つのダミー絶縁膜パターン21が一定間隔で形成されている。3つのダミー絶縁膜パターン21と下層の3つのダミー絶縁膜パターン20とは重畳している。さらに、集積回路領域31から延びた第3層間絶縁膜16が3つのダミー絶縁膜パターン21を覆っており、第3層間絶縁膜16上にも、3つのダミー絶縁膜パターン22が一定間隔で形成されている。3つのダミー絶縁膜パターン22と下層の3つのダミー絶縁膜パターン21とは重畳している。尚、ダミー絶縁膜パターン20,21,22はそれぞれ3つ形成されているが、平坦化絶縁膜領域30の必要な幅に応じて適宜増減することができる。   Further, the second interlayer insulating film 14 extending from the integrated circuit region 31 covers the three dummy insulating film patterns 20, and the three dummy insulating film patterns 21 are also formed on the second interlayer insulating film 14 at regular intervals. Has been. The three dummy insulating film patterns 21 and the three lower dummy insulating film patterns 20 overlap each other. Further, the third interlayer insulating film 16 extending from the integrated circuit region 31 covers the three dummy insulating film patterns 21, and the three dummy insulating film patterns 22 are also formed on the third interlayer insulating film 16 at regular intervals. Has been. The three dummy insulating film patterns 22 and the lower three dummy insulating film patterns 21 overlap each other. Three dummy insulating film patterns 20, 21, and 22 are formed, but can be appropriately increased or decreased according to the required width of the planarizing insulating film region 30.

前記3つのダミー絶縁膜パターン20を形成するには、第1層間絶縁膜12上に絶縁膜をプラズマCVD法等により堆積し、その後、堆積した絶縁膜上にレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをマスクにして絶縁膜を形成すればよい。ダミー絶縁膜パターン21,22についても同様である。   In order to form the three dummy insulating film patterns 20, an insulating film is deposited on the first interlayer insulating film 12 by a plasma CVD method or the like, and then a resist pattern is formed on the deposited insulating film. An insulating film may be formed using as a mask. The same applies to the dummy insulating film patterns 21 and 22.

また、集積回路領域31の保護膜18が延びて最上層の3つのダミー絶縁膜パターン22を覆っている。前記第4層間絶縁膜を形成する場合には、集積回路領域31から延びた第4層間絶縁膜が最上層の3つのダミー絶縁膜パターン22を覆い、その上に保護膜18が配置されることになる。ダミー絶縁膜パターン20、21、22はそれぞれプラズマTEOS膜のように第1乃至第3層間絶縁膜12,14,16と同質の絶縁膜であることが密着性を高める上で好ましい。   The protective film 18 in the integrated circuit region 31 extends to cover the uppermost three dummy insulating film patterns 22. When the fourth interlayer insulating film is formed, the fourth interlayer insulating film extending from the integrated circuit region 31 covers the uppermost three dummy insulating film patterns 22, and the protective film 18 is disposed thereon. become. The dummy insulating film patterns 20, 21, and 22 are each preferably an insulating film having the same quality as the first to third interlayer insulating films 12, 14, and 16, such as a plasma TEOS film, in order to improve adhesion.

図3の平面図で見ると、上下方向に重なったダミー絶縁膜パターン20,21,22からなるダミー絶縁膜パターン積層体23は、集積回路領域31に沿って上下方向に3列に配列されている。また、図3の左側のダミー絶縁膜パターン積層体23はダイシング領域DLの端を跨いでいる。   In the plan view of FIG. 3, the dummy insulating film pattern stacks 23 including the dummy insulating film patterns 20, 21, and 22 overlapping in the vertical direction are arranged in three rows in the vertical direction along the integrated circuit region 31. Yes. Further, the dummy insulating film pattern laminate 23 on the left side in FIG. 3 straddles the end of the dicing region DL.

上述のように、平坦化絶縁膜領域30を設けたことにより、集積回路領域31からダイシング領域DLに至るまで半導体チップ領域10の平坦性を確保できるとともに、ダミー金属層と層間絶縁膜との界面も存在しなくなることから、ダミー金属層の剥がれの問題も解消する。また、ダミー絶縁膜パターンは層間絶縁膜とは絶縁膜同士であることから密着性が良く、一体化して平坦化絶縁膜となることから、ダイシング時に半導体チップの側壁からのクラックが侵入することも抑制され、半導体装置の信頼性向上を図ることができる。   As described above, by providing the planarization insulating film region 30, the flatness of the semiconductor chip region 10 can be ensured from the integrated circuit region 31 to the dicing region DL, and the interface between the dummy metal layer and the interlayer insulating film can be secured. Therefore, the problem of peeling off of the dummy metal layer is also eliminated. In addition, since the dummy insulating film pattern is an insulating film with the interlayer insulating film, it has good adhesion and is integrated into a flattened insulating film, so that cracks from the side wall of the semiconductor chip may intrude during dicing. The reliability of the semiconductor device can be improved.

尚、保護膜18とダミー絶縁膜パターン22との密着性が弱い場合にはダイシング時の機械的衝撃により保護膜18が剥がれるおそれもある。そこで、そのようなことが懸念される場合には、図5に示すように、ダイシングブレード50が保護膜18と接触しないように、ダイシング領域DL上の保護膜18を除去しておくことが好ましい。図5の構造では、ダイシングブレードの位置ずれを考慮して、保護膜18は平坦化絶縁膜領域30の途中まで除去してある。   If the adhesion between the protective film 18 and the dummy insulating film pattern 22 is weak, the protective film 18 may be peeled off due to mechanical impact during dicing. Therefore, when such a concern is concerned, it is preferable to remove the protective film 18 on the dicing region DL so that the dicing blade 50 does not contact the protective film 18 as shown in FIG. . In the structure of FIG. 5, the protective film 18 is removed partway through the planarization insulating film region 30 in consideration of the positional deviation of the dicing blade.

そして、上述のように構成された半導体ウエハ100をダイシングブレード50でダイシング領域DLに沿ってダイシングすることにより、半導体ウエハ100は複数の半導体チップに分割される。すなわち、上述の複数の半導体チップ領域10が互いに切り離されて、複数の半導体チップとなる。図6にダイシング後の1つの半導体チップを示してある。この場合は、ダミー絶縁膜パターン積層体23がダイシング領域DLの端を跨いで形成されているので、ダイシングブレード50により、ダミー絶縁膜パターン積層体23が切断されることになる。   Then, by dicing the semiconductor wafer 100 configured as described above along the dicing region DL with the dicing blade 50, the semiconductor wafer 100 is divided into a plurality of semiconductor chips. That is, the plurality of semiconductor chip regions 10 are separated from each other to form a plurality of semiconductor chips. FIG. 6 shows one semiconductor chip after dicing. In this case, since the dummy insulating film pattern laminate 23 is formed across the end of the dicing region DL, the dummy insulating film pattern laminate 23 is cut by the dicing blade 50.

ダミー絶縁膜パターンは、集積回路領域31にも利用することができる。即ち、集積回路領域31の平坦化のために用いられていたダミー金属層をダミー絶縁膜パターンで置き換えることで、平坦化確保に加え、ダミー金属層を用いる場合と比べて金属層間の寄生容量を低減する効果を得ることができる。   The dummy insulating film pattern can also be used for the integrated circuit region 31. That is, by replacing the dummy metal layer used for planarization of the integrated circuit region 31 with a dummy insulating film pattern, in addition to ensuring planarization, the parasitic capacitance between the metal layers can be reduced as compared with the case where the dummy metal layer is used. The effect to reduce can be acquired.

図7は、そのようなダミー絶縁膜パターン構造を示す集積回路領域31の断面図である。図示のように、第2層間絶縁膜14上で、第2層目の金属層24と金属層25の間にダミー絶縁膜パターン26を形成する。また、第3層間絶縁膜16上で、金属層27と金属層28の間にダミー絶縁膜パターン29を形成する。こうすることで、金属層の間は絶縁物で満たされることになり、上下又は左右に隣接する金属層の間の寄生容量が低減される。例えば、左右の隣接する金属層27と金属層28の間の寄生容量Cs1、金属層27と下層の金属層33との間の寄生容量Cs2が低減される。   FIG. 7 is a cross-sectional view of the integrated circuit region 31 showing such a dummy insulating film pattern structure. As illustrated, a dummy insulating film pattern 26 is formed between the second metal layer 24 and the metal layer 25 on the second interlayer insulating film 14. Further, a dummy insulating film pattern 29 is formed between the metal layer 27 and the metal layer 28 on the third interlayer insulating film 16. By doing so, the space between the metal layers is filled with an insulator, and the parasitic capacitance between the metal layers adjacent to each other in the vertical and horizontal directions is reduced. For example, the parasitic capacitance Cs1 between the left and right adjacent metal layers 27 and 28 and the parasitic capacitance Cs2 between the metal layer 27 and the lower metal layer 33 are reduced.

[第2の実施形態]
以下、本発明の第2の実施形態による半導体装置について図面を参照して説明する。第1の実施形態ではダミー絶縁膜パターンは、層間絶縁膜と別個のプロセスで形成するが、本実施形態では、TEOS膜/SOG膜/TEOS膜の3層構造の層間絶縁膜の形成プロセスを利用して、ダミー絶縁膜を含む平坦化絶縁膜領域30Aの形成工程を合理化したものである。
[Second Embodiment]
The semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the first embodiment, the dummy insulating film pattern is formed by a process separate from the interlayer insulating film, but in this embodiment, a process for forming an interlayer insulating film having a three-layer structure of TEOS film / SOG film / TEOS film is used. Thus, the process of forming the planarization insulating film region 30A including the dummy insulating film is streamlined.

以下、平坦化絶縁膜領域30Aの形成方法について図8、図9を参照して説明する。
まず、図8(a)に示すように、集積回路領域31の第1金属層13がその上に形成された第1層間絶縁膜12上にプラズマCVD法により、第1のTEOS膜40を形成する。この第1のTEOS膜40は通常のTEOS膜よりも厚く形成する。
Hereinafter, a method of forming the planarization insulating film region 30A will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 8A, a first TEOS film 40 is formed by plasma CVD on the first interlayer insulating film 12 on which the first metal layer 13 in the integrated circuit region 31 is formed. To do. The first TEOS film 40 is formed thicker than a normal TEOS film.

次に、図8(b)に示すように、平坦化絶縁膜領域30Aの第1のTEOS膜40上にレジストパターン41を形成する。ここで、比較のために第1の実施形態のダミー絶縁膜パターン20を破線で示してある。ダミー絶縁膜パターン20は第1金属層13とほぼ同じ高さに形成されているが、第1のTEOS膜40はダミー絶縁膜パターン20より厚く形成している。   Next, as shown in FIG. 8B, a resist pattern 41 is formed on the first TEOS film 40 in the planarization insulating film region 30A. Here, for comparison, the dummy insulating film pattern 20 of the first embodiment is indicated by a broken line. The dummy insulating film pattern 20 is formed at substantially the same height as the first metal layer 13, but the first TEOS film 40 is formed thicker than the dummy insulating film pattern 20.

次に、図8(c)に示すように、レジストパターン41をマスクとして第1のTEOS膜40をエッチングする。エッチング後にレジストパターン41は除去される。若しくは、レジストパターン41と第1のTEOS膜40とを同時にエッチングする、いわゆるエッチバックを行ってもよい。これにより、平坦化絶縁膜領域30Aにおいては、凹凸のあるダミー絶縁膜パターン20Aが形成される。第1金属層13上にはエッチングにより薄くなった第1のTEOS膜40が残される。その膜厚は、通常の3層構造の層間絶縁膜形成プロセスによるものと同じである。   Next, as shown in FIG. 8C, the first TEOS film 40 is etched using the resist pattern 41 as a mask. The resist pattern 41 is removed after the etching. Alternatively, so-called etch back, in which the resist pattern 41 and the first TEOS film 40 are simultaneously etched, may be performed. As a result, an uneven dummy insulating film pattern 20A is formed in the planarizing insulating film region 30A. On the first metal layer 13, the first TEOS film 40 thinned by etching is left. The film thickness is the same as that obtained by an ordinary interlayer insulating film forming process having a three-layer structure.

次に、図8(d)に示すように、ダミー絶縁膜パターン20Aが形成された半導体基板11(半導体ウエハ100)上にSOGを回転塗布(スピンコート)する。すると、
ダミー絶縁膜パターン20Aの凹部にSOG膜42が埋め込まれ、ダミー絶縁膜パターン20Aの表面が平坦になる。更に、SOG膜42上にプラズマCVD法により、第2のTEOS膜43を形成する。このように、ダミー絶縁膜パターン20A(第1TEOS膜)、SOG膜42、第2のTEOS膜43により第2層間絶縁膜14Aが形成される。
Next, as shown in FIG. 8D, SOG is spin coated on the semiconductor substrate 11 (semiconductor wafer 100) on which the dummy insulating film pattern 20A is formed. Then
The SOG film 42 is embedded in the concave portion of the dummy insulating film pattern 20A, and the surface of the dummy insulating film pattern 20A becomes flat. Further, a second TEOS film 43 is formed on the SOG film 42 by plasma CVD. Thus, the second interlayer insulating film 14A is formed by the dummy insulating film pattern 20A (first TEOS film), the SOG film 42, and the second TEOS film 43.

つまり、層間絶縁膜プロセスを利用して、ダミー絶縁膜パターン20Aを含んだ第2層間絶縁膜14Aを形成することができる。図9に示すように、第3層間絶縁膜16A、第4層間絶縁膜44についても上記と同じ方法により形成することができる。   That is, the second interlayer insulating film 14A including the dummy insulating film pattern 20A can be formed by utilizing the interlayer insulating film process. As shown in FIG. 9, the third interlayer insulating film 16A and the fourth interlayer insulating film 44 can also be formed by the same method as described above.

そして、上述のように構成された半導体ウエハ100をダイシングブレード50でダイシング領域DLに沿ってダイシングすることにより、半導体ウエハ100は複数の半導体チップに分割される。すなわち、上述の複数の半導体チップ領域10が互いに切り離されて、複数の半導体チップとなる。図10にダイシング後の1つの半導体チップを示してある。   Then, by dicing the semiconductor wafer 100 configured as described above along the dicing region DL with the dicing blade 50, the semiconductor wafer 100 is divided into a plurality of semiconductor chips. That is, the plurality of semiconductor chip regions 10 are separated from each other to form a plurality of semiconductor chips. FIG. 10 shows one semiconductor chip after dicing.

また、ダミー絶縁膜パターン20Aはレジストパターン41を用いて形成しているので、レジストパターン41を変更することで、任意のダミー絶縁膜パターン20Aを形成することができる。例えば、図11に示すように、平坦化絶縁膜領域30Bの略全体に渡って平坦な、べた状のダミー絶縁膜パターン20Bを形成してもよい。ダミー絶縁膜パターン20Bは、集積回路領域31に隣接する領域に凹部を有しており、凹部にはSOG膜42が埋められ平坦化されている。それ以外の領域は平坦な凸部を形成している。このようなべた状のダミー絶縁膜パターン20Bが、第2乃至第4層間絶縁膜14A,16A,44の一部として形成される。   Further, since the dummy insulating film pattern 20A is formed using the resist pattern 41, the arbitrary dummy insulating film pattern 20A can be formed by changing the resist pattern 41. For example, as shown in FIG. 11, a flat, dummy dummy insulating film pattern 20B may be formed over substantially the entire planarizing insulating film region 30B. The dummy insulating film pattern 20B has a recess in a region adjacent to the integrated circuit region 31, and the SOG film 42 is buried in the recess and planarized. Other regions form flat convex portions. Such a solid dummy insulating film pattern 20B is formed as a part of the second to fourth interlayer insulating films 14A, 16A, and 44.

なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更が可能なことは言うまでもない。例えば第1及び第2の実施形態では、3層配線構造の半導体装置を例として説明したが、本発明は一般の多層配線構造を有する半導体装置に適用することができる。   Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed without departing from the gist thereof. For example, in the first and second embodiments, a semiconductor device having a three-layer wiring structure has been described as an example. However, the present invention can be applied to a semiconductor device having a general multilayer wiring structure.

半導体ウエハを示す平面図である。It is a top view which shows a semiconductor wafer. 図1の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of FIG. 本発明の第1の実施形態による半導体装置(ダイシング前)を示す平面図である。It is a top view which shows the semiconductor device (before dicing) by the 1st Embodiment of this invention. 図3のX−X線における断面図である。It is sectional drawing in the XX line of FIG. 本発明の第1の実施形態による半導体装置(ダイシング後)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device (after dicing) by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態による半導体装置(ダイシング前)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device (before dicing) by the 1st Embodiment of this invention. 集積回路領域を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an integrated circuit area | region. 本発明の第2の実施形態による半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態による半導体装置(ダイシング前)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device (before dicing) by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態による半導体装置(ダイシング後)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device (after dicing) by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態による半導体装置(ダイシング前)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device (before dicing) by the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 半導体チップ領域 11 半導体基板 12 第1層間絶縁膜
13 第1金属層 14 第2層間絶縁膜 15 第2金属層
16 第3層間絶縁膜 17 第3金属層 18 保護膜
19 半導体素子 20、21,22 ダミー絶縁膜パターン
20A,20B ダミー絶縁膜パターン 23 ダミー絶縁膜パターン積層体
24,25 金属層 26 ダミー絶縁膜パターン 27,28 金属層
29 ダミー絶縁膜パターン 30,30A,30B 平坦化絶縁膜領域
40 第1のTEOS膜 41 レジストパターン 42 SOG膜
43 第2のTEOS膜 44 第4層間絶縁膜
50 ダイシングブレード 100 半導体ウエハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor chip area | region 11 Semiconductor substrate 12 1st interlayer insulation film 13 1st metal layer 14 2nd interlayer insulation film 15 2nd metal layer 16 3rd interlayer insulation film 17 3rd metal layer 18 Protective film 19 Semiconductor element 20, 21, 22 dummy insulating film patterns 20A, 20B dummy insulating film patterns 23 dummy insulating film pattern stacks 24, 25 metal layers 26 dummy insulating film patterns 27, 28 metal layers 29 dummy insulating film patterns 30, 30A, 30B planarizing insulating film regions 40 First TEOS film 41 Resist pattern 42 SOG film 43 Second TEOS film 44 Fourth interlayer insulating film 50 Dicing blade 100 Semiconductor wafer

Claims (10)

半導体基板と、
前記半導体基板上に形成され、複数の金属層と、各金属層の間に挟まれた複数の層間絶縁膜とを備える集積回路領域と、
前記集積回路領域を取り囲んで前記半導体基板の端部上に形成された平坦化絶縁膜領域と、を備えることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate;
An integrated circuit region formed on the semiconductor substrate and comprising a plurality of metal layers and a plurality of interlayer insulating films sandwiched between the metal layers;
And a planarization insulating film region formed on an end portion of the semiconductor substrate so as to surround the integrated circuit region.
前記平坦化絶縁膜領域は、前記集積回路領域と実質的に同じ高さに形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the planarization insulating film region is formed at substantially the same height as the integrated circuit region. 前記平坦化絶縁膜領域は、前記集積回路領域から延びた前記複数の層間絶縁膜と、各層間絶縁膜上に形成されたダミー絶縁膜パターンと、を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体装置。 2. The planarization insulating film region includes the plurality of interlayer insulating films extending from the integrated circuit region and a dummy insulating film pattern formed on each interlayer insulating film. Item 3. The semiconductor device according to Item 2. 前記平坦化絶縁膜領域は、前記半導体基板上のダイシング領域上まで延びていることを特徴とする請求項1、2、3のいずれかに記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the planarization insulating film region extends to a dicing region on the semiconductor substrate. 前記集積回路領域を覆う保護膜を備え、前記保護膜は少なくともスクライブ領域の前記平坦化絶縁膜領域上については除去されていることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。 5. The semiconductor device according to claim 4, further comprising a protective film covering the integrated circuit region, wherein the protective film is removed at least on the planarizing insulating film region of the scribe region. 前記集積回路領域の前記半導体基板の垂直方向に隣接する2つの金属層の間に、ダミー絶縁膜パターンが配置されていることを特徴とする請求項1、2、3のいずれかに記載の半導体装置。 4. The semiconductor according to claim 1, wherein a dummy insulating film pattern is disposed between two metal layers adjacent to each other in a vertical direction of the semiconductor substrate in the integrated circuit region. apparatus. 集積回路領域を含む半導体基板上に、第1層間絶縁膜を形成する工程と、
前記集積回路領域に形成された前記第1層間絶縁膜上に金属層を形成する工程と、
前記集積回路領域の外側に形成された前記第1層間絶縁膜上に前記金属層と同じ厚さを有するダミー絶縁膜パターンを形成する工程と、
前記金属層及び前記ダミー絶縁膜パターンを覆う第2層間絶縁膜を形成する工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a first interlayer insulating film on a semiconductor substrate including an integrated circuit region;
Forming a metal layer on the first interlayer insulating film formed in the integrated circuit region;
Forming a dummy insulating film pattern having the same thickness as the metal layer on the first interlayer insulating film formed outside the integrated circuit region;
Forming a second interlayer insulating film covering the metal layer and the dummy insulating film pattern.
集積回路領域を含む半導体基板上に、層間絶縁膜を形成する工程と、
前記集積回路領域に形成された前記層間絶縁膜上に金属層を形成する工程と、
前記金属層及び前記層間絶縁膜を覆う第1のTEOS膜をプラズマCVD法により形成する工程と、
前記集積回路領域の外側に形成された前記第1のTEOS膜上にレジストパターンを形成し、前記第1のTEOS膜をエッチングすることにより、前記レジストパターンに対応したダミー絶縁膜パターンを形成する工程と、
前記ダミー絶縁膜パターンを覆うSOG膜を形成する工程と、
前記SOG膜を覆う第2のTEOS膜をプラズマCVD法により形成する工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming an interlayer insulating film on the semiconductor substrate including the integrated circuit region;
Forming a metal layer on the interlayer insulating film formed in the integrated circuit region;
Forming a first TEOS film covering the metal layer and the interlayer insulating film by a plasma CVD method;
Forming a resist pattern on the first TEOS film formed outside the integrated circuit region, and etching the first TEOS film to form a dummy insulating film pattern corresponding to the resist pattern; When,
Forming an SOG film covering the dummy insulating film pattern;
Forming a second TEOS film covering the SOG film by a plasma CVD method.
前記ダミー絶縁膜パターンは前記レジストパターンに対応した凹部及び凸部を有し、前記SOG膜は前記ダミー絶縁膜パターンの凹部を埋めるように形成されることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置の製造方法。 9. The semiconductor according to claim 8, wherein the dummy insulating film pattern has a concave portion and a convex portion corresponding to the resist pattern, and the SOG film is formed so as to fill the concave portion of the dummy insulating film pattern. Device manufacturing method. 半導体基板と、
前記半導体基板上に形成され、複数の金属層と、前記半導体基板の垂直方向に隣接する各金属層の間に挟まれた複数の層間絶縁膜とを備える集積回路領域と、
前記集積回路領域を取り囲んで前記半導体基板の端部上に形成された平坦化絶縁膜領域と、を備え、前記平坦化絶縁膜領域は、凹部及び凸部を有するダミー絶縁膜パターンを含むことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate;
An integrated circuit region comprising a plurality of metal layers formed on the semiconductor substrate and a plurality of interlayer insulating films sandwiched between metal layers adjacent to each other in the vertical direction of the semiconductor substrate;
A planarizing insulating film region surrounding the integrated circuit region and formed on an end portion of the semiconductor substrate, and the planarizing insulating film region includes a dummy insulating film pattern having a concave portion and a convex portion. A featured semiconductor device.
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