JP2006269519A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a stable seal ring structure by preventing occurrence of particles due to an etching residue in a semiconductor device, and also to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: The semiconductor device consists of an interior element region of chip where elements are arranged on a semiconductor substrate; and a peripheral region of chip which consists of an annular seal ring 2 formed on the semiconductor substrate so as to surround the interior element region of chip. The seal ring 2 consists of an annular metal wall 14(b) formed by embedding an annular groove with metal; an annular silicon nitride film 15(b) which, is wider than the metal wall 14(b), and covers the top face of the metal wall; and an annular metal pad layer 16(b) which covers the top face of the silicon nitride film. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は半導体装置およびその製造方法に関し、特にチップ内部素子領域への水分や湿気などの浸透を防止するためにチップ周辺に設けたシールリングに関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a seal ring provided around a chip in order to prevent moisture and moisture from penetrating into a chip internal element region.

従来、半導体装置の製造工程において、ウエハをチップ状態にダイシングした際、ダイシングされたチップ断面から大気中やダイシング中の水分が浸透し、内部素子の性能が劣化するという問題があった。そこで、チップ内部素子領域への水分や湿気などの浸透を防止するために、通常シールリングと呼ばれる水分が浸透しない膜構造を、チップ周辺領域に環状に配置してチップ内部素子領域を取り囲む手法が採用されている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, when a wafer is diced in a semiconductor device manufacturing process, there is a problem that moisture in the air or dicing permeates from the diced cross section of the chip, and the performance of the internal elements deteriorates. Therefore, in order to prevent moisture and moisture from penetrating into the chip internal element region, there is a technique that surrounds the chip internal element region by arranging a film structure, which is normally called a seal ring, that does not penetrate moisture in an annular shape around the chip peripheral region. (For example, refer to Patent Document 1).

ところで、近年の半導体集積回路装置の高機能化および高速化に伴って、MIM容量を用いた集積回路の開発が進んでいる。このMIM容量を搭載した従来の半導体装置をシールリングも含めて、図32ないし図37に示す。   By the way, development of an integrated circuit using an MIM capacitor is progressing with the recent enhancement of functions and speed of semiconductor integrated circuit devices. A conventional semiconductor device equipped with this MIM capacitor, including a seal ring, is shown in FIGS.

図32は従来例の半導体装置においてチップ周辺領域のシールリングを含んだ平面図、図33は図32のXXXIII部分の拡大図、図34は図32のXXXIV-XXXIV断面図である。   32 is a plan view including a seal ring in the peripheral region of the chip in the conventional semiconductor device, FIG. 33 is an enlarged view of a portion XXXIII in FIG. 32, and FIG. 34 is a sectional view taken along XXXIV-XXXIV in FIG.

図32ないし図34において、101はスクライブライン、102はシールリング、103はMIM容量、104はシリコン基板、105はP+拡散層、106はフィールド酸化膜、107は層間絶縁膜、108は第1環状壁、109(a)は第1層目配線、109(b)は第1環状パッド、110は層間絶縁膜、111は第2環状壁、112(a)は第2層目配線、112(b)は第2環状パッド、113は層間絶縁膜、114(a)はヴィアホール、114(b)は第3環状壁、115はシリコン窒化膜、116(a)は第3層目配線、116(b)は第3環状パッド、117はシリコン窒化保護膜である。 32 to 34, 101 is a scribe line, 102 is a seal ring, 103 is an MIM capacitor, 104 is a silicon substrate, 105 is a P + diffusion layer, 106 is a field oxide film, 107 is an interlayer insulating film, and 108 is a first insulating film. An annular wall, 109 (a) is a first layer wiring, 109 (b) is a first annular pad, 110 is an interlayer insulating film, 111 is a second annular wall, 112 (a) is a second layer wiring, 112 ( b) is a second annular pad; 113 is an interlayer insulating film; 114 (a) is a via hole; 114 (b) is a third annular wall; 115 is a silicon nitride film; 116 (a) is a third layer wiring; (B) is a third annular pad, and 117 is a silicon nitride protective film.

図35は他の従来例の半導体装置においてチップ周辺領域のシールリングを含んだ平面図、図36は図35のXXXVI部分の拡大図、図37は図35のXXXVII-XXXVII断面図である。   35 is a plan view including a seal ring in the peripheral region of a chip in another conventional semiconductor device, FIG. 36 is an enlarged view of a portion XXXVI in FIG. 35, and FIG. 37 is a sectional view along XXXVII-XXXVII in FIG.

図35ないし図37において、118はMIM上部電極用メタルであり、その他、図32ないし図34と同一部分には同一符号を付す。   35 to 37, reference numeral 118 denotes a metal for the MIM upper electrode, and other parts that are the same as those in FIGS. 32 to 34 are given the same reference numerals.

これら図32ないし図37に示す従来例の半導体装置において、チップ内部素子領域にはMIM容量103が形成され、チップ周辺領域には環状壁108、111、114(b)と環状パッド109(b)、112(b)、116(b)が繰り返して形成され、チップ内部素子領域を取り囲んでいる。この環状壁108、111、114(b)と環状パッド109(b)、112(b)、116(b)の積層構造により、チップ内部素子領域への水分や湿気の浸透を防止するためのシールリングを構成している。
特開平8−37289号公報
32 to 37, the MIM capacitor 103 is formed in the chip internal element region, and the annular walls 108, 111, 114 (b) and the annular pad 109 (b) are formed in the peripheral region of the chip. 112 (b) and 116 (b) are formed repeatedly and surround the chip internal element region. The laminated structure of the annular walls 108, 111, 114 (b) and the annular pads 109 (b), 112 (b), 116 (b) is a seal for preventing the penetration of moisture and moisture into the chip internal element region. Make up the ring.
JP-A-8-37289

しかし、図32ないし図37に示した半導体装置において、シールリング102のプラグは、チップ内部素子領域を取り囲んだ形で溝型に形成されているため、円柱状のヴィアホール部に比べて体積が大きく、タングステン等の導電性膜の埋め込み量が不足し、窪みが発生し易い。   However, in the semiconductor device shown in FIGS. 32 to 37, since the plug of the seal ring 102 is formed in a groove shape so as to surround the chip internal element region, the volume of the plug is larger than that of the cylindrical via hole portion. Large, the amount of embedded conductive film such as tungsten is insufficient, and depressions are likely to occur.

このため、MIM容量を形成する際に、シールリング102の第2環状パッド112(b)や第3環状壁114(b)の窪み上に堆積したシリコン窒化膜等の容量誘電膜115や電極用のメタル膜118を取り除くエッチング工程において、前記窪み部にシリコン窒化膜残渣115’やMIM上部電極用メタル残渣118’が発生し、パーティクル源になるという問題があった。   Therefore, when forming the MIM capacitor, the capacitor dielectric film 115 such as a silicon nitride film deposited on the recesses of the second annular pad 112 (b) and the third annular wall 114 (b) of the seal ring 102 and the electrode In the etching process for removing the metal film 118, a silicon nitride film residue 115 ′ and a metal residue 118 ′ for the MIM upper electrode are generated in the recessed portion, which becomes a particle source.

したがって、本発明は、エッチング残渣に起因するパーティクルの発生を防止して、安定したシールリング構造を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a stable seal ring structure by preventing generation of particles due to etching residues.

本発明に係る第1の半導体装置は、半導体基板上に素子を配置してなるチップ内部素子領域と、前記チップ内部素子領域を包囲して前記半導体基板上に環状のシールリングを形成してなるチップ周辺領域とからなる半導体装置であって、前記シールリングは、環状の溝部に金属を埋め込んで形成された環状の金属壁と、前記金属壁の幅より広い幅で前記金属壁上面を覆った環状のシリコン窒化膜と、前記シリコン窒化膜上面を覆った環状のメタルパッド層とを備えていることを特徴とする。   A first semiconductor device according to the present invention includes a chip internal element region in which elements are arranged on a semiconductor substrate, and an annular seal ring that surrounds the chip internal element region and is formed on the semiconductor substrate. A semiconductor device comprising a chip peripheral region, wherein the seal ring covers an annular metal wall formed by embedding metal in an annular groove and a top surface of the metal wall wider than the width of the metal wall. An annular silicon nitride film and an annular metal pad layer covering the upper surface of the silicon nitride film are provided.

本発明に係る第2の半導体装置は、半導体基板上に素子を配置してなるチップ内部素子領域と、前記チップ内部素子領域を包囲して前記半導体基板上に環状のシールリングを形成してなるチップ周辺領域とからなる半導体装置であって、前記シールリングは、環状の溝部に金属を埋め込んで形成された環状の第1の金属壁と、前記第1の金属壁上に導通するように形成された環状の第1のメタルパッド層と、前記第1のメタルパッド層上に接し前記第1の金属壁の幅より広い幅で形成された環状のシリコン窒化膜と、前記シリコン窒化膜上に接し前記第1の金属壁の幅より広い幅で形成された環状の第2のメタルパッド層とを備え、前記第2のメタルパッド層は、環状の第2の金属壁を介して、前記第2のメタルパッド層より高い位置に形成された環状の第3のメタルパッド層と導通していることを特徴とする。   A second semiconductor device according to the present invention includes a chip internal element region in which elements are arranged on a semiconductor substrate, and an annular seal ring that surrounds the chip internal element region and is formed on the semiconductor substrate. A semiconductor device including a chip peripheral region, wherein the seal ring is formed to be electrically connected to an annular first metal wall formed by embedding a metal in an annular groove and the first metal wall. A ring-shaped first metal pad layer, a ring-shaped silicon nitride film formed on and in contact with the first metal pad layer and having a width wider than the width of the first metal wall, and on the silicon nitride film An annular second metal pad layer formed in contact with and wider than the width of the first metal wall, and the second metal pad layer is interposed between the first metal wall and the second metal pad layer via the annular second metal wall. Formed higher than 2 metal pad layers It is electrically connected to the annular third metal pad layer.

本発明に係る第3の半導体装置は、半導体基板上に素子を配置してなるチップ内部素子領域と、前記チップ内部素子領域を包囲して前記半導体基板上に環状のシールリングを形成してなるチップ周辺領域とからなる半導体装置であって、前記シールリングは、環状の溝部に金属を埋め込んで形成された環状の第1の金属壁と、前記第1の金属壁上に導通するように形成された環状の第1のメタルパッド層と、前記第1のメタルパッド層上に接し前記第1の金属壁の幅より広い幅で形成された環状の高誘電体膜と、前記高誘電体膜上に接し前記第1の金属壁の幅より広い幅で形成された環状の第2のメタルパッド層とを備え、前記第1のメタルパッド層の幅は、前記第2のメタルパッド層の幅より広く形成され、前記第1のメタルパッド層は、環状の第2の金属壁を介して、前記第2のメタルパッド層より高い位置に形成された環状の第3のメタルパッド層と導通していることを特徴とする。   A third semiconductor device according to the present invention includes a chip internal element region in which elements are arranged on a semiconductor substrate, and an annular seal ring formed on the semiconductor substrate so as to surround the chip internal element region. A semiconductor device including a chip peripheral region, wherein the seal ring is formed to be electrically connected to an annular first metal wall formed by embedding a metal in an annular groove and the first metal wall. A ring-shaped first metal pad layer, a ring-shaped high-dielectric film formed on the first metal pad layer and having a width wider than the width of the first metal wall, and the high-dielectric film An annular second metal pad layer that is in contact with and formed wider than the first metal wall, and the width of the first metal pad layer is equal to the width of the second metal pad layer. More widely formed, the first metal pad layer is a ring. It is electrically connected to the annular third metal pad layer formed at a position higher than the second metal pad layer through the second metal wall.

本発明に係る第4の半導体装置は、半導体基板上に素子を配置してなるチップ内部素子領域と、前記チップ内部素子領域を包囲して前記半導体基板上に環状のシールリングを形成してなるチップ周辺領域とからなる半導体装置であって、前記シールリングは、絶縁膜に設けた環状の溝部に金属を埋め込んで形成された環状の金属壁と、前記溝部と前記金属壁の間に形成され前記溝部上端で前記絶縁膜上に延長するように形成された環状のメタル層と、前記メタル層上に接し前記メタル層より狭く前記金属壁より広い幅で前記金属壁上面を覆って形成された環状の高誘電体膜と、前記高誘電体膜を覆った環状のメタルパッド層とを備え、前記金属壁は、前記メタル層を介して、前記メタルパッド層と導通していることを特徴とする。   A fourth semiconductor device according to the present invention includes a chip internal element region in which elements are arranged on a semiconductor substrate, and an annular seal ring that surrounds the chip internal element region and is formed on the semiconductor substrate. A semiconductor device including a chip peripheral region, wherein the seal ring is formed between an annular metal wall formed by embedding a metal in an annular groove provided in an insulating film, and the groove and the metal wall. An annular metal layer formed so as to extend on the insulating film at the upper end of the groove, and formed on the metal layer so as to cover the upper surface of the metal wall with a width narrower than the metal layer and wider than the metal wall. An annular high dielectric film and an annular metal pad layer covering the high dielectric film, wherein the metal wall is electrically connected to the metal pad layer through the metal layer. To do.

本発明に係る第5の半導体装置は、半導体基板上に素子を配置してなるチップ内部素子領域と、前記チップ内部素子領域を包囲して前記半導体基板上に環状のシールリングを形成してなるチップ周辺領域とからなる半導体装置であって、前記シールリングは、環状の溝部に金属を埋め込んで形成された環状の第1の金属壁と、前記第1の金属壁上に導通するように形成された環状の第1のメタルパッド層と、前記第1のメタルパッド層上に接し前記第1のメタルパッド層より狭く前記第1の金属壁より広い幅で前記第1のメタルパッド層上面を覆って形成された環状の高誘電体膜と、前記高誘電体膜を覆った環状の第2のメタルパッド層とを備え、前記第1のメタルパッド層と前記第2のメタルパッド層は接して導通し、前記第2のメタルパッド層は、環状の第2の金属壁を介して、前記第2のメタルパッド層より高い位置に形成された環状の第3のメタルパッド層と導通していることを特徴とする。   A fifth semiconductor device according to the present invention includes a chip internal element region in which elements are arranged on a semiconductor substrate, and an annular seal ring that surrounds the chip internal element region and is formed on the semiconductor substrate. A semiconductor device comprising a chip peripheral region, wherein the seal ring is formed to be electrically connected to an annular first metal wall formed by embedding a metal in an annular groove. A ring-shaped first metal pad layer, and an upper surface of the first metal pad layer in contact with the first metal pad layer and narrower than the first metal pad layer and wider than the first metal wall. An annular high-dielectric film formed so as to cover; and an annular second metal pad layer covering the high-dielectric film, wherein the first metal pad layer and the second metal pad layer are in contact with each other. The second metal pad. The conductive layer is electrically connected to the annular third metal pad layer formed at a position higher than the second metal pad layer via the annular second metal wall.

本発明の半導体装置によると、窪み部が発生する環状の金属壁やメタルパッド層の上面を、シリコン窒化膜,高誘電体膜,メタルパッド層で覆うことにより、環状の金属壁やメタルパッド層の窪み部にエッチング残渣が発生するのを防止して、安定したシールリング構造を実現することができる。   According to the semiconductor device of the present invention, the upper surface of the annular metal wall or metal pad layer in which the depression is generated is covered with the silicon nitride film, the high dielectric film, or the metal pad layer, so that the annular metal wall or metal pad layer is covered. It is possible to prevent the generation of etching residue in the dents and realize a stable seal ring structure.

本発明に係る第1の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に素子を配置してなるチップ内部素子領域と、前記チップ内部素子領域を包囲して前記半導体基板上に環状のシールリングを形成してなるチップ周辺領域とからなる半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記チップ周辺領域の前記絶縁膜に環状溝を形成する工程と、前記環状溝に金属を埋め込んで環状の金属壁を形成する工程と、前記半導体基板全面にシリコン窒化膜を堆積する工程と、前記シリコン窒化膜をエッチングして前記チップ周辺領域に前記金属壁の幅より拡張した幅で環状のシリコン窒化膜を形成する工程と、前記半導体基板全面に配線膜を堆積する工程と、前記配線膜をエッチングして前記チップ周辺領域の前記シリコン窒化膜上に環状のメタルパッド層を形成する工程とを含むことを特徴とする。   A first method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a chip internal element region in which elements are arranged on a semiconductor substrate, and an annular seal ring that surrounds the chip internal element region and is formed on the semiconductor substrate. A method of manufacturing a semiconductor device comprising a chip peripheral region, comprising: forming an insulating film on the semiconductor substrate; forming an annular groove in the insulating film in the chip peripheral region; and A step of forming an annular metal wall by embedding metal in the groove; a step of depositing a silicon nitride film on the entire surface of the semiconductor substrate; and etching the silicon nitride film to extend the chip peripheral region beyond the width of the metal wall Forming a ring-shaped silicon nitride film with a predetermined width; depositing a wiring film on the entire surface of the semiconductor substrate; and etching the wiring film to form the silicon nitride in the chip peripheral region. Characterized in that it comprises a step of forming an annular metal pad layer on the membrane.

本発明に係る第2の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に素子を配置してなるチップ内部素子領域と、前記チップ内部素子領域を包囲して前記半導体基板上に環状のシールリングを形成してなるチップ周辺領域とからなる半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記チップ周辺領域の前記絶縁膜に環状溝を形成する工程と、前記環状溝に金属を埋め込んで環状の金属壁を形成する工程と、前記半導体基板全面に第1の配線膜を堆積した後、シリコン窒化膜を堆積し、続いて第2の配線膜を堆積する工程と、前記第2の配線膜をエッチングして前記チップ周辺領域に前記金属壁の幅より拡張した幅で環状の第2のメタルパッド層を形成する工程と、前記シリコン窒化膜をエッチングして前記チップ周辺領域に前記金属壁の幅より拡張した幅で環状のシリコン窒化膜を形成する工程と、前記第1の配線膜をエッチングして前記チップ周辺領域に前記金属壁の幅より拡張した幅で環状の第1のメタルパッド層を形成する工程とを含むことを特徴とする。   According to a second method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a chip internal element region formed by disposing elements on a semiconductor substrate and an annular seal ring surrounding the chip internal element region are formed on the semiconductor substrate. A method of manufacturing a semiconductor device comprising a chip peripheral region, comprising: forming an insulating film on the semiconductor substrate; forming an annular groove in the insulating film in the chip peripheral region; and A step of embedding a metal in the groove to form an annular metal wall, a step of depositing a first wiring film on the entire surface of the semiconductor substrate, a silicon nitride film, and then a second wiring film; Etching the second wiring film to form an annular second metal pad layer having a width expanded from the width of the metal wall in the peripheral area of the chip; and etching the silicon nitride film to form the chip Zhou Forming a ring-shaped silicon nitride film in a region with a width expanded from the width of the metal wall; and etching the first wiring film to form a ring-shaped ring with a width expanded from the width of the metal wall in the chip peripheral region. Forming a first metal pad layer.

前記シリコン窒化膜のエッチングと前記第1の配線膜のエッチングを同時に実施してもよい。   The etching of the silicon nitride film and the etching of the first wiring film may be performed simultaneously.

本発明に係る第3の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に素子を配置してなるチップ内部素子領域と、前記チップ内部素子領域を包囲して前記半導体基板上に環状のシールリングを形成してなるチップ周辺領域とからなる半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する工程と、前記チップ周辺領域の前記第1の絶縁膜に第1の環状溝を形成する工程と、前記第1の環状溝に金属を埋め込んで環状の第1の金属壁を形成する工程と、前記半導体基板全面に第1の配線膜を堆積した後、高誘電体膜を堆積し、続いて第2の配線膜を堆積する工程と、前記第2の配線膜をエッチングして前記チップ周辺領域に前記第1の金属壁の幅より拡張した幅で環状の第2のメタルパッド層を形成する工程と、前記高誘電体膜をエッチングして前記チップ周辺領域に前記第1の金属壁の幅より拡張した幅で環状の高誘電体膜を形成する工程と、前記第1の配線膜をエッチングして前記チップ周辺領域に前記第1の金属壁の幅より拡張した幅で、かつ前記第2のメタルパッド層の幅より広く配置した環状の第1のメタルパッド層を形成する工程と、前記半導体基板上に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記チップ周辺領域の前記第2のメタルパッド層から離れた前記第1のメタルパッド層上で、前記第2の絶縁膜に第2の環状溝を形成する工程と、前記第2の環状溝に金属を埋め込んで環状の第2の金属壁を形成する工程と、前記半導体基板全面に第3の配線膜を堆積する工程と、前記第3の配線膜をエッチングして前記チップ周辺領域の前記第2の金属壁上に第3のメタルパッド層を形成する工程とを含むことを特徴とする。   According to a third method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a chip internal element region formed by disposing elements on a semiconductor substrate and an annular seal ring surrounding the chip internal element region are formed on the semiconductor substrate. A method of manufacturing a semiconductor device comprising a chip peripheral region, comprising: a step of forming a first insulating film on the semiconductor substrate; and a first annular film on the first insulating film in the chip peripheral region. A step of forming a groove; a step of embedding a metal in the first annular groove to form an annular first metal wall; and depositing a first wiring film on the entire surface of the semiconductor substrate; And then depositing a second wiring film, and etching the second wiring film to form a second annular ring having a width expanded from the width of the first metal wall in the chip peripheral region. Forming a metal pad layer and the high dielectric film; Etching to form an annular high dielectric film in the chip peripheral region with a width expanded from the width of the first metal wall; and etching the first wiring film to form the first peripheral region in the chip peripheral region. Forming an annular first metal pad layer that is wider than the width of one metal wall and wider than the width of the second metal pad layer; and a second insulating film on the semiconductor substrate Forming a second annular groove in the second insulating film on the first metal pad layer away from the second metal pad layer in the peripheral area of the chip, and A step of embedding a metal in the second annular groove to form an annular second metal wall; a step of depositing a third wiring film on the entire surface of the semiconductor substrate; and etching the third wiring film to A third metal wall on the second metal wall in the peripheral area of the chip; Characterized in that it comprises a step of forming a Tarupaddo layer.

前記高誘電体膜のエッチングと前記第1の配線膜のエッチングを同時に実施してもよい。   The etching of the high dielectric film and the etching of the first wiring film may be performed simultaneously.

本発明に係る第4の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に素子を配置してなるチップ内部素子領域と、前記チップ内部素子領域を包囲して前記半導体基板上に環状のシールリングを形成してなるチップ周辺領域とからなる半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記チップ周辺領域の前記絶縁膜に環状溝を形成する工程と、前記環状溝内から前記絶縁膜上に渡ってメタルを形成し、前記環状溝に金属を埋め込んで環状の金属壁を形成する工程と、前記半導体基板全面に高誘電体膜を堆積する工程と、前記高誘電体膜をエッチングして前記チップ周辺領域に前記金属壁の幅より拡張した幅で環状の高誘電体膜を形成する工程と、前記半導体基板全面に配線膜を堆積する工程と、前記配線膜をエッチングして前記チップ周辺領域の前記高誘電体膜上に環状のメタルパッド層を形成する工程と、前記メタルをエッチングして前記溝部上端で前記絶縁膜上に延長するように環状のメタル層を形成する工程とを含むことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a chip internal element region formed by disposing elements on a semiconductor substrate; and an annular seal ring surrounding the chip internal element region and formed on the semiconductor substrate. A method of manufacturing a semiconductor device comprising a chip peripheral region, comprising: forming an insulating film on the semiconductor substrate; forming an annular groove in the insulating film in the chip peripheral region; and Forming a metal from the inside of the trench over the insulating film, embedding the metal in the annular trench to form an annular metal wall, depositing a high dielectric film on the entire surface of the semiconductor substrate, and Etching the dielectric film to form an annular high dielectric film with a width expanded from the width of the metal wall in the peripheral area of the chip; depositing a wiring film on the entire surface of the semiconductor substrate; and the wiring film Ethen Forming an annular metal pad layer on the high dielectric film in the peripheral area of the chip, and forming an annular metal layer so as to extend on the insulating film at the upper end of the groove by etching the metal And a step of performing.

本発明に係る第5の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に素子を配置してなるチップ内部素子領域と、前記チップ内部素子領域を包囲して前記半導体基板上に環状のシールリングを形成してなるチップ周辺領域とからなる半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する工程と、前記チップ周辺領域の前記第1の絶縁膜に第1の環状溝を形成する工程と、前記第1の環状溝に金属を埋め込んで環状の第1の金属壁を形成する工程と、前記半導体基板全面に第1の配線膜を堆積した後、高誘電体膜を堆積する工程と、前記高誘電体膜をエッチングして前記チップ周辺領域に前記第1の金属壁の幅より拡張した幅で環状の高誘電体膜を形成する工程と、前記半導体基板全面に第2の配線膜を堆積する工程と、前記第2の配線膜をエッチングして前記チップ周辺領域に前記第1の金属壁の幅より拡張した幅で環状の第2のメタルパッド層を形成する工程と、前記第1の配線膜をエッチングして前記チップ周辺領域に前記第1の金属壁の幅より拡張した幅で環状の第1のメタルパッド層を形成する工程と、前記半導体基板上に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記チップ周辺領域の前記第2のメタルパッド層上で、前記第2の絶縁膜に第2の環状溝を形成する工程と、前記第2の環状溝に金属を埋め込んで環状の第2の金属壁を形成する工程と、前記半導体基板全面に第3の配線膜を堆積する工程と、前記第3の配線膜をエッチングして前記チップ周辺領域の前記第2の金属壁上に第3のメタルパッド層を形成する工程とを含むことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a fifth method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a chip internal element region in which elements are arranged on a semiconductor substrate; and an annular seal ring that surrounds the chip internal element region and is formed on the semiconductor substrate. A method of manufacturing a semiconductor device comprising a chip peripheral region, comprising: a step of forming a first insulating film on the semiconductor substrate; and a first annular film on the first insulating film in the chip peripheral region. A step of forming a groove; a step of embedding a metal in the first annular groove to form an annular first metal wall; and depositing a first wiring film on the entire surface of the semiconductor substrate; A step of etching the high-dielectric film to form an annular high-dielectric film with a width that is larger than the width of the first metal wall in the chip peripheral region, and the entire surface of the semiconductor substrate. Depositing a second wiring film; and Etching the second wiring film to form an annular second metal pad layer having a width expanded from the width of the first metal wall in the chip peripheral region; and etching the first wiring film Forming an annular first metal pad layer in the chip peripheral region with a width expanded from the width of the first metal wall; forming a second insulating film on the semiconductor substrate; and the chip Forming a second annular groove in the second insulating film on the second metal pad layer in the peripheral region; and embedding a metal in the second annular groove to form an annular second metal wall A step of forming, a step of depositing a third wiring film on the entire surface of the semiconductor substrate, and a third metal pad layer on the second metal wall in the chip peripheral region by etching the third wiring film. Forming the step.

本発明の半導体装置の製造方法によると、窪み部が発生する環状の金属壁やメタルパッド層の上面を覆ったシリコン窒化膜,高誘電体膜,メタルパッド層をエッチングにより除去しないため、環状の金属壁やメタルパッド層の窪み部にエッチング残渣が発生するのを防止して、安定したシールリング構造を実現することができる。   According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, since the silicon nitride film, the high dielectric film, and the metal pad layer that cover the upper surface of the annular metal wall and the metal pad layer in which the depression is generated are not removed by etching, Etching residues are prevented from being generated in the recesses of the metal wall and metal pad layer, and a stable seal ring structure can be realized.

また、シリコン窒化膜あるいは高誘電体膜のエッチングと、第1の配線膜のエッチングを同時に実施することで、製造工程数の削減を図ることができる。   Further, the number of manufacturing steps can be reduced by simultaneously performing the etching of the silicon nitride film or the high dielectric film and the etching of the first wiring film.

本発明の半導体装置およびその製造方法によると、窪み部が発生する環状の金属壁やメタルパッド層の上面を覆ったシリコン窒化膜,高誘電体膜,メタルパッド層をエッチングにより除去しないため、環状の金属壁やメタルパッド層の窪み部にエッチング残渣が発生せず、エッチング残渣に起因するパーティクルの発生を防止して、安定したシールリング構造を実現することができる。   According to the semiconductor device and the method of manufacturing the same of the present invention, the ring-shaped metal wall and the silicon nitride film covering the upper surface of the metal pad layer, the high dielectric film, and the metal pad layer are not removed by etching. Etching residue does not occur in the metal wall or the recessed portion of the metal pad layer, and generation of particles due to the etching residue can be prevented, and a stable seal ring structure can be realized.

(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る半導体装置について、図1ないし図3を参照しながら説明する。図1は半導体装置を示す平面図、図2は図1のII部分の拡大図、図3は図1のIII-III断面図である。
(First embodiment)
A semiconductor device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a plan view showing a semiconductor device, FIG. 2 is an enlarged view of a portion II in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.

図1ないし図3において、1はスクライブライン、2はシールリング、3はMIM容量である。チップ内部素子領域にはMIM容量3が形成され、チップ周辺領域には環状壁8,11,14(b)と環状パッド9(b),12(b),16(b)が繰り返して形成され、さらに、環状壁14(b)より幅広い環状のシリコン窒化膜15(b)が、環状壁14(b)の上部に接して形成されている。このチップ周辺領域の構造により、チップ内部素子領域を取り囲み、チップ内部素子領域への水分や湿気の浸透を防止するためのシールリング2を構成している。なお、請求項1,6が第1の実施形態に相当し、請求項1,6における環状の金属壁が環状壁14(b)、環状のシリコン窒化膜がシリコン窒化膜15(b)、環状のメタルパッド層が環状パッド16(b)に対応する。   1 to 3, 1 is a scribe line, 2 is a seal ring, and 3 is an MIM capacity. An MIM capacitor 3 is formed in the chip internal element region, and annular walls 8, 11, 14 (b) and annular pads 9 (b), 12 (b), 16 (b) are formed repeatedly in the chip peripheral region. Further, an annular silicon nitride film 15 (b) wider than the annular wall 14 (b) is formed in contact with the upper portion of the annular wall 14 (b). The structure of the chip peripheral region constitutes a seal ring 2 that surrounds the chip internal element region and prevents the penetration of moisture and moisture into the chip internal element region. Claims 1 and 6 correspond to the first embodiment. In Claims 1 and 6, the annular metal wall is the annular wall 14 (b), the annular silicon nitride film is the silicon nitride film 15 (b), and the annular wall is annular. The metal pad layer corresponds to the annular pad 16 (b).

シールリング2のプラグは、チップ内部素子領域を取り囲んだ形で溝型に形成するため、円柱状のヴィアホールに比べて体積が大きく、タングステン等の導電性膜の埋め込み量が不足し、窪みが発生しやすい。環状壁14(b)上の窪み部に成膜したシリコン窒化膜15(b)を、シールリングとして配置することにより、シリコン窒化膜を除去した場合に窪み部にエッチング残渣が発生するのを防止し、安定したシールリング構造を実現している。   Since the plug of the seal ring 2 is formed in a groove shape so as to surround the chip internal element region, the volume is larger than that of the cylindrical via hole, the amount of filling of the conductive film such as tungsten is insufficient, and the depression is not formed. Likely to happen. By disposing the silicon nitride film 15 (b) formed in the recess on the annular wall 14 (b) as a seal ring, it is possible to prevent etching residue from being generated in the recess when the silicon nitride film is removed. In addition, a stable seal ring structure is realized.

上記の構成は、環状壁8または環状壁11の上部に接して前記シリコン窒化膜を形成するような場合についても有効である。   The above configuration is also effective in the case where the silicon nitride film is formed in contact with the upper portion of the annular wall 8 or the annular wall 11.

次に、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図4ないし図6を用いて説明する。図4ないし図6は、図1のIII-III断面における製造工程を示す断面図である。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 6 are cross-sectional views showing manufacturing steps in the III-III cross section of FIG.

まず、図4に示す製造工程について説明する。シリコン基板4上にフィールド酸化膜6を熱酸化により形成する。その後、所望の半導体形成工程を経てトランジスタ等の素子をチップ内部素子領域に形成し、P+拡散層5を形成する。その後、層間絶縁膜7を堆積した後、850℃、N2雰囲気で約60分間熱処理する。本実施形態では、層間絶縁膜7は、膜厚100nmの酸化シリコン膜上にボロン(4.5重量%)とリン(5重量%)を含んだ膜厚700nmの酸化シリコン膜を堆積して形成した。 First, the manufacturing process shown in FIG. 4 will be described. A field oxide film 6 is formed on the silicon substrate 4 by thermal oxidation. Thereafter, an element such as a transistor is formed in the chip internal element region through a desired semiconductor formation process, and the P + diffusion layer 5 is formed. Then, after depositing the interlayer insulating film 7, heat treatment is performed at 850 ° C. in an N 2 atmosphere for about 60 minutes. In this embodiment, the interlayer insulating film 7 is formed by depositing a 700 nm-thickness silicon oxide film containing boron (4.5 wt%) and phosphorus (5 wt%) on a 100 nm-thick silicon oxide film. did.

次に、チップ内部素子領域において、層間絶縁膜7を貫通してシリコン基板4と導通するとコンタクトホール(図示せず)を形成する。この時、チップ周辺領域のシールリング2に、チップ内部素子領域を取り囲んで第1の環状溝を形成する。そして、前記コンタクトホールおよび前記第1の環状溝の双方にタングステンを埋め込んで、コンタクトプラグ(図示せず)と第1環状壁8を形成する。   Next, in the chip internal element region, a contact hole (not shown) is formed when it is electrically connected to the silicon substrate 4 through the interlayer insulating film 7. At this time, a first annular groove is formed in the seal ring 2 in the chip peripheral region so as to surround the chip internal element region. Then, tungsten is buried in both the contact hole and the first annular groove to form a contact plug (not shown) and a first annular wall 8.

次に、第1の配線膜を堆積した後、フォトレジストをマスクとするエッチングにより、第1層目配線9(a)と第1環状パッド9(b)を同時に形成する。   Next, after depositing the first wiring film, the first layer wiring 9 (a) and the first annular pad 9 (b) are formed simultaneously by etching using a photoresist as a mask.

次に、酸化シリコン系の絶縁膜をP−CVD法にて堆積した後、レジストエッチバック法やCMPにより平坦化処理を実施し、層間絶縁膜10を形成する。   Next, after depositing a silicon oxide insulating film by the P-CVD method, a planarization process is performed by a resist etch back method or CMP to form the interlayer insulating film 10.

次に、チップ内部素子領域において、層間絶縁膜10を貫通して第1層目配線9(a)と導通するための第1のヴィアホール(図示せず)を形成する。この時、チップ周辺領域のシールリング2に、チップ内部素子領域を取り囲んで第2の環状溝を形成する。そして、前記第1のヴィアホールおよび前記第2の環状溝の双方にタングステンを埋め込んで、ヴィアプラグ(図示せず)と第2環状壁11を形成する。   Next, in the chip internal element region, a first via hole (not shown) is formed through the interlayer insulating film 10 to be electrically connected to the first layer wiring 9 (a). At this time, a second annular groove is formed in the seal ring 2 in the chip peripheral region so as to surround the chip internal element region. Then, tungsten is buried in both the first via hole and the second annular groove to form a via plug (not shown) and the second annular wall 11.

次に、第2の配線膜を堆積した後、フォトレジストをマスクとするエッチングにより、第2層目配線12(a)と第2環状パッド12(b)を同時に形成する。   Next, after depositing the second wiring film, the second layer wiring 12 (a) and the second annular pad 12 (b) are simultaneously formed by etching using a photoresist as a mask.

次に、酸化シリコン系の絶縁膜をP−CVD法にて堆積した後、レジストエッチバック法やCMPにより平坦化処理を実施し、層間絶縁膜13を形成する。   Next, after depositing a silicon oxide insulating film by the P-CVD method, a planarization process is performed by a resist etch back method or CMP to form an interlayer insulating film 13.

次に、チップ内部素子領域において、層間絶縁膜13を貫通して第2層目配線12(a)と導通するための第2のヴィアホールを形成する。この時、チップ周辺領域のシールリング2に、チップ内部素子領域を取り囲んで第3の環状溝を形成する。そして、前記第2のヴィアホールおよび前記第3の環状溝の双方にタングステンを埋め込んで、ヴィアプラグ14(a)と第3環状壁14(b)を形成する。   Next, in the chip internal element region, a second via hole is formed through the interlayer insulating film 13 to be electrically connected to the second layer wiring 12 (a). At this time, a third annular groove is formed in the seal ring 2 in the chip peripheral region so as to surround the chip internal element region. Then, tungsten is buried in both the second via hole and the third annular groove to form a via plug 14 (a) and a third annular wall 14 (b).

上記タングステンを埋め込む方法として、タングステンをCVD法により全面に堆積した後、そのままエッチングする方法を用いた。   As a method for embedding tungsten, a method of etching tungsten as it is after depositing it on the entire surface by the CVD method was used.

次に、図5に示すように、チップ内部素子領域におけるMIM容量3の形成部分において、フォトレジストをマスクとするエッチングにより、層間絶縁膜13をエッチングして開口する。続いて、CVD法によりMIM容量3の誘電膜となるシリコン窒化膜を堆積し、フォトレジストをマスクとするエッチングにより、シリコン窒化膜15(a)と環状のシリコン窒化膜15(b)を同時に形成する。   Next, as shown in FIG. 5, the interlayer insulating film 13 is opened by etching using a photoresist as a mask in a portion where the MIM capacitor 3 is formed in the chip internal element region. Subsequently, a silicon nitride film serving as a dielectric film of the MIM capacitor 3 is deposited by CVD, and a silicon nitride film 15 (a) and an annular silicon nitride film 15 (b) are simultaneously formed by etching using a photoresist as a mask. To do.

次に、図6に示すように、第3の配線膜を堆積した後、フォトレジストをマスクとするエッチングにより、第3層目配線16(a)と第3環状パッド16(b)を同時に形成する。最後に、保護膜として、シリコン窒化保護膜17を全面に堆積する。   Next, as shown in FIG. 6, after the third wiring film is deposited, the third-layer wiring 16 (a) and the third annular pad 16 (b) are simultaneously formed by etching using a photoresist as a mask. To do. Finally, a silicon nitride protective film 17 is deposited on the entire surface as a protective film.

このように構成された半導体装置およびその製造方法によると、窪み部が発生する第3環状壁14(b)の上面をシリコン窒化膜15(b)にて覆い、当該部分はエッチングにより除去しないため、第3環状壁14(b)の窪み部にエッチング残渣が発生せず、エッチング残渣に起因するパーティクルの発生を防止して、安定したシールリング構造を実現することができる。   According to the semiconductor device configured as described above and the method of manufacturing the same, the upper surface of the third annular wall 14 (b) where the recess is generated is covered with the silicon nitride film 15 (b), and the portion is not removed by etching. Etching residue does not occur in the recessed portion of the third annular wall 14 (b), and generation of particles due to the etching residue can be prevented, thereby realizing a stable seal ring structure.

また、第3環状壁14(b)の窪み部を覆うシリコン窒化膜15(b)を、誘電膜となるシリコン窒化膜15(a)と同時に形成でき、製造工程が増加することなくエッチング残渣の発生を防止できる。   In addition, the silicon nitride film 15 (b) covering the depression of the third annular wall 14 (b) can be formed simultaneously with the silicon nitride film 15 (a) serving as a dielectric film, and etching residues can be reduced without increasing the number of manufacturing steps. Occurrence can be prevented.

(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態に係る半導体装置について、図7ないし図9を参照しながら説明する。図7は半導体装置を示す平面図、図8は図7のVIII部分の拡大図、図9は図7のIX-IX断面図である。
(Second Embodiment)
A semiconductor device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 is a plan view showing the semiconductor device, FIG. 8 is an enlarged view of a portion VIII in FIG. 7, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX in FIG.

図7ないし図9において、チップ内部素子領域にはMIM容量3が形成され、チップ周辺領域には環状壁8,11,14(b)と環状パッド9(b),12(b),16(b)が繰り返して形成され、環状壁11より幅広い環状のシリコン窒化膜15(b)が環状パッド12(b)の上部に接して形成され、続いて環状壁11より幅広い環状のメタル18(b)がシリコン窒化膜15(b)の上部に接して形成されている。このチップ周辺領域の構造により、チップ内部素子領域を取り囲み、チップ内部素子領域への水分や湿気の浸透を防止するためのシールリング2を構成している。なお、請求項2,7,8が第2の実施形態に相当し、請求項2,7,8における環状の第1の金属壁が環状壁11、環状の第1のメタルパッド層が環状パッド12(b)、環状のシリコン窒化膜がシリコン窒化膜15(b)、環状の第2のメタルパッド層が環状のメタル18(b)、環状の第2の金属壁が環状壁14(b)、環状の第3のメタルパッド層が環状パッド16(b)に対応する。   7 to 9, an MIM capacitor 3 is formed in the chip internal element region, and annular walls 8, 11, 14 (b) and annular pads 9 (b), 12 (b), 16 ( b) is repeatedly formed, and an annular silicon nitride film 15 (b) wider than the annular wall 11 is formed in contact with the upper part of the annular pad 12 (b), and then an annular metal 18 (b) wider than the annular wall 11 is formed. ) In contact with the upper portion of the silicon nitride film 15 (b). The structure of the chip peripheral region constitutes a seal ring 2 that surrounds the chip internal element region and prevents the penetration of moisture and moisture into the chip internal element region. Claims 2, 7, and 8 correspond to the second embodiment. In Claims 2, 7, and 8, the annular first metal wall is the annular wall 11, and the annular first metal pad layer is the annular pad. 12 (b), the annular silicon nitride film is the silicon nitride film 15 (b), the annular second metal pad layer is the annular metal 18 (b), and the annular second metal wall is the annular wall 14 (b). The annular third metal pad layer corresponds to the annular pad 16 (b).

シールリング2のプラグは、チップ内部素子領域を取り囲んだ形で溝型に形成するため、円柱状のヴィアホールに比べて体積が大きく、タングステン等の導電性膜の埋め込み量が不足し、窪みが発生しやすい。環状パッド12(b)上の窪み部に成膜したシリコン窒化膜15(b)およびメタル18(b)を、シールリングとして配置することにより、メタルおよびシリコン窒化膜を除去した場合に窪み部にエッチング残渣が発生するのを防止し、安定したシールリング構造を実現している。   Since the plug of the seal ring 2 is formed in a groove shape so as to surround the chip internal element region, the volume is larger than that of the cylindrical via hole, the amount of filling of the conductive film such as tungsten is insufficient, and the depression is not formed. Likely to happen. By disposing the silicon nitride film 15 (b) and the metal 18 (b) formed in the depression on the annular pad 12 (b) as a seal ring, the metal and silicon nitride film are removed when the metal and the silicon nitride film are removed. Etching residue is prevented from being generated, and a stable seal ring structure is realized.

次に、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図10ないし図13を用いて説明する。図10ないし図13は、図7のIX-IX断面における製造工程を示す断面図である。   Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 to 13 are cross-sectional views showing manufacturing steps in the IX-IX cross section of FIG.

まず、図10に示す製造工程について説明する。シリコン基板4上にフィールド酸化膜6を熱酸化により形成する。その後、所望の半導体形成工程を経てトランジスタ等の素子をチップ内部素子領域に形成し、P+拡散層5を形成する。その後、層間絶縁膜7を堆積した後、850℃、N2雰囲気で約60分間熱処理する。本実施形態では、層間絶縁膜7は、膜厚100nmの酸化シリコン膜上にボロン(4.5重量%)とリン(5重量%)を含んだ膜厚700nmの酸化シリコン膜を堆積して形成した。 First, the manufacturing process shown in FIG. 10 will be described. A field oxide film 6 is formed on the silicon substrate 4 by thermal oxidation. Thereafter, an element such as a transistor is formed in the chip internal element region through a desired semiconductor formation process, and the P + diffusion layer 5 is formed. Then, after depositing the interlayer insulating film 7, heat treatment is performed at 850 ° C. in an N 2 atmosphere for about 60 minutes. In this embodiment, the interlayer insulating film 7 is formed by depositing a 700 nm-thickness silicon oxide film containing boron (4.5 wt%) and phosphorus (5 wt%) on a 100 nm-thick silicon oxide film. did.

次に、チップ内部素子領域において、層間絶縁膜7を貫通してシリコン基板4と導通するとコンタクトホール(図示せず)を形成する。この時、チップ周辺領域のシールリング2にチップ内部素子領域を取り囲んで第1の環状溝を形成する。そして、前記コンタクトホールおよび前記第1の環状溝の双方にタングステンを埋め込んで、コンタクトプラグ(図示せず)と第1環状壁8を形成する。   Next, in the chip internal element region, a contact hole (not shown) is formed when it is electrically connected to the silicon substrate 4 through the interlayer insulating film 7. At this time, a first annular groove is formed in the seal ring 2 in the chip peripheral region so as to surround the chip internal element region. Then, tungsten is buried in both the contact hole and the first annular groove to form a contact plug (not shown) and a first annular wall 8.

次に、第1の配線膜を堆積した後、フォトレジストをマスクとするエッチングにより、第1層目配線9(a)と第1環状パッド9(b)を同時に形成する。   Next, after depositing the first wiring film, the first layer wiring 9 (a) and the first annular pad 9 (b) are formed simultaneously by etching using a photoresist as a mask.

次に、酸化シリコン系の絶縁膜をP−CVD法にて堆積した後、レジストエッチバック法やCMPにより平坦化処理を実施し、層間絶縁膜10を形成する。   Next, after depositing a silicon oxide insulating film by the P-CVD method, a planarization process is performed by a resist etch back method or CMP to form the interlayer insulating film 10.

次に、チップ内部素子領域において、層間絶縁膜10を貫通して第1層目配線9(a)と導通するための第1のヴィアホール(図示せず)を形成する。この時、チップ周辺領域のシールリング2に、チップ内部素子領域を取り囲んで第2の環状溝を形成する。そして、前記第1のヴィアホールおよび前記第2の環状溝の双方にタングステンを埋め込んで、ヴィアプラグ(図示せず)と第2環状壁11を形成する。   Next, in the chip internal element region, a first via hole (not shown) is formed through the interlayer insulating film 10 to be electrically connected to the first layer wiring 9 (a). At this time, a second annular groove is formed in the seal ring 2 in the chip peripheral region so as to surround the chip internal element region. Then, tungsten is buried in both the first via hole and the second annular groove to form a via plug (not shown) and the second annular wall 11.

次に、第2層目配線膜12を堆積して、図10に示す構造を得る。   Next, a second-layer wiring film 12 is deposited to obtain the structure shown in FIG.

次に、図11に示すように、シリコン窒化膜を全面に堆積した後、続いてMIM容量3の上部電極用のメタルを全面に堆積する。   Next, as shown in FIG. 11, after a silicon nitride film is deposited on the entire surface, a metal for the upper electrode of the MIM capacitor 3 is deposited on the entire surface.

次に、フォトレジストをマスクとするエッチングにより、MIM容量3の上部電極用のメタルをエッチングしてMIM上部電極メタル18(a)を形成すると同時に、環状のメタル18(b)を形成する。次に、フォトレジストをマスクとするエッチングにより、前記シリコン窒化膜をエッチングして、シリコン窒化膜15(a)および環状のシリコン窒化膜15(b)を形成する。なお、シリコン窒化膜15(a)および環状のシリコン窒化膜15(b)の形状加工は、第2層目配線および第2環状パッドの形状加工で兼ねてもよい。より簡単に言うと、シリコン窒化膜15(a)および環状のシリコン窒化膜15(b)は、第2層目配線および第2環状パッドのエッチングで同時に形成してもよい。   Next, the metal for the upper electrode of the MIM capacitor 3 is etched by etching using a photoresist as a mask to form the MIM upper electrode metal 18 (a), and at the same time, the annular metal 18 (b) is formed. Next, the silicon nitride film is etched by etching using a photoresist as a mask to form a silicon nitride film 15 (a) and an annular silicon nitride film 15 (b). The shape processing of the silicon nitride film 15 (a) and the annular silicon nitride film 15 (b) may be combined with the shape processing of the second layer wiring and the second annular pad. More simply, the silicon nitride film 15 (a) and the annular silicon nitride film 15 (b) may be formed simultaneously by etching the second layer wiring and the second annular pad.

次に、図12に示すように、第2層目配線12(a)および第2環状パッド12(b)を形成する。続いて、酸化シリコン系の絶縁膜をP−CVD法にて堆積した後、レジストエッチバック法やCMPにより平坦化処理を実施し、層間絶縁膜13を形成する。   Next, as shown in FIG. 12, the second layer wiring 12 (a) and the second annular pad 12 (b) are formed. Subsequently, after depositing a silicon oxide insulating film by the P-CVD method, a planarization process is performed by a resist etch back method or CMP to form an interlayer insulating film 13.

次に、チップ内部素子領域において、層間絶縁膜13を貫通して第2層目配線12(a)と導通するための第2のヴィアホールを形成する。この時、チップ周辺領域のシールリング2に、チップ内部素子領域を取り囲んで第3の環状溝を形成する。そして、前記第2のヴィアホールおよび前記第3の環状溝の双方にタングステンを埋め込んで、ヴィアプラグ14(a)と第3環状壁14(b)を形成する。   Next, in the chip internal element region, a second via hole is formed through the interlayer insulating film 13 to be electrically connected to the second layer wiring 12 (a). At this time, a third annular groove is formed in the seal ring 2 in the chip peripheral region so as to surround the chip internal element region. Then, tungsten is buried in both the second via hole and the third annular groove to form a via plug 14 (a) and a third annular wall 14 (b).

上記タングステンを埋め込む方法として、タングステンをCVD法により全面に堆積した後、そのままエッチングする方法を用いた。   As a method for embedding tungsten, a method of etching tungsten as it is after depositing it on the entire surface by the CVD method was used.

次に、図13に示すように、第3の配線膜を堆積した後、フォトレジストをマスクとするエッチングにより、第3層目配線16(a)と第3環状パッド16(b)を同時に形成する。最後に、保護膜として、シリコン窒化保護膜17を全面に堆積する。   Next, as shown in FIG. 13, after the third wiring film is deposited, the third-layer wiring 16 (a) and the third annular pad 16 (b) are simultaneously formed by etching using a photoresist as a mask. To do. Finally, a silicon nitride protective film 17 is deposited on the entire surface as a protective film.

このように構成された半導体装置およびその製造方法によると、窪み部が発生する第2環状パッド12(b)の上面をシリコン窒化膜15(b),環状のメタル18(b)にて覆い、当該部分はエッチングにより除去しないため、第2環状パッド12(b)の窪み部にエッチング残渣が発生せず、エッチング残渣に起因するパーティクルの発生を防止して、安定したシールリング構造を実現することができる。   According to the semiconductor device configured as described above and the method of manufacturing the same, the upper surface of the second annular pad 12 (b) where the recess is generated is covered with the silicon nitride film 15 (b) and the annular metal 18 (b). Since this portion is not removed by etching, no etching residue is generated in the recess of the second annular pad 12 (b), and generation of particles due to the etching residue is prevented, thereby realizing a stable seal ring structure. Can do.

また、第2環状パッド12(b)の窪み部を覆うシリコン窒化膜15(b),環状のメタル18(b)を、誘電膜となるシリコン窒化膜15(a),MIM上部電極メタル18(a)と同時に形成でき、製造工程が増加することなくエッチング残渣の発生を防止できる。   Further, the silicon nitride film 15 (b) and the annular metal 18 (b) covering the recess of the second annular pad 12 (b) are replaced with the silicon nitride film 15 (a) serving as a dielectric film and the MIM upper electrode metal 18 ( It can be formed simultaneously with a), and the generation of etching residues can be prevented without increasing the number of manufacturing steps.

さらに、シリコン窒化膜15のエッチングと、配線膜18のエッチングを同時に実施することで、製造工程数の削減を図ることができる。   Furthermore, the number of manufacturing steps can be reduced by simultaneously etching the silicon nitride film 15 and etching the wiring film 18.

(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態に係る半導体装置について、図14ないし図16を参照しながら説明する。図14は半導体装置を示す平面図、図15は図14のXV部分の拡大図、図16は図14のXVI-XVI断面図である。
(Third embodiment)
A semiconductor device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 14 is a plan view showing the semiconductor device, FIG. 15 is an enlarged view of a portion XV in FIG. 14, and FIG. 16 is a cross-sectional view along XVI-XVI in FIG.

図14ないし図16において、チップ内部素子領域にはMIM容量3が形成され、チップ周辺領域には環状壁8,11と環状パッド9(b),12(b)が繰り返して形成され、環状壁11より幅広い環状のシリコン酸窒化膜19(b)が環状パッド12(b)の上部に接して形成され、続いて環状壁11より幅広い環状のメタル18(b)がシリコン酸窒化膜19(b)の上部に接して形成されている。さらに、環状壁14(b)は、メタル18(b)およびシリコン酸窒化膜19(b)から離れて形成され、環状壁14(b)は環状パッド12(b)と接続しており、環状パッド12(b)は、環状壁14(b)を介して環状パッド16(b)と導通している。環状のシリコン酸窒化膜19(b)のように、シリコン窒化膜に比べて吸湿性が高い膜の場合にも、このチップ周辺領域の構造により、チップ内部素子領域を取り囲み、チップ内部素子領域への水分や湿気の浸透を防止するためのシールリング2を形成できる。なお、請求項3,9,10が第3の実施形態に相当し、請求項3,9,10における環状の第1の金属壁が環状壁11、環状の第1のメタルパッド層が環状パッド12(b)、環状の高誘電体膜が環状のシリコン酸窒化膜19(b)、環状の第2のメタルパッド層が環状のメタル18(b)、環状の第2の金属壁が環状壁14(b)、環状の第3のメタルパッド層が環状パッド16(b)に対応する。   14 to 16, an MIM capacitor 3 is formed in the chip internal element region, and annular walls 8 and 11 and annular pads 9 (b) and 12 (b) are formed repeatedly in the chip peripheral region. An annular silicon oxynitride film 19 (b) wider than 11 is formed in contact with the top of the annular pad 12 (b), and then an annular metal 18 (b) wider than the annular wall 11 is formed in the silicon oxynitride film 19 (b ) In contact with the top. Further, the annular wall 14 (b) is formed away from the metal 18 (b) and the silicon oxynitride film 19 (b), and the annular wall 14 (b) is connected to the annular pad 12 (b). The pad 12 (b) is electrically connected to the annular pad 16 (b) through the annular wall 14 (b). Even in the case of a film having a higher hygroscopicity than the silicon nitride film, such as the annular silicon oxynitride film 19 (b), the structure of the chip peripheral region surrounds the chip internal element region and leads to the chip internal element region. The seal ring 2 for preventing the penetration of moisture and moisture can be formed. Claims 3, 9, and 10 correspond to the third embodiment. In Claims 3, 9, and 10, the annular first metal wall is the annular wall 11, and the annular first metal pad layer is the annular pad. 12 (b), an annular high dielectric film is an annular silicon oxynitride film 19 (b), an annular second metal pad layer is an annular metal 18 (b), and an annular second metal wall is an annular wall 14 (b), the annular third metal pad layer corresponds to the annular pad 16 (b).

シールリング2のプラグは、チップ内部素子領域を取り囲んだ形で溝型に形成するため、円柱状のヴィアホールに比べて体積が大きく、タングステン等の導電性膜の埋め込み量が不足し、窪みが発生しやすい。環状パッド12(b)上の窪み部に成膜したシリコン酸窒化膜19(b)およびメタル18(b)を、シールリングとして配置することにより、メタルおよびシリコン酸窒化膜を除去した場合に窪み部にエッチング残渣が発生するのを防止し、安定したシールリング構造を実現している。   Since the plug of the seal ring 2 is formed in a groove shape so as to surround the chip internal element region, the volume is larger than that of the cylindrical via hole, the amount of filling of the conductive film such as tungsten is insufficient, and the depression is not formed. Likely to happen. When the silicon oxynitride film 19 (b) and the metal 18 (b) formed in the depression on the annular pad 12 (b) are arranged as a seal ring, the depression is obtained when the metal and the silicon oxynitride film are removed. Etching residue is prevented from occurring in the part, and a stable seal ring structure is realized.

次に、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図10,11,17,18を用いて説明する。図17,18は、図14のXVI-XVI断面における製造工程を示す断面図である。   Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 17 and 18 are cross-sectional views showing manufacturing steps in the XVI-XVI cross section of FIG.

まず、第2の実施形態の製造工程の説明と同様の方法で、図10の構造、続いて図11の構造を得る。   First, the structure shown in FIG. 10 and then the structure shown in FIG. 11 are obtained by a method similar to the description of the manufacturing process of the second embodiment.

次に、図17に示すように、第2層目配線12(a)および第2環状パッド12(b)を形成する。この時、前記第2環状パッド12(b)の幅は、環状のメタル18(b)の幅より広く配置して形成している。   Next, as shown in FIG. 17, the second layer wiring 12 (a) and the second annular pad 12 (b) are formed. At this time, the second annular pad 12 (b) is formed so as to be wider than the annular metal 18 (b).

次に、酸化シリコン系の絶縁膜をP−CVD法にて堆積した後、レジストエッチバック法やCMPにより平坦化処理を実施し、層間絶縁膜13を形成する。   Next, after depositing a silicon oxide insulating film by the P-CVD method, a planarization process is performed by a resist etch back method or CMP to form an interlayer insulating film 13.

次に、チップ内部素子領域において、層間絶縁膜13を貫通して第2層目配線12(a)と導通するための第2のヴィアホールを形成する。この時、チップ周辺領域のシールリング2に、チップ内部素子領域を取り囲んで第3の環状溝を形成する。そして、前記第2のヴィアホールおよび前記第3の環状溝の双方にタングステンを埋め込んで、ヴィアプラグ14(a)と第3環状壁14(b)を形成する。この時、第3環状壁14(b)は、第2環状パッド12(b)と接続している。   Next, in the chip internal element region, a second via hole is formed through the interlayer insulating film 13 to be electrically connected to the second layer wiring 12 (a). At this time, a third annular groove is formed in the seal ring 2 in the chip peripheral region so as to surround the chip internal element region. Then, tungsten is buried in both the second via hole and the third annular groove to form a via plug 14 (a) and a third annular wall 14 (b). At this time, the third annular wall 14 (b) is connected to the second annular pad 12 (b).

次に、図18に示すように、第3の配線膜を堆積した後、フォトレジストをマスクとするエッチングにより、第3層目配線16(a)と第3環状パッド16(b)を同時に形成する。最後に、保護膜として、シリコン窒化保護膜17を全面に堆積する。   Next, as shown in FIG. 18, after the third wiring film is deposited, the third layer wiring 16 (a) and the third annular pad 16 (b) are simultaneously formed by etching using a photoresist as a mask. To do. Finally, a silicon nitride protective film 17 is deposited on the entire surface as a protective film.

このように構成された半導体装置およびその製造方法によると、窪み部が発生する第2環状パッド12(b)の上面をシリコン酸窒化膜19(b),環状のメタル18(b)にて覆い、当該部分はエッチングにより除去しないため、第2環状パッド12(b)の窪み部にエッチング残渣が発生せず、エッチング残渣に起因するパーティクルの発生を防止して、安定したシールリング構造を実現することができる。   According to the semiconductor device configured as described above and the manufacturing method thereof, the upper surface of the second annular pad 12 (b) in which the recess is generated is covered with the silicon oxynitride film 19 (b) and the annular metal 18 (b). Since this portion is not removed by etching, no etching residue is generated in the recessed portion of the second annular pad 12 (b), and generation of particles caused by the etching residue is prevented, thereby realizing a stable seal ring structure. be able to.

また、第2環状パッド12(b)の窪み部を覆うシリコン酸窒化膜19(b),環状のメタル18(b)を、誘電膜となるシリコン酸窒化膜19(a),MIM上部電極メタル18(a)と同時に形成でき、製造工程が増加することなくエッチング残渣の発生を防止できる。   Further, the silicon oxynitride film 19 (b) and the annular metal 18 (b) covering the recess of the second annular pad 12 (b) are replaced with the silicon oxynitride film 19 (a) and the MIM upper electrode metal that serve as a dielectric film. 18 (a) can be formed at the same time, and the generation of etching residues can be prevented without increasing the number of manufacturing steps.

また、シリコン酸窒化膜19のエッチングと、配線膜18のエッチングを同時に実施することで、製造工程数の削減を図ることができる。   Further, the number of manufacturing steps can be reduced by simultaneously performing the etching of the silicon oxynitride film 19 and the etching of the wiring film 18.

さらに、第3環状パッド16(b)と第2環状パッド12(b)が導通しているため、シリコン窒化膜以上に吸湿性の高い誘電膜を形成する製造工程のシールリングにおいても有効である。   Furthermore, since the third annular pad 16 (b) and the second annular pad 12 (b) are electrically connected, it is also effective in a seal ring in a manufacturing process for forming a dielectric film having a higher hygroscopicity than the silicon nitride film. .

(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態に係る半導体装置について、図19ないし図21を参照しながら説明する。図19は半導体装置を示す平面図、図20は図19のXX部分の拡大図、図21は図19のXXI-XXI断面図である。
(Fourth embodiment)
A semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 19 is a plan view showing the semiconductor device, FIG. 20 is an enlarged view of a portion XX in FIG. 19, and FIG. 21 is a cross-sectional view along XXI-XXI in FIG.

図19ないし図21において、チップ内部素子領域にはMIM容量3が形成され、チップ周辺領域には環状壁8,11,14(b)と環状パッド9(b),12(b),16(b)が繰り返して形成されている。さらに、環状壁14(b)の側面から延長して形成された環状のメタル20(b)と、メタル20(b)上に接してメタル20(b)より幅狭く環状壁14(b)より幅広い環状のシリコン酸窒化膜19(b)が形成され、環状パッド16(b)はシリコン酸窒化膜19(b)より幅広く形成されている。これにより、環状壁14(b)は、環状のメタル20(b)を介して、環状パッド16(b)と導通している。環状のシリコン酸窒化膜19(b)のように、シリコン窒化膜に比べて吸湿性が高い膜の場合にも、このチップ周辺領域の構造により、チップ内部素子領域を取り囲み、チップ内部素子領域への水分や湿気の浸透を防止するためのシールリング2を形成できる。なお、請求項4,11が第4の実施形態に相当し、請求項4,11における環状の金属壁が環状壁14(b)、環状のメタル層が環状のメタル20(b)、環状の高誘電体膜が環状のシリコン酸窒化膜19(b)、環状のメタルパッド層が環状パッド16(b)に対応する。   19 to 21, an MIM capacitor 3 is formed in the chip internal element region, and annular walls 8, 11, 14 (b) and annular pads 9 (b), 12 (b), 16 ( b) is formed repeatedly. Further, an annular metal 20 (b) formed extending from the side surface of the annular wall 14 (b), and is in contact with the metal 20 (b) and is narrower than the metal 20 (b) than the annular wall 14 (b). A wide annular silicon oxynitride film 19 (b) is formed, and the annular pad 16 (b) is formed wider than the silicon oxynitride film 19 (b). Thereby, the annular wall 14 (b) is electrically connected to the annular pad 16 (b) via the annular metal 20 (b). Even in the case of a film having a higher hygroscopicity than the silicon nitride film, such as the annular silicon oxynitride film 19 (b), the structure of the chip peripheral region surrounds the chip internal element region and leads to the chip internal element region. The seal ring 2 for preventing the penetration of moisture and moisture can be formed. Claims 4 and 11 correspond to the fourth embodiment, and the annular metal wall in claims 4 and 11 is the annular wall 14 (b), the annular metal layer is the annular metal 20 (b), and the annular The high dielectric film corresponds to the annular silicon oxynitride film 19 (b), and the annular metal pad layer corresponds to the annular pad 16 (b).

シールリング2のプラグは、チップ内部素子領域を取り囲んだ形で溝型に形成するため、円柱状のヴィアホールに比べて体積が大きく、タングステン等の導電性膜の埋め込み量が不足し、窪みが発生しやすい。環状壁14(b)上の窪み部に成膜したシリコン酸窒化膜19(b)を、シールリングとして配置することにより、シリコン酸窒化膜19(b)を除去した場合に窪み部にエッチング残渣が発生するのを防止し、安定したシールリング構造を実現している。   Since the plug of the seal ring 2 is formed in a groove shape so as to surround the chip internal element region, the volume is larger than that of the cylindrical via hole, the amount of filling of the conductive film such as tungsten is insufficient, and the depression is not formed. Likely to happen. When the silicon oxynitride film 19 (b) is removed by disposing the silicon oxynitride film 19 (b) formed in the depression on the annular wall 14 (b) as a seal ring, an etching residue is left in the depression. Is prevented, and a stable seal ring structure is realized.

上記の構成は、環状壁8または環状壁11の上部に接して前記シリコン酸窒化膜を形成するような場合についても有効である。   The above configuration is also effective in the case where the silicon oxynitride film is formed in contact with the upper portion of the annular wall 8 or the annular wall 11.

次に、本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図22ないし図24を用いて説明する。図22ないし図24は、図19のXXI-XXI断面における製造工程を示す断面図である。   Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 22 to 24 are cross-sectional views showing manufacturing steps in the XXI-XXI cross section of FIG.

まず、図22に示す製造工程について説明する。シリコン基板4上にフィールド酸化膜6を熱酸化により形成する。その後、所望の半導体形成工程を経てトランジスタ等の素子をチップ内部素子領域に形成し、P+拡散層5を形成する。その後、層間絶縁膜7を堆積した後、850℃、N2雰囲気で約60分間熱処理する。本実施形態では、層間絶縁膜7は、膜厚100nmの酸化シリコン膜上にボロン(4.5重量%)とリン(5重量%)を含んだ膜厚700nmの酸化シリコン膜を堆積して形成した。 First, the manufacturing process shown in FIG. 22 will be described. A field oxide film 6 is formed on the silicon substrate 4 by thermal oxidation. Thereafter, an element such as a transistor is formed in the chip internal element region through a desired semiconductor formation process, and the P + diffusion layer 5 is formed. Then, after depositing the interlayer insulating film 7, heat treatment is performed at 850 ° C. in an N 2 atmosphere for about 60 minutes. In this embodiment, the interlayer insulating film 7 is formed by depositing a 700 nm-thickness silicon oxide film containing boron (4.5 wt%) and phosphorus (5 wt%) on a 100 nm-thick silicon oxide film. did.

次に、チップ内部素子領域において、層間絶縁膜7を貫通してシリコン基板4と導通するとコンタクトホール(図示せず)を形成する。この時、チップ周辺領域のシールリング2にチップ内部素子領域を取り囲んで第1の環状溝を形成する。そして、前記コンタクトホールおよび前記第1の環状溝の双方にタングステンを埋め込んで、コンタクトプラグ(図示せず)と第1環状壁8を形成する。   Next, in the chip internal element region, a contact hole (not shown) is formed when it is electrically connected to the silicon substrate 4 through the interlayer insulating film 7. At this time, a first annular groove is formed in the seal ring 2 in the chip peripheral region so as to surround the chip internal element region. Then, tungsten is buried in both the contact hole and the first annular groove to form a contact plug (not shown) and a first annular wall 8.

次に、第1の配線膜を堆積した後、フォトレジストをマスクとするエッチングにより、第1層目配線9(a)と第1環状パッド9(b)を同時に形成する。   Next, after depositing the first wiring film, the first layer wiring 9 (a) and the first annular pad 9 (b) are formed simultaneously by etching using a photoresist as a mask.

次に、酸化シリコン系の絶縁膜をP−CVD法にて堆積した後、レジストエッチバック法やCMPにより平坦化処理を実施し、層間絶縁膜10を形成する。   Next, after depositing a silicon oxide insulating film by the P-CVD method, a planarization process is performed by a resist etch back method or CMP to form the interlayer insulating film 10.

次に、チップ内部素子領域において、層間絶縁膜10を貫通して第1層目配線9(a)と導通するための第1のヴィアホール(図示せず)を形成する。この時、チップ周辺領域のシールリング2に、チップ内部素子領域を取り囲んで第2の環状溝を形成する。そして、前記第1のヴィアホールおよび前記第2の環状溝の双方にタングステンを埋め込んで、ヴィアプラグ(図示せず)と第2環状壁11を形成する。   Next, in the chip internal element region, a first via hole (not shown) is formed through the interlayer insulating film 10 to be electrically connected to the first layer wiring 9 (a). At this time, a second annular groove is formed in the seal ring 2 in the chip peripheral region so as to surround the chip internal element region. Then, tungsten is buried in both the first via hole and the second annular groove to form a via plug (not shown) and the second annular wall 11.

次に、第2の配線膜を堆積した後、フォトレジストをマスクとするエッチングにより、第2層目配線12(a)と第2環状パッド12(b)を同時に形成する。   Next, after depositing the second wiring film, the second layer wiring 12 (a) and the second annular pad 12 (b) are simultaneously formed by etching using a photoresist as a mask.

次に、酸化シリコン系の絶縁膜をP−CVD法にて堆積した後、レジストエッチバック法やCMPにより平坦化処理を実施し、層間絶縁膜13を形成する。   Next, after depositing a silicon oxide insulating film by the P-CVD method, a planarization process is performed by a resist etch back method or CMP to form an interlayer insulating film 13.

次に、チップ内部素子領域において、層間絶縁膜13を貫通して第2層目配線12(a)と導通するための第2のヴィアホールを形成する。この時、チップ周辺領域のシールリング2に、チップ内部素子領域を取り囲んで第3の環状溝を形成する。そして、前記第2のヴィアホールおよび前記第3の環状溝の双方にタングステンを埋め込んで、ヴィアプラグ14(a)と第3環状壁14(b)を形成する。   Next, in the chip internal element region, a second via hole is formed through the interlayer insulating film 13 to be electrically connected to the second layer wiring 12 (a). At this time, a third annular groove is formed in the seal ring 2 in the chip peripheral region so as to surround the chip internal element region. Then, tungsten is buried in both the second via hole and the third annular groove to form a via plug 14 (a) and a third annular wall 14 (b).

上記タングステンを埋め込む方法として、タングステンをCVD法により全面に堆積した後、そのままエッチングする方法を用いた。このエッチング終了時点として、タングステンを成長する前に成長したTi,TiN膜20を全面に残した。   As a method for embedding tungsten, a method of etching tungsten as it is after depositing it on the entire surface by the CVD method was used. At the end of this etching, the Ti and TiN films 20 grown before growing tungsten were left on the entire surface.

次に、フォトレジストをマスクとするエッチングにより、MIM容量3の領域の前記Ti,TiN膜をエッチングする。   Next, the Ti and TiN films in the region of the MIM capacitor 3 are etched by etching using a photoresist as a mask.

次に、図23に示すように、MIM容量3の領域において、フォトレジストをマスクとするエッチングにより、層間絶縁膜13をエッチングして開口する。続いて、CVD法によりMIM容量3の誘電膜となるシリコン酸窒化膜を堆積し、フォトレジストをマスクとするエッチングにより、シリコン酸窒化膜19(a)と環状のシリコン酸窒化膜19(b)を同時に形成する。   Next, as shown in FIG. 23, in the region of the MIM capacitor 3, the interlayer insulating film 13 is etched and opened by etching using a photoresist as a mask. Subsequently, a silicon oxynitride film serving as a dielectric film of the MIM capacitor 3 is deposited by the CVD method, and the silicon oxynitride film 19 (a) and the annular silicon oxynitride film 19 (b) are etched by using a photoresist as a mask. Are formed at the same time.

次に、図24に示すように、第3の配線膜を堆積した後、フォトレジストをマスクとするエッチングにより、第3層目配線16(a)、第3環状パッド16(b)、Ti,TiNからなるメタル20(a)および環状メタル20(b)を同時に形成する。最後に、保護膜として、シリコン窒化保護膜17を全面に堆積する。   Next, as shown in FIG. 24, after the third wiring film is deposited, the third-layer wiring 16 (a), the third annular pad 16 (b), Ti, A metal 20 (a) and an annular metal 20 (b) made of TiN are formed simultaneously. Finally, a silicon nitride protective film 17 is deposited on the entire surface as a protective film.

このように構成された半導体装置およびその製造方法によると、窪み部が発生する第3環状壁14(b)の上面をシリコン酸窒化膜19(b)にて覆い、当該部分はエッチングにより除去しないため、第3環状壁14(b)の窪み部にエッチング残渣が発生せず、エッチング残渣に起因するパーティクルの発生を防止して、安定したシールリング構造を実現することができる。   According to the semiconductor device configured as described above and the manufacturing method thereof, the upper surface of the third annular wall 14 (b) in which the depression is generated is covered with the silicon oxynitride film 19 (b), and the portion is not removed by etching. Therefore, no etching residue is generated in the recessed portion of the third annular wall 14 (b), and generation of particles due to the etching residue can be prevented, and a stable seal ring structure can be realized.

また、第3環状壁14(b)の窪み部を覆うシリコン酸窒化膜19(b)を、誘電膜となるシリコン酸窒化膜19(a)と同時に形成でき、製造工程が増加することなくエッチング残渣の発生を防止できる。   Further, the silicon oxynitride film 19 (b) covering the depression of the third annular wall 14 (b) can be formed simultaneously with the silicon oxynitride film 19 (a) serving as a dielectric film, and etching is performed without increasing the number of manufacturing steps. Generation of residue can be prevented.

(第5の実施形態)
以下、本発明の第5の実施形態に係る半導体装置について、図25ないし図27を参照しながら説明する。図25は半導体装置を示す平面図、図26は図25のXXVI部分の拡大図、図27は図25のXXVII-XXVII断面図である。
(Fifth embodiment)
A semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 25 is a plan view showing the semiconductor device, FIG. 26 is an enlarged view of the XXVI portion of FIG. 25, and FIG. 27 is a sectional view taken along the line XXVII-XXVII of FIG.

図25ないし図27において、チップ内部素子領域にはMIM容量3が形成され、チップ周辺領域には環状壁8,11,14(b)と環状パッド9(b),12(b),16(b)が繰り返して形成されている。さらに、環状壁11より幅広い環状のシリコン酸窒化膜19(b)が環状パッド12(b)の上部に接して形成され、続いて環状壁11および環状のシリコン酸窒化膜19(b)より幅広い環状のメタル18(b)が、シリコン酸窒化膜19(b)の上部に接して形成されている。これにより、環状パッド12(b)は、環状のメタル18(b)を介して環状壁14(b)と導通している。環状のシリコン酸窒化膜19(b)のように、シリコン窒化膜に比べて吸湿性が高い膜の場合にも、このチップ周辺領域の構造により、チップ内部素子領域を取り囲み、チップ内部素子領域への水分や湿気の浸透を防止するためのシールリング2を形成できる。なお、請求項5,12が第5の実施形態に相当し、請求項5,12における環状の第1の金属壁が環状壁11、環状の第1のメタルパッド層が環状パッド12(b)、環状の高誘電体膜が環状のシリコン酸窒化膜19(b)、環状の第2のメタルパッド層が環状のメタル18(b)、環状の第2の金属壁が環状壁14(b)、環状の第3のメタルパッド層が環状パッド16(b)に対応する。   25 to 27, the MIM capacitor 3 is formed in the chip internal element region, and the annular walls 8, 11, 14 (b) and the annular pads 9 (b), 12 (b), 16 ( b) is formed repeatedly. Further, an annular silicon oxynitride film 19 (b) wider than the annular wall 11 is formed in contact with the upper portion of the annular pad 12 (b), and subsequently wider than the annular wall 11 and the annular silicon oxynitride film 19 (b). An annular metal 18 (b) is formed in contact with the upper portion of the silicon oxynitride film 19 (b). Thereby, the annular pad 12 (b) is electrically connected to the annular wall 14 (b) through the annular metal 18 (b). Even in the case of a film having a higher hygroscopicity than the silicon nitride film, such as the annular silicon oxynitride film 19 (b), the structure of the chip peripheral region surrounds the chip internal element region and leads to the chip internal element region. The seal ring 2 for preventing the penetration of moisture and moisture can be formed. In addition, Claims 5 and 12 correspond to the fifth embodiment, and the annular first metal wall in Claims 5 and 12 is the annular wall 11, and the annular first metal pad layer is the annular pad 12 (b). The annular high dielectric film is an annular silicon oxynitride film 19 (b), the annular second metal pad layer is an annular metal 18 (b), and the annular second metal wall is an annular wall 14 (b). The annular third metal pad layer corresponds to the annular pad 16 (b).

シールリング2のプラグは、チップ内部素子領域を取り囲んだ形で溝型に形成するため、円柱状のヴィアホールに比べて体積が大きく、タングステン等の導電性膜の埋め込み量が不足し、窪みが発生しやすい。環状パッド12(b)上の窪み部に成膜したシリコン酸窒化膜19(b)およびメタル18(b)を、シールリングとして配置することにより、メタルおよびシリコン酸窒化膜を除去した場合に窪み部にエッチング残渣が発生するのを防止し、安定したシールリング構造を実現している。   Since the plug of the seal ring 2 is formed in a groove shape so as to surround the chip internal element region, the volume is larger than that of the cylindrical via hole, the amount of filling of the conductive film such as tungsten is insufficient, and the depression is not formed. Likely to happen. When the silicon oxynitride film 19 (b) and the metal 18 (b) formed in the depression on the annular pad 12 (b) are arranged as a seal ring, the depression is obtained when the metal and the silicon oxynitride film are removed. Etching residue is prevented from occurring in the part, and a stable seal ring structure is realized.

次に、本発明の第5の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図28ないし図31を用いて説明する。図28ないし図31は、図25のXXVII-XXVII断面における製造工程を示す断面図である。   Next, a method for fabricating a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 28 to 31 are cross-sectional views showing manufacturing steps in the XXVII-XXVII cross-section of FIG.

まず、図28に示す製造工程について説明する。シリコン基板4上にフィールド酸化膜6を熱酸化により形成する。その後、所望の半導体形成工程を経てトランジスタ等の素子をチップ内部素子領域に形成し、P+拡散層5を形成する。その後、層間絶縁膜7を堆積した後、850℃、N2雰囲気で約60分間熱処理する。本実施形態では、層間絶縁膜7は、膜厚100nmの酸化シリコン膜上にボロン(4.5重量%)とリン(5重量%)を含んだ膜厚700nmの酸化シリコン膜を堆積して形成した。 First, the manufacturing process shown in FIG. 28 will be described. A field oxide film 6 is formed on the silicon substrate 4 by thermal oxidation. Thereafter, an element such as a transistor is formed in the chip internal element region through a desired semiconductor formation process, and the P + diffusion layer 5 is formed. Then, after depositing the interlayer insulating film 7, heat treatment is performed at 850 ° C. in an N 2 atmosphere for about 60 minutes. In this embodiment, the interlayer insulating film 7 is formed by depositing a 700 nm-thickness silicon oxide film containing boron (4.5 wt%) and phosphorus (5 wt%) on a 100 nm-thick silicon oxide film. did.

次に、チップ内部素子領域において、層間絶縁膜7を貫通してシリコン基板4と導通するとコンタクトホール(図示せず)を形成する。この時、チップ周辺領域のシールリング2にチップ内部素子領域を取り囲んで第1の環状溝を形成する。そして、前記コンタクトホールおよび前記第1の環状溝の双方にタングステンを埋め込んで、コンタクトプラグ(図示せず)と第1環状壁8を形成する。   Next, in the chip internal element region, a contact hole (not shown) is formed when it is electrically connected to the silicon substrate 4 through the interlayer insulating film 7. At this time, a first annular groove is formed in the seal ring 2 in the chip peripheral region so as to surround the chip internal element region. Then, tungsten is buried in both the contact hole and the first annular groove to form a contact plug (not shown) and a first annular wall 8.

次に、第1の配線膜を堆積した後、フォトレジストをマスクとするエッチングにより、第1層目配線9(a)と第1環状パッド9(b)を同時に形成する。   Next, after depositing the first wiring film, the first layer wiring 9 (a) and the first annular pad 9 (b) are formed simultaneously by etching using a photoresist as a mask.

次に、酸化シリコン系の絶縁膜をP−CVD法にて堆積した後、レジストエッチバック法やCMPにより平坦化処理を実施し、層間絶縁膜10を形成する。   Next, after depositing a silicon oxide insulating film by the P-CVD method, a planarization process is performed by a resist etch back method or CMP to form the interlayer insulating film 10.

次に、チップ内部素子領域においては、層間絶縁膜10を貫通して第1層目配線9(a)と導通するための第1のヴィアホール(図示せず)を形成する。この時、チップ周辺領域のシールリング2に、チップ内部素子領域を取り囲んで第2の環状溝を形成する。そして、前記第1のヴィアホールおよび前記第2の環状溝の双方にタングステンを埋め込んで、ヴィアプラグ(図示せず)と第2環状壁11を形成する。   Next, in the chip internal element region, a first via hole (not shown) is formed through the interlayer insulating film 10 to be electrically connected to the first layer wiring 9 (a). At this time, a second annular groove is formed in the seal ring 2 in the chip peripheral region so as to surround the chip internal element region. Then, tungsten is buried in both the first via hole and the second annular groove to form a via plug (not shown) and the second annular wall 11.

次に、第2の配線膜を堆積して、図28に示す構造を得る。   Next, a second wiring film is deposited to obtain the structure shown in FIG.

次に、図29に示すように、シリコン酸窒化膜を全面に堆積した後、フォトレジストをマスクとするエッチングにより、前記シリコン酸窒化膜をエッチングして、シリコン酸窒化膜19(a)、環状のシリコン酸窒化膜19(b)を形成する。   Next, as shown in FIG. 29, after the silicon oxynitride film is deposited on the entire surface, the silicon oxynitride film is etched by etching using a photoresist as a mask, so that the silicon oxynitride film 19 (a) is circular. The silicon oxynitride film 19 (b) is formed.

続いてMIM上部電極用のメタルを全面に堆積した後、フォトレジストをマスクとするエッチングにより、前記MIM上部電極用のメタルをエッチングしてMIM上部電極メタル18(a)を形成する。   Subsequently, after depositing MIM upper electrode metal on the entire surface, the MIM upper electrode metal 18 (a) is formed by etching the MIM upper electrode metal by etching using a photoresist as a mask.

次に、図30に示すように、フォトレジストをマスクとするエッチングにより、第2層目配線12(a)、第2環状パッド12(b)および環状のメタル18(b)を形成する。   Next, as shown in FIG. 30, the second layer wiring 12 (a), the second annular pad 12 (b), and the annular metal 18 (b) are formed by etching using a photoresist as a mask.

続いて、酸化シリコン系の絶縁膜をP−CVD法にて堆積した後、レジストエッチバック法やCMPにより平坦化処理を実施し、層間絶縁膜13を形成する。   Subsequently, after depositing a silicon oxide insulating film by the P-CVD method, a planarization process is performed by a resist etch back method or CMP to form an interlayer insulating film 13.

次に、チップ内部素子領域において、層間絶縁膜13を貫通して第2層目配線12(a)と導通するための第2のヴィアホールを形成する。この時、チップ周辺領域のシールリング2に、チップ内部素子領域を取り囲んで第3の環状溝を形成する。そして、前記第2のヴィアホールおよび前記第3の環状溝の双方にタングステンを埋め込んで、ヴィアプラグ14(a)と第3環状壁14(b)を形成する。   Next, in the chip internal element region, a second via hole is formed through the interlayer insulating film 13 to be electrically connected to the second layer wiring 12 (a). At this time, a third annular groove is formed in the seal ring 2 in the chip peripheral region so as to surround the chip internal element region. Then, tungsten is buried in both the second via hole and the third annular groove to form a via plug 14 (a) and a third annular wall 14 (b).

上記タングステンを埋め込む方法として、タングステンをCVD法により全面に堆積した後、そのままエッチングする方法を用いた。   As a method for embedding tungsten, a method of etching tungsten as it is after depositing it on the entire surface by the CVD method was used.

次に、図31に示すように、第3の配線膜を堆積した後、フォトレジストをマスクとするエッチングにより、第3層目配線16(a)と第3環状パッド16(b)を同時に形成する。最後に、保護膜として、シリコン窒化保護膜17を全面に堆積する。   Next, as shown in FIG. 31, after the third wiring film is deposited, the third layer wiring 16 (a) and the third annular pad 16 (b) are simultaneously formed by etching using a photoresist as a mask. To do. Finally, a silicon nitride protective film 17 is deposited on the entire surface as a protective film.

このように構成された半導体装置およびその製造方法によると、窪み部が発生する第2環状パッド12(b)の上面をシリコン酸窒化膜19(b),環状のメタル18(b)にて覆い、当該部分はエッチングにより除去しないため、第2環状パッド12(b)の窪み部にエッチング残渣が発生せず、エッチング残渣に起因するパーティクルの発生を防止して、安定したシールリング構造を実現することができる。   According to the semiconductor device configured as described above and the manufacturing method thereof, the upper surface of the second annular pad 12 (b) in which the recess is generated is covered with the silicon oxynitride film 19 (b) and the annular metal 18 (b). Since this portion is not removed by etching, no etching residue is generated in the recessed portion of the second annular pad 12 (b), and generation of particles caused by the etching residue is prevented, thereby realizing a stable seal ring structure. be able to.

また、第2環状パッド12(b)の窪み部を覆うシリコン酸窒化膜19(b),環状のメタル18(b)を、誘電膜となるシリコン酸窒化膜19(a),MIM上部電極メタル18(a)と同時に形成でき、製造工程が増加することなくエッチング残渣の発生を防止できる。   Further, the silicon oxynitride film 19 (b) and the annular metal 18 (b) covering the recess of the second annular pad 12 (b) are replaced with the silicon oxynitride film 19 (a) and the MIM upper electrode metal that serve as a dielectric film. 18 (a) can be formed at the same time, and the generation of etching residues can be prevented without increasing the number of manufacturing steps.

なお、第1〜5の実施形態において、チップ内部素子領域にMIM容量3を設ける例を挙げたが、チップ内部素子領域設ける素子は容量に限るものではない。   In the first to fifth embodiments, the example in which the MIM capacitor 3 is provided in the chip internal element region has been described. However, the element provided in the chip internal element region is not limited to the capacitor.

本発明は、MIM容量を用いた集積回路であってチップ内部領域に水分や湿気などの浸透を防止するシールリングを備えた半導体装置等に有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for a semiconductor device or the like that is an integrated circuit using an MIM capacitor and has a seal ring that prevents the penetration of moisture and moisture into the chip internal region.

本発明の第1の実施形態に係る半導体装置を示す平面図1 is a plan view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 図1のII部分の拡大図Enlarged view of part II in Fig. 1 図1のIII-III断面図III-III sectional view of Fig. 1 本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る半導体装置を示す平面図The top view which shows the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図7のVIII部分の拡大図Enlarged view of part VIII in Figure 7 図7のIX-IX断面図IX-IX cross section of FIG. 本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る半導体装置を示す平面図The top view which shows the semiconductor device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図14のXV部分の拡大図Enlarged view of XV part in Fig. 14 図14のXVI-XVI断面図XVI-XVI cross section of Fig. 14 本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る半導体装置を示す平面図A top view showing a semiconductor device concerning a 4th embodiment of the present invention. 図19のXX部分の拡大図Enlarged view of part XX in Figure 19 図19のXXI-XXI断面図XXI-XXI cross section of Figure 19 本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係る半導体装置を示す平面図A top view showing a semiconductor device concerning a 5th embodiment of the present invention. 図25のXXVI部分の拡大図Enlarged view of the XXVI part in Figure 25 図25のXXVII-XXVII断面図XXVII-XXVII sectional view of FIG. 本発明の第5の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 従来例の半導体装置を示す平面図Plan view showing a conventional semiconductor device 図32のXXXIII部分の拡大図Enlarged view of XXXIII part in Fig. 32 図32のXXXIV-XXXIV断面図XXXIV-XXXIV sectional view of Fig. 32 他の従来例の半導体装置を示す平面図The top view which shows the semiconductor device of another prior art example 図35のXXXVI部分の拡大図XXXVI part enlarged view of FIG. 図35のXXXVII-XXXVII断面図XXXVII-XXXVII sectional view of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 スクライブライン
2 シールリング
3 MIM容量
4 シリコン基板
5 P+拡散層
6 フィールド酸化膜
7 層間絶縁膜
8 第1環状壁(環状の金属壁)
9(a) 第1層目配線
9(b) 第1環状パッド(環状のメタルパッド層)
10 層間絶縁膜
11 第2環状壁(環状の金属壁)
12 第2層目配線膜
12(a) 第2層目配線
12(b) 第2環状パッド(環状のメタルパッド層)
13 層間絶縁膜
14(a) ヴィアプラグ
14(b) 第3環状壁(環状の金属壁)
15(a) シリコン窒化膜(容量の誘電膜)
15(b) シリコン窒化膜
16(a) 第3層目配線
16(b) 第3環状パッド(環状のメタルパッド層)
17 シリコン窒化保護膜
18(a) MIM上部電極メタル
18(b) 環状のメタル(環状のメタルパッド層)
19(a) シリコン酸窒化膜(容量の誘電膜)
19(b) シリコン酸窒化膜(高誘電体膜)
20 Ti,TiN膜
20(a) メタル
20(b) 環状メタル(環状のメタル層)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Scribe line 2 Seal ring 3 MIM capacity 4 Silicon substrate 5 P + diffusion layer 6 Field oxide film 7 Interlayer insulating film 8 1st annular wall (annular metal wall)
9 (a) First layer wiring 9 (b) First annular pad (annular metal pad layer)
10 Interlayer insulating film 11 Second annular wall (annular metal wall)
12 Second-layer wiring film 12 (a) Second-layer wiring 12 (b) Second annular pad (annular metal pad layer)
13 Interlayer insulating film 14 (a) Via plug 14 (b) Third annular wall (annular metal wall)
15 (a) Silicon nitride film (capacitor dielectric film)
15 (b) Silicon nitride film 16 (a) Third layer wiring 16 (b) Third annular pad (annular metal pad layer)
17 Silicon nitride protective film 18 (a) MIM upper electrode metal 18 (b) Ring metal (ring metal pad layer)
19 (a) Silicon oxynitride film (capacitor dielectric film)
19 (b) Silicon oxynitride film (high dielectric film)
20 Ti, TiN film 20 (a) Metal 20 (b) Annular metal (annular metal layer)

Claims (12)

半導体基板上に素子を配置してなるチップ内部素子領域と、前記チップ内部素子領域を包囲して前記半導体基板上に環状のシールリングを形成してなるチップ周辺領域とからなる半導体装置であって、
前記シールリングは、環状の溝部に金属を埋め込んで形成された環状の金属壁と、前記金属壁の幅より広い幅で前記金属壁上面を覆った環状のシリコン窒化膜と、前記シリコン窒化膜上面を覆った環状のメタルパッド層とを備えていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device comprising a chip internal element region in which elements are arranged on a semiconductor substrate, and a chip peripheral region that surrounds the chip internal element region and forms an annular seal ring on the semiconductor substrate. ,
The seal ring includes an annular metal wall formed by embedding metal in an annular groove, an annular silicon nitride film covering the upper surface of the metal wall with a width wider than the width of the metal wall, and an upper surface of the silicon nitride film And a ring-shaped metal pad layer covering the substrate.
半導体基板上に素子を配置してなるチップ内部素子領域と、前記チップ内部素子領域を包囲して前記半導体基板上に環状のシールリングを形成してなるチップ周辺領域とからなる半導体装置であって、
前記シールリングは、環状の溝部に金属を埋め込んで形成された環状の第1の金属壁と、前記第1の金属壁上に導通するように形成された環状の第1のメタルパッド層と、前記第1のメタルパッド層上に接し前記第1の金属壁の幅より広い幅で形成された環状のシリコン窒化膜と、前記シリコン窒化膜上に接し前記第1の金属壁の幅より広い幅で形成された環状の第2のメタルパッド層とを備え、
前記第2のメタルパッド層は、環状の第2の金属壁を介して、前記第2のメタルパッド層より高い位置に形成された環状の第3のメタルパッド層と導通していることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device comprising a chip internal element region in which elements are arranged on a semiconductor substrate, and a chip peripheral region that surrounds the chip internal element region and forms an annular seal ring on the semiconductor substrate. ,
The seal ring includes an annular first metal wall formed by embedding a metal in an annular groove, and an annular first metal pad layer formed so as to be conductive on the first metal wall; An annular silicon nitride film formed on the first metal pad layer and in contact with the first metal wall; and a width wider than the width of the first metal wall on the silicon nitride film. An annular second metal pad layer formed of
The second metal pad layer is electrically connected to an annular third metal pad layer formed at a position higher than the second metal pad layer through an annular second metal wall. A semiconductor device.
半導体基板上に素子を配置してなるチップ内部素子領域と、前記チップ内部素子領域を包囲して前記半導体基板上に環状のシールリングを形成してなるチップ周辺領域とからなる半導体装置であって、
前記シールリングは、環状の溝部に金属を埋め込んで形成された環状の第1の金属壁と、前記第1の金属壁上に導通するように形成された環状の第1のメタルパッド層と、前記第1のメタルパッド層上に接し前記第1の金属壁の幅より広い幅で形成された環状の高誘電体膜と、前記高誘電体膜上に接し前記第1の金属壁の幅より広い幅で形成された環状の第2のメタルパッド層とを備え、
前記第1のメタルパッド層の幅は、前記第2のメタルパッド層の幅より広く形成され、前記第1のメタルパッド層は、環状の第2の金属壁を介して、前記第2のメタルパッド層より高い位置に形成された環状の第3のメタルパッド層と導通していることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device comprising a chip internal element region in which elements are arranged on a semiconductor substrate, and a chip peripheral region that surrounds the chip internal element region and forms an annular seal ring on the semiconductor substrate. ,
The seal ring includes an annular first metal wall formed by embedding a metal in an annular groove, and an annular first metal pad layer formed so as to be conductive on the first metal wall; An annular high dielectric film formed on the first metal pad layer in contact with the first metal wall and wider than the first metal wall; and on the high dielectric film, in contact with the first metal wall. An annular second metal pad layer formed in a wide width,
A width of the first metal pad layer is formed wider than a width of the second metal pad layer, and the first metal pad layer is interposed between the second metal pad layer via an annular second metal wall. A semiconductor device, wherein the semiconductor device is electrically connected to an annular third metal pad layer formed at a position higher than the pad layer.
半導体基板上に素子を配置してなるチップ内部素子領域と、前記チップ内部素子領域を包囲して前記半導体基板上に環状のシールリングを形成してなるチップ周辺領域とからなる半導体装置であって、
前記シールリングは、絶縁膜に設けた環状の溝部に金属を埋め込んで形成された環状の金属壁と、前記溝部と前記金属壁の間に形成され前記溝部上端で前記絶縁膜上に延長するように形成された環状のメタル層と、前記メタル層上に接し前記メタル層より狭く前記金属壁より広い幅で前記金属壁上面を覆って形成された環状の高誘電体膜と、前記高誘電体膜を覆った環状のメタルパッド層とを備え、
前記金属壁は、前記メタル層を介して、前記メタルパッド層と導通していることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device comprising a chip internal element region in which elements are arranged on a semiconductor substrate, and a chip peripheral region that surrounds the chip internal element region and forms an annular seal ring on the semiconductor substrate. ,
The seal ring is formed between an annular metal wall formed by embedding a metal in an annular groove provided in the insulating film, and is formed between the groove and the metal wall and extends on the insulating film at an upper end of the groove. An annular metal layer formed on the metal layer, and an annular high dielectric film formed on the metal layer so as to cover the upper surface of the metal wall with a width narrower than the metal layer and wider than the metal wall, and the high dielectric An annular metal pad layer covering the membrane,
The semiconductor device, wherein the metal wall is electrically connected to the metal pad layer through the metal layer.
半導体基板上に素子を配置してなるチップ内部素子領域と、前記チップ内部素子領域を包囲して前記半導体基板上に環状のシールリングを形成してなるチップ周辺領域とからなる半導体装置であって、
前記シールリングは、環状の溝部に金属を埋め込んで形成された環状の第1の金属壁と、前記第1の金属壁上に導通するように形成された環状の第1のメタルパッド層と、前記第1のメタルパッド層上に接し前記第1のメタルパッド層より狭く前記第1の金属壁より広い幅で前記第1のメタルパッド層上面を覆って形成された環状の高誘電体膜と、前記高誘電体膜を覆った環状の第2のメタルパッド層とを備え、
前記第1のメタルパッド層と前記第2のメタルパッド層は接して導通し、
前記第2のメタルパッド層は、環状の第2の金属壁を介して、前記第2のメタルパッド層より高い位置に形成された環状の第3のメタルパッド層と導通していることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device comprising a chip internal element region in which elements are arranged on a semiconductor substrate, and a chip peripheral region that surrounds the chip internal element region and forms an annular seal ring on the semiconductor substrate. ,
The seal ring includes an annular first metal wall formed by embedding metal in an annular groove, and an annular first metal pad layer formed so as to be conductive on the first metal wall; An annular high dielectric film formed on and in contact with the first metal pad layer and covering the upper surface of the first metal pad layer with a width narrower than the first metal pad layer and wider than the first metal wall; An annular second metal pad layer covering the high dielectric film,
The first metal pad layer and the second metal pad layer are in contact and conductive,
The second metal pad layer is electrically connected to an annular third metal pad layer formed at a position higher than the second metal pad layer through an annular second metal wall. A semiconductor device.
半導体基板上に素子を配置してなるチップ内部素子領域と、前記チップ内部素子領域を包囲して前記半導体基板上に環状のシールリングを形成してなるチップ周辺領域とからなる半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記チップ周辺領域の前記絶縁膜に環状溝を形成する工程と、前記環状溝に金属を埋め込んで環状の金属壁を形成する工程と、前記半導体基板全面にシリコン窒化膜を堆積する工程と、前記シリコン窒化膜をエッチングして前記チップ周辺領域に前記金属壁の幅より拡張した幅で環状のシリコン窒化膜を形成する工程と、前記半導体基板全面に配線膜を堆積する工程と、前記配線膜をエッチングして前記チップ周辺領域の前記シリコン窒化膜上に環状のメタルパッド層を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a chip internal element region formed by disposing elements on a semiconductor substrate; and a chip peripheral region surrounding the chip internal element region and forming an annular seal ring on the semiconductor substrate. Because
Forming an insulating film on the semiconductor substrate; forming an annular groove in the insulating film in the peripheral area of the chip; embedding a metal in the annular groove to form an annular metal wall; and the semiconductor Depositing a silicon nitride film on the entire surface of the substrate; etching the silicon nitride film to form an annular silicon nitride film with a width expanded from the width of the metal wall in the chip peripheral region; and A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: depositing a wiring film on the substrate; and etching the wiring film to form an annular metal pad layer on the silicon nitride film in the chip peripheral region.
半導体基板上に素子を配置してなるチップ内部素子領域と、前記チップ内部素子領域を包囲して前記半導体基板上に環状のシールリングを形成してなるチップ周辺領域とからなる半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記チップ周辺領域の前記絶縁膜に環状溝を形成する工程と、前記環状溝に金属を埋め込んで環状の金属壁を形成する工程と、前記半導体基板全面に第1の配線膜を堆積した後、シリコン窒化膜を堆積し、続いて第2の配線膜を堆積する工程と、前記第2の配線膜をエッチングして前記チップ周辺領域に前記金属壁の幅より拡張した幅で環状の第2のメタルパッド層を形成する工程と、前記シリコン窒化膜をエッチングして前記チップ周辺領域に前記金属壁の幅より拡張した幅で環状のシリコン窒化膜を形成する工程と、前記第1の配線膜をエッチングして前記チップ周辺領域に前記金属壁の幅より拡張した幅で環状の第1のメタルパッド層を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a chip internal element region formed by disposing elements on a semiconductor substrate; and a chip peripheral region surrounding the chip internal element region and forming an annular seal ring on the semiconductor substrate. Because
Forming an insulating film on the semiconductor substrate; forming an annular groove in the insulating film in the peripheral area of the chip; embedding a metal in the annular groove to form an annular metal wall; and the semiconductor After depositing a first wiring film on the entire surface of the substrate, a silicon nitride film is deposited, and then a second wiring film is deposited; and the second wiring film is etched to form the metal in the chip peripheral region. Forming an annular second metal pad layer having a width expanded from the width of the wall; and etching the silicon nitride film to form an annular silicon nitride film having a width expanded from the width of the metal wall in the chip peripheral region And a step of etching the first wiring film to form an annular first metal pad layer having a width expanded from the width of the metal wall in the chip peripheral region. Semiconductor device Manufacturing method.
前記シリコン窒化膜のエッチングと前記第1の配線膜のエッチングを同時に実施することを特徴とする請求項7に記載の半導体装置の製造方法。   8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the etching of the silicon nitride film and the etching of the first wiring film are performed simultaneously. 半導体基板上に素子を配置してなるチップ内部素子領域と、前記チップ内部素子領域を包囲して前記半導体基板上に環状のシールリングを形成してなるチップ周辺領域とからなる半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する工程と、前記チップ周辺領域の前記第1の絶縁膜に第1の環状溝を形成する工程と、前記第1の環状溝に金属を埋め込んで環状の第1の金属壁を形成する工程と、前記半導体基板全面に第1の配線膜を堆積した後、高誘電体膜を堆積し、続いて第2の配線膜を堆積する工程と、前記第2の配線膜をエッチングして前記チップ周辺領域に前記第1の金属壁の幅より拡張した幅で環状の第2のメタルパッド層を形成する工程と、前記高誘電体膜をエッチングして前記チップ周辺領域に前記第1の金属壁の幅より拡張した幅で環状の高誘電体膜を形成する工程と、前記第1の配線膜をエッチングして前記チップ周辺領域に前記第1の金属壁の幅より拡張した幅で、かつ前記第2のメタルパッド層の幅より広く配置した環状の第1のメタルパッド層を形成する工程と、前記半導体基板上に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記チップ周辺領域の前記第2のメタルパッド層から離れた前記第1のメタルパッド層上で、前記第2の絶縁膜に第2の環状溝を形成する工程と、前記第2の環状溝に金属を埋め込んで環状の第2の金属壁を形成する工程と、前記半導体基板全面に第3の配線膜を堆積する工程と、前記第3の配線膜をエッチングして前記チップ周辺領域の前記第2の金属壁上に第3のメタルパッド層を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a chip internal element region formed by disposing elements on a semiconductor substrate; and a chip peripheral region surrounding the chip internal element region and forming an annular seal ring on the semiconductor substrate. Because
Forming a first insulating film on the semiconductor substrate; forming a first annular groove in the first insulating film in the chip peripheral region; and embedding metal in the first annular groove. Forming a ring-shaped first metal wall; depositing a first wiring film on the entire surface of the semiconductor substrate; depositing a high dielectric film; and subsequently depositing a second wiring film; Etching the second wiring film to form an annular second metal pad layer having a width expanded from the width of the first metal wall in the chip peripheral region; and etching the high dielectric film Forming a ring-shaped high-dielectric film with a width expanded from the width of the first metal wall in the chip peripheral region; and etching the first wiring film to form the first metal in the chip peripheral region. More wide than the wall and more than the width of the second metal pad layer Forming an annular first metal pad layer arranged in a wide area; forming a second insulating film on the semiconductor substrate; and separating the second metal pad layer in the peripheral area of the chip from the second metal pad layer. Forming a second annular groove in the second insulating film on one metal pad layer; and embedding a metal in the second annular groove to form an annular second metal wall; Depositing a third wiring film on the entire surface of the semiconductor substrate; etching the third wiring film to form a third metal pad layer on the second metal wall in the chip peripheral region; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記高誘電体膜のエッチングと前記第1の配線膜のエッチングを同時に実施することを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製造方法。   10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the etching of the high dielectric film and the etching of the first wiring film are performed simultaneously. 半導体基板上に素子を配置してなるチップ内部素子領域と、前記チップ内部素子領域を包囲して前記半導体基板上に環状のシールリングを形成してなるチップ周辺領域とからなる半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記チップ周辺領域の前記絶縁膜に環状溝を形成する工程と、前記環状溝内から前記絶縁膜上に渡ってメタルを形成し、前記環状溝に金属を埋め込んで環状の金属壁を形成する工程と、前記半導体基板全面に高誘電体膜を堆積する工程と、前記高誘電体膜をエッチングして前記チップ周辺領域に前記金属壁の幅より拡張した幅で環状の高誘電体膜を形成する工程と、前記半導体基板全面に配線膜を堆積する工程と、前記配線膜をエッチングして前記チップ周辺領域の前記高誘電体膜上に環状のメタルパッド層を形成する工程と、前記メタルをエッチングして前記溝部上端で前記絶縁膜上に延長するように環状のメタル層を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a chip internal element region formed by disposing elements on a semiconductor substrate; and a chip peripheral region surrounding the chip internal element region and forming an annular seal ring on the semiconductor substrate. Because
Forming an insulating film on the semiconductor substrate; forming an annular groove in the insulating film in the peripheral area of the chip; and forming a metal over the insulating film from within the annular groove; Forming a ring-shaped metal wall by embedding metal in the substrate, depositing a high dielectric film on the entire surface of the semiconductor substrate, and etching the high dielectric film to form a peripheral region of the chip from the width of the metal wall Forming an annular high dielectric film with an expanded width; depositing a wiring film on the entire surface of the semiconductor substrate; etching the wiring film to form an annular high dielectric film on the chip peripheral region; A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a metal pad layer; and etching the metal to form an annular metal layer so as to extend on the insulating film at an upper end of the groove.
半導体基板上に素子を配置してなるチップ内部素子領域と、前記チップ内部素子領域を包囲して前記半導体基板上に環状のシールリングを形成してなるチップ周辺領域とからなる半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する工程と、前記チップ周辺領域の前記第1の絶縁膜に第1の環状溝を形成する工程と、前記第1の環状溝に金属を埋め込んで環状の第1の金属壁を形成する工程と、前記半導体基板全面に第1の配線膜を堆積した後、高誘電体膜を堆積する工程と、前記高誘電体膜をエッチングして前記チップ周辺領域に前記第1の金属壁の幅より拡張した幅で環状の高誘電体膜を形成する工程と、前記半導体基板全面に第2の配線膜を堆積する工程と、前記第2の配線膜をエッチングして前記チップ周辺領域に前記第1の金属壁の幅より拡張した幅で環状の第2のメタルパッド層を形成する工程と、前記第1の配線膜をエッチングして前記チップ周辺領域に前記第1の金属壁の幅より拡張した幅で環状の第1のメタルパッド層を形成する工程と、前記半導体基板上に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記チップ周辺領域の前記第2のメタルパッド層上で、前記第2の絶縁膜に第2の環状溝を形成する工程と、前記第2の環状溝に金属を埋め込んで環状の第2の金属壁を形成する工程と、前記半導体基板全面に第3の配線膜を堆積する工程と、前記第3の配線膜をエッチングして前記チップ周辺領域の前記第2の金属壁上に第3のメタルパッド層を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a chip internal element region formed by disposing elements on a semiconductor substrate; and a chip peripheral region surrounding the chip internal element region and forming an annular seal ring on the semiconductor substrate. Because
Forming a first insulating film on the semiconductor substrate; forming a first annular groove in the first insulating film in the chip peripheral region; and embedding metal in the first annular groove. Forming a first annular metal wall; depositing a first dielectric film on the entire surface of the semiconductor substrate; and depositing a high dielectric film; and etching the high dielectric film to surround the chip Forming a ring-shaped high dielectric film in a region with a width expanded from the width of the first metal wall; depositing a second wiring film on the entire surface of the semiconductor substrate; and Etching to form an annular second metal pad layer having a width expanded from the width of the first metal wall in the chip peripheral region; and etching the first wiring film in the chip peripheral region. An annular first meta with a width expanded from the width of the first metal wall. A step of forming a pad layer; a step of forming a second insulating film on the semiconductor substrate; and a second annular film on the second insulating film on the second metal pad layer in the peripheral area of the chip. A step of forming a groove, a step of embedding a metal in the second annular groove to form an annular second metal wall, a step of depositing a third wiring film on the entire surface of the semiconductor substrate, and the third And etching the wiring film to form a third metal pad layer on the second metal wall in the chip peripheral region.
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