JP2003203913A - 半導体装置および半導体チップ - Google Patents

半導体装置および半導体チップ

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JP2003203913A JP2002001959A JP2002001959A JP2003203913A JP 2003203913 A JP2003203913 A JP 2003203913A JP 2002001959 A JP2002001959 A JP 2002001959A JP 2002001959 A JP2002001959 A JP 2002001959A JP 2003203913 A JP2003203913 A JP 2003203913A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐タンパ性を向上するためにスクライブ領域
に内部回路検査用の端子が形成され、ダイシング時にそ
の検査用端子が切り取られるようになされ、ダイシング
されてICカード用チップなどの半導体チップの内部本
体を形成する半導体装置において、耐タンパ性を損なう
ことなく、シールリングによりダイシング後も含めて可
動イオンなどの汚染物質のチップ領域上の内部回路への
侵入を防止するとともにダイシング時の応力を緩和し、
信頼性を向上させることができるようにする。 【解決手段】 チップ領域110の周縁にシールリング
15を設ける一方、シールリング15にスクライブ領域
111側からチップ領域110上の内部回路側に至るく
り抜き部114を設け、このくり抜き部114に、内部
回路検査用の端子16と内部回路とを接続する接続手段
125を通すようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ICカード用チッ
プなど、ハイセキュリティの要求される半導体チップの
内部本体がスクライブ領域のダイシングにより得られる
ウェハ状態の半導体装置およびその半導体チップに関
し、特に、シールリングによるダイシング断面からチッ
プ領域への水分や可動イオンなどの汚染物質侵入の阻止
およびダイシング時の応力緩和と、チップ領域内部回路
検査用の端子をスクライブ領域に配置することによる耐
タンパ性向上とを両立させる対策に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、ICカードでは、その半導体チ
ップ内に個人情報や金銭情報などの重要データが格納さ
れることが予想されるようになってきた。このような重
要データを許可なく変更および改竄することを防ぐため
の技術は、耐タンパ技術と呼ばれていて、非常に重要に
なってきている。
【0003】そのような技術の一つとしては、図11に
示すように、各チップ領域710の内部回路716の検
査時に用いられる検査用パッド76,76,…をチップ
領域710外側のスクライブ領域に配置し、ダイシング
時にパッド76,76,…をスクライブ領域と共に除去
することで、それらパッド76,76,…による回路解
析を不可能にするようにした技術(例えば、特開昭62
−74696号公報)が一般に知られている。
【0004】一方、図12に示すように、各チップ領域
710の周縁に、リング状の防御壁であるシールリング
75を設け、このことで、ダイシング時の応力を緩和し
たり、ダイシング後を含めて水分や可動イオンなどの汚
染物質が内部回路716に侵入することによる信頼性低
下を防止するようにした技術(例えば、特開平9−26
6209号公報,特開平6−188240号公報,特開
平6−188239号公報,特開平8−37289号公
報)も知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のIC
カード用チップの場合においても、ダイシングにより1
チップずつ切り離すときに、シールリングによりダイシ
ング時の応力を緩和できるようにすることは必要であ
る。また、切り離された状態において、シールリングに
より水分や可動イオンなどの汚染物質の侵入を阻止でき
るようにすることも必要である。
【0006】そこで、図13に示すように、内部回路7
16およびパッド76,76,…を取り囲むようにシー
ルリング75を設けることが考えられる。しかしなが
ら、その場合には、ダイシングしてもパッド76,7
6,…が除去されずに残ることになり、耐タンパ性を低
下させる結果を招く。
【0007】つまり、ICカード用チップなどの場合の
ように、スクライブ領域にパッドを配置するようにした
半導体装置の場合には、シールリングにより汚染物質の
侵入を阻止できるようにすることは困難であり、よっ
て、ダイシング後のチップの信頼性を十分には確保でき
ないという問題がある。
【0008】本発明は係る点に鑑みてなされたものであ
り、その主な目的は、内部回路検査用の端子を備え、ダ
イシングされてICカード用チップなどの半導体チップ
の内部本体となる半導体装置において、耐タンパ性を損
なうことなく、シールリングによる内部回路への汚染物
質の侵入阻止およびダイシング時の応力緩和を行って、
信頼性の向上が図れるようにすることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、チップ領域外側のスクライブ領域に
検査用端子を配置する一方、チップ領域の周縁にシール
リングを配置し、このシールリングにより隔てられる検
査用端子とチップ領域の内部回路とを、接続手段により
接続するようにした。
【0010】具体的には、請求項1の発明に係る半導体
装置では、各チップ領域の周縁に該チップ領域上の内部
回路を取り囲むように設けられたシールリングと、各チ
ップ領域外側のスクライブ領域に配置されていて、前記
内部回路の検査時に用いられる検査用端子と、この検査
用端子を前記内部回路に接続する接続手段とを備えるよ
うにする。
【0011】この構成によれば、検査用端子がダイシン
グ時にスクライブ領域と共に切り離される半導体装置に
おいても、チップ領域周縁のシールリングにより、ダイ
シング時における応力の緩和が行われるとともに、ダイ
シング後に亘る水分や可動イオンなどの汚染物質の侵入
の阻止が行われ、その結果、各チップ領域の内部回路の
配線の腐食、絶縁膜の耐圧劣化、および素子の特性変動
などに起因する信頼性の低下が防止される。
【0012】請求項2の発明では、請求項1の発明にお
いて、シールリングの内部回路側に位置する接続手段の
部分に、該接続手段を経由しての汚染物質の内部回路へ
の侵入を防止する拡散抵抗部が設けられているものとす
る。
【0013】請求項3の発明では、請求項1および2の
発明において、シールリング内には、スクライブ領域側
から内部回路側に至るくり抜き状部分が設けられている
ものとする。そして、接続手段は、前記くり抜き状部分
を通るように配置されているものとする。
【0014】請求項4の発明では、請求項3の発明にお
いて、シールリングのくり抜き状部分に対応する内部回
路側部分には、ダイシング時の応力による影響を緩和す
るための応力緩和部が設けられているものとする。
【0015】請求項5の発明では、請求項3および4の
発明において、接続手段が複数で或る場合に、前記複数
の接続手段は、シールリングの内部回路側における各接
続手段の配列と、スクライブ領域側における各接続手段
の配列とが相違するように、シールリング内において互
いに交差する状態に配置されているものとする。
【0016】請求項6の発明では、請求項3〜5の発明
において、シールリングのスクライブ領域側に、ダイシ
ングにより接続手段と同様の切断状態を呈するように形
成された突起状のダミーが設けられているものとする。
【0017】請求項7の発明に係る半導体チップでは、
請求項1〜6の発明に係る半導体装置のスクライブ領域
をダイシングして分割されたチップ領域を備えてなるも
のとする。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
に基づいて説明する。
【0019】(実施形態1)図1および図2は、本発明
の実施形態1に係る半導体装置の構成を示している。
【0020】図1ないし図2において、110はチップ
領域であり、111はチップ領域110の外側に位置す
るスクライブ領域である。チップ領域110は、スクラ
イブ領域111が切り取られた後に残る部分であって、
ICカード用チップなどの半導体チップの内部本体とな
る。116はチップ領域110に設けられた内部回路で
あり、19はスクライブ中心線である。
【0021】また、17,20はそれぞれサブストレー
ト領域18上に設けられた素子分離領域および活性化領
域である。11はサブストレート領域18上に図外の層
間絶縁膜を介して設けられた第1の配線層であり、12
は第1配線層11の上に図外の層間絶縁膜を介して設け
られた第2の配線層であり、13は第2配線層13の上
に図外の層間絶縁膜を介して設けられた第3の配線層で
あり、14は第3配線層13の上に図外の層間絶縁膜を
介して設けられた第4の配線層である。
【0022】15は各チップ領域110毎に設けられた
シールリングであり、このシールリング15は、チップ
領域110の最外周を取り囲むように配置されていて、
半導体装置がダイシングされる際にチップ領域110へ
の応力を緩和するとともに、ダイシングの後も含めて水
分や可動イオンなどの汚染物質がチップ領域110の内
部回路116に侵入するのを防止するようにリング状の
壁をなしている。
【0023】具体的には、シールリング15は、第1〜
第3配線層11〜13および活性化領域20により形成
されている。活性化領域20は、サブストレート領域1
8がN型の場合にはN型不純物の注入がなされてなるも
のであり、サブストレート領域18がP型の場合にはP
型不純物の注入がなされてなるものである。活性化領域
20と、シールリング15を形成する第1配線層11の
部分とは、コンタクトプラグにより互いに接続されてい
る。各々、シールリング11を形成する第1および第2
配線層11,12の部分同士、並びに、各々、同じくシ
ールリング11を形成する第2および第3配線層12,
13の部分同士は、それぞれ、ビアプラグにより互いに
接続されていて、同電位になるようになされている。ま
た、これら第1〜第3配線層11〜13のうちの少なく
とも1つの配線層は、サブストレート領域18と同電位
になるように接続されており、例えば、サブストレート
領域18がGND電位になるようになされる場合にはG
NDに接続されるようになっている。
【0024】16は検査用のパッドであり、このパッド
16は、半導体装置の各内部回路116のプロービング
検査にのみ用いられものであって、ICカードに組み立
てられた後の内部回路116の解析を防止するため、ダ
イシングの際にスクライブ領域111と同時に切り取ら
れるように該スクライブ領域111に配置されている。
このパッド16は、第1〜第4配線層11〜14により
形成されている。
【0025】そして、本実施形態では、内部回路116
とパッド16とを互いに接続する接続手段125が設け
られている。
【0026】具体的には、前記接続手段125は、シー
ルリング15の上方では、該シールリング15の上方に
位置する配線層である第4配線層14によりシールリン
グ15を跨ぐように形成されており、またシールリング
15の内部回路116側では、第1〜第4配線層11〜
14により形成されている。
【0027】したがって、本実施形態によれば、各チッ
プ領域110の周縁に該チップ領域110上の内部回路
116を取り囲むようにシールリング15を設けるとと
もに、このシールリング15外側のスクライブ領域11
1に検査用端子16を設け、この検査用端子16と内部
回路116とを接続手段125により接続するようにし
たので、シールリング15によるダイシング後に亘る水
分や可動イオンなどの汚染物質侵入の阻止およびダイシ
ング時における応力の緩和と、検査用端子16をスクラ
イブ領域111に配置することとを共に行うことがで
き、よって、シールリング15および検査用端子16の
うちの何れか一方しか設けられない従来の場合に比べ
て、高い信頼性を得ることができる。
【0028】なお、上記の実施形態では、配線層が4層
であるプロセスを用いる場合について説明しているが、
配線層が1層(第1配線層11)のみであるプロセスを
用いるとともに、その第1配線層11により接続手段を
形成する場合には、その接続手段に対応するシールリン
グ15の部分は、活性化領域20のみにより形成するよ
うにしてもよい。
【0029】(実施形態2)図3は、本発明の実施形態
2に係る半導体装置の構成を示しており、本実施形態
は、実施形態1の半導体装置に改良を加えたものであ
る。なお、実施形態1の場合と同じ要素には同じ符号を
付している。
【0030】実施形態1の半導体装置では、内部回路1
16およびパッド16間の接続手段のダイシングによる
断面が、ダイシング後に剥き出し状態になることから、
もしもそのままであれば、水分や可動イオンなどの汚染
物質が接続手段125を経由してチップ内部に侵入する
ことになり、内部回路116の配線の腐食、絶縁膜の耐
圧劣化、および、素子の特性変動などを引き起こす虞れ
がある。
【0031】これを防止するために、本実施形態では、
内部回路116およびパッド16間の接続手段のシール
リング15よりも内部回路116側の部分に、汚染物質
防止用の拡散抵抗部112を設けている。
【0032】具体的には、接続手段125は、スクライ
ブ領域111上のパッド16から第4配線層14に沿っ
てシールリング15を越えて内部回路116側に入り、
第3配線層13および第2配線層12を経由して第1配
線層11に達した後、コンタクトプラグ129を経由し
て活性化領域20に接続し、次いで、コンタクトプラグ
129を経由して再び第1配線層11に接続されてなっ
ており、接続手段125の途中部分に活性化領域20を
介在させ、この活性化領域20を利用して拡散抵抗部1
12を構成するようになされている。なお、その他の構
成は実施形態1の場合と同じであるので説明は省略す
る。
【0033】したがって、本実施形態によれば、実施形
態1の半導体装置において、シールリング15よりも内
部回路116側に位置する接続手段125の部分に、拡
散抵抗部112を設けるようにしたので、ダイシング後
に検査用端子16の断面から汚染物質が接続手段125
を経由して内部回路116に入るのを防ぐことができ、
信頼性を向上できる。
【0034】(実施形態3)図4〜図6は、本発明の実
施形態3に係る半導体装置の構成を示しており、本実施
形態は、実施形態1の半導体装置に別の改良を加えたも
のである。なお、実施形態1および2の場合と同じ要素
には同じ符号を付している。
【0035】実施形態1の半導体装置のように、シール
リング15よりも上層の配線層(実施形態1の場合に
は、第4配線層14)を用いて内部回路116とパッド
16とを接続すると、ICカードになった状態では、配
線通過の有無の確認や、配線へのプロービング、保護膜
上へのFIBを用いた解析用パッド形成が容易に行われ
る虞れがある。
【0036】そこで、本実施形態では、パッド16と内
部回路116とを接続する接続手段125を、第2配線
層12により形成し、その接続手段125をシールリン
グ15の中を通すようにした。
【0037】具体的には、シールリング15は、第1〜
第4の4つの配線層11〜14により形成されており、
シールリング15における接続手段125との交差部分
のうち、図6に示すように、第2配線層12により形成
される部分およびその周り部分をくり抜いて、くり抜き
部114を形成し、そのくり抜き部114に、くり抜か
れた配線層と同じ第2配線層12により接続手段125
を形成するようになされている。
【0038】したがって、本実施形態によれば、第2配
線層12により形成した接続手段125を、上層の配線
層である第3および第4配線層13,14や層間膜、カ
バーガラスにより覆い隠して保護することができるの
で、プロービングや、保護膜上へのFIBを用いた解析
用パッドの形成ができなくなり、ICカードに組み立て
た後の解析を困難にすることができる。
【0039】(実施形態4)図7および図8は、本発明
の実施形態4に係る半導体装置の構成を示しており、本
実施形態は、実施形態3の半導体装置に改良を加えたも
のである。なお、実施形態3の場合と同じ要素には同じ
符号を付して示している。
【0040】同各図において、112は拡散抵抗部であ
り、113は配線引込み部分のみに形成された応力緩和
部であり、114はシールリング15における第2配線
層12の部分をくり抜いて形成されたくり抜き部であ
る。
【0041】実施形態3の半導体装置では、シールリン
グ15にくり抜き部114を形成したことにより、ダイ
シング時の応力がこのくり抜き部114を素通りして直
接にかかることになり、その結果、応力の影響を緩和す
ることができなくて信頼性の低下する虞れがある。
【0042】そこで、本実施形態では、シールリング1
5のくり抜き部114に対応する内部回路116側の部
分に、応力を緩和する新たな応力緩和部113を追加す
るようにした。
【0043】具体的には、くり抜き部114の内部回路
116側に、第1〜第4配線層11〜14を、それぞ
れ、シールリング15の幅寸法W0 (図8の左右方向の
寸法)と同じ長さW(W=W0 )の範囲に亘り、くり抜
き部114の幅寸法L0 (同図の上下方向の寸法)以上
の寸法L(L≧L0 )に拡幅して応力緩和部113を形
成する。なお、その際に、第3および第4配線層13,
14と第2配線層12とは、それら第3および第4配線
層13,14が内部回路116に接続されないように、
前記と同様に耐タンパ性の向上を目的として電気的な接
続はしない。但し、第3配線層13と第4配線層14と
は、他の領域でシールリング15と同様の電位になるよ
うに接続されている。
【0044】したがって、本実施形態によれば、シール
リング15のくり抜き部114により直接にかかる応力
を、応力緩和部113により緩和することができるため
に、くり抜き部114を形成することに起因するダイシ
ング時の応力による信頼性低下は無くなる。
【0045】(実施形態5)図9は、本発明の実施形態
5に係る半導体装置の構成を示しており、本実施形態
は、実施形態2の改良に関する。なお、実施形態2の場
合と同じ要素には同じ符号を付して示している。
【0046】実施形態4の半導体装置では、パッド16
と内部回路116とを接続する接続手段125の全体の
うち、シールリング15よりも外側の部分をダイシング
時に完全に取り除くことはできず、このために、内部領
域110とスクライブ領域111との境界部にある配線
端に、FIBなどを用いて解析用のパッドを形成するこ
とが可能である。これを防ぐには、シールリング15の
外側の残った部分が内部回路116のどの部分に接続さ
れているかを判らなくする必要がある。
【0047】そこで、本実施形態では、シールリング1
5内における接続手段125,125の物理的な位置の
入替えを行い、接続手段125,125による接続経路
を直接に観察できないようにする。
【0048】具体的には、例えば2つの相隣る接続手段
125,125がそれぞれシールリング15を貫通する
ように第2配線層12により形成される場合に、一方の
接続手段125(図9に示す例では、Aで示す接続手
段)の経路を、シールリング15内で、一旦、第2配線
層12からビアプラグ130,130,…を経由して第
3配線層13に変更する。さらに、他方の接続手段12
5(図示する例では、Bで示す接続手段)の上方を跨ぎ
終わった位置で、再び、ビアプラグ130,130,…
を経由して第2配線層12に変更し、そこから第2配線
層12によりシールリング15の外側の部分を形成して
パッド16(同図下側のパッド)に接続する。
【0049】これにより、シールリング15の内側にお
いて図9の上からA,Bの順に並ぶ接続手段125,1
25は、シールリング15の外側では、その端部はB,
Aの順に並べ替えられることになる。
【0050】したがって、本実施形態によれば、複数の
接続手段125,125,…をシールリング15内にお
いて互いに交差させるように配置して、シールリング1
5の内外における配置を入れ替えるようにしたので、入
れ替えていること自体の観察が不可能になるとともに、
ICカードに組み立てられた状態では、シールリング1
5の外側における各接続手段125の部分が内部回路1
16のどの部分に接続されているのかが不明になり、チ
ップの解析を行うことが難しく、よって、耐タンパ性が
高まる。
【0051】(実施形態6)図10は、本発明の実施形
態6に係る半導体装置の構成を示しており、本実施形態
は、実施形態5の改良に関する。なお、実施形態5の場
合と同じ要素には同じ符号を付している。
【0052】本実施形態では、実施形態5の半導体装置
において、さらに解析を困難にするために、シールリン
グ15の外側に、ダイシングを行った際に、接続手段1
25の場合と同様の形状に端部が切断されるようにした
突起状のダミー115を付加する。
【0053】したがって、本実施形態によれば、ダイシ
ングの際にはスクライブ領域111が切り取られるため
に、ICカード組立後は、シールリング15の外側に残
った部分が、真にパッド16に接続されていた接続手段
125のものであるのか、ダミー115のものであるの
かの判別をできなくすることができ、よって、スクライ
ブ領域111にどのようにパッド16,16,…を配置
していたかが不明になり、解析が困難になる。
【0054】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ダイシングされてICカード用チップなどの半導体チッ
プの内部本体となる半導体装置において、内部回路検査
用の端子と、ダイシング後も含めて水分や可動イオンな
どの汚染物質の内部回路への汚染物質の侵入を阻止する
とともにダイシング時の応力を緩和するシールリングと
を併設する際に、シールリングをチップ領域の周縁に配
置するとともに、ダイシングにより切り取られるスクラ
イブ領域に検査用端子を配置し、その検査用端子とチッ
プ領域上の内部回路とを接続手段により接続するように
したので、耐タンパ性を損なうことなく、信頼性を高め
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1に係る半導体装置の構成を
示す平面図である。
【図2】図1のII−II線拡大断面図である。
【図3】本発明の実施形態2に係る半導体装置の構成を
示す図2相当図である。
【図4】本発明の実施形態3に係る半導体装置の構成を
示す図1相当図である。
【図5】図4のV−V線拡大断面図である。
【図6】図4のVI−VI線拡大断面図である。
【図7】本発明の実施形態4に係る半導体装置の構成を
示す図2相当図である。
【図8】半導体装置の要部の構成を示す平面図である。
【図9】本発明の実施形態5に係る半導体装置の構成を
示す平面図である。
【図10】本発明の実施形態6に係る半導体装置の構成
を示す図9相当図である。
【図11】内部回路検査用の端子を備えた従来の半導体
装置の構成を示す図1相当図である。
【図12】シールリングを備えた従来の半導体装置の構
成を示す図1相当図である。
【図13】検査用端子およびシールリングを併設した場
合の半導体装置の構成例を示す図1相当図である。
【符号の説明】
15 シールリング 16 パッド(検査用端子) 110 チップ領域 111 スクライブ領域 112 拡散抵抗部 113 応力緩和部 114 くり抜き部(くり抜き状部分) 115 ダミー 116 内部回路 125 接続手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 俊郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5F033 UU05 VV01 VV07 VV12 XX18 XX19 XX37

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 各チップ領域の周縁に該チップ領域上の
    内部回路を取り囲むように設けられたシールリングと、
    各チップ領域外側のスクライブ領域に配置され、前記内
    部回路の検査時に用いられる検査用端子と、前記検査用
    端子を前記内部回路に接続する接続手段とを備えている
    ことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、シ
    ールリングの内部回路側に位置する接続手段の部分に、
    該接続手段を経由しての汚染物質の内部回路への侵入を
    防止する拡散抵抗部が設けられていることを特徴とする
    半導体装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の半導体装置にお
    いて、シールリング内に、スクライブ領域側から内部回
    路側に至るくり抜き状部分が設けられ、接続手段は、前
    記くり抜き状部分を通るように配置されていることを特
    徴とする半導体装置。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の半導体装置において、シ
    ールリングのくり抜き状部分に対応する内部回路側部分
    に、ダイシング時の応力による影響を緩和するための応
    力緩和部が設けられていることを特徴とする半導体装
    置。
  5. 【請求項5】 請求項3または4記載の半導体装置にお
    いて、接続手段は、複数とされ、前記複数の接続手段
    は、シールリングの内部回路側における各接続手段の配
    列と、スクライブ領域側における各接続手段の配列とが
    相違するように、シールリング内において互いに交差す
    る状態に配置されていることを特徴とする半導体装置。
  6. 【請求項6】 請求項3,4または5記載の半導体装置
    において、シールリングのスクライブ領域側に、ダイシ
    ングにより接続手段と同様の切断状態を呈するように形
    成された突起状のダミーが設けられていることを特徴と
    する半導体装置。
  7. 【請求項7】 請求項1,2,3,4,5または6記載
    の半導体装置のスクライブ領域をダイシングして分割さ
    れたチップ領域を備えてなることを特徴とする半導体チ
    ップ。
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