JP2005012060A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体チップへのクラックの発生を確実に防止するとともに、半導体チップへの湿気(水分)の侵入を確実に防止することが可能なガードリング構造を備える半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体素子形成領域に対して、第1ガードリング21A、第2ガードリング21B、および第3ガードリング21Cからなる3重壁構造を有している。
【選択図】 図4
【解決手段】半導体素子形成領域に対して、第1ガードリング21A、第2ガードリング21B、および第3ガードリング21Cからなる3重壁構造を有している。
【選択図】 図4
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体装置に関し、より特定的には、半導体チップ(集積回路)の周囲を取囲むように設けられるガードリングを備える、半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体チップを半導体ウエハから切り出す際に、半導体ウエハに加わる物理的な外力に基づく、半導体チップへのクラックの発生を防止する観点、および、半導体パッケージ信頼性加速テスト(PCT:プレッシャ・クッカ・テスト)における湿気(水分)から、半導体チップ内の集積回路を保護する観点から、半導体チップの周囲を取囲むようにガードリングが設けられる。ガードリングを採用した半導体装置を開示するものとしては、下記特許文献1および特許文献2が挙げられる。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−53148号公報
【0004】
【特許文献2】
特開平10−64945号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上記特許文献1および特許文献2に開示されるガードリングは、積層構造からなる各層にコンタクトホールを設け、このコンタクトホール内にガードリング構成材料を充填させており、最終的には1枚構造からなる壁状構造を有している。
【0006】
しかしながら、ガードリングが1枚構造からなる壁状構造の場合には、半導体チップを半導体ウエハから切り出す際にガードリングにクラックが入ると、その部分からクラックが内部に拡がり、半導体チップにもクラックが入ってしまうことが考えられる。
【0007】
また、半導体チップへのクラックの侵入を阻止できた場合であっても、ガードリングにクラックが入った状態で、半導体パッケージ信頼性加速テスト(PCT)における湿気(水分)が、このガードリングのクラックから半導体チップに侵入するおそれがあり、十分に耐湿性を保持できているとは言えない。
【0008】
したがって、この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、第1の目的は、半導体チップへのクラックの発生を確実に防止することが可能なガードリング構造を備える半導体装置を提供することを目的とする。
【0009】
また、第2の目的は、半導体チップへの湿気(水分)の侵入を確実に防止することが可能なガードリング構造を備える半導体装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明に基づいた半導体装置においては、半導体基板上に設けられる半導体素子形成領域と、上記半導体基板上において、上記半導体素子形成領域を取囲むように設けられるガードリングとを備える半導体装置であって、上記ガードリングは、上記半導体素子形成領域を取囲むように設けられる第1ガードリングと、上記第1ガードリングを取囲むように設けられる第2ガードリングとを備える。
【0011】
上記構成からなる半導体装置によれば、第1ガードリングおよび第2ガードリングからなる2重構造のガードリングを備える。これにより、半導体素子形成領域を半導体ウエハから切り出す際に、外側に位置する第2ガードリングにクラックが入り、さらにクラックが内部に進もうとした場合であっても、内側に位置する第1ガードリングによりクラックのさらなる侵入を阻止することが可能となる。その結果、半導体素子形成領域へのクラックの発生を確実に防止することを可能とする。
【0012】
また、外側に位置する第2ガードリングにクラックが入った状態のまま、半導体パッケージ信頼性加速テスト(PCT)を行なった場合でも、内側に位置する第1ガードリングにより湿気(水分)の侵入を阻止することが可能となる。その結果、半導体素子形成領域への湿気の侵入を確実に防止することを可能とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に基づいた各実施の形態における半導体装置について、図を参照しながら説明する。なお、図1は半導体ウエハ上に複数設けられる半導体チップ1A〜1Dを示す平面図であり、図2は半導体チップ1Aの平面拡大図である。
【0014】
図1に示すように、半導体ウエハ上には、半導体チップ1A〜1Dが複数形成され、ダイシング装置を用いてダイシングライン100X,100Yに沿って切り離される。また、図2に示すように、半導体チップ1A(他の半導体チップも同様)は、半導体素子形成領域10と、この半導体素子形成領域10を取囲むように設けられるガードリング20とを備えている。
【0015】
ここで、本発明に基づく各実施の形態における特徴は、このガードリング20の構造にある。したがって、以下各実施の形態に別けて、このガードリング20の構造について詳細に説明する。
【0016】
<実施の形態1>
図3〜図8を参照して、本実施の形態におけるガードリング20Aの構造について説明する。なお、図3は図2中IIIで囲まれる領域の部分拡大平面図であり、図4は図3中IV−IV線矢視断面図であり、図5は図3中V−V線矢視断面図である。また、図6〜図8は、本実施の形態における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【0017】
<ガードリング20Aの構成>
図3を参照して、本実施の形態におけるガードリング20Aは、平面的に見て、半導体素子形成領域10を取囲むように設けられ、半導体基板100上に設けられた半導体素子形成領域10に対して最も内側に設けられる第1ガードリング21A、この第1ガードリング21Aの外側において、この第1ガードリング21Aに対して所定の距離隔てて配置される第2ガードリング21B、さらに、この第2ガードリング21Bの外側において、この第2ガードリング21Bに対して所定の距離隔てて配置される第3ガードリング21Cの3重壁構造を備えている。
【0018】
第1ガードリング21Aと第2ガードリング21Bとの間には埋め込み部材22Aが設けられるとともに、第1ガードリング21Aと第2ガードリング21Bとを連結するための第1連結壁23Aが所定の間隔(P)で設けられている。同様に、第2ガードリング21Bと第3ガードリング21Cとの間には埋め込み部材22Bが設けられるとともに、第2ガードリング21Bと第3ガードリング22Bとを連結するための第2連結壁24Aが所定の間隔(P)で設けられている。本実施の形態においては、第1連結壁23Aと第2連結壁24Aとは、同一ピッチで配置した構成を示しているが、相互にずれる位置となるように配設することも可能である。
【0019】
なお、第1ガードリング21A、第2ガードリング21B、および第3ガードリング21CのX方向の幅(W1)は、0.5μm〜1.0μm程度、埋め込み部材22Aおよび埋め込み部材22BのX方向の幅(W2)は、0.5μm〜1.0μm程度、第1連結壁23Aおよび第2連結壁24AのY方向の幅(T1)は、0.5μm〜1.0μm程度、埋め込み部材22Aおよび埋め込み部材22BのY方向の幅(T2)は、2.0μm〜3.0μm程度である。
【0020】
図4を参照して、本実施の形態における半導体素子形成領域10は、第1層101〜第5層105の5層構造を備え、素子形成層110が5層積重ねられた形態を備えている。なお、5層構造は、あくまでも一例であり、積層数は適宜半導体装置によって選択されるものである。
【0021】
ガードリング20Aの断面構造は、各層に設けられた第1ガードリング層211a、第2ガードリング層211b、および第3ガードリング層211cが積重ねられた形態からなる。埋め込み部材22Aおよび埋め込み部材22Bも、各層に設けられた第1埋め込み部材221aおよび第2埋め込み部材221bが積重ねられた形態からなる。
【0022】
また、図5を参照して、第1連結壁23Aおよび第2連結壁24Aにおいても、各層に設けられた第1連結壁231および第2連結壁241が積重ねられた形態からなる。
【0023】
<ガードリング20Aの製造方法>
次に、図6〜図8を参照して、ガードリング20Aの製造方法について説明する。なお、第1層101〜第5層105は同じ製造工程で形成することが可能であるため、ここでは、第1層101の製造工程を代表例として説明する。なお、各層の厚さは、0.50μm〜1.00μm程度である。
【0024】
まず、図6を参照して、半導体基板100の上にSiO2等の層間絶縁膜等から構成される第1層110が形成される。その後、この第1層110の上に、所定の開口パターンが形成されたレジスト膜301を形成する。
【0025】
次に、図7を参照して、レジスト膜301をマスクにして、第1層110のエッチングを行ない、第1埋め込み部材221aおよび第2埋め込み部材221bを形成するとともに、スルーホールhを形成する。
【0026】
次に、図8を参照して、レジスト膜301を除去した後、第1層110のスルーホールhに、不純物等を含むポリシリコン等の配線層等を埋め込み、第1ガードリング層211a、第2ガードリング層211b、および第3ガードリング層211cを形成する。これにより、ガードリング20Aの第1層101が完成する。同様にして、第2層102〜第5層105を形成する。
【0027】
<作用・効果>
本実施の形態におけるガードリング20Aによれば、半導体素子形成領域10に対して、第1ガードリング21A、第2ガードリング21B、および第3ガードリング21Cからなる3重壁構造を採用している。また、第1ガードリング21Aと第2ガードリング21Bとを連結するための第1連結壁23A、および第2ガードリング21Bと第3ガードリング22Bとを連結するための第2連結壁24Aを設けることにより、ガードリング20A全体としては、格子状の2次元セル構造を有している。
【0028】
この構造により、半導体チップを半導体ウエハから切り出す際に、外側に位置する第3ガードリング21Cにクラックが入り、さらにクラックが内部に進もうとした場合であっても、内側に位置する第2ガードリング21Bによりクラックのさらなる侵入を阻止することが可能となる。また、第2ガードリング21Bにクラックが入り、さらにクラックが内部に進もうとした場合であっても、さらに内側に位置する第1ガードリング21Aによりクラックのさらなる侵入を確実に阻止することが可能となる。
【0029】
また、外側に位置する第3ガードリング21Cにクラックが入った状態のまま、半導体パッケージ信頼性加速テスト(PCT)を行なった場合でも、内側に位置する第2ガードリング21Bにより湿気(水分)の侵入を阻止することが可能となる。また、第2ガードリング21Bにクラックが入った状態のまま、半導体パッケージ信頼性加速テスト(PCT)を行なった場合でも、さらに内側に位置する第1ガードリング21Aにより湿気(水分)の侵入を確実に阻止することが可能となる。
【0030】
<実施の形態2>
図9〜図12を参照して、本実施の形態におけるガードリング20Bの構造について説明する。なお、図9は図3中IV−IV線矢視に対応する断面図であり、図10は図9中X−X線矢視平面図である。また、図11および図12は、本実施の形態における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【0031】
<ガードリング20Bの構成>
図9を参照して、本実施の形態におけるガードリング20Bは、上記実施の形態1と同様に、平面的に見て半導体素子形成領域10を取囲むように設けられ、第1ガードリング21A、第2ガードリング21B、および第3ガードリング21Cの3重壁構造を備えている。また、第1ガードリング21Aと第2ガードリング21Bとの間には埋め込み部材22Aが設けられ、第2ガードリング21Bと第3ガードリング21Cとの間には埋め込み部材22Bが設けられている。
【0032】
上記実施の形態1の構成との相違点は、図10に示すように、各層において、第1ガードリング21A、第2ガードリング21B、および第3ガードリング21Cを全体的に連結する第3連結壁25Aを設けている点にある。その他の構成は、上記実施の形態1の構成と同じであるため、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰返さないこととする。
【0033】
<ガードリング20Bの製造方法>
次に、図11および図12を参照して、ガードリング20Bの製造方法について説明する。なお、本実施の形態においても、第1層101〜第5層105は同じ製造工程で形成することが可能であるため、ここでは、第1層101の製造工程を代表例として説明する。
【0034】
図6および図7で示した上記本実施の形態1の場合と同様にして、スルーホールhを形成する。次に、図11を参照して、第1層110の上に再度レジスト膜302を形成しする。その後、このレジスト膜302をマスクにして、第1埋め込み部材221aおよび第2埋め込み部材221bを、その膜厚さが半分程度になるようにエッチングにより除去する。
【0035】
その後、図12を参照して、第1層110のスルーホールhに、不純物等を含むポリシリコン等の配線層等を埋め込み、第1ガードリング層211a、第2ガードリング層211b、および第3ガードリング層211cを形成するとともに、第3連結壁25Aを形成する(ダマシン構造)。これにより、ガードリング20Bの第1層101が完成する。同様にして、第2層102〜第5層105を形成する。
【0036】
<作用・効果>
本実施の形態におけるガードリング20Bによれば、上記実施の形態1と同様の作用効果を得ることができる。また、各層において第3連結壁25Aを設けていることから、「3次元セル構造の実現」を可能としている。これにより、ガードリング20B全体としての構造強度の向上を可能としている。
【0037】
<実施の形態3>
図13および図14を参照して、本実施の形態におけるガードリング20Cの構造について説明する。なお、図13は図2中IIIで囲まれる領域の部分拡大平面図であり、図14は図13中XIV−XIV線矢視断面図である。
【0038】
<ガードリング20Cの構成>
図13および図14を参照して、本実施の形態におけるガードリング20Cは、基本的構成は、上記実施の形態1におけるガードリング20Aと同じである。相違点は、上記実施の形態1におけるガードリング20Aは、第1ガードリング21A、第2ガードリング21B、および第3ガードリング21Cからなる3重壁構造であったが、本実施の形態におけるガードリング20Cは、第1ガードリング21Aおよび第2ガードリング21Bからなる2重壁構造を採用している点にある。
【0039】
なお、基本的構成は上記実施の形態1の構成と同じであるため、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰返さないこととする。また、製造方法においても、上記実施の形態1の構成と同じであるため、ここでの説明は省略する。
【0040】
<作用・効果>
本実施の形態においても、上記実施の形態1の場合と同様の作用効果を得ることができるが、3重壁構造を採用することができない場合には、この2重壁構造を採用することで、微細化の要請を満足させることが可能となる。
【0041】
<実施の形態4>
図15を参照して、本実施の形態におけるガードリング20Dの構造について説明する。なお、図15は図3中IV−IV線矢視に対応する断面図である。
【0042】
<ガードリング20Dの構成>
図15を参照して、本実施の形態におけるガードリング20Dは、基本的構成は、上記実施の形態2におけるガードリング20Bと同じである。相違点は、上記実施の形態2におけるガードリング20Bは、第1ガードリング21A、第2ガードリング21B、および第3ガードリング21Cからなる3重壁構造であったが、本実施の形態におけるガードリング20Dは、第1ガードリング21Aおよび第2ガードリング21Bからなる2重壁構造を採用している点にある。
【0043】
なお、基本的構成は上記実施の形態2の構成と同じであるため、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰返さないこととする。また、製造方法においても、上記実施の形態1の構成と同じであるため、ここでの説明は省略する。
【0044】
<作用・効果>
本実施の形態においても、上記実施の形態2の場合と同様の作用効果を得ることができるが、3重壁構造を採用することができない場合には、この2重壁構造を採用することで、微細化の要請を満足させることが可能となる。
【0045】
なお、上記実施の形態においては、2重壁構造および3重壁構造の場合について説明しているが、3重以上の壁構造を採用することも可能である。また、各ガードリングを連結するために種々の形状の連結壁を設ける構成を例示しているが、連結壁を設けない構成の採用も可能である。
【0046】
したがって、上述した各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図1】半導体ウエハ上に複数設けられる複数の半導体チップを示す平面図である。
【図2】半導体チップ1Aの平面拡大図である。
【図3】実施の形態1における半導体装置の部分拡大平面図である。
【図4】図3中IV−IV線矢視断面図である。
【図5】図3中V−V線矢視断面図である。
【図6】実施の形態1における半導体装置の第1製造工程を示す断面図である。
【図7】実施の形態1における半導体装置の第2製造工程を示す断面図である。
【図8】実施の形態1における半導体装置の第3製造工程を示す断面図である。
【図9】実施の形態2における半導体装置の部分拡大平面図である。
【図10】図9中X−X線矢視平面図である。
【図11】実施の形態2における半導体装置の第3製造工程を示す断面図である。
【図12】実施の形態2における半導体装置の第4製造工程を示す断面図である。
【図13】実施の形態3における半導体装置の部分拡大平面図である。
【図14】図13中XIV−XIV線矢視断面図である。
【図15】実施の形態4における半導体装置の断面図(図3中IV−IV線矢視に対応する断面図)である。
【符号の説明】
1A〜1D 半導体チップ、10 半導体素子形成領域、20,20A,20B,20C,20D ガードリング、21A 第1ガードリング、21B 第2ガードリング、21C 第3ガードリング、22A,22B 埋め込み部材、23A 第1連結壁、24A 第2連結壁、25A 第3連結壁、100X,100Y ダイシングライン、211a 第1ガードリング層、211b 第2ガードリング層、211c 第3ガードリング層、221a 第1埋め込み部材、221b 第2埋め込み部材、231 第1連結壁、241 第2連結壁。
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体装置に関し、より特定的には、半導体チップ(集積回路)の周囲を取囲むように設けられるガードリングを備える、半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体チップを半導体ウエハから切り出す際に、半導体ウエハに加わる物理的な外力に基づく、半導体チップへのクラックの発生を防止する観点、および、半導体パッケージ信頼性加速テスト(PCT:プレッシャ・クッカ・テスト)における湿気(水分)から、半導体チップ内の集積回路を保護する観点から、半導体チップの周囲を取囲むようにガードリングが設けられる。ガードリングを採用した半導体装置を開示するものとしては、下記特許文献1および特許文献2が挙げられる。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−53148号公報
【0004】
【特許文献2】
特開平10−64945号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上記特許文献1および特許文献2に開示されるガードリングは、積層構造からなる各層にコンタクトホールを設け、このコンタクトホール内にガードリング構成材料を充填させており、最終的には1枚構造からなる壁状構造を有している。
【0006】
しかしながら、ガードリングが1枚構造からなる壁状構造の場合には、半導体チップを半導体ウエハから切り出す際にガードリングにクラックが入ると、その部分からクラックが内部に拡がり、半導体チップにもクラックが入ってしまうことが考えられる。
【0007】
また、半導体チップへのクラックの侵入を阻止できた場合であっても、ガードリングにクラックが入った状態で、半導体パッケージ信頼性加速テスト(PCT)における湿気(水分)が、このガードリングのクラックから半導体チップに侵入するおそれがあり、十分に耐湿性を保持できているとは言えない。
【0008】
したがって、この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、第1の目的は、半導体チップへのクラックの発生を確実に防止することが可能なガードリング構造を備える半導体装置を提供することを目的とする。
【0009】
また、第2の目的は、半導体チップへの湿気(水分)の侵入を確実に防止することが可能なガードリング構造を備える半導体装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明に基づいた半導体装置においては、半導体基板上に設けられる半導体素子形成領域と、上記半導体基板上において、上記半導体素子形成領域を取囲むように設けられるガードリングとを備える半導体装置であって、上記ガードリングは、上記半導体素子形成領域を取囲むように設けられる第1ガードリングと、上記第1ガードリングを取囲むように設けられる第2ガードリングとを備える。
【0011】
上記構成からなる半導体装置によれば、第1ガードリングおよび第2ガードリングからなる2重構造のガードリングを備える。これにより、半導体素子形成領域を半導体ウエハから切り出す際に、外側に位置する第2ガードリングにクラックが入り、さらにクラックが内部に進もうとした場合であっても、内側に位置する第1ガードリングによりクラックのさらなる侵入を阻止することが可能となる。その結果、半導体素子形成領域へのクラックの発生を確実に防止することを可能とする。
【0012】
また、外側に位置する第2ガードリングにクラックが入った状態のまま、半導体パッケージ信頼性加速テスト(PCT)を行なった場合でも、内側に位置する第1ガードリングにより湿気(水分)の侵入を阻止することが可能となる。その結果、半導体素子形成領域への湿気の侵入を確実に防止することを可能とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に基づいた各実施の形態における半導体装置について、図を参照しながら説明する。なお、図1は半導体ウエハ上に複数設けられる半導体チップ1A〜1Dを示す平面図であり、図2は半導体チップ1Aの平面拡大図である。
【0014】
図1に示すように、半導体ウエハ上には、半導体チップ1A〜1Dが複数形成され、ダイシング装置を用いてダイシングライン100X,100Yに沿って切り離される。また、図2に示すように、半導体チップ1A(他の半導体チップも同様)は、半導体素子形成領域10と、この半導体素子形成領域10を取囲むように設けられるガードリング20とを備えている。
【0015】
ここで、本発明に基づく各実施の形態における特徴は、このガードリング20の構造にある。したがって、以下各実施の形態に別けて、このガードリング20の構造について詳細に説明する。
【0016】
<実施の形態1>
図3〜図8を参照して、本実施の形態におけるガードリング20Aの構造について説明する。なお、図3は図2中IIIで囲まれる領域の部分拡大平面図であり、図4は図3中IV−IV線矢視断面図であり、図5は図3中V−V線矢視断面図である。また、図6〜図8は、本実施の形態における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【0017】
<ガードリング20Aの構成>
図3を参照して、本実施の形態におけるガードリング20Aは、平面的に見て、半導体素子形成領域10を取囲むように設けられ、半導体基板100上に設けられた半導体素子形成領域10に対して最も内側に設けられる第1ガードリング21A、この第1ガードリング21Aの外側において、この第1ガードリング21Aに対して所定の距離隔てて配置される第2ガードリング21B、さらに、この第2ガードリング21Bの外側において、この第2ガードリング21Bに対して所定の距離隔てて配置される第3ガードリング21Cの3重壁構造を備えている。
【0018】
第1ガードリング21Aと第2ガードリング21Bとの間には埋め込み部材22Aが設けられるとともに、第1ガードリング21Aと第2ガードリング21Bとを連結するための第1連結壁23Aが所定の間隔(P)で設けられている。同様に、第2ガードリング21Bと第3ガードリング21Cとの間には埋め込み部材22Bが設けられるとともに、第2ガードリング21Bと第3ガードリング22Bとを連結するための第2連結壁24Aが所定の間隔(P)で設けられている。本実施の形態においては、第1連結壁23Aと第2連結壁24Aとは、同一ピッチで配置した構成を示しているが、相互にずれる位置となるように配設することも可能である。
【0019】
なお、第1ガードリング21A、第2ガードリング21B、および第3ガードリング21CのX方向の幅(W1)は、0.5μm〜1.0μm程度、埋め込み部材22Aおよび埋め込み部材22BのX方向の幅(W2)は、0.5μm〜1.0μm程度、第1連結壁23Aおよび第2連結壁24AのY方向の幅(T1)は、0.5μm〜1.0μm程度、埋め込み部材22Aおよび埋め込み部材22BのY方向の幅(T2)は、2.0μm〜3.0μm程度である。
【0020】
図4を参照して、本実施の形態における半導体素子形成領域10は、第1層101〜第5層105の5層構造を備え、素子形成層110が5層積重ねられた形態を備えている。なお、5層構造は、あくまでも一例であり、積層数は適宜半導体装置によって選択されるものである。
【0021】
ガードリング20Aの断面構造は、各層に設けられた第1ガードリング層211a、第2ガードリング層211b、および第3ガードリング層211cが積重ねられた形態からなる。埋め込み部材22Aおよび埋め込み部材22Bも、各層に設けられた第1埋め込み部材221aおよび第2埋め込み部材221bが積重ねられた形態からなる。
【0022】
また、図5を参照して、第1連結壁23Aおよび第2連結壁24Aにおいても、各層に設けられた第1連結壁231および第2連結壁241が積重ねられた形態からなる。
【0023】
<ガードリング20Aの製造方法>
次に、図6〜図8を参照して、ガードリング20Aの製造方法について説明する。なお、第1層101〜第5層105は同じ製造工程で形成することが可能であるため、ここでは、第1層101の製造工程を代表例として説明する。なお、各層の厚さは、0.50μm〜1.00μm程度である。
【0024】
まず、図6を参照して、半導体基板100の上にSiO2等の層間絶縁膜等から構成される第1層110が形成される。その後、この第1層110の上に、所定の開口パターンが形成されたレジスト膜301を形成する。
【0025】
次に、図7を参照して、レジスト膜301をマスクにして、第1層110のエッチングを行ない、第1埋め込み部材221aおよび第2埋め込み部材221bを形成するとともに、スルーホールhを形成する。
【0026】
次に、図8を参照して、レジスト膜301を除去した後、第1層110のスルーホールhに、不純物等を含むポリシリコン等の配線層等を埋め込み、第1ガードリング層211a、第2ガードリング層211b、および第3ガードリング層211cを形成する。これにより、ガードリング20Aの第1層101が完成する。同様にして、第2層102〜第5層105を形成する。
【0027】
<作用・効果>
本実施の形態におけるガードリング20Aによれば、半導体素子形成領域10に対して、第1ガードリング21A、第2ガードリング21B、および第3ガードリング21Cからなる3重壁構造を採用している。また、第1ガードリング21Aと第2ガードリング21Bとを連結するための第1連結壁23A、および第2ガードリング21Bと第3ガードリング22Bとを連結するための第2連結壁24Aを設けることにより、ガードリング20A全体としては、格子状の2次元セル構造を有している。
【0028】
この構造により、半導体チップを半導体ウエハから切り出す際に、外側に位置する第3ガードリング21Cにクラックが入り、さらにクラックが内部に進もうとした場合であっても、内側に位置する第2ガードリング21Bによりクラックのさらなる侵入を阻止することが可能となる。また、第2ガードリング21Bにクラックが入り、さらにクラックが内部に進もうとした場合であっても、さらに内側に位置する第1ガードリング21Aによりクラックのさらなる侵入を確実に阻止することが可能となる。
【0029】
また、外側に位置する第3ガードリング21Cにクラックが入った状態のまま、半導体パッケージ信頼性加速テスト(PCT)を行なった場合でも、内側に位置する第2ガードリング21Bにより湿気(水分)の侵入を阻止することが可能となる。また、第2ガードリング21Bにクラックが入った状態のまま、半導体パッケージ信頼性加速テスト(PCT)を行なった場合でも、さらに内側に位置する第1ガードリング21Aにより湿気(水分)の侵入を確実に阻止することが可能となる。
【0030】
<実施の形態2>
図9〜図12を参照して、本実施の形態におけるガードリング20Bの構造について説明する。なお、図9は図3中IV−IV線矢視に対応する断面図であり、図10は図9中X−X線矢視平面図である。また、図11および図12は、本実施の形態における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【0031】
<ガードリング20Bの構成>
図9を参照して、本実施の形態におけるガードリング20Bは、上記実施の形態1と同様に、平面的に見て半導体素子形成領域10を取囲むように設けられ、第1ガードリング21A、第2ガードリング21B、および第3ガードリング21Cの3重壁構造を備えている。また、第1ガードリング21Aと第2ガードリング21Bとの間には埋め込み部材22Aが設けられ、第2ガードリング21Bと第3ガードリング21Cとの間には埋め込み部材22Bが設けられている。
【0032】
上記実施の形態1の構成との相違点は、図10に示すように、各層において、第1ガードリング21A、第2ガードリング21B、および第3ガードリング21Cを全体的に連結する第3連結壁25Aを設けている点にある。その他の構成は、上記実施の形態1の構成と同じであるため、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰返さないこととする。
【0033】
<ガードリング20Bの製造方法>
次に、図11および図12を参照して、ガードリング20Bの製造方法について説明する。なお、本実施の形態においても、第1層101〜第5層105は同じ製造工程で形成することが可能であるため、ここでは、第1層101の製造工程を代表例として説明する。
【0034】
図6および図7で示した上記本実施の形態1の場合と同様にして、スルーホールhを形成する。次に、図11を参照して、第1層110の上に再度レジスト膜302を形成しする。その後、このレジスト膜302をマスクにして、第1埋め込み部材221aおよび第2埋め込み部材221bを、その膜厚さが半分程度になるようにエッチングにより除去する。
【0035】
その後、図12を参照して、第1層110のスルーホールhに、不純物等を含むポリシリコン等の配線層等を埋め込み、第1ガードリング層211a、第2ガードリング層211b、および第3ガードリング層211cを形成するとともに、第3連結壁25Aを形成する(ダマシン構造)。これにより、ガードリング20Bの第1層101が完成する。同様にして、第2層102〜第5層105を形成する。
【0036】
<作用・効果>
本実施の形態におけるガードリング20Bによれば、上記実施の形態1と同様の作用効果を得ることができる。また、各層において第3連結壁25Aを設けていることから、「3次元セル構造の実現」を可能としている。これにより、ガードリング20B全体としての構造強度の向上を可能としている。
【0037】
<実施の形態3>
図13および図14を参照して、本実施の形態におけるガードリング20Cの構造について説明する。なお、図13は図2中IIIで囲まれる領域の部分拡大平面図であり、図14は図13中XIV−XIV線矢視断面図である。
【0038】
<ガードリング20Cの構成>
図13および図14を参照して、本実施の形態におけるガードリング20Cは、基本的構成は、上記実施の形態1におけるガードリング20Aと同じである。相違点は、上記実施の形態1におけるガードリング20Aは、第1ガードリング21A、第2ガードリング21B、および第3ガードリング21Cからなる3重壁構造であったが、本実施の形態におけるガードリング20Cは、第1ガードリング21Aおよび第2ガードリング21Bからなる2重壁構造を採用している点にある。
【0039】
なお、基本的構成は上記実施の形態1の構成と同じであるため、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰返さないこととする。また、製造方法においても、上記実施の形態1の構成と同じであるため、ここでの説明は省略する。
【0040】
<作用・効果>
本実施の形態においても、上記実施の形態1の場合と同様の作用効果を得ることができるが、3重壁構造を採用することができない場合には、この2重壁構造を採用することで、微細化の要請を満足させることが可能となる。
【0041】
<実施の形態4>
図15を参照して、本実施の形態におけるガードリング20Dの構造について説明する。なお、図15は図3中IV−IV線矢視に対応する断面図である。
【0042】
<ガードリング20Dの構成>
図15を参照して、本実施の形態におけるガードリング20Dは、基本的構成は、上記実施の形態2におけるガードリング20Bと同じである。相違点は、上記実施の形態2におけるガードリング20Bは、第1ガードリング21A、第2ガードリング21B、および第3ガードリング21Cからなる3重壁構造であったが、本実施の形態におけるガードリング20Dは、第1ガードリング21Aおよび第2ガードリング21Bからなる2重壁構造を採用している点にある。
【0043】
なお、基本的構成は上記実施の形態2の構成と同じであるため、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰返さないこととする。また、製造方法においても、上記実施の形態1の構成と同じであるため、ここでの説明は省略する。
【0044】
<作用・効果>
本実施の形態においても、上記実施の形態2の場合と同様の作用効果を得ることができるが、3重壁構造を採用することができない場合には、この2重壁構造を採用することで、微細化の要請を満足させることが可能となる。
【0045】
なお、上記実施の形態においては、2重壁構造および3重壁構造の場合について説明しているが、3重以上の壁構造を採用することも可能である。また、各ガードリングを連結するために種々の形状の連結壁を設ける構成を例示しているが、連結壁を設けない構成の採用も可能である。
【0046】
したがって、上述した各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図1】半導体ウエハ上に複数設けられる複数の半導体チップを示す平面図である。
【図2】半導体チップ1Aの平面拡大図である。
【図3】実施の形態1における半導体装置の部分拡大平面図である。
【図4】図3中IV−IV線矢視断面図である。
【図5】図3中V−V線矢視断面図である。
【図6】実施の形態1における半導体装置の第1製造工程を示す断面図である。
【図7】実施の形態1における半導体装置の第2製造工程を示す断面図である。
【図8】実施の形態1における半導体装置の第3製造工程を示す断面図である。
【図9】実施の形態2における半導体装置の部分拡大平面図である。
【図10】図9中X−X線矢視平面図である。
【図11】実施の形態2における半導体装置の第3製造工程を示す断面図である。
【図12】実施の形態2における半導体装置の第4製造工程を示す断面図である。
【図13】実施の形態3における半導体装置の部分拡大平面図である。
【図14】図13中XIV−XIV線矢視断面図である。
【図15】実施の形態4における半導体装置の断面図(図3中IV−IV線矢視に対応する断面図)である。
【符号の説明】
1A〜1D 半導体チップ、10 半導体素子形成領域、20,20A,20B,20C,20D ガードリング、21A 第1ガードリング、21B 第2ガードリング、21C 第3ガードリング、22A,22B 埋め込み部材、23A 第1連結壁、24A 第2連結壁、25A 第3連結壁、100X,100Y ダイシングライン、211a 第1ガードリング層、211b 第2ガードリング層、211c 第3ガードリング層、221a 第1埋め込み部材、221b 第2埋め込み部材、231 第1連結壁、241 第2連結壁。
Claims (4)
- 半導体基板上に設けられる半導体素子形成領域と、前記半導体基板上において、前記半導体素子形成領域を取囲むように設けられるガードリングとを備える半導体装置であって、
前記ガードリングは、
前記半導体素子形成領域を取囲むように設けられる第1ガードリングと、
前記第1ガードリングを取囲むように設けられる第2ガードリングと、
を備えることを特徴とする、半導体装置。 - 前記第1ガードリングと前記第2ガードリングとを連結するための第1連結ガードが設けられる、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第2ガードリングを取囲むように設けられる第3ガードリングをさらに備えることを特徴とする、請求項1または2に記載の半導体装置。
- 前記第2ガードリングと前記第3ガードリングを連結するための第2連結ガードが設けられる、請求項1に記載の半導体装置。
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JP2013016540A (ja) * | 2011-06-30 | 2013-01-24 | Fujitsu Semiconductor Ltd | 半導体装置とその製造方法 |
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