JP2005101181A - Semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、半導体ウェーハ上に形成された半導体素子を分割するダイシング方法に関し、特に、チッピングや膜剥がれ、クラック等を小さくすることを可能とする、半導体ウェーハのスクライブライン構造についての半導体装置およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a dicing method for dividing a semiconductor element formed on a semiconductor wafer, and in particular, a semiconductor device for a scribe line structure of a semiconductor wafer that can reduce chipping, film peeling, cracks, and the like, and the same It relates to a manufacturing method.
従来、半導体ウェーハのダイシング方法には、ダイヤモンドやCBNの粒子をボンド材で保持させた環状のダイシングソーを高速回転させて、破砕加工する手法が最も一般的に用いられてきた。ダイシングソーによる加工は、ダイヤモンド粒子の粒径や、密度、ボンド材等のダイシングソー仕様や、回転速度、送り速度、切り込み深さなどの設備条件の改善と最適化により、加工品質の向上に取り組まれてきた。しかし、ダイシングソーによる加工は破砕加工であるため、必ずチッピングやダイシングレーン上に形成された膜を剥離させるなどの現象が発生し課題となっている。 Conventionally, as a method for dicing a semiconductor wafer, a method of crushing by rotating an annular dicing saw in which diamond or CBN particles are held by a bonding material at a high speed has been most commonly used. Processing with a dicing saw works to improve processing quality by improving and optimizing the diamond particle size, density, bond material and other dicing saw specifications, and rotational speed, feed speed, and cutting depth. I have been. However, since the processing by the dicing saw is crushing processing, phenomena such as chipping and peeling of the film formed on the dicing lane are inevitably generated.
一方、半導体素子のさらなる微細化を実現するために露光解像度を向上させる必要があり、露光装置のNA(レンズ開口数)の向上と光源の短波長化が進んでいるが、これは同時に焦点深度の減少をもたらす。つまり、ウェーハ表面に大きな凹凸がある場合は狙った解像度が得られないことになり、ウェーハ表面を平坦化する必要がある。平坦化の方法として、SOG(Spin on Glass)膜の塗布やエッチバック法、CMP(化学的機械研磨)などを用い、酸化膜やメタル配線の段差をなくしている。この平坦化は、半導体ウェーハ上の半導体素子部のみならず、ダイシングレーン上も行なわれる。その結果、SOGや層間絶縁膜などが平坦化後の残膜として形成されている。 On the other hand, in order to realize further miniaturization of semiconductor elements, it is necessary to improve the exposure resolution. The NA (lens numerical aperture) of the exposure apparatus and the wavelength of the light source have been shortened. Resulting in a decrease. In other words, if the wafer surface has large irregularities, the targeted resolution cannot be obtained, and the wafer surface needs to be flattened. As a planarization method, a step of an SOG (Spin on Glass) film, an etch back method, CMP (Chemical Mechanical Polishing), or the like is used to eliminate a step of an oxide film or a metal wiring. This planarization is performed not only on the semiconductor element portion on the semiconductor wafer but also on the dicing lane. As a result, SOG, an interlayer insulating film, and the like are formed as a remaining film after planarization.
ダイシングは前述のようにダイヤモンドやCBNの粒子による破砕加工であるため、これらの残膜上をダイシングすると膜が剥離する場合がある。それは、とくに残膜が脆弱であったり下層との密着力が弱い場合に顕著に発生する。 Since the dicing is a crushing process using diamond or CBN particles as described above, the film may be peeled off when the remaining film is diced. This is particularly noticeable when the remaining film is fragile or the adhesion with the lower layer is weak.
この膜の剥離やクラックは、半導体素子内部へダメージを及ぼす危険性があるだけではなく、剥離した膜のかけらが組立工程などで端子ショートなどの不具合をもたらす。 The peeling and cracking of the film not only has a risk of damaging the inside of the semiconductor element, but also the pieces of the peeled film cause problems such as a short circuit in the assembly process.
そのため、ダイシングにおいて従来から様々な対策をしている。 For this reason, various countermeasures have conventionally been taken in dicing.
例えば、特許文献1は、図9に示すように半導体ウェーハ101のボンディングパッド105上の表面保護膜106を選択的に除去すると同時に、ダイシングレーン102と半導体素子領域103との間に前記半導体素子領域103を覆う表面保護膜106とダイシングレーン102上に残る表面保護膜106とを分断するスリット107を形成し、ダイシングレーン102に沿ってダイシングを行なうものである。この方法によると、ダイシング時のダメージにより表面保護膜106の剥離109やクラック110が発生しても、半導体素子領域103を覆う表面保護膜106とダイシングレーン102上に残る表面保護膜106とを分断するスリット107があるため、半導体素子内部までは、ダメージが至ることはない。また、シリコンのチッピング108が大きい場合でも、ある程度まではこのスリット部107で止めることが出来る。
For example,
しかしながら、この方法によると、半導体素子内部に至るダメージは回避できるが、剥離した表面保護膜のかけらの発生を抑制することは出来ない。この表面保護膜のかけらは、組立工程において不具合をもたらす危険性がある。例えば、ダイスピック時にチップを吸着するコレットに前記の表面保護膜のかけらが付着して、次にピックアップするチップの表面に前記表面保護膜のかけらは突き刺さるなどの不具合が発生する。さらには、飛散した前記表面保護膜のかけらがボンディングパッド上に付着した場合、ワイヤ付着などの不具合が発生する。また、銀ペーストなどの液状導電体を用いて電極接合を行なう場合、飛散した前記表面保護膜のかけらが隣接するボンディングパッド間に付着すると、前記液状導電体が前記表面保護膜のかけらを伝って隣接パッド間ショートに至る。
しかしながら、前記特許文献1においては、前述のように半導体素子内部に至るダメージは回避できるが、剥離した表面保護膜のかけらの発生を抑制することは出来ない。この表面保護膜のかけらは、組立工程において不具合をもたらす危険性があり回避する必要がある。
However, in
したがって、この発明の目的は、半導体ウェーハ表面のダイシングレーン上に表面保護膜や層間絶縁膜が形成されている場合、特に前記の表面保護膜や層間絶縁膜が脆弱または下層との密着力が弱い場合にでも、半導体素子内部にチッピングやクラックのダメージがない切断を可能とする半導体ウェーハのダイシング方法を提供するもので、さらに、前記表面保護膜や層間絶縁膜の剥離によるかけらが発生しない切断を可能とする半導体装置およびその製造方法を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a surface protective film or an interlayer insulating film formed on a dicing lane on the surface of a semiconductor wafer, particularly when the surface protective film or the interlayer insulating film is fragile or has a weak adhesion to the lower layer. Even in such a case, a semiconductor wafer dicing method that enables cutting without damage caused by chipping or cracks inside the semiconductor element is provided, and further, cutting that does not cause fragmentation due to peeling of the surface protective film or interlayer insulating film is provided. An object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same.
上記課題を解決するために、この発明の請求項1記載の半導体装置は、半導体ウェーハを個々の半導体素子に分離するダイシングレーンを有する半導体装置であって、前記ダイシングレーン上に形成された表面保護膜、メタル配線層または層間絶縁膜に貫通孔を設けることで等間隔の点パターンを形成した。
In order to solve the above problems, a semiconductor device according to
請求項2記載の半導体装置は、請求項1記載の半導体装置において、前記点パターンの配置間隔は、半導体ウェーハを半導体素子に分離する際のダイシング加工幅よりも狭くした。 According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first aspect, the arrangement interval of the dot patterns is narrower than the dicing width when the semiconductor wafer is separated into semiconductor elements.
請求項3記載の半導体装置は、請求項1記載の半導体装置において、前記点パターンは、半導体素子を分割する際の加工幅よりも広い領域に配置されている。 According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first aspect, the dot pattern is disposed in a region wider than a processing width when dividing the semiconductor element.
請求項4記載の半導体装置は、半導体ウェーハを個々の半導体素子に分離するダイシングレーンを有する半導体装置であって、前記ダイシングレーン上に形成された表面保護膜、メタル配線層または層間絶縁膜に貫通孔を設けるとともに、前記貫通孔に金属を埋め込むことで等間隔の点パターンを形成した。
5. The semiconductor device according to
請求項5記載の半導体装置は、請求項4記載の半導体装置において、前記点パターンの配置間隔は、半導体ウェーハを半導体素子に分離する際のダイシング加工幅よりも狭くした。 According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor device of the fourth aspect, the arrangement interval of the dot patterns is narrower than the dicing width when the semiconductor wafer is separated into semiconductor elements.
請求項6記載の半導体装置は、請求項4記載の半導体装置において、前記点パターンは、半導体素子を分割する際の加工幅よりも広い領域に配置されている。 A semiconductor device according to a sixth aspect is the semiconductor device according to the fourth aspect, wherein the dot pattern is disposed in a region wider than a processing width when dividing the semiconductor element.
請求項7記載の半導体装置は、半導体ウェーハを個々の半導体素子に分離するダイシングレーンを有する半導体装置であって、前記ダイシングレーン上に形成されたメタル配線層をエッチングすることで等間隔の点パターンを形成し、その上に表面保護膜をコーティングした。
The semiconductor device according to
請求項8記載の半導体装置は、請求項7記載の半導体装置において、前記点パターンの配置間隔は、半導体ウェーハを半導体素子に分離する際のダイシング加工幅よりも狭くした。 According to an eighth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the seventh aspect, the arrangement interval of the dot patterns is narrower than the dicing width when the semiconductor wafer is separated into semiconductor elements.
請求項9記載の半導体装置は、請求項7記載の半導体装置において、前記点パターンは、半導体素子を分割する際の加工幅よりも広い領域に配置されている。 A semiconductor device according to a ninth aspect is the semiconductor device according to the seventh aspect, wherein the dot pattern is arranged in a region wider than a processing width when dividing the semiconductor element.
請求項9では、点パターンは、半導体素子を分割する際の加工幅よりも広い領域に配置されているので、点パターンを配置する領域が必ずしもダイシングレーンの端から端までを占めている必要がなく、容易に形成できる。 According to the ninth aspect of the present invention, since the point pattern is arranged in a region wider than the processing width when dividing the semiconductor element, the region in which the point pattern is arranged needs to occupy from end to end of the dicing lane. And can be easily formed.
請求項10記載の半導体装置の製造方法は、半導体ウェーハ上に集積回路を形成すると同時に、前記半導体ウェーハの半導体素子が形成された面のチップ分割加工領域に貫通孔からなる複数の点パターンを形成する工程と、前記半導体ウェーハをチップ分割加工領域に沿って分離する工程とを含む。
The method for manufacturing a semiconductor device according to
この発明の請求項1記載の半導体装置によれば、ダイシングレーン上に形成された表面保護膜、メタル配線層または層間絶縁膜に貫通孔を設けることで等間隔の点パターンを形成したので、半導体ウェーハ基板のダイシングレーン上の表面保護膜やメタル配線層、層間絶縁膜等が形成されていても、半導体素子内部にチッピングやクラックのダメージがない切削を可能とする。さらに、表面保護膜やメタル配線層、層間絶縁膜の剥離によるかけらが十分小さくなり組立工程での不具合を発生させない半導体ウェーハのダイシング方法が提供できる。 According to the semiconductor device of the first aspect of the present invention, since the surface protection film, the metal wiring layer or the interlayer insulating film formed on the dicing lane is provided with the through holes, the equally spaced point patterns are formed. Even if a surface protective film, a metal wiring layer, an interlayer insulating film, or the like on the dicing lane of the wafer substrate is formed, cutting without chipping or crack damage inside the semiconductor element is enabled. Furthermore, a semiconductor wafer dicing method can be provided in which the fragmentation caused by the peeling of the surface protective film, the metal wiring layer, and the interlayer insulating film is sufficiently small and does not cause problems in the assembly process.
すなわち、ダイシングにより半導体ウェーハを半導体素子に分割する際に、半導体ウェーハ表面のダイシングレーン上に形成された表面保護膜やメタル配線層、層間絶縁膜に剥離やクラックが発生するが、表面保護膜やメタル配線層、層間絶縁膜に形成した貫通孔で剥離やクラックの進行が抑制され、半導体素子に表面保護膜やメタル配線層、層間絶縁膜の剥離やクラックのダメージが伝播しにくくすることを可能としている。 That is, when the semiconductor wafer is divided into semiconductor elements by dicing, peeling or cracking occurs in the surface protective film, metal wiring layer, or interlayer insulating film formed on the dicing lane on the surface of the semiconductor wafer. The through hole formed in the metal wiring layer and interlayer insulating film suppresses the progress of peeling and cracking, and it is possible to make it difficult for the surface protection film, metal wiring layer and interlayer insulating film to peel and crack damage to propagate to semiconductor elements. It is said.
請求項2では、点パターンの配置間隔は、半導体ウェーハを半導体素子に分離する際のダイシング加工幅よりも狭くしたので、貫通孔の配置間隔を十分小さくすることで表面保護膜やメタル配線層、層間絶縁膜の剥離を小さい段階でその進行を抑制することが可能である。そのため、ダイシング時に発生する剥離によるかけらが十分小さくなり、組立工程にて不具合が発生する危険性を低く出来る。
In
請求項3では、点パターンは、半導体素子を分割する際の加工幅よりも広い領域に配置されているので、点パターンを配置する領域が必ずしもダイシングレーンの端から端までを占めている必要がなく、容易に形成できる。 According to the third aspect of the present invention, since the point pattern is arranged in a region wider than the processing width when dividing the semiconductor element, it is necessary that the region where the point pattern is arranged occupies the dicing lane from end to end. And can be easily formed.
この発明の請求項4記載の半導体装置によれば、ダイシングレーン上に形成された表面保護膜、メタル配線層または層間絶縁膜に貫通孔を設けるとともに、貫通孔に金属を埋め込むことで等間隔の点パターンを形成したので、半導体ウェーハ基板のダイシングレーン上の表面保護膜やメタル配線層、層間絶縁膜等が形成されていても、半導体素子内部にチッピングやクラックのダメージがない切削を可能とする。さらに、表面保護膜やメタル配線層、層間絶縁膜の剥離によるかけらが十分小さくなり組立工程での不具合を発生させない半導体ウェーハのダイシング方法が提供できる。 According to the semiconductor device of the fourth aspect of the present invention, through holes are provided in the surface protective film, metal wiring layer or interlayer insulating film formed on the dicing lane, and the metal is embedded in the through holes so as to be equally spaced. Since the dot pattern is formed, even if a surface protection film, metal wiring layer, interlayer insulating film, etc. on the dicing lane of the semiconductor wafer substrate are formed, cutting without chipping or crack damage inside the semiconductor element is enabled. . Furthermore, a semiconductor wafer dicing method can be provided in which the fragmentation caused by the peeling of the surface protective film, the metal wiring layer, and the interlayer insulating film is sufficiently small and does not cause problems in the assembly process.
すなわち、表面保護膜やメタル配線層、層間絶縁膜にタングステン、アルミニウム、銅などの金属を埋め込んだ貫通孔を形成したため、膜の密着性が向上し、ダイシングにより半導体ウェーハを半導体素子に分割する際に、半導体ウェーハ表面のダイシングレーン上に形成された表面保護膜やメタル配線層、層間絶縁膜に剥離やクラックが発生するのを抑制することを可能としている。 In other words, the surface protection film, the metal wiring layer, and the interlayer insulating film are formed with through-holes embedded with metals such as tungsten, aluminum, and copper, so that the adhesion of the film is improved and the semiconductor wafer is divided into semiconductor elements by dicing. In addition, it is possible to suppress the occurrence of peeling and cracking in the surface protective film, metal wiring layer, and interlayer insulating film formed on the dicing lane on the surface of the semiconductor wafer.
請求項5では、点パターンの配置間隔は、半導体ウェーハを半導体素子に分離する際のダイシング加工幅よりも狭くしたので、前述の膜の密着性向上の効果は、貫通孔の配置間隔を十分小さくすることでさらに大きくなり、表面保護膜やメタル配線層、層間絶縁膜の剥離を小さい段階で抑制することが可能である。そのため、ダイシング時に発生する剥離によるかけらが十分小さくなり、組立工程にて不具合が発生する危険性を低く出来る。 According to the fifth aspect of the present invention, since the dot pattern arrangement interval is narrower than the dicing width when the semiconductor wafer is separated into semiconductor elements, the effect of improving the adhesion of the film is sufficiently small. As a result, the surface protection film, the metal wiring layer, and the interlayer insulating film can be prevented from peeling off at a small stage. For this reason, the fragment due to peeling that occurs during dicing is sufficiently reduced, and the risk of occurrence of problems in the assembly process can be reduced.
請求項6では、点パターンは、半導体素子を分割する際の加工幅よりも広い領域に配置されているので、点パターンを配置する領域が必ずしもダイシングレーンの端から端までを占めている必要がなく、容易に形成できる。 According to the sixth aspect of the present invention, since the point pattern is arranged in an area wider than the processing width when dividing the semiconductor element, the area where the point pattern is arranged needs to occupy the end of the dicing lane. And can be easily formed.
この発明の請求項7記載の半導体装置によれば、ダイシングレーン上に形成されたメタル配線層をエッチングすることで等間隔の点パターンを形成し、その上に表面保護膜をコーティングしたので、半導体ウェーハ基板のダイシングレーン上のメタル配線層が形成されていても、半導体素子内部にチッピングやクラックのダメージがない切削を可能とする。さらに、メタル配線層の剥離によるかけらが十分小さくなり組立工程での不具合を発生させない半導体ウェーハのダイシング方法が提供できる。 According to the semiconductor device of the seventh aspect of the present invention, the metal wiring layer formed on the dicing lane is etched to form the equidistant point pattern, and the surface protective film is coated thereon. Even if a metal wiring layer on the dicing lane of the wafer substrate is formed, cutting without chipping or crack damage inside the semiconductor element is enabled. Furthermore, a semiconductor wafer dicing method can be provided in which the fragment due to the peeling of the metal wiring layer is sufficiently small and does not cause problems in the assembly process.
すなわち、ダイシングレーン上にメタル配線層の点パターンが形成されており、点パターン上に表面保護膜をコーティングすることで段差によるアンカー効果で層間密着性が向上する。また、点パターンの段差により表面保護膜も追従して凹凸ができるが、これにより表面保護膜の高剛性化が可能となる。これらにより、ダイシングにより半導体ウェーハを半導体素子に分割する際に、半導体ウェーハ表面のダイシングレーン上に形成された表面保護膜に剥離やクラックの発生を抑制することを可能としている。 That is, the dot pattern of the metal wiring layer is formed on the dicing lane, and the interlayer adhesion is improved by the anchor effect due to the step by coating the surface protective film on the dot pattern. Further, although the surface protective film follows the surface by the step of the point pattern, the surface protective film can be made uneven. As a result, when the semiconductor wafer is divided into semiconductor elements by dicing, it is possible to suppress the occurrence of peeling and cracking in the surface protective film formed on the dicing lane on the surface of the semiconductor wafer.
請求項8では、点パターンの配置間隔は、半導体ウェーハを半導体素子に分離する際のダイシング加工幅よりも狭くしたので、前述の表面保護膜の高剛性化が可能となる効果は、貫通孔の配置間隔を十分小さくすることでさらに大きくなり、メタル配線層の剥離を小さい段階で抑制することが可能である。そのため、ダイシング時に発生する剥離によるかけらが十分小さくなり、組立工程にて不具合が発生する危険性を低く出来る。 According to the eighth aspect of the present invention, since the arrangement interval of the dot patterns is narrower than the dicing width when the semiconductor wafer is separated into the semiconductor elements, the effect of increasing the rigidity of the surface protective film is as follows. By making the arrangement interval sufficiently small, the distance is further increased, and peeling of the metal wiring layer can be suppressed at a small stage. For this reason, the fragment due to peeling that occurs during dicing is sufficiently reduced, and the risk of occurrence of problems in the assembly process can be reduced.
この発明の請求項10記載の半導体装置の製造方法によれば、半導体ウェーハ上に集積回路を形成すると同時に、半導体ウェーハの半導体素子が形成された面のチップ分割加工領域に貫通孔からなる複数の点パターンを形成する工程と、半導体ウェーハをチップ分割加工領域に沿って分離する工程とを含むので、半導体ウェーハ基板のダイシングレーン上の表面保護膜やメタル配線層、層間絶縁膜等が形成されていても、半導体素子内部にチッピングやクラックのダメージがない切削を可能とする。さらに、表面保護膜やメタル配線層、層間絶縁膜の剥離によるかけらが十分小さくなり組立工程での不具合を発生させない半導体ウェーハのダイシング方法が提供できる。 According to the semiconductor device manufacturing method of the present invention, the integrated circuit is formed on the semiconductor wafer, and at the same time, a plurality of through holes are formed in the chip division processing region on the surface of the semiconductor wafer where the semiconductor elements are formed. Since it includes a step of forming a point pattern and a step of separating the semiconductor wafer along the chip division processing region, a surface protective film, a metal wiring layer, an interlayer insulating film, etc. are formed on the dicing lane of the semiconductor wafer substrate. However, cutting without chipping or crack damage inside the semiconductor element is enabled. Furthermore, a semiconductor wafer dicing method can be provided in which the fragmentation caused by the peeling of the surface protective film, the metal wiring layer, and the interlayer insulating film is sufficiently small and does not cause problems in the assembly process.
すなわち、ダイシングにより半導体ウェーハを半導体素子に分割する際に、半導体ウェーハ表面のダイシングレーン上に形成された表面保護膜やメタル配線層、層間絶縁膜に剥離やクラックが発生するが、表面保護膜やメタル配線層、層間絶縁膜に形成した貫通孔で剥離やクラックの進行が抑制され、半導体素子に表面保護膜やメタル配線層、層間絶縁膜の剥離やクラックのダメージが伝播しにくくすることを可能としている。 That is, when the semiconductor wafer is divided into semiconductor elements by dicing, peeling or cracking occurs in the surface protective film, metal wiring layer, or interlayer insulating film formed on the dicing lane on the surface of the semiconductor wafer. The through hole formed in the metal wiring layer and interlayer insulating film suppresses the progress of peeling and cracking, and it is possible to make it difficult for the surface protection film, metal wiring layer and interlayer insulating film to peel and crack damage to propagate to semiconductor elements. It is said.
この発明の第1の実施の形態を図1〜図3に基づいて説明する。まず、概要の説明を行なう。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, the outline will be described.
図1(a)は、本発明の実施形態の半導体ウェーハのダイシングレーンおよびその周辺を示す平面図で、図1(b)にダイシング後の平面図を示す。また、図1(c)は、図1(a)に示すA−A断面図であり、図1(d)は、図1(b)に示すC−C断面図である。さらに、図1(e)は、図1(a)に示すB部分の拡大図であり、図1(f)は、図1(b)に示すD部分の拡大図である。図中において、1は半導体ウェーハ、2はダイシングレーン、2aはダイシングラインの中心、3は半導体素子領域、4はダイシング切削幅の例、5はボンディングパッド、6は点パターンを示している。 FIG. 1A is a plan view showing a dicing lane and its periphery of a semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B shows a plan view after dicing. Moreover, FIG.1 (c) is AA sectional drawing shown to Fig.1 (a), FIG.1 (d) is CC sectional drawing shown in FIG.1 (b). Further, FIG. 1 (e) is an enlarged view of a portion B shown in FIG. 1 (a), and FIG. 1 (f) is an enlarged view of a portion D shown in FIG. 1 (b). In the figure, 1 is a semiconductor wafer, 2 is a dicing lane, 2a is the center of a dicing line, 3 is a semiconductor element region, 4 is an example of a dicing cutting width, 5 is a bonding pad, and 6 is a dot pattern.
半導体ウェーハ1にはダイシングレーン2がある。ダイシングレーン2は、切断を行う仮想ラインである。半導体ウェーハ1上には、トランジスタなどの能動素子や、抵抗素子などの受動素子、配線や、ボンディングパッド5などが半導体素子形成面に形成されており、ダイシングレーン2上にも、層間絶縁膜やメタル配線層、表面保護膜などの残膜が形成される場合がある。
The
本発明の実施形態の特徴は前記ダイシングレーン2上に点パターン6を形成していることであり、点パターンは、表面保護膜やメタル配線層、層間絶縁膜の貫通孔で形成したり、メタルを埋め込んだ貫通孔で形成したり(第4、5の実施形態)、メタル配線層で点パターン6を形成しその上に表面保護膜を覆ったりすることで形成する(第6の実施形態)。この点パターン6を形成されたダイシングレーンをダイシングすると、ダイシング時に発生するシリコンのチッピングや、表面保護膜やメタル配線層、層間絶縁膜の膜剥がれ、クラックなどが点パターン6で抑止され、半導体素子領域3へのダメージを予防することが出来る。また、前記表面保護膜やメタル配線層、層間絶縁膜の剥離によるかけらが十分小さくなり組立工程での不具合を防ぐことが出来る。
A feature of the embodiment of the present invention is that a
次に前記の点パターンの配置について、図を参照して説明する。 Next, the arrangement of the point patterns will be described with reference to the drawings.
図1(e)および図2(a)〜(d)は、本発明の実施形態の半導体ウェーハのダイシングレーンへの点パターン配置を示し、それぞれ第1〜5の実施例とする。すなわち、図1(e)は点パターン配置の第1の実施例、図2(a)は、同じく第2の実施例、図2(b)は、同じく第3の実施例、図2(c)は、同じく第4の実施例、図2(d)は、同じく第5の実施例である。図中において、2はダイシングレーン、2aはダイシングラインの中心、3は半導体素子領域、6は点パターンを示している。 FIGS. 1E and 2A to 2D show dot pattern arrangements on a dicing lane of a semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention, which are first to fifth examples, respectively. That is, FIG. 1 (e) shows the first embodiment of the dot pattern arrangement, FIG. 2 (a) shows the second embodiment, FIG. 2 (b) shows the third embodiment, and FIG. ) Is the fourth embodiment, and FIG. 2D is the fifth embodiment. In the figure, 2 is a dicing lane, 2a is the center of a dicing line, 3 is a semiconductor element region, and 6 is a dot pattern.
点パターン配置の第1の実施例は、点パターンを碁盤の目に等間隔に配置している。それぞれの点パターン間の間隔は、十分小さい必要があり、少なくともダイシング加工幅よりも狭い必要があり、0.5μmから20μmの範囲から選択する。また、必ずしも等間隔に配置する必要はない。また、点パターンを配置する領域の大きさは、少なくともダイシング加工幅よりも外側まで広い領域を占めている必要がある。必ずしもダイシングレーンの端から端までを占めている必要はない。 In the first embodiment of the point pattern arrangement, the point patterns are arranged at equal intervals in the grid. The interval between each point pattern needs to be sufficiently small, needs to be narrower than at least the dicing width, and is selected from the range of 0.5 μm to 20 μm. Further, it is not always necessary to arrange them at regular intervals. In addition, the size of the area where the dot pattern is arranged needs to occupy a wide area at least outside the dicing width. It is not always necessary to occupy the dicing lane from end to end.
点パターン配置の第2の実施例は、実際のダイシング加工の際に必ず切削除去されるダイシングレーン中心付近には点パターンを配置していない例である。ダイシング装置の加工幅のばらつきや加工位置ずれなどを十分考慮し、前記の点パターンを配置したい領域を決定すれば、中心付近には点パターンを形成する必要はない。 The second embodiment of the point pattern arrangement is an example in which no point pattern is arranged in the vicinity of the center of the dicing lane that is always cut and removed during the actual dicing process. If sufficient consideration is given to variation in the processing width of the dicing apparatus, processing position deviation, and the like, and the region in which the point pattern is desired to be arranged is determined, there is no need to form a point pattern near the center.
点パターン配置の第3の実施例は、点パターンの間隔を切削方向とダイシングレーン幅方向とで変えている例である。 The third embodiment of the point pattern arrangement is an example in which the interval between the point patterns is changed between the cutting direction and the dicing lane width direction.
点パターン配置の第4、5の実施例は、点パターンを第1の実施例のように碁盤の目のように縦横一列に配列しておらず、互い違いに配列したり、斜め方向に整列したりしている。このような配列においても変わらず本発明で狙う点パターンによる効果は得られる。 In the fourth and fifth embodiments of the point pattern arrangement, the point patterns are not arranged in a vertical and horizontal line like the grid pattern as in the first embodiment, but are arranged alternately or in an oblique direction. It is. Even in such an arrangement, the effect of the point pattern targeted by the present invention can be obtained without change.
次に、前述の点パターンの形成方法について図3の断面図を参照して解説する。 Next, a method for forming the above-described point pattern will be described with reference to the cross-sectional view of FIG.
図3(a)〜(b)は、本発明の第1の実施形態の半導体ウェーハのダイシングレーンの断面図を用いた工程図で、図3(a)〜(b)において、6は点パターン、7はポリシリコンと第1メタルの間の層間絶縁膜、8は第1メタルと第2メタルの間の層間絶縁膜、9は第2メタルと第3メタルの間の層間絶縁膜、10は表面保護膜を示している。
3A to 3B are process diagrams using cross-sectional views of the dicing lane of the semiconductor wafer according to the first embodiment of the present invention. In FIGS. 3A to 3B,
ここで、層間絶縁膜7〜9、表面保護膜の構成材料としては、例えば、窒化膜、酸化膜、高誘電膜、低誘電膜、有機膜、金属膜などがあり、各膜の厚みは、10nm〜数μmである。
Here, the constituent materials of the interlayer insulating
図3(a)に示すように、ダイシングレーン上に、層間絶縁膜7から順に層間絶縁膜8、層間絶縁膜9、表面保護膜10と形成される。形成方法は、CVD法やPVD法、塗布法などが用いられる。
As shown in FIG. 3A, an
図3(b)に示すように、最上層に形成した表面保護膜10にドライエッチング法やウェットエッチング法を用いて点パターン6となる貫通孔を形成する。
As shown in FIG. 3B, a through-hole that becomes a
前記の工程はすべて、半導体素子領域の製造工程と同時に行なわれる。 All the above processes are performed simultaneously with the manufacturing process of the semiconductor element region.
この発明の第2の実施の形態を図4に基づいて説明する。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第1の実施形態と同様に、本発明の実施形態の特徴はダイシングレーン2上に点パターン6を形成していることであり、点パターン6は、表面保護膜やメタル配線層、層間絶縁膜の貫通孔で形成している。
Similar to the first embodiment, a feature of the embodiment of the present invention is that a
図4(a)〜(j)は、本発明の第2の実施形態の半導体ウェーハのダイシングレーンの断面図を用いた工程図で、図4(a)〜(j)において6は点パターン、7は層間絶縁膜、8は層間絶縁膜、9は層間絶縁膜、10は表面保護膜を示している。 4A to 4J are process diagrams using cross-sectional views of the dicing lane of the semiconductor wafer according to the second embodiment of the present invention. In FIGS. 4A to 4J, 6 is a dot pattern, 7 is an interlayer insulating film, 8 is an interlayer insulating film, 9 is an interlayer insulating film, and 10 is a surface protective film.
図4(a)に示すように、ダイシングレーン上に層間絶縁膜7を形成する。
As shown in FIG. 4A, an
次に、図4(b)に示すように、形成した層間絶縁膜7に点パターンの部分のみ選択的にエッチング処理を行ない、点パターン6の貫通孔を形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, only the dot pattern portion is selectively etched in the formed
次に、図4(c)に示すように、層間絶縁膜8を形成し、次に層間絶縁膜7で形成した点パターン6の段差によって出来た層間絶縁膜8の凹凸をなくすため、図4(d)に示すように、高温リフローなどの処理によって平坦化を行なう。
Next, as shown in FIG. 4C, the
次に、図4(e)に示すように、層間絶縁膜8に点パターン6の部分のみ選択的にエッチング処理を行ない、点パターン6の貫通孔を形成する。このとき、層間絶縁膜8の点パターンのは図中のように層間絶縁膜7の点パターン6と必ずしも同じ位置に形成する必要はない。
Next, as shown in FIG. 4E, only a portion of the
次に、層間絶縁膜9についても層間絶縁膜8と同様に、図4(f)で膜形成、図4(g)で平坦化処理、図4(h)で点パターン6の貫通孔形成を行なう。
Next, similarly to the
次に、図4(i)に示すように表面保護膜10を形成する。
Next, as shown in FIG. 4I, a surface
最後に、図4(j)に示すように、表面保護膜10に点パターン6の貫通孔を形成する。
Finally, as shown in FIG. 4 (j), a through hole of the
他の実施形態としては、図4(i)までで完了としてもよい。 As another embodiment, it is good also as completion by FIG.4 (i).
また、前記の工程はすべて、半導体素子領域の製造工程と同時に行なわれる。 Further, all of the above processes are performed simultaneously with the manufacturing process of the semiconductor element region.
この発明の第3の実施の形態を図5に基づいて説明する。 A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第1の実施形態と同様に、本発明の実施形態の特徴はダイシングレーン2上に点パターン6を形成していることであり、点パターン6は、表面保護膜やメタル配線層、層間絶縁膜の貫通孔で形成している。
Similar to the first embodiment, a feature of the embodiment of the present invention is that a
図5(a)〜(j)は、本発明の第3の実施形態の半導体ウェーハのダイシングレーンの断面図を用いた工程図で、図5(a)〜(j)において6は点パターン、7は層間絶縁膜、8は層間絶縁膜、9は層間絶縁膜、10は表面保護膜を示している。 FIGS. 5A to 5J are process diagrams using cross-sectional views of a dicing lane of a semiconductor wafer according to a third embodiment of the present invention. In FIGS. 5A to 5J, 6 is a dot pattern, 7 is an interlayer insulating film, 8 is an interlayer insulating film, 9 is an interlayer insulating film, and 10 is a surface protective film.
図5(a)に示すように、ダイシングレーン上に層間絶縁膜7を形成する。
As shown in FIG. 5A, an
次に、図5(b)に示すように、形成した層間絶縁膜7に点パターンの部分のみ選択的にエッチング処理を行ない、点パターン6の貫通孔を形成する。
Next, as shown in FIG. 5B, only the dot pattern portion is selectively etched in the formed
次に、図5(c)に示すように、層間絶縁膜8を形成し、次に層間絶縁膜7で形成した点パターンの段差によって出来た層間絶縁膜8の凹凸をなくすため、図5(d)に示すように、高温リフローなどの処理によって平坦化を行なう。
Next, as shown in FIG. 5C, the
次に、図5(e)に示すように、層間絶縁膜8に点パターンの部分のみ選択的にエッチング処理を行ない、点パターン6の貫通孔を形成する。このとき、層間絶縁膜8の点パターンのは図中のように層間絶縁膜7の点パターン6と重ならないように層間絶縁膜7の点パターン6の間に位置するように形成する。
Next, as shown in FIG. 5E, only the dot pattern portion is selectively etched in the
次に、層間絶縁膜9についても層間絶縁膜8と同様に、図5(f)で膜形成、図5(g)で平坦化処理、図5(h)で点パターン6の貫通孔形成を行なう。ここでも、層間絶縁膜9の点パターン6は図中のように層間絶縁膜8の点パターン6と重ならないように層間絶縁膜8の点パターン6の間に位置するように形成する。
Next, as with the
次に、図5(i)に示すように表面保護膜10を形成する。
Next, a surface
最後に、図5(j)に示すように、表面保護膜10に点パターン6の貫通孔を形成する。このときも、表面保護膜10の点パターン6は図中のように層間絶縁膜9の点パターン6と重ならないように層間絶縁膜9の点パターン6の間に位置するように形成する。
Finally, as shown in FIG. 5 (j), a through hole of the
他の実施形態としては、図5(i)までで完了としてもよい。 In another embodiment, the process may be completed up to FIG.
また、前記の工程はすべて、半導体素子領域の製造工程と同時に行なわれる。 Further, all of the above processes are performed simultaneously with the manufacturing process of the semiconductor element region.
本実施形態は、第2の実施形態と違い、上下に位置する点パターンが平面位置で互いに重なり合わないように互い違いに形成している。そのため、上下の膜間でのアンカー効果により、密着性、剛性が向上し、ダイシング時の膜剥がれやクラックがより発生しにくくなる。 In the present embodiment, unlike the second embodiment, the dot patterns located above and below are alternately formed so as not to overlap each other at the planar position. Therefore, due to the anchor effect between the upper and lower films, adhesion and rigidity are improved, and film peeling and cracking during dicing are less likely to occur.
この発明の第4の実施の形態を図6に基づいて説明する。 A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第1の実施形態と同様に、本発明の実施形態の特徴はダイシングレーン2上に点パターン6を形成していることである。点パターン6は、表面保護膜やメタル配線層、層間絶縁膜の貫通孔で形成し、さらにメタルを埋め込んだ貫通孔で形成している。
Similar to the first embodiment, a feature of the embodiment of the present invention is that a
図6(a)〜(p)は、本発明の第4の実施形態の半導体ウェーハのダイシングレーンの断面図を用いた工程図で、図6(a)〜(p)において6は点パターン、7は層間絶縁膜、8は層間絶縁膜、9は層間絶縁膜、10は表面保護膜、11はポリシリコンと第1メタル間を電気的に結ぶコンタクトプラグ、12は第1メタルと第2メタル間を結ぶビアプラグ、13は第2メタルと第3メタル間を結ぶビアプラグを示している。
FIGS. 6A to 6P are process diagrams using sectional views of a dicing lane of a semiconductor wafer according to a fourth embodiment of the present invention. In FIGS. 6A to 6P, 6 is a dot pattern, 7 is an interlayer insulating film, 8 is an interlayer insulating film, 9 is an interlayer insulating film, 10 is a surface protection film, 11 is a contact plug for electrically connecting polysilicon and the first metal, and 12 is a first metal and a second metal. A via
ここで、層間絶縁膜7〜9、表面保護膜の構成材料としては、例えば、窒化膜、酸化膜、高誘電膜、低誘電膜、有機膜、金属膜などがあり、各膜の厚みは、10nm〜数μmである。また、コンタクトプラグ11、ビアプラグ12,13の構成材料としては、ポリシリコン、タングステン、アルミニウム、銅などがある。
Here, the constituent materials of the interlayer insulating
図6(a)に示すように、ダイシングレーン上に層間絶縁膜7を形成する。
As shown in FIG. 6A, an
次に、図6(b)に示すように、形成した層間絶縁膜7に点パターンの部分のみ選択的にエッチング処理を行ない、点パターン6の貫通孔を形成する。
Next, as shown in FIG. 6B, only the dot pattern portion is selectively etched in the formed
次に、図6(c)に示すように、CVD法やPVD法、めっき法を用いて、コンタクトプラグ11の構成材料の薄膜を形成し、図6(d)に示すように、を用いて、層間絶縁膜7を表面に露出させると同時に表面段差の平坦化行なう。これにより、メタルの埋め込まれた点パターン6が形成される。
Next, as shown in FIG. 6C, a thin film of the constituent material of the
次に、図6(e)に示すように、層間絶縁膜8を形成し、層間絶縁膜8の表面凹凸をなくすため、図6(f)に示すように、エッチバック法やCMP法、高温リフローなどの処理によって平坦化を行なう。
Next, as shown in FIG. 6 (e), an
次に、図6(g)に示すように、層間絶縁膜8に点パターンの部分のみ選択的にエッチング処理を行ない、点パターン6の貫通孔を形成する。このとき、層間絶縁膜8の点パターン6は図中のように層間絶縁膜7の点パターン6と必ずしも同じ位置に形成する必要はない。
Next, as shown in FIG. 6G, only the dot pattern portion is selectively etched in the
次に、ビアプラグ12についてもコンタクトプラグ11と同様に、図6(h)で膜形成、図6(i)で平坦化処理を行なう。
Next, as with the
次に図6(j)に示すように、層間絶縁膜9を形成し、図6(k)に示すように、エッチバック法やCMP法、高温リフローなどの処理によって平坦化を行ない、図6(l)で層間絶縁膜9に点パターン6の貫通孔形成を行なう。
Next, as shown in FIG. 6 (j), an
次に、ビアプラグ13についてもコンタクトプラグ11、ビアプラグ12と同様に、図6(m)で膜形成、図6(n)で平坦化処理を行なう。
Next, as with the
次に、図6(o)に示すように、表面保護膜10を形成する。
Next, as shown in FIG. 6 (o), a surface
最後に、図6(p)に示すように、表面保護膜10に点パターンの貫通孔を形成する。
Finally, as shown in FIG. 6 (p), a through hole having a dot pattern is formed in the surface
他の実施形態としては、図6(o)までで完了としてもよい。 As another embodiment, the process may be completed up to FIG.
また、前記の工程はすべて、半導体素子領域の製造工程と同時に行なわれる。 Further, all of the above processes are performed simultaneously with the manufacturing process of the semiconductor element region.
この発明の第5の実施の形態を図7に基づいて説明する。 A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第1の実施形態と同様に、本発明の実施形態の特徴はダイシングレーン2上に点パターン6を形成していることである。点パターン6は、表面保護膜やメタル配線層、層間絶縁膜の貫通孔で形成し、さらにメタルを埋め込んだ貫通孔で形成している。
Similar to the first embodiment, a feature of the embodiment of the present invention is that a
図7(a)〜(b)は、本発明の第5の実施形態の半導体ウェーハのダイシングレーンの断面図を用いた工程図で、図7(a)〜(b)において6は点パターン、7は層間絶縁膜、8は層間絶縁膜、9は層間絶縁膜、10は表面保護膜、11はコンタクトプラグ、12はビアプラグ、13はビアプラグを示している。 7A to 7B are process diagrams using cross-sectional views of a dicing lane of a semiconductor wafer according to a fifth embodiment of the present invention. In FIGS. 7A to 7B, 6 is a dot pattern, 7 is an interlayer insulating film, 8 is an interlayer insulating film, 9 is an interlayer insulating film, 10 is a surface protective film, 11 is a contact plug, 12 is a via plug, and 13 is a via plug.
第5の実施形態は、第4の実施形態と同じ形成方法を用いて、点パターン6の位置を上下に接する層において平面位置で互いに重なり合わないように互い違いに形成していることを特徴としている。これにより、上下の膜間でのアンカー効果により、密着性、剛性が向上し、ダイシング時の膜剥がれやクラックがより発生しにくくなる。
The fifth embodiment is characterized in that the same formation method as that of the fourth embodiment is used, and the positions of the
この発明の第6の実施の形態を図8に基づいて説明する。 A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第1の実施形態と同様に、本発明の実施形態の特徴はダイシングレーン2上に点パターン6を形成していることである。点パターン6は、メタル配線層の貫通孔で形成し、その上に表面保護膜を覆ったりすることで形成する。
Similar to the first embodiment, a feature of the embodiment of the present invention is that a
図8(a)〜(c)は、本発明の第6の実施形態の半導体ウェーハのダイシングレーンの断面図を用いた工程図で、図8(a)〜(c)において6は点パターン、7は層間絶縁膜、8は層間絶縁膜、9は層間絶縁膜、10は表面保護膜、14はメタル配線層(この実施形態では第3メタル)を示している。 8A to 8C are process diagrams using cross-sectional views of a dicing lane of a semiconductor wafer according to a sixth embodiment of the present invention. In FIGS. 8A to 8C, 6 is a dot pattern, 7 is an interlayer insulating film, 8 is an interlayer insulating film, 9 is an interlayer insulating film, 10 is a surface protective film, and 14 is a metal wiring layer (third metal in this embodiment).
ここで、層間絶縁膜7〜9、表面保護膜の構成材料としては、例えば、窒化膜、酸化膜、高誘電膜、低誘電膜、有機膜、金属膜などがあり、各膜の厚みは、10nm〜数μmである。また、メタル配線層14の構成材料としては、例えば、アルミニウム、銅などがある。
Here, the constituent materials of the interlayer insulating
図8(a)に示すように、ダイシングレーン上に、層間絶縁膜7から順に層間絶縁膜8、層間絶縁膜9、メタル膜が形成される。形成方法は、CVD法やPVD法、塗布法、めっき法などが用いられる。
As shown in FIG. 8A, an
図8(b)に示すように、形成したメタル膜にマスクを用いて点パターンをホトレジストに転写−現像してドライエッチング法やウェットエッチング法を用いて点パターン6となる部分を残すように、ダイシングレーン上で点パターンの部分以外のメタル膜を除去する。
As shown in FIG. 8B, the dot pattern is transferred and developed on a photoresist using a mask on the formed metal film, and a portion that becomes the
最後に、図8(c)に示すように、表面保護膜10を形成する。
Finally, as shown in FIG. 8C, the surface
前記の工程はすべて、半導体素子領域の製造工程と同時に行なわれる。 All the above processes are performed simultaneously with the manufacturing process of the semiconductor element region.
本発明にかかる半導体装置およびその製造方法は、ダイシングレーン上に層間絶縁膜やメタル配線膜、表面保護膜などが形成されている場合でもダイシングにおいて、膜はがれやクラックを十分に小さくすることで、高品質な半導体装置の製造方法として適用できる。特に、ダイシングレーン上の膜が脆弱であったり、密着力が弱い場合の半導体ウェーハの設計とその製造方法として有用である。また、切削幅を狭めることによりダイシングレーンを縮小化し半導体ウェーハ上の半導体素子の採れ数を増大させられる効果も期待できる。 The semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention can reduce film peeling and cracks sufficiently in dicing even when an interlayer insulating film, a metal wiring film, a surface protective film, or the like is formed on the dicing lane. It can be applied as a method for manufacturing a high-quality semiconductor device. In particular, it is useful as a design and manufacturing method of a semiconductor wafer when the film on the dicing lane is fragile or the adhesion is weak. In addition, it can be expected that the dicing lane can be reduced by reducing the cutting width and the number of semiconductor elements collected on the semiconductor wafer can be increased.
1,101 半導体ウェーハ
2,102 ダイシングレーン
2a,102a ダイシングラインの中心
3,103 半導体素子領域
4,104 ダイシング切削幅の例
5,105 ボンディングパッド
6 点パターン
7 層間絶縁膜(ポリシリコンと第1メタル間)
8 層間絶縁膜(第1メタルと第2メタル間)
9 層間絶縁膜(第2メタルと第3メタル間)
10,106 表面保護膜
11 コンタクトプラグ(ポリシリコンと第1メタル間)
12 ビアプラグ(第1メタルと第2メタル間)
13 ビアプラグ(第2メタルと第3メタル間)
14 メタル配線層(第3メタル)
107 スリット
108 シリコンのチッピング
109 表面保護膜や層間絶縁膜の膜剥がれ
110 表面保護膜や層間絶縁膜のクラック(浮きあがったもの)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 Semiconductor wafer 2,102
8 Interlayer insulation film (between first metal and second metal)
9 Interlayer insulation film (between second metal and third metal)
10, 106 Surface
12 Via plug (between first metal and second metal)
13 Via plug (between second metal and third metal)
14 Metal wiring layer (third metal)
107
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