JP2010004085A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の保護構造であるシールリングに関するものである。 The present invention relates to a seal ring which is a protective structure for a semiconductor device.
半導体装置の回路形成領域を外界の雰囲気からの水分やイオンの影響から保護するために、ダイシングラインの内側、即ちチップ（ダイ）のエッジ部近傍に、シールリングあるいはダイエッジシール（Ｄｉｅ Ｅｄｇｅ Ｓｅａｌ）、ガードリングと呼ばれる保護構造が設けられる。シールリングは、回路形成領域と同様の配線層及びコンタクトによって形成され、半導体装置の回路形成領域を囲むように形成される。 In order to protect the circuit formation region of the semiconductor device from the influence of moisture and ions from the ambient atmosphere, a seal ring or die edge seal is provided inside the dicing line, that is, near the edge of the chip (die). A protective structure called a guard ring is provided. The seal ring is formed by a wiring layer and contacts similar to the circuit formation region, and is formed so as to surround the circuit formation region of the semiconductor device.
シールリングの存在により、半導体装置の回路形成領域は外界の雰囲気からの水分やイオンの影響から保護され、長期間に渡って当該半導体装置の特性を安定させることができる。 The presence of the seal ring protects the circuit formation region of the semiconductor device from the influence of moisture and ions from the ambient atmosphere, and can stabilize the characteristics of the semiconductor device over a long period of time.
また、シールリングは、ダイシング領域をダイシングする際に回路形成領域にクラックが発生するのを抑える作用も有している。ダイシングの際にはダイシング領域にクラックが発生することがあるが、ダイシング領域と回路形成領域との間にシールリングが存在するため、そのクラックが回路形成領域にまで達することが防止されるからである。 The seal ring also has an effect of suppressing the occurrence of cracks in the circuit formation region when dicing the dicing region. When dicing, cracks may occur in the dicing area, but since a seal ring exists between the dicing area and the circuit forming area, the crack is prevented from reaching the circuit forming area. is there.
例えば特許文献１には、シールリングを形成し、回路形成領域に複数ダミーパターンを設けている。そして、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法による平坦化プロセスにおいて、チップエッジ部の平坦性向上を可能とする発明が開示されている。
For example, in
ところで、近年、半導体装置における構造の微細化並びに高集積化、動作の高速化が進むにつれ、配線の低抵抗化の重要性が高まっている。それに伴い、比較的抵抗の小さいＣｕ（銅）が、配線材料として多く用いられるようになっている。即ち、上記のシールリング構造にも銅が使用されるケースが増加しつつある。また、層間絶縁膜として比誘電率ｋの低い、いわゆるＬｏｗ−ｋ膜（ｋ＜３．０）が多く用いられるようになってきている。 By the way, in recent years, as the structure of semiconductor devices is miniaturized, highly integrated, and the operation speed is increased, the importance of reducing the resistance of wiring is increasing. Accordingly, Cu (copper) having a relatively small resistance is often used as a wiring material. That is, the number of cases in which copper is also used in the above seal ring structure is increasing. In addition, a so-called Low-k film (k <3.0) having a low relative dielectric constant k is often used as an interlayer insulating film.
このようなＬｏｗ−ｋ膜を層間絶縁膜として用いた場合、ダイシング時に発生するクラックが、シールリングを越えて回路形成領域に達し易く、回路形成領域に悪影響を及ぼす問題があった。また、クラックが回路形成領域には至らなくても、シールリングにまで達した場合、半導体装置の吸湿耐性を劣化させる問題を生じる。 When such a Low-k film is used as an interlayer insulating film, there is a problem that cracks generated during dicing easily reach the circuit formation region beyond the seal ring and adversely affect the circuit formation region. Even if the crack does not reach the circuit formation region, if it reaches the seal ring, there arises a problem of deteriorating the moisture absorption resistance of the semiconductor device.
そこで本発明は、Ｌｏｗ−ｋ膜を層間絶縁膜として用いた場合であっても、ダイシング時に発生するクラックがシールリングに達するのを抑制し、半導体装置の信頼性を向上する技術を提供する。 Therefore, the present invention provides a technique for improving the reliability of a semiconductor device by suppressing cracks generated during dicing from reaching a seal ring even when a low-k film is used as an interlayer insulating film.
本発明に係る半導体装置は、比誘電率が３以下の第１層間絶縁膜と、前記第１層間絶縁膜上に形成され比誘電率が３以下の第２層間絶縁膜と、半導体チップの回路形成領域を囲むように前記第１及び第２層間絶縁膜内に形成されたシールリングと、前記半導体チップのダイシング領域に形成された複数のダミーパターンとを備える。前記複数のダミーパターンのそれぞれは、前記第１層間絶縁膜内に形成された第１ダミーメタルと、前記第２層間絶縁膜内に形成された第２ダミーメタルと、前記第２層間絶縁膜内に形成され、前記第１ダミーメタルと前記第２ダミーメタルとを接続するダミービアとを含む。前記シールリングは、前記半導体チップのエッジ部近傍に配設され、前記ダイシング領域は、前記シールリングの外側に配置される。複数の前記第１ダミーメタル、複数の前記第２ダミーメタル及び複数の前記ダミービアは前記シールリングを取り囲むように配置される。前記ダミービアは、平面視で複数の列に沿って配置され、隣り合う列に配置された前記ダミービアは、交互に配置されることにより千鳥配置となっている。 A semiconductor device according to the present invention includes a first interlayer insulating film having a relative dielectric constant of 3 or less, a second interlayer insulating film formed on the first interlayer insulating film and having a relative dielectric constant of 3 or less, and a circuit of a semiconductor chip A seal ring formed in the first and second interlayer insulating films so as to surround a formation region, and a plurality of dummy patterns formed in a dicing region of the semiconductor chip. Each of the plurality of dummy patterns includes a first dummy metal formed in the first interlayer insulating film, a second dummy metal formed in the second interlayer insulating film, and the second interlayer insulating film And a dummy via for connecting the first dummy metal and the second dummy metal. The seal ring is disposed in the vicinity of the edge portion of the semiconductor chip, and the dicing region is disposed outside the seal ring. The plurality of first dummy metals, the plurality of second dummy metals, and the plurality of dummy vias are disposed so as to surround the seal ring. The dummy vias are arranged along a plurality of rows in a plan view, and the dummy vias arranged in adjacent rows are arranged in a staggered manner by being alternately arranged.
本発明では、半導体チップのダイシング領域側において、シールリング部を囲うようにダミーパターンを形成している。そのため、ダイシング時にクラックが発生しても、ダミーパターンによってクラックの進行が阻まれ、クラックがシールリング部に到達するのを抑制することができる。また、隣り合う列に配置されたダミービアが交互に配置されることにより千鳥配置となっているので、クラックがダミーパターン間を伝わる可能性をより低くできる。その結果、ダイシング時に発生するクラックの伝播をより抑制することができる。 In the present invention, a dummy pattern is formed on the dicing region side of the semiconductor chip so as to surround the seal ring portion. Therefore, even if a crack occurs during dicing, the progress of the crack is prevented by the dummy pattern, and the crack can be prevented from reaching the seal ring portion. Moreover, since the dummy vias arranged in adjacent rows are alternately arranged, the possibility of cracks being transmitted between the dummy patterns can be further reduced. As a result, propagation of cracks that occur during dicing can be further suppressed.
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す図であり、シールリングが形成された領域の拡大断面図である。図２は、図１のＡ１−Ａ１線での上面図に対応している。また、図１は、図２のＢ１−Ｂ１線断面図に対応している。図１に示した領域の右側に回路形成領域、左側にダイシング領域がそれぞれ存在する。
<
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the semiconductor device according to the first embodiment, and is an enlarged cross-sectional view of a region where a seal ring is formed. FIG. 2 corresponds to a top view taken along line A1-A1 of FIG. 1 corresponds to a cross-sectional view taken along line B1-B1 of FIG. A circuit forming area is present on the right side of the area shown in FIG. 1, and a dicing area is present on the left side.
ここで、半導体ウェハ上には半導体チップが縦横に配置され、夫々の半導体チップはダイシング領域によって区分けされている。半導体チップには、回路形成領域が形成され、回路形成領域の周りにシールリングが配置されている。すなわち回路形成領域を囲むようにシールリングが形成されている。図１は、その半導体チップの端面図に対応し、かつ半導体チップのエッジ部近傍（シールリングが形成された領域）に対応した図を示している。 Here, semiconductor chips are arranged vertically and horizontally on the semiconductor wafer, and each semiconductor chip is divided by a dicing region. A circuit formation region is formed in the semiconductor chip, and a seal ring is disposed around the circuit formation region. That is, a seal ring is formed so as to surround the circuit formation region. FIG. 1 shows a view corresponding to the end view of the semiconductor chip and corresponding to the vicinity of the edge portion of the semiconductor chip (region where the seal ring is formed).
なお、同図において半導体装置の回路部分の図示は省略している。また図１は、６層のＣｕ配線と１層のＡｌ配線構造を備える半導体装置の場合を示している。 In the figure, the circuit portion of the semiconductor device is not shown. FIG. 1 shows the case of a semiconductor device having a six-layer Cu wiring and a one-layer Al wiring structure.
トレンチ分離１０２が形成されたシリコン基板１０１上に層間絶縁膜１１３が形成されている。トレンチ分離（素子分離膜）１０２は、例えば酸化膜３００ｎｍで形成されている。層間絶縁膜１１３は、層間絶縁膜１１３ａ及び第１配線層間絶縁膜１１３ｂにより構成されている。そして層間絶縁膜１１３ａは、例えばＵＳＧ（Ｕｎｄｏｐｅｄ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｇｌａｓｓ）膜５００ｎｍで形成され、第１配線層間絶縁膜１１３ｂは例えばプラズマＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）膜３００ｎｍで形成されている。
An interlayer insulating
層間絶縁膜１１３ａには、スリット状のＷ（タングステン）プラグ１１４が形成されている。そしてＷプラグ１１４内には、ＴｉＮ（窒化チタン）／Ｔｉ（チタン）構造のバリアメタルが形成され、Ｗが埋め込まれている。Ｗプラグ１１４上には配線層１１１が形成されている。配線層１１１は、Ｔａ（タンタル）／ＴａＮ（窒化タンタル）構造のバリアメタルにＣｕが埋め込まれている。
Slit W (tungsten) plugs 114 are formed in the
層間絶縁膜１１３上にＣｕ拡散防止絶縁膜（エッチングストッパー膜若しくはライナー膜と呼ばれることもある。以下、単に拡散防止膜と称する）１２２が形成されている。拡散防止膜１２２上に、層間絶縁膜１２３が形成されている。そして層間絶縁膜１２３には、複数のダミービア１２５及びスリット状のスリットビア１２４が形成されている。スリットビア１２４は、配線層１１１上に形成されている。そしてダミービア１２５は、ダイシング領域側に形成されている。
A Cu diffusion prevention insulating film (also referred to as an etching stopper film or a liner film; hereinafter simply referred to as a diffusion prevention film) 122 is formed on the
層間絶縁膜１２３上に拡散防止膜１３２が形成されている。拡散防止膜１３２上に、複数のダミービア１３５及びスリット状のスリットビア１３４が形成された層間絶縁膜１３３が形成されている。スリットビア１３４はスリットビア１２４上に形成されている。そしてダミービア１３５は、ダミービア１２５上に形成されている。
A
層間絶縁膜１３３上に拡散防止膜１４２が形成されている。拡散防止膜１４２上に、複数のダミービア１４５及びスリット状のスリットビア１４４が形成された層間絶縁膜１４３が形成されている。スリットビア１４４は、スリットビア１３４上に形成されている。そしてダミービア１４５は、ダミービア１３５上に形成されている。
A
層間絶縁膜１４３上に拡散防止膜１５２が形成されている。拡散防止膜１５２上に、複数のダミービア１５５及びスリット状のスリットビア１５４が形成された層間絶縁膜１５３が形成されている。スリットビア１５４は、スリットビア１４４上に形成されている。そしてダミービア１５５は、ダミービア１４５上に形成されている。
A
層間絶縁膜１５３上に拡散防止膜１６２が形成されている。拡散防止膜１６２上に、複数のダミービア１６５及びスリット状のスリットビア１６４が形成された層間絶縁膜１６３が形成されている。スリットビア１６４はスリットビア１５４に接して形成されている。さらに、ダミービア１６５は、ダミービア１５５に接して形成されている。
A
図２に示すように、第５層目のダミービア１５５の径は、例えば０．１４μｍであり、例えば１μｍピッチで縦横に等間隔に配列されている。第２層から第４層に形成されたダミービアついても、同様に形成されている。また、ダミービア１６５の径は０．２８μｍであり、例えば２μｍピッチで縦横に等間隔に配列されている。 As shown in FIG. 2, the diameter of the fifth-layer dummy vias 155 is, for example, 0.14 μm, and is arranged at regular intervals vertically and horizontally at, for example, a 1 μm pitch. The dummy vias formed from the second layer to the fourth layer are similarly formed. The diameters of the dummy vias 165 are 0.28 μm, and are arranged at regular intervals vertically and horizontally at a pitch of 2 μm, for example.
拡散防止膜１２２，１３２，１４２，１５２，１６２は、例えばＳｉＣ（炭化シリコン）膜（ｋ〜４．８）５０ｎｍで形成されている。そして、層間絶縁膜１２３，１３３，１４３，１５３は、Ｌｏｗ−ｋ膜であるＳｉＯＣ（炭素含有シリコン酸化膜）膜（ｋ〜２．８）が用いられ膜厚５００ｎｍで形成されている。層間絶縁膜１６３は、ＵＳＧ膜（ｋ〜４．１）で約１０００ｎｍで形成されている。
The
スリットビア１２４，１３４，１４４，１５４，１６４及びダミービア１２５，１３５，１４５，１５５，１６５は、Ｔａ（タンタル）／ＴａＮ（窒化タンタル）構造のバリアメタルにＣｕが埋め込まれている。 In the slit vias 124, 134, 144, 154, 164 and the dummy vias 125, 135, 145, 155, 165, Cu is embedded in a barrier metal having a Ta (tantalum) / TaN (tantalum nitride) structure.
層間絶縁膜１６３上には、パッシベーション膜１７３が形成されている。パッシベーション膜１７３は、例えばプラズマＳｉＮ（窒化シリコン）膜（ｋ〜７）５００ｎｍで形成されている。そして第１パッシベーション膜１７３内にはホール１７４が形成されている。そして、第１パッシベーション膜１７３上にはＡｌ（アルミニウム）配線層１７１が形成されている。
A
Ａｌ配線層１７１は、バリアメタルＴｉＮ／Ｔｉ膜を含むＡＬ（アルミニウム）積層膜によって形成されている。そしてＡｌ配線層１７１の膜厚は、１０００ｎｍに形成されている。Ａｌ配線層１７１を覆うように、第２パッシベーション膜１８３が形成されている。第２パッシベーション膜１８３は、例えばプラズマＳｉＮ膜を材料として、１０００ｎｍの厚みで形成されている。
The
なお、Ｗプラグ１１４、配線層１１１、スリットビア１２４，１３４，１４４，１５４，１６４、及びＡｌ配線層１７１で、シールリング部１９０を形成している。
The
そして、ダミービア１２５，１３５，１４５，１５５，１６５は、シールリング部１９０の周りに配置されている。すなわちダミービア１２５，１３５，１４５，１５５，１６５（ダミーパターン）は、シールリング部１９０を囲うように形成されている。
The dummy vias 125, 135, 145, 155, and 165 are disposed around the
図３〜９は、図１に示した半導体装置の製造工程を示す図である。以下、これらの図に基いて本実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。 3 to 9 are diagrams showing manufacturing steps of the semiconductor device shown in FIG. Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to these drawings.
図３に示す工程においては、シリコン基板１０１にＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）法で例えば厚さ３００ｎｍのトレンチ分離１０２を形成する。次に、例えば高密度プラズマ（ＨＤＰ：Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｌａｓｍａ）酸化膜を８００ｎｍ堆積して、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法により３００ｎｍ研磨することによって、層間絶縁膜１１３ａを形成する。そして層間絶縁膜１１３ａに、例えば０．１０μｍ幅のレジストマスクを用いたドライエッチングにより、シールリング部１９０に対応する位置にスリット状の開口部を形成する。このとき、シリコン基板１０１と、層間絶縁膜１１３ａとは充分エッチング選択比のある条件でエッチングしている。
In the process shown in FIG. 3, for example, a
続いて、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、例えばＴｉＮ及びＴｉをそれぞれ２０ｎｍずつ堆積させたバリアメタル（図示せず）を形成した後、同じくＣＶＤ法によりタングステンを２００ｎｍ堆積させる。その後、ＣＭＰ法を用いて、層間絶縁膜１１３ａ上のタングステン及びバリアメタルを除去することで、スリット状のＷプラグ１１４が形成される。
Subsequently, a barrier metal (not shown) in which, for example, 20 nm each of TiN and Ti are deposited is formed by CVD (Chemical Vapor Deposition), and then tungsten is deposited by 200 nm in the same manner. Thereafter, the tungsten and the barrier metal on the
次に、層間絶縁膜１１３ａ上にプラズマＴＥＯＳ膜を３００ｎｍ堆積して第１配線層間絶縁膜１１３ｂを形成する。第１配線層間絶縁膜１１３ｂ上にレジストマスクＲ１を形成し、レジストマスクＲ１を用いてプラズマＴＥＯＳ膜をエッチングすることで、配線層１１１を形成するための開口部Ｋ１をＷプラグ１１４上に形成する（図４）。
Next, a 300 nm thick plasma TEOS film is deposited on the
次に、レジストマスクＲ１を除去した後、ＴａＮ及びＴａをそれぞれ１０ｎｍずつスパッタ法により成膜することでバリアメタル（図示せず）を形成し、続いてＣｕをスパッタ法で１００ｎｍ堆積させてシード（図示せず）を形成する。そして配線層１１１の材料となるＣｕをメッキ法で１０００ｎｍ堆積させる。その後ＣＭＰ法を用いて層間絶縁膜１１３上のＣｕ及びバリアメタルを除去することで、配線層１１１が形成される（図５）。
Next, after removing the resist mask R1, a barrier metal (not shown) is formed by forming a TaN film and a Ta film by 10 nm each by sputtering, and then Cu is deposited by sputtering to a thickness of 100 nm. (Not shown). Then, 1000 nm of Cu as a material of the
次に、プラズマＳｉＣ膜を５０ｎｍ堆積させることで、拡散防止膜１２２を形成する。続いて例えばプラズマＳｉＯＣ膜を６００ｎｍ堆積させ、ＣＭＰ法を用いて２００ｎｍ研磨することにより層間絶縁膜１２３を形成する。その後、層間絶縁膜１２３を、レジストマスクＲ２を用いたドライエッチングにより、ダミービア１２５及びシールリング部１９０を構成するスリットビア１２４を形成するための開口部Ｋ２を形成する（図６）。
Next, a
なお、このとき図示しない回路形成領域には、第２ビアを形成するための開口部（図示せず）がダミービア１２５及びスリットビア１２４の開口部Ｋ２と同時に形成されている。 At this time, in a circuit formation region (not shown), an opening (not shown) for forming the second via is formed at the same time as the opening K2 of the dummy via 125 and the slit via 124.
次に回路形成領域に第２配線層を形成するための開口部（図示せず）を形成後、Ｔａ及びＴａＮをそれぞれ１０ｎｍずつスパッタ法により堆積する。そしてスパッタ法により、Ｃｕを１００ｎｍ堆積することでシードを形成する（図示せず）。その後メッキ法でＣｕを１０００ｎｍ堆積し、ＣＭＰ法で層間絶縁膜１２３上のＣｕ及びバリアメタルを除去する。そうして、ダミービア１２５及びスリットビア１２４を形成する（図７）。また回路形成領域には、第２ビア及び第２配線層が同時に形成されている。
Next, an opening (not shown) for forming the second wiring layer is formed in the circuit formation region, and Ta and TaN are deposited by 10 nm each by sputtering. Then, a seed is formed by depositing 100 nm of Cu by sputtering (not shown). Thereafter, Cu is deposited to 1000 nm by a plating method, and Cu and barrier metal on the
次に、プラズマＳｉＣ膜を５０ｎｍ堆積させることで、拡散防止膜１３２を形成する。続いて例えばプラズマＳｉＯＣ膜を６００ｎｍ堆積させ、ＣＭＰ法を用いて２００ｎｍ研磨することにより層間絶縁膜１３３を形成する。その後、層間絶縁膜１３３を、レジストマスクを用いたドライエッチングにより、ダミービア１３５及びシールリング部１９０を構成するスリットビア１３４を形成するための開口部を形成する。
Next, a diffusion
なお、このとき図示しない回路形成領域には、第３ビアを形成するための開口部（図示せず）がダミービア１３５及びスリットビア１３４の開口部と同時に形成されている。 At this time, in a circuit formation region (not shown), an opening (not shown) for forming the third via is formed simultaneously with the openings of the dummy via 135 and the slit via 134.
次に回路形成領域には、第３配線層を形成するための開口部を形成する。その後Ｔａ及びＴａＮをそれぞれ１０ｎｍずつスパッタ法により堆積する。 Next, an opening for forming the third wiring layer is formed in the circuit formation region. After that, Ta and TaN are deposited by 10 nm each by sputtering.
次にスパッタ法により、Ｃｕを１００ｎｍ堆積することでシードを形成する。その後メッキ法でＣｕを１０００ｎｍ堆積し、ＣＭＰ法で層間絶縁膜１３３上のＣｕ及びバリアメタルを除去する。そうして、ダミービア１３５及びスリットビア１３４を形成する（図８）。また回路形成領域には、第３ビア及び第３配線層が同時に形成されている。
Next, a seed is formed by depositing 100 nm of Cu by sputtering. Thereafter, Cu is deposited to a thickness of 1000 nm by a plating method, and Cu and barrier metal on the
同様の手順にしたがって第４層目及び第５層目のダミービア１４５，１５５及びスリットビア１４４，１５４を形成する。また回路形成領域には、同時に第４，５ビア、第４，５配線層が形成される。形成方法は、第２層目及び第３層目と同様なので説明は省略する。
According to a similar procedure, dummy vias 145 and 155 and slit
次に図９に示す工程においては、例えば、プラズマＳｉＣ膜を５０ｎｍ堆積させることで、拡散防止膜１６２を形成する。続いて例えばプラズマＴＥＯＳ膜を１２００ｎｍ堆積させ、ＣＭＰ法を用いて２００ｎｍ研磨することにより層間絶縁膜１６３を形成する。その後、層間絶縁膜１６３、ダミービア１６５及びシールリング部１９０を構成するスリットビア１６４を形成する。同時に回路形成領域には第６ビア及び第６配線層を形成している。
Next, in the process shown in FIG. 9, for example, a
ここで、第６層目は、セミグローバル配線が形成される層に対応している。そして、セミグローバル配線を形成するセミグローバル工程は、第１〜５層目のローカル配線を形成する工程（ファイン工程）に比べて例えば倍の寸法でレイアウトされている。そのためダミービア１６５は、図９に示すように、０．２８μｍの径で形成され、例えば２μｍピッチ縦横に整列されてレイアウトされている。 Here, the sixth layer corresponds to the layer where the semi-global wiring is formed. The semi-global process for forming the semi-global wiring is laid out with, for example, twice the size of the process for forming the first to fifth local wirings (fine process). Therefore, the dummy vias 165 are formed with a diameter of 0.28 μm as shown in FIG.
次に層間絶縁膜１６３上にプラズマＳｉＮ膜５００ｎｍを堆積して第１パッシベーション膜１７３を形成する。その後、ホール１７４を第１パッシベーション膜１７３に形成する。さらに、ＴｉＮ／Ｔｉのバリアメタルを含むＡＬ積層膜を堆積後、パターニングしてＡｌ配線層１７１を形成する。さらに、プラズマＳｉＮ膜５００ｎｍ堆積後に第２パッシベーション膜１８３を形成する。そうして、図１に示した構造を形成することができる。
Next, a plasma SiN film of 500 nm is deposited on the
以上説明したように、本実施の形態に係る半導体装置は、ダイシング領域側において、ダミービアが形成されている。そのため、ダイシング時にクラックが発生しても、ダミービアによってクラックの進行が阻まれ、クラックがシールリング部１９０に到達するのを抑制することができる。クラックが、シールリング部１９０、さらにはシールリング部１９０を越えて回路形成領域に到達することを抑制できるので、回路形成領域の吸湿耐性を向上させ、信頼性の劣化を防止することができる。
As described above, in the semiconductor device according to the present embodiment, dummy vias are formed on the dicing region side. Therefore, even if a crack occurs during dicing, the progress of the crack is blocked by the dummy via, and the crack can be prevented from reaching the
また、シールリングが形成される領域のようなＣｕパターン率の低い箇所にＬｏｗ−ｋ膜を用いた場合、Ｌｏｗ−ｋ膜の占有面積が大きくなる。Ｌｏｗ−ｋ膜と拡散防止膜との密着性は高くないのでデラミネーション（膜剥がれ）が生じ易くなる問題がある。 In addition, when the low-k film is used in a portion having a low Cu pattern ratio, such as a region where a seal ring is formed, the area occupied by the low-k film increases. Since the adhesion between the low-k film and the diffusion preventing film is not high, there is a problem that delamination (film peeling) is likely to occur.
本実施の形態では、ダミービアを形成することにより、Ｌｏｗ−ｋ膜の占有面積を減少することができる。そのため、Ｌｏｗ−ｋ膜を用いた場合であっても、膜剥がれを抑制することができる。 In this embodiment, the area occupied by the low-k film can be reduced by forming the dummy via. Therefore, even when the Low-k film is used, film peeling can be suppressed.
なお、本実施の形態では、層間絶縁膜としてＬｏｗ−ｋ膜であるプラズマＳｉＯＣ膜を用いた場合について述べたが、ＵＬＫ（Ｕｌｔｒａ Ｌｏｗ−ｋ）膜又はそれらの積層膜でも同様の効果を有する。 In this embodiment, the case where a plasma SiOC film which is a low-k film is used as an interlayer insulating film has been described. However, a ULK (Ultra Low-k) film or a stacked film thereof has the same effect.
また、拡散防止膜１２２，１３２，１４２，１５２，１６２がプラズマＳｉＣ膜の場合について述べたが、より誘電率の低いプラズマＳｉＣ膜（ｋ：３〜４）やプラズマＳｉＮ膜又はそれらの積層膜であってもよい。また、拡散防止膜を形成しない場合でも同様の効果を有する。
Further, the case where the
さらにダミービア、スリットビアがＣｕから構成されている場合について説明したが、Ｗ，ＴａＮ，ＴｉＮ，Ｔａ，Ｔｉ又はこれらの積層膜であってもよい。 Furthermore, although the case where the dummy via and the slit via are made of Cu has been described, W, TaN, TiN, Ta, Ti, or a laminated film thereof may be used.
本実施の形態では、ダミービアが１μｍのピッチで、０．１４μｍ径のビアの場合について説明したが、ビアの径は、最小寸法の１〜１００倍程度までなら同様のことが言える。またビアのピッチについても、占有率が０．０１〜２０％の範囲であればよい。 In the present embodiment, the case of dummy vias having a pitch of 1 μm and a diameter of 0.14 μm has been described, but the same can be said if the via diameter is about 1 to 100 times the minimum dimension. Also, the via pitch may be in the range of 0.01 to 20%.
ここで最小寸法とは、各層に形成されるビア若しくは配線の設計上のビア径、配線幅で定義される寸法を指している。 Here, the minimum dimension refers to a dimension defined by a via diameter and a wiring width in designing a via or wiring formed in each layer.
また、ダミービアの形状は、正方形の形状について示したが、同程度の開口率であれば長方形でもかまわない。 Further, although the dummy via is shown as a square shape, it may be a rectangle as long as the aperture ratio is the same.
本実施の形態では、ダミービアを回路形成領域のビアと同時に形成する工程を示したが、回路形成領域のビアより先に形成しても、後に形成してもよい。さらに、シールリング部１９０のスリットビアと別に形成してもよい。また、各層が同じレイアウトで積層されている場合について述べたが、上層のレイアウトが下層のレイアウトに比べて半ピッチずらした場合でも同様のことが言える。そして、各層でビア径やピッチのレイアウトが異なっていてもよい。
In the present embodiment, the process of forming the dummy via at the same time as the via in the circuit formation region is shown. However, the dummy via may be formed before or after the via in the circuit formation region. Further, it may be formed separately from the slit via of the
＜実施の形態２＞
図１０は、本実施の形態２に係る半導体装置の構成を示す図であり、シールリングが形成された領域の拡大断面図である。図１１は、図１０のＡ２−Ａ２線での上面図に対応している。また、図１０は図１１のＢ２−Ｂ２線断面図に対応している。本実施の形態では、各層にダミーメタル及び配線層がさらに形成されている。以下の説明では、実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
<
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of the semiconductor device according to the second embodiment, and is an enlarged cross-sectional view of a region where a seal ring is formed. FIG. 11 corresponds to a top view taken along line A2-A2 of FIG. FIG. 10 corresponds to the sectional view taken along line B2-B2 of FIG. In this embodiment, a dummy metal and a wiring layer are further formed in each layer. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
ダミーメタル１１６が配線層１１１と同一平面上に形成されている。そして、ダミーメタル１１６上にダミービア１２５が形成されている。ダミービア１２５上にはダミーメタル１２６が形成されている。ダミービア１３５，１４５，１５５，１６５上には、ダミーメタル１３６，１４６，１５６，１６６がそれぞれ形成されている。また、スリットビア１２４，１３４，１４４，１５４，１６４上には、配線層１２１，１３１，１４１，１５１，１６１がそれぞれ形成されている。
A
また図１１に示すように、複数のダミーメタル１５６は、ダミービア１５５の上端を覆うようにそれぞれ平行に配置されている。他の層に形成されたダミーメタルも同様に配置されている。ここでダミーメタルの線幅は、Ｃｕ堆積後のＣＭＰ工程で発生するディッシングを抑制するために１０μｍ以上の幅を用いず、例えば２μｍ幅で形成されている。また、スリットビア１５４上には配線層１５１が形成されている。
Further, as shown in FIG. 11, the plurality of
ダミーメタル１１６，１２６，１３６，１４６，１５６，１６６及び配線層１１１，１２１，１３１，１４１，１５１は、Ｔａ／ＴａＮ構造のバリアメタルにＣｕが埋め込まれている。
In the
なお、Ｗプラグ１１４、配線層１１１，１２１，１３１，１４１，１５１，１６１及びスリットビア１２４，１３４，１４４，１５４，１６４、及びＡｌ配線層１７１でシールリング部１９０を形成している。
The
以下図１２〜１８を用いて、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。まず実施の形態１（図３）において説明したように、シリコン基板１０１上にトレンチ分離１０２、層間絶縁膜１１３及びＷプラグ１１４を形成する。
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment will be described below with reference to FIGS. First, as described in the first embodiment (FIG. 3), the
次に図１２に示す工程においては、プラズマＴＥＯＳ膜を３００ｎｍ堆積する。そしてレジストマスクＲ１を用いてプラズマＴＥＯＳ膜をエッチングし、ダミーメタル１１６及び配線層１１１に対応する開口部を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 12, a plasma TEOS film is deposited to 300 nm. Then, the plasma TEOS film is etched using the resist mask R1, and openings corresponding to the
続いて図１３に示す工程においては、レジストマスクＲ１を除去した後、ＴａＮ及びＴａをそれぞれ１０ｎｍずつスパッタ法により成膜することでバリアメタル（図示せず）を形成し、続いてＣｕをスパッタ法で１００ｎｍ堆積させてシード（図示せず）を形成する。そして配線層１１１の材料となるＣｕをメッキ法で１０００ｎｍ堆積させる。そして、ＣＭＰ法を用いて層間絶縁膜１０３上のＣｕ及びバリアメタルを除去することで、配線層１１１及びダミーメタル１１６が形成される。
Subsequently, in the process shown in FIG. 13, after removing the resist mask R1, a barrier metal (not shown) is formed by depositing TaN and Ta by 10 nm each by sputtering, and then Cu is sputtered. To deposit 100 nm to form a seed (not shown). Then, 1000 nm of Cu as the material of the
次にプラズマＳｉＣ膜を５０ｎｍ堆積させることで、拡散防止膜１２２を形成する。続いて例えばプラズマＳｉＯＣ膜を６００ｎｍ堆積させ、ＣＭＰ法を用いて２００ｎｍ研磨することにより層間絶縁膜１２３を形成する。その後、レジストマスクＲ２を用いたドライエッチングにより、ダミービア１２５及びスリットビア１２４を形成するための開口部Ｋ２を層間絶縁膜１２３に形成する（図１４）。
Next, a
なお、このとき図示しない回路形成領域には、第２ビアを形成するための開口部（図示せず）がダミービア１２５及びスリットビア１２４の開口部Ｋ２と同時に形成されている。 At this time, in a circuit formation region (not shown), an opening (not shown) for forming the second via is formed at the same time as the opening K2 of the dummy via 125 and the slit via 124.
続いて図１５に示す工程においては、レジストマスクＲ３を用いて、層間絶縁膜１２３をエッチングすることで、ダミーメタル１２６及び配線層１２１を形成する領域を開口する。このとき、図示しない回路形成領域にも、第２配線層を形成するための開口部（図示せず）が形成されている。
Subsequently, in the step shown in FIG. 15, the region for forming the
次に図１６に示す工程においては、レジストマスクＲ３を除去後、Ｔａ及びＴａＮをそれぞれ１０ｎｍずつスパッタ法により堆積する。そしてスパッタ法によりＣｕを１００ｎｍ堆積することでシードを形成する（図示せず）。その後メッキ法でＣｕを１０００ｎｍ堆積し、ＣＭＰ法で層間絶縁膜１２３上のＣｕ及びバリアメタルを除去する。そうして、ダミービア１２５、スリットビア１２４、ダミーメタル１２５及び配線層１２１を同時に成する。また、回路形成領域にも図示しない第２ビア及び第２配線層が同時に形成される。
Next, in the step shown in FIG. 16, after removing the resist mask R3, Ta and TaN are deposited by 10 nm each by sputtering. A seed is formed by depositing Cu to a thickness of 100 nm by sputtering (not shown). Thereafter, Cu is deposited to 1000 nm by a plating method, and Cu and barrier metal on the
同様の手順にしたがって第３層目から第５層目のダミービア１３５，１４５，１５５、スリットビア１３４，１４４，１５４、ダミーメタル１３６，１４６，１５６及び配線層１３１，１４１，１５１を形成する（図１７）。回路形成領域にも、第３ビア〜第５ビア及び第３配線層〜第５配線層を同時に形成する。形成方法は第２層目と同様なので説明は省略する。
次に図１８に示す工程においては、例えば、プラズマＳｉＣ膜を５０ｎｍ堆積させることで、拡散防止膜１６２を形成する。続いて例えばプラズマＴＥＯＳ膜を１２００ｎｍ堆積させ、ＣＭＰ法を用いて２００ｎｍ研磨することにより層間絶縁膜１６３を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 18, for example, a
そして、図１４，図１５の説明と同様の手順にしたがって、層間絶縁膜１６３に、スリットビア１６４、ダミービア１６５、ダミーメタル１６６及び配線層１６１を形成する。同時に回路形成領域には第６ビア及び第６配線層を形成している。
Then, a slit via 164, a dummy via 165, a
ここで、第６層目は、セミグローバル配線が形成される層に対応している。そして、セミグローバル配線を形成するセミグローバル工程は、第１〜５層目のローカル配線を形成する工程（ファイン工程）に比べて例えば倍の寸法でレイアウトされている。従って、ダミービア１６５は、図１８に示すように、０．２８μｍの径で形成され、例えば２μｍピッチ縦横に整列されてレイアウトされている。 Here, the sixth layer corresponds to the layer where the semi-global wiring is formed. The semi-global process for forming the semi-global wiring is laid out with, for example, twice the size of the process for forming the first to fifth local wirings (fine process). Accordingly, as shown in FIG. 18, the dummy vias 165 are formed with a diameter of 0.28 μm, and are laid out so as to be aligned vertically and horizontally, for example, with a 2 μm pitch.
次に層間絶縁膜１６３上にプラズマＳｉＮ膜５００ｎｍを堆積して第１パッシベーション膜１７３を形成する。その後、ホール１７４を第１パッシベーション膜１７３に形成する。さらに、ＴｉＮ／Ｔｉのバリアメタルを含むＡＬ積層膜を堆積後、パターニングしてＡｌ配線層１７１を形成する。さらに、プラズマＳｉＮ膜５００ｎｍ堆積後に第２パッシベーション膜１８３を形成する。そうして、図１０に示した構造を形成することができる。
Next, a plasma SiN film of 500 nm is deposited on the
本実施の形態では、各層にダミーメタルを形成している。そのためダイシング時に発生するクラック等の伝播をさらに抑制することができる。シールリング部１９０がクラック等で露出することが防げるため、回路形成領域の吸湿性を向上できる。
In this embodiment, a dummy metal is formed in each layer. Therefore, propagation of cracks and the like generated during dicing can be further suppressed. Since the
また、Ｌｏｗ−ｋ膜と拡散防止膜は熱膨張率等に差がある。そのためＬｏｗ−ｋ膜と拡散防止膜間にストレスが生じる。本実施の形態では、ダミーメタルを設けることにより、Ｌｏｗ−ｋ膜と拡散防止膜に接する面積が減少する。その結果、Ｌｏｗ−ｋ膜と拡散防止膜間のストレスを緩和できる。 Moreover, there is a difference in the coefficient of thermal expansion between the low-k film and the diffusion prevention film. Therefore, stress is generated between the low-k film and the diffusion prevention film. In the present embodiment, the provision of the dummy metal reduces the area in contact with the low-k film and the diffusion prevention film. As a result, stress between the low-k film and the diffusion prevention film can be relieved.
さらに、ダミーメタルを設けることで、ダミーメタルと上層に設けられた拡散防止膜との接触面積が大きくなる。ダミーメタルと拡散防止膜との密着性は、Ｌｏｗ−ｋ膜と拡散防止膜との密着性に比べて高いため、ダミーメタルの面積を大きくすることで、各層間の密着性を高めることができる。 Furthermore, by providing the dummy metal, the contact area between the dummy metal and the diffusion prevention film provided in the upper layer is increased. Since the adhesion between the dummy metal and the diffusion prevention film is higher than the adhesion between the low-k film and the diffusion prevention film, the adhesion between the respective layers can be improved by increasing the area of the dummy metal. .
また、ダミーメタルや配線層に太幅配線を用いた場合、Ｃｕ埋め込み後のＣＭＰ工程においてディッシングによりダミーメタルや配線層が断線する問題があった。 Further, when a wide wiring is used for the dummy metal or wiring layer, there is a problem that the dummy metal or wiring layer is disconnected by dishing in the CMP process after Cu filling.
さらに、太幅配線を用いた場合、上層のダミービアと下層のダミーメタルの接合部（例えば、ダミービア１２５とダミーメタル１１６の接合部）に、高温保存（ＳＭ試験：Ｓｔｒｅｓｓ Ｍｉｇｒａｔｉｏｎ試験）後にボイド（ＳＩＶ：Ｓｔｒｅｓｓ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｖｏｉｄ）が生じ、信頼性が低下するという問題もあった。本実施の形態では、ダミーメタルや配線層に太幅配線を用いないようにレイアウトしているので、これらの問題を防止することができる。 Further, when a thick wiring is used, a void (SIV) after high-temperature storage (SM test: stress migration test) is performed at the junction between the upper dummy via and the lower dummy metal (for example, the junction between the dummy via 125 and the dummy metal 116). : Stress Induced Voice) occurs, and there is a problem that reliability is lowered. In the present embodiment, since the layout is made so that the dummy metal and the wiring layer do not use the wide wiring, these problems can be prevented.
＜実施の形態３＞
図１９は、本実施の形態３に係る半導体装置の構成を示す図であり、シールリングが形成された領域の拡大断面図である。図２０は、図１９のＡ３−Ａ３線上面図に対応している。また図１９は、図２０のＢ３−Ｂ３線断面図に対応している。実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
<
FIG. 19 is a diagram showing a configuration of the semiconductor device according to the third embodiment, and is an enlarged cross-sectional view of a region where a seal ring is formed. FIG. 20 corresponds to the top view along line A3-A3 of FIG. FIG. 19 corresponds to a cross-sectional view taken along line B3-B3 of FIG. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
本実施の形態に係る半導体装置は、図２０の上面図に示すように、ダミービア１５５の配列パターンが千鳥配置になっている。即ち、隣り合う列に形成されたダミービアが互いに半ピッチずれて形成されている。言い換えるとダミービア１５５は、平面視で複数の列に沿って配置され、隣り合う列に配置されたダミービア１５５は、交互に配置されることにより千鳥配置となっている。その他の層に形成されたダミービアも同様の配列になっている。製造方法は実施の形態１と同様であるので省略する。
In the semiconductor device according to the present embodiment, the arrangement pattern of the dummy vias 155 is staggered as shown in the top view of FIG. That is, the dummy vias formed in adjacent rows are formed with a half pitch shift. In other words, the dummy vias 155 are arranged along a plurality of columns in a plan view, and the dummy vias 155 arranged in adjacent columns are alternately arranged to form a staggered arrangement. The dummy vias formed in the other layers have the same arrangement. Since the manufacturing method is the same as that of
以上のような構成を備えているので、実施の形態１と同様の効果を有する。また、実施の形態１においては、ダミービアが縦横に等間隔で並んでいたので、クラックがダミービア間を伝わり、シールリングに到達する可能性があった。本実施の形態では、ダミービアが上面からみて、千鳥配置されているので、クラックがダミービア間を伝わる可能性が低くなる。その結果、ダイシング時に発生するクラックの伝播をより抑制することができる。 Since the configuration as described above is provided, the same effect as in the first embodiment is obtained. Further, in the first embodiment, since the dummy vias are arranged at equal intervals in the vertical and horizontal directions, there is a possibility that cracks are transmitted between the dummy vias and reach the seal ring. In the present embodiment, since the dummy vias are arranged in a staggered manner as viewed from above, the possibility that the cracks are transmitted between the dummy vias is reduced. As a result, propagation of cracks that occur during dicing can be further suppressed.
＜実施の形態４＞
図２１は、本実施の形態に係る半導体装置の構成を示す図であり、シールリングが形成された領域の拡大断面図である。実施の形態４は、実施の形態２と実施の形態３との組み合わせであって、実施の形態２又は実施の形態３と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
<
FIG. 21 is a diagram showing a configuration of the semiconductor device according to the present embodiment, and is an enlarged sectional view of a region where a seal ring is formed. The fourth embodiment is a combination of the second embodiment and the third embodiment. The same components as those in the second embodiment or the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. .
図２２は、図２１のＡ４−Ａ４線での上面図に対応し、図２１は、図２２のＢ４−Ｂ４線断面図に対応している。図２２に示すように、ダミービア１５５の配列パターンが千鳥配置になっている。即ち、隣り合う列に形成されたダミービア１５５が互いに半ピッチずれて形成されている。さらにダミービア１５５上には、ダミーメタル１５６が形成されている。その他の層も同様の構成となっている。また、製造方法は実施の形態２と同様であるので省略する。
22 corresponds to a top view taken along line A4-A4 of FIG. 21, and FIG. 21 corresponds to a cross-sectional view taken along line B4-B4 of FIG. As shown in FIG. 22, the arrangement pattern of the dummy vias 155 is staggered. In other words, the dummy vias 155 formed in adjacent rows are formed with a half pitch shift. Further, a
以上説明したように、本実施の形態では、ダミービアが千鳥配置され、各層にダミーメタルが形成されている。そしてダミーメタルはダミービアを覆うように配置されている。その結果、ダイシング時に発生するクラックの伝播をさらに抑制することができる。また、ダミーメタルが形成されることでＬｏｗ−ｋ膜と拡散防止膜のストレスを緩和し、密着性を高めることができる。 As described above, in the present embodiment, dummy vias are arranged in a staggered manner, and a dummy metal is formed in each layer. The dummy metal is arranged so as to cover the dummy via. As a result, propagation of cracks that occur during dicing can be further suppressed. Further, by forming the dummy metal, the stress of the low-k film and the diffusion preventing film can be relieved and the adhesion can be improved.
＜実施の形態５＞
図２３は、本実施の形態に係る半導体装置の構成を示す図であり、シールリングが形成された領域の拡大断面図である。図２４は、図２３のＡ５−Ａ５線の上面図に対応し、図２３は、図２４のＢ５−Ｂ５線断面図に対応している。
<
FIG. 23 is a diagram showing a configuration of the semiconductor device according to the present embodiment, and is an enlarged sectional view of a region where a seal ring is formed. 24 corresponds to a top view taken along line A5-A5 in FIG. 23, and FIG. 23 corresponds to a cross-sectional view taken along line B5-B5 in FIG.
本実施の形態は、図２４に示すように、ダミービア１５５に代えて、ダミースリットビア５５７が形成されている。ダミースリットビア５５７のスリット幅は、最小寸法で例えば０．１４μｍで形成されている。第２層から第４層の各層も同様の構成となっており、ダミースリットビア５２７，５３７，５４７が形成されている。第６層目のダミースリットビア５６７は、０．２８μｍのスリット幅で形成されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 24, a dummy slit via 557 is formed in place of the dummy via 155. The slit width of the dummy slit via 557 is formed with a minimum dimension of, for example, 0.14 μm. The layers from the second layer to the fourth layer have the same configuration, and dummy slit
その他の構成は、実施の形態１と同様であり、同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。製造方法ついても、ダミービアに代えてダミースリットビアを形成することを除いては実施の形態１と同様であるので省略する。 Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Since the manufacturing method is the same as that of the first embodiment except that a dummy slit via is formed instead of the dummy via, the manufacturing method is omitted.
以上説明したように、本実施の形態では、ダイシング領域側にダミービアに代えてダミースリットビアが形成されている。ダイシング領域側にダミースリットビアを形成することで、ダミービアを形成したものに比べてダイシング時に発生するクラックの伝播を抑制することができる。ダミースリットを配置することにより、シールリング部１９０にクラックが伝播するのを防止できるので、回路形成領域の吸湿耐性を向上できる。
As described above, in the present embodiment, dummy slit vias are formed on the dicing region side instead of dummy vias. By forming the dummy slit via on the dicing region side, it is possible to suppress the propagation of cracks that occur during dicing compared to the case where the dummy via is formed. By disposing the dummy slit, it is possible to prevent cracks from propagating to the
さらに、ダミースリットビアのようにスリット状の構造にすることで、ダミービアに比べてＬｏｗ−ｋ膜の占有面積を減少することができる。そのため、Ｌｏｗ−ｋ膜と拡散防止膜のストレスを緩和することができる。 Furthermore, by using a slit-like structure like a dummy slit via, the area occupied by the low-k film can be reduced compared to a dummy via. Therefore, the stress of the low-k film and the diffusion prevention film can be relieved.
また、ダミースリットビアを設けることにより、Ｌｏｗ−ｋ膜と拡散防止膜との接触面積が小さくなるので、密着性を向上することができる。 Further, by providing the dummy slit via, the contact area between the Low-k film and the diffusion prevention film is reduced, and thus the adhesion can be improved.
＜実施の形態６＞
図２５は、本実施の形態に係る半導体装置の構成を示す図であり、シールリングが形成された領域の拡大断面図である。図２６は、図２５のＡ６−Ａ６線での上面図に対応し、図２５は、図２６のＢ６−Ｂ６線断面図に対応している。
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FIG. 25 is a diagram showing a configuration of the semiconductor device according to the present embodiment, and is an enlarged sectional view of a region where a seal ring is formed. 26 corresponds to a top view taken along line A6-A6 of FIG. 25, and FIG. 25 corresponds to a cross-sectional view taken along line B6-B6 of FIG.
本実施の形態６は、実施の形態２と実施の形態５との組み合わせであって、実施の形態２又は実施の形態５と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 The sixth embodiment is a combination of the second embodiment and the fifth embodiment, and the same components as those in the second embodiment or the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. To do.
本実施の形態では、ダミースリットビアに加えて第１〜６層の各層にダミーメタルがさらに形成されている。 In the present embodiment, a dummy metal is further formed in each of the first to sixth layers in addition to the dummy slit via.
図２６に示すように、例えば第５層目に形成されたダミーメタル１５６は、ダミースリットビア５５７上に直交するように等間隔に形成されている。第２〜４層、及び第６層も同様に、ダミースリットビア５２７，５３７，５４７，５６７及びダミーメタル１２６，１３６，１４６，１５６，１６６が形成されている。第１層目については、ダミーメタル１１６のみが形成されている。
As shown in FIG. 26, for example, the
なお製造方法は、実施の形態２に示した製造方法と同様であるので詳細な説明は省略する。 Since the manufacturing method is the same as the manufacturing method shown in the second embodiment, detailed description thereof is omitted.
ダミースリット上にダミーメタルを形成することで、ダイシング時に発生するクラックの伝播をダミースリットビアのみの構成に比べて抑制することができる。 By forming a dummy metal on the dummy slit, it is possible to suppress the propagation of cracks that occur during dicing compared to a configuration with only a dummy slit via.
また、ダミースリットビアにダミーメタルがさらに形成されることでＬｏｗ−ｋ膜の占有面積が減少し、Ｌｏｗ−ｋ膜と拡散防止膜のストレスを緩和し、密着性を高めることができる。 Further, since the dummy metal is further formed in the dummy slit via, the area occupied by the low-k film is reduced, the stress of the low-k film and the diffusion prevention film can be relieved, and the adhesion can be improved.
＜実施の形態７＞
図２７は、本実施の形態に係る半導体装置の構成を示す図であり、シールリングが形成された領域の拡大断面図である。図２８は、図２７のＡ７−Ａ７線の上面図に対応し、図２７は、図２８のＢ７−Ｂ７線断面図に対応している。
<Embodiment 7>
FIG. 27 is a diagram showing a configuration of the semiconductor device according to the present embodiment, and is an enlarged sectional view of a region where a seal ring is formed. 28 corresponds to a top view taken along line A7-A7 in FIG. 27, and FIG. 27 corresponds to a cross-sectional view taken along line B7-B7 in FIG.
本実施の形態は、図２８に示すようにダミースリットビア５５７の線幅を太く形成している。その他の構成は、実施の形態５と同様であり、同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 In the present embodiment, as shown in FIG. 28, the dummy slit via 557 is formed to have a large line width. Other configurations are the same as those of the fifth embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
ダミースリットビアの線幅は、例えば１μｍで形成されている。第２層目〜第４層目も同様に線幅を太くしたダミースリットビア５２７，５３７，５４７が形成されている。第６層目には、例えば２μｍの線幅のダミースリットビア５６７が形成されている。
The line width of the dummy slit via is, for example, 1 μm. Similarly, dummy slit
なお、製造方法は、ダミービアに代えてダミースリットビアを形成することを除いて、実施の形態１に示した製造方法と同様であるので省略する。 The manufacturing method is the same as the manufacturing method shown in the first embodiment except that a dummy slit via is formed instead of the dummy via, and the description thereof is omitted.
以上のように、線幅が太く形成された太幅ダミースリットビア構造を用いることで、線幅が細い場合に比べてダイシング時に発生するクラックの伝播をより抑制することができる。 As described above, by using the thick dummy slit via structure formed with a large line width, propagation of cracks generated during dicing can be further suppressed as compared with a case where the line width is small.
また、太幅ダミースリットビアを形成することでＬｏｗ−ｋ膜の占有面積が減少する。そのため、Ｌｏｗ−ｋ膜と拡散防止膜のストレスを緩和することができる。 Moreover, the area occupied by the low-k film is reduced by forming the thick dummy slit via. Therefore, the stress of the low-k film and the diffusion prevention film can be relieved.
さらに、ダミースリットビアと上層に形成された拡散防止膜との接触面積が、細幅のダミースリットビアを用いた場合に比べて大きくなるので、密着性を向上することができる。 Furthermore, since the contact area between the dummy slit via and the diffusion prevention film formed in the upper layer is larger than when a narrow dummy slit via is used, the adhesion can be improved.
なお、ダミースリットビアの線幅は、１μｍに限らず、０．８μｍ〜２μｍであれば同様の効果が得られる。より一般的には、各層に形成されるビア若しくは配線の設計上のビア径、配線幅で定義される最小寸法の５倍〜２０倍で形成されれば同様の効果を有する。
但し、線幅に応じてエッチング条件や、ダミースリットビアを埋め込むためのＣｕメッキの膜厚等、製造工程の条件を最適化する必要がある。
The line width of the dummy slit via is not limited to 1 μm, and the same effect can be obtained if it is 0.8 μm to 2 μm. More generally, the same effect can be obtained if the vias are formed in the respective layers, and the vias are designed to have a design via diameter of 5 to 20 times the minimum dimension defined by the wiring width.
However, it is necessary to optimize manufacturing process conditions such as etching conditions and Cu plating film thickness for embedding dummy slit vias according to the line width.
＜実施の形態８＞
図２９は、本実施の形態に係る半導体装置の構成を示す図であり、シールリングが形成された領域の拡大断面図である。図３０は、図２９のＡ８−Ａ８線の上面図に対応し、図３０は、図２９のＢ８−Ｂ８線断面図に対応している。
<Eighth embodiment>
FIG. 29 is a diagram showing a configuration of the semiconductor device according to the present embodiment, and is an enlarged cross-sectional view of a region where a seal ring is formed. 30 corresponds to a top view taken along line A8-A8 in FIG. 29, and FIG. 30 corresponds to a cross-sectional view taken along line B8-B8 in FIG.
本実施の形態は、実施の形態６においてダミースリットビアの線幅を太く形成したものである。ダミースリットビアの線幅は、例えば１μｍで形成されている。その他の構成は、実施の形態６と同様であり、同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 In the present embodiment, the line width of the dummy slit via is thickened in the sixth embodiment. The line width of the dummy slit via is, for example, 1 μm. Other configurations are the same as those in the sixth embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
以上のように、各層にダミーメタルを形成し、さらに線幅が太く形成された太幅ダミースリットビア構造を用いることで、線幅が細い場合に比べてダイシング時に発生するクラックの伝播をより抑制することができる。 As described above, by using dummy metal in each layer and using a thick dummy slit via structure with a wider line width, the propagation of cracks that occur during dicing can be further suppressed compared to when the line width is small. can do.
また、Ｌｏｗ−ｋ膜の占有面積が減少するので、Ｌｏｗ−ｋ膜と拡散防止膜のストレスを緩和することができる。 In addition, since the area occupied by the low-k film is reduced, the stress of the low-k film and the diffusion prevention film can be alleviated.
さらに、Ｌｏｗ−ｋ膜と拡散防止膜との接触面積が、細い線幅のダミースリットビアを形成した場合に比べて小さくなるので、密着性を向上することができる。 Furthermore, since the contact area between the low-k film and the diffusion prevention film is smaller than that in the case where the dummy slit via having a narrow line width is formed, the adhesion can be improved.
なお、ダミースリットビアの線幅は、１μｍに限らず、０．８μｍ〜２μｍであれば同様の効果が得られる。より一般的には、各層に形成されるビア若しくは配線の設計上のビア径、配線幅で定義される最小寸法の５倍〜２０倍で形成されれば同様の効果を有する。但し、線幅に応じてエッチング条件や、ダミースリットビアを埋め込むためのＣｕメッキの膜厚等、製造工程の条件を最適化する必要がある。 The line width of the dummy slit via is not limited to 1 μm, and the same effect can be obtained if it is 0.8 μm to 2 μm. More generally, the same effect can be obtained if the vias are formed in the respective layers, and the vias are designed to have a design via diameter of 5 to 20 times the minimum dimension defined by the wiring width. However, it is necessary to optimize manufacturing process conditions such as etching conditions and Cu plating film thickness for embedding dummy slit vias according to the line width.
＜実施の形態９＞
図３１は、本実施の形態に係る半導体装置の構成を示す図であり、シールリングが形成された領域の拡大断面図である。図３２は、図３１のＡ９−Ａ９線断面図に対応し、図３１は図３２のＢ９−Ｂ９線断面図に対応している。
<Embodiment 9>
FIG. 31 is a diagram showing a configuration of the semiconductor device according to the present embodiment, and is an enlarged cross-sectional view of a region where a seal ring is formed. 32 corresponds to the sectional view taken along line A9-A9 in FIG. 31, and FIG. 31 corresponds to the sectional view taken along line B9-B9 in FIG.
本実施の形態９は、実施の形態１と実施の形態５との組み合わせであって、実施の形態１又は実施の形態５と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 The ninth embodiment is a combination of the first embodiment and the fifth embodiment, and the same components as those in the first embodiment or the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. To do.
本実施の形態では、ダイシング領域側の第２層から第６層の各層にダミービアとダミースリットビアが形成されている。 In the present embodiment, dummy vias and dummy slit vias are formed in each of the second to sixth layers on the dicing region side.
図３２に示すように、ダミースリットビア５５７を挟んで両側にダミービア１５５が縦横に等間隔に形成されている。その他の層も同様の構造を備えている。 As shown in FIG. 32, dummy vias 155 are formed on both sides of the dummy slit via 557 at equal intervals vertically and horizontally. The other layers have the same structure.
以上のような構造を備えているので、ダイシング時に発生するクラックがダミービア間を伝播しても、ダミースリットビアによりクラックの伝播を妨げることができる。そのため、実施の形態１に示した構造に比べてクラックの伝播を低減することができる。 Since the structure as described above is provided, even if a crack generated during dicing propagates between the dummy vias, the propagation of the cracks can be prevented by the dummy slit via. Therefore, propagation of cracks can be reduced as compared with the structure shown in the first embodiment.
また、ダミービアとダミースリットビアを組み合わせた構造を備えているので、ダミービアのみを備える実施の形態１の構造に比べてＬｏｗ−ｋ膜の占有面積を減少することができる。そのため、Ｌｏｗ−ｋ膜と拡散防止膜間のストレスを緩和することができる。 In addition, since the structure including the dummy via and the dummy slit via is provided, the area occupied by the low-k film can be reduced as compared with the structure of the first embodiment including only the dummy via. Therefore, the stress between the low-k film and the diffusion prevention film can be relieved.
さらに、Ｌｏｗ−ｋ膜と拡散防止膜の接触面積が小さくなるので、密着性を向上することができる。 Furthermore, since the contact area between the Low-k film and the diffusion prevention film is reduced, the adhesion can be improved.
＜実施の形態１０＞
図３３は、本実施の形態に係る半導体装置の構成を示す図であり、シールリングが形成された領域の拡大断面図である。図３４は、図３３のＡ１０−Ａ１０線での上面図に対応し、図３３は、図３４のＢ１０−Ｂ１０線断面図に対応している。
<
FIG. 33 is a diagram showing a configuration of the semiconductor device according to the present embodiment, and is an enlarged sectional view of a region where a seal ring is formed. 34 corresponds to a top view taken along line A10-A10 in FIG. 33, and FIG. 33 corresponds to a cross-sectional view taken along line B10-B10 in FIG.
本実施の形態１０は、実施の形態２と実施の形態９との組み合わせであって、実施の形態２又は実施の形態９と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 The tenth embodiment is a combination of the second embodiment and the ninth embodiment, and the same components as those in the second embodiment or the ninth embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. To do.
図３３に示すように、ダイシング領域側にダミースリットビア及びダミービアが形成され、第１層から第６層の各層にダミーメタルが形成されている。また図３４に示すように、ダミースリットビア５５７の両側にダミービア１５５が縦横に等間隔に形成されている。そしてダミースリットビア５５７及びダミービア１５５を覆うようにダミーメタル１５６が形成されている。第２〜４層、第６層の各層についても同様に構成されている。
As shown in FIG. 33, dummy slit vias and dummy vias are formed on the dicing region side, and dummy metals are formed in the first to sixth layers. Further, as shown in FIG. 34, dummy vias 155 are formed on both sides of the dummy slit via 557 at equal intervals vertically and horizontally. A
なお、製造方法は、実施の形態２とほぼ同様であるので省略する。 Note that the manufacturing method is substantially the same as that of the second embodiment, and therefore will be omitted.
ダミースリットビア及びダミービアを覆うように各層にダミーメタルを形成することで、実施の形態９の構造に比べてダイシング時に発生するクラックの伝播をさらに抑制することができる。 By forming the dummy metal in each layer so as to cover the dummy slit via and the dummy via, it is possible to further suppress the propagation of cracks generated during dicing as compared with the structure of the ninth embodiment.
また、ダミーメタルを設けることにより、Ｌｏｗ−ｋ膜が拡散防止膜に接する面積が減少する。その結果、Ｌｏｗ−ｋ膜と拡散防止膜間のストレスを緩和できる。さらに各層間の密着性を高めることができる。 Further, by providing the dummy metal, the area where the low-k film is in contact with the diffusion prevention film is reduced. As a result, stress between the low-k film and the diffusion prevention film can be relieved. Furthermore, the adhesion between each layer can be enhanced.
＜実施の形態１１＞
図３５は、本実施の形態に係る半導体装置の構成を示す図であり、シールリングが形成された領域の拡大断面図である。図３６は、図３５のＡ１１−Ａ１１線上面図に対応する。また図３５は、図３６のＢ１１−Ｂ１１線断面図に対応している。
<
FIG. 35 is a diagram showing a configuration of the semiconductor device according to the present embodiment, and is an enlarged cross-sectional view of a region where a seal ring is formed. 36 corresponds to the top view along the line A11-A11 in FIG. FIG. 35 corresponds to a cross-sectional view taken along line B11-B11 of FIG.
本実施の形態では図３６に示すように、ダミースリットビア５５７を挟んでダミービア１５５が形成されている。またダミービア１５５は千鳥配置されている。その他の各層についても同様の構成となっている。 In the present embodiment, as shown in FIG. 36, a dummy via 155 is formed with a dummy slit via 557 interposed therebetween. The dummy vias 155 are staggered. The other layers have the same configuration.
その他の構成は実施の形態９と同様であり、同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また製造方法は、実施の形態１において説明した製造方法と同様のため省略する。 Other configurations are the same as those in the ninth embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The manufacturing method is the same as the manufacturing method described in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
本実施の形態では、ダミービアが千鳥配置されているので、ダミースリットビアに到達するクラックを減少することができる。そしてダミースリットビアを越えてクラックが進行した場合であっても、千鳥配置されたダミービアがダミースリットとシールリング部１９０の間にさらに形成されているので、クラックがシールリング部１９０に到達するのを、実施の形態９の構成に比べて低減することができる。
In this embodiment, since the dummy vias are staggered, cracks reaching the dummy slit vias can be reduced. Even when the crack progresses beyond the dummy slit via, the staggered dummy via is further formed between the dummy slit and the
＜実施の形態１２＞
図３７は、本実施の形態に係る半導体装置の構成を示す図であり、シールリングが形成された領域の拡大断面図である。本実施の形態１２は、実施の形態２と実施の形態１１との組み合わせであって、実施の形態２又は実施の形態１１と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
<
FIG. 37 is a diagram showing a configuration of the semiconductor device according to the present embodiment, and is an enlarged cross-sectional view of a region where a seal ring is formed. The
なお製造方法は、実施の形態２において説明した製造方法と同様であるので、説明は省略する。 Note that the manufacturing method is the same as the manufacturing method described in the second embodiment, and a description thereof will be omitted.
図３８は、第５層目の上面図に対応している。図３８に示すように、ダミースリットビア５５７及びダミービア１５５を覆うようにダミーメタル１５６が形成されている。また第２〜４層、第６層の各層についても同様に構成されている。第１層目にはダミーメタル１１６のみが形成されている。
FIG. 38 corresponds to a top view of the fifth layer. As shown in FIG. 38, a
本実施の形態は、ダミースリットビア及びダミービアを覆うようにダミーメタルを形成している。そのため、実施の形態１１の構造に比べてダイシング時に発生するクラックの伝播をさらに抑制することができる。 In this embodiment, a dummy metal is formed so as to cover the dummy slit via and the dummy via. Therefore, propagation of cracks that occur during dicing can be further suppressed as compared with the structure of the eleventh embodiment.
さらに、ダミーメタルを設けることにより、Ｌｏｗ−ｋ膜が拡散防止膜に接する面積が減少する。その結果、Ｌｏｗ−ｋ膜と拡散防止膜間のストレスを緩和できる。そして各層間の密着性も高めることができる。 Furthermore, by providing the dummy metal, the area where the low-k film is in contact with the diffusion prevention film is reduced. As a result, stress between the low-k film and the diffusion prevention film can be relieved. And the adhesiveness between each layer can also be improved.
１１１ 配線層、１１４ Ｗプラグ、１２４，１３４，１４４，１５４，１６４ スリットビア、１２５，１３５，１４５，１５５，１６５ ダミービア、１７１ Ａｌ配線層、１９０ シールリング部。 111 Wiring layer, 114 W plug, 124, 134, 144, 154, 164 Slit via, 125, 135, 145, 155, 165 Dummy via, 171 Al wiring layer, 190 Seal ring part.
Claims (4)
前記第１層間絶縁膜上に形成され比誘電率が３以下の第２層間絶縁膜と、
半導体チップの回路形成領域を囲むように前記第１及び第２層間絶縁膜内に形成されたシールリングと、
前記半導体チップのダイシング領域に形成された複数のダミーパターンとを備え、
前記複数のダミーパターンのそれぞれは、
前記第１層間絶縁膜内に形成された第１ダミーメタルと、
前記第２層間絶縁膜内に形成された第２ダミーメタルと、
前記第２層間絶縁膜内に形成され、前記第１ダミーメタルと前記第２ダミーメタルとを接続するダミービアとを含み、
前記シールリングは、前記半導体チップのエッジ部近傍に配設され、
前記ダイシング領域は、前記シールリングの外側に配置され、
複数の前記第１ダミーメタル、複数の前記第２ダミーメタル及び複数の前記ダミービアが前記シールリングを取り囲むように配置され、
前記ダミービアは、平面視で複数の列に沿って配置され、隣り合う列に配置された前記ダミービアは、交互に配置されることにより千鳥配置となっている
ことを特徴とする半導体装置。 A first interlayer insulating film having a relative dielectric constant of 3 or less;
A second interlayer insulating film formed on the first interlayer insulating film and having a relative dielectric constant of 3 or less;
A seal ring formed in the first and second interlayer insulating films so as to surround a circuit formation region of the semiconductor chip;
A plurality of dummy patterns formed in a dicing region of the semiconductor chip,
Each of the plurality of dummy patterns is
A first dummy metal formed in the first interlayer insulating film;
A second dummy metal formed in the second interlayer insulating film;
A dummy via formed in the second interlayer insulating film and connecting the first dummy metal and the second dummy metal;
The seal ring is disposed in the vicinity of the edge portion of the semiconductor chip,
The dicing area is disposed outside the seal ring,
A plurality of the first dummy metals, a plurality of the second dummy metals, and a plurality of the dummy vias are disposed so as to surround the seal ring;
The dummy vias are arranged along a plurality of columns in a plan view, and the dummy vias arranged in adjacent columns are arranged in a staggered manner by being alternately arranged.
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, further comprising a dummy slit via formed in the first and second interlayer insulating films so as to surround the seal ring.
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