JP2013074113A - Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device capable of detecting a crack generated in an inner area of a seal ring at low cost.SOLUTION: As shown in a drawing 2, a semiconductor device concerning this embodiment includes: a multilayer wiring layer; an internal circuit area 3; a seal ring 220 which is formed in the multilayer wiring layer, and covers the internal circuit area 3; and a TEG 200 which is provided in an area sandwiched by the internal circuit area 3 and the seal ring 220 in a plan view. The TEG 200 is constituted of: a conductor pattern 7; a P-type well 13; and an N-type well 14 which are provided in at least each of two layers of the multilayer wiring layer to be mutually connected. The P-type well 13 and the N-type well 14 are arranged at a state of being alternately and mutually connected in the plan view, and the conductor pattern 7 is connected to either of the P-type well 13 and the N-type well 14.

Description

本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device.

近年の半導体装置には、配線への抵抗が小さく、かつエレクトロマイグレーションやストレスマイグレーションの耐性が高い銅配線が採用されている。また、配線容量を低減するため、層間絶縁膜や配線間絶縁膜として低誘電率絶縁膜が採用されている。しかしながら、低誘電率絶縁膜は、耐水性に乏しい。このため、半導体装置は水分が侵入しやすくなっている。水分が半導体装置内に侵入した場合、低誘電率絶縁膜の誘電率の変化や、銅配線の腐食といった動作不良を引き起こす可能性が出る。   In recent semiconductor devices, copper wiring having low resistance to wiring and high resistance to electromigration and stress migration is employed. In order to reduce the wiring capacitance, a low dielectric constant insulating film is employed as an interlayer insulating film or an inter-wiring insulating film. However, the low dielectric constant insulating film has poor water resistance. For this reason, moisture easily enters the semiconductor device. If moisture penetrates into the semiconductor device, it may cause a malfunction such as a change in dielectric constant of the low dielectric constant insulating film or corrosion of the copper wiring.

特許文献1−3には、半導体装置内への水分侵入を抑制、または検出する方法が開示されている。特許文献1には、低誘電率絶縁膜が露出するダイシング部からの吸湿を防ぐことのできる箇所に配置するシールリングが記載されている。特許文献2には、クラックが発生した際、シールリングへの水分の伝搬を抑制することができる、ダイシング領域とシールリング間の構造が記載されている。特許文献3には、シールリングの外側にビアを配置し、電圧印加時のリーク電流を測定し、クラックを検出する方法が記載されている。   Patent Documents 1-3 disclose a method for suppressing or detecting moisture intrusion into a semiconductor device. Patent Document 1 describes a seal ring disposed at a location where moisture absorption from a dicing portion where a low dielectric constant insulating film is exposed can be prevented. Patent Document 2 describes a structure between a dicing region and a seal ring that can suppress the propagation of moisture to the seal ring when a crack occurs. Patent Document 3 describes a method of detecting a crack by arranging a via outside a seal ring, measuring a leak current when a voltage is applied.

特開2000−150429号公報JP 2000-150429 A 特開2006−5288号公報JP 2006-5288 A 特開2008−16573号公報JP 2008-16573 A

経時劣化による動作不良が発生することを抑制するためには、半導体装置のシールリングの内側領域に至るクラックを検出して、不良品を除去することが好ましい。このため、半導体装置内におけるシールリングの内側領域に発生したクラックを、低コストで検出する方法が必要である。   In order to suppress the occurrence of malfunction due to deterioration over time, it is preferable to detect a crack reaching the inner region of the seal ring of the semiconductor device and remove the defective product. Therefore, there is a need for a method for detecting cracks generated in the inner region of the seal ring in the semiconductor device at a low cost.

本発明によれば、基板と、
上記基板上に積層された多層配線層と、
内部回路領域と、
上記多層配線層に形成され、上記内部回路領域を囲うシールリングと、
平面視で上記内部回路領域と上記シールリングとに挟まれた領域に設けられているTEGと、
を含み、
上記TEGは、
上記多層配線層の少なくとも2層に設けられている導体パターンの積層体と、
上記基板に形成されたP型ウェルと、
上記基板に形成されたN型ウェルとを有しており、
上記P型ウェルと上記N型ウェルは、平面視で交互に互いに接続された状態で配置されており、上記P型ウェルと上記N型ウェルのそれぞれに互いに異なる上記積層体が接続されている半導体装置が提供される。
According to the present invention, a substrate;
A multilayer wiring layer laminated on the substrate;
Internal circuit area,
A seal ring formed in the multilayer wiring layer and surrounding the internal circuit region;
A TEG provided in a region sandwiched between the internal circuit region and the seal ring in plan view;
Including
The TEG is
A laminate of conductor patterns provided in at least two layers of the multilayer wiring layer;
A P-type well formed on the substrate;
An N-type well formed on the substrate,
The P-type well and the N-type well are arranged in a state of being alternately connected to each other in a plan view, and the P-type well and the N-type well are connected to the different stacked bodies. An apparatus is provided.

さらに、本発明によれば、基板に不純物を注入するとともに、上記基板上に多層配線層を形成することにより、内部回路領域と、上記多層配線層に位置していて、上記内部回路領域を囲うシールリングと、平面視で上記内部回路領域と上記シールリングとに挟まれた領域に設けられているTEGと、を形成する形成工程と、
上記基板をダイシングすることによって半導体装置を切り出すダイシング工程と、
上記TEGにおける上記多層配線層に形成したクラックを評価する評価工程と、
を有しており、
上記TEGは、上記多層配線層の少なくとも2層に設けられている導体パターンの積層体と、上記基板に形成されたP型ウェルと、上記基板に形成されたN型ウェルとを有しており、上記P型ウェルと上記N型ウェルは、平面視で交互に互いに接続された状態で配置されており、上記P型ウェルと上記N型ウェルのそれぞれに互いに異なる上記積層体が接続されており、
上記評価工程は、上記TEGに流れるリーク電流を測定する半導体装置の製造方法が提供される。
Further, according to the present invention, an impurity is implanted into the substrate and a multilayer wiring layer is formed on the substrate, so that the internal circuit region is located in the multilayer wiring layer and surrounds the internal circuit region. Forming a seal ring, and a TEG provided in a region sandwiched between the internal circuit region and the seal ring in a plan view;
A dicing step of cutting out the semiconductor device by dicing the substrate;
An evaluation process for evaluating cracks formed in the multilayer wiring layer in the TEG;
Have
The TEG has a laminate of conductor patterns provided in at least two layers of the multilayer wiring layer, a P-type well formed on the substrate, and an N-type well formed on the substrate. The P-type well and the N-type well are alternately connected to each other in a plan view, and the P-type well and the N-type well are connected to the different stacked bodies. ,
In the evaluation step, a semiconductor device manufacturing method for measuring a leakage current flowing in the TEG is provided.

本発明によれば、N型ウェルとP型ウェルを交互に配してあるTEGを、内部回路領域とシールリングとの間の領域に配することによって、シールリングの内側領域に生じたクラックに流れるリーク電流を検出することができる。   According to the present invention, by arranging the TEG in which the N-type well and the P-type well are alternately arranged in the region between the internal circuit region and the seal ring, cracks generated in the inner region of the seal ring can be prevented. The flowing leak current can be detected.

本発明によれば、シールリングの内側領域に配したTEGにより、低コストでクラックを検出できる。このため、低コストで、不良品の半導体装置を除去できる。   According to the present invention, cracks can be detected at low cost by the TEG disposed in the inner region of the seal ring. For this reason, a defective semiconductor device can be removed at low cost.

本実施形態に係る半導体装置の使用形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the usage type of the semiconductor device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。It is a top view which shows the semiconductor device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る半導体装置に生じたクラックを説明するための平面概念図である。It is a plane conceptual diagram for demonstrating the crack which arose in the semiconductor device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る半導体装置に生じたクラックを説明するための断面概念図である。It is a section conceptual diagram for explaining the crack which arose in the semiconductor device concerning this embodiment. 本実施形態に係る半導体装置に生じたクラックを説明するための断面概念図である。It is a section conceptual diagram for explaining the crack which arose in the semiconductor device concerning this embodiment.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.

図1は、本実施形態に係る半導体装置の使用形態を説明するための図である。
図1に示すように、半導体ウェハには、チップ400領域が設けられている。互いに隣り合うチップ400の間には、ダイシング領域300が設けられている。チップ400となる領域は、ダイシング領域300を介してつながっている。なお、図1では、1つのチップのみを詳細に図示しているが、実際内部回路領域3等が図示されていない他のチップについても内部回路領域3等は設けられている。チップ400は、中央部に内部回路領域3を有している。内部回路領域3は、シールリング220によって囲まれている。内部回路領域3とシールリング220との間の領域には、TEG200が設けられている。TEG200は、全周にわたって配することが好ましい。
FIG. 1 is a diagram for explaining a usage pattern of the semiconductor device according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the semiconductor wafer is provided with a chip 400 region. A dicing region 300 is provided between the chips 400 adjacent to each other. A region to be the chip 400 is connected through a dicing region 300. In FIG. 1, only one chip is shown in detail, but the internal circuit area 3 and the like are also provided for other chips that do not actually show the internal circuit area 3 and the like. The chip 400 has an internal circuit region 3 at the center. The internal circuit region 3 is surrounded by the seal ring 220. A TEG 200 is provided in a region between the internal circuit region 3 and the seal ring 220. The TEG 200 is preferably arranged over the entire circumference.

半導体ウェハはダイシング領域300に沿って、ダイシングブレードを用いて切断される。これにより、複数のチップ400は個片化される。この際、チップ400内にクラック5が生じることがある(図5を参照)。チップ400における配線層内にクラック5が生じた場合、チップ400は劣化しやすくなる。これは、導電性を有している水分が、クラック5を介してチップ400内に侵入しやすくなるからである。   The semiconductor wafer is cut along the dicing region 300 using a dicing blade. Thereby, the plurality of chips 400 are singulated. At this time, a crack 5 may occur in the chip 400 (see FIG. 5). When the crack 5 is generated in the wiring layer of the chip 400, the chip 400 is easily deteriorated. This is because moisture having conductivity easily enters the chip 400 through the crack 5.

後述するように、本実施形態に係る半導体装置では、TEG200を用いることによってシールリング220の内側領域にクラック5が発生しているチップ400と、クラック5が発生していないチップ400とを区別することができる。   As will be described later, in the semiconductor device according to this embodiment, the TEG 200 is used to distinguish between the chip 400 in which the crack 5 is generated in the inner region of the seal ring 220 and the chip 400 in which the crack 5 is not generated. be able to.

図2は、本実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。
図2に示すように、本実施形態に係る半導体装置は、多層配線層と、内部回路領域3と、シールリング220と、TEG200を含んでいる。シールリング220は、多層配線層に形成されており、内部回路領域3を囲んでいる。TEG200は、平面視で内部回路領域3とシールリング220とに挟まれた領域に設けられている。さらに、TEG200は、多層配線層の少なくとも2層それぞれに設けられ、互いに接続する導体パターン7と、P型ウェル13と、N型ウェル14とによって構成されている。なお、本実施形態に係るTEG200は、複数の導体パターン7が積層体を形成している(図3および4を参照)。P型ウェル13とN型ウェル14は、平面視で互いに接続された状態で配置されており、P型ウェル13とN型ウェル14のいずれか一つに導体パターン7の積層体が接続されている。
また、チップ400のうちシールリング220の外側には、ダイシング領域300が残っている。これは、ダイシングブレードによって半導体ウェハを切断する際、少し余裕を持って切断するためである。
FIG. 2 is a plan view showing the semiconductor device according to the present embodiment.
As shown in FIG. 2, the semiconductor device according to the present embodiment includes a multilayer wiring layer, an internal circuit region 3, a seal ring 220, and a TEG 200. The seal ring 220 is formed in a multilayer wiring layer and surrounds the internal circuit region 3. The TEG 200 is provided in a region sandwiched between the internal circuit region 3 and the seal ring 220 in plan view. Further, the TEG 200 is provided in each of at least two layers of the multilayer wiring layer, and includes a conductor pattern 7, a P-type well 13, and an N-type well 14 that are connected to each other. In the TEG 200 according to the present embodiment, a plurality of conductor patterns 7 form a laminated body (see FIGS. 3 and 4). The P-type well 13 and the N-type well 14 are arranged in a state of being connected to each other in plan view, and the laminate of the conductor pattern 7 is connected to one of the P-type well 13 and the N-type well 14. Yes.
Further, the dicing region 300 remains outside the seal ring 220 in the chip 400. This is because the semiconductor wafer is cut with a slight margin when it is cut by the dicing blade.

TEG200は、図2に示すように、P型ウェル13、N型ウェル14、および導体パターン7からなるものを一つの構成単位210としている。TEG200は、構成単位210を複数有している。なお、TEG200の構成単位210において、P型ウェルに接続する積層体に接続する第1の電極パッド32と、N型ウェルに接続する積層体に接続する第2の電極パッド34を有している。   As shown in FIG. 2, the TEG 200 includes a P-type well 13, an N-type well 14, and a conductor pattern 7 as one structural unit 210. The TEG 200 has a plurality of structural units 210. Note that the structural unit 210 of the TEG 200 includes a first electrode pad 32 connected to the stacked body connected to the P-type well and a second electrode pad 34 connected to the stacked body connected to the N-type well. .

P型ウェル13とN型ウェル14が並んでいる方向は、ダイシング領域300に対して、平行方向または垂直方向のいずれかの方向である。ただし、TEG200をダイシング領域300に対して垂直方向に配した際、導体パターン7を有する2つの積層体の距離が近くなってしまう可能性がある。この場合、TEG200同士を異電位に保つことができなくなる可能性がある。なぜなら、近接する2つの導体パターン7の距離が近くなりすぎてしまうと、シールリング220の内側領域にクラック5が発生していなくても、リーク電流が流れてしまう可能性があるからである。   The direction in which the P-type well 13 and the N-type well 14 are arranged is either a parallel direction or a vertical direction with respect to the dicing region 300. However, when the TEG 200 is arranged in a direction perpendicular to the dicing region 300, there is a possibility that the distance between the two stacked bodies having the conductor pattern 7 becomes short. In this case, there is a possibility that the TEGs 200 cannot be kept at different potentials. This is because if the distance between the two adjacent conductor patterns 7 becomes too short, a leak current may flow even if the crack 5 does not occur in the inner region of the seal ring 220.

図2では、P型ウェル13内に、ダイシング領域300に対して垂直方向に、矩形のN型ウェル14を配している。また、本実施形態に係る半導体装置において、シールリング4の内側に至るクラックのダイシング領域300での幅は、数十μm以上の長さになる。このため、P型ウェル13とN型ウェル14の幅を、1μm程度とすれば、多くのPN接合がクラックによって破壊されるようになる。また、TEG200の導体パターン7の間隔、および、TEG200の導体パターンとシールリング220との間隔は、0.12〜0.14μm程度の最小間隔とする事が好ましい。   In FIG. 2, a rectangular N-type well 14 is arranged in the P-type well 13 in a direction perpendicular to the dicing region 300. Further, in the semiconductor device according to the present embodiment, the width of the crack reaching the inside of the seal ring 4 in the dicing region 300 is several tens of μm or more. For this reason, if the widths of the P-type well 13 and the N-type well 14 are about 1 μm, many PN junctions are broken by cracks. Further, it is preferable that the interval between the conductor pattern 7 of the TEG 200 and the interval between the conductor pattern of the TEG 200 and the seal ring 220 be a minimum interval of about 0.12 to 0.14 μm.

TEG200は、半導体チップ400の全周にわたって設けられていることが好ましい。これによりダイシングすることによって発生するクラック5が、半導体チップ400のどの箇所で発生しても不良品を検出することができる。   The TEG 200 is preferably provided over the entire circumference of the semiconductor chip 400. Thus, a defective product can be detected regardless of where the crack 5 generated by dicing occurs in the semiconductor chip 400.

チップ400がパッケージされた際、封止樹脂と半導体デバイスの熱膨張係数は異なっている。これによって、チップ400は、外側から熱ストレスを受ける。この熱ストレスはチップ400の外側である程強く受けるため、内部回路領域3は外側に設けないことが好ましい。このため、内部回路領域3とシールリング220との間には、ある程度のスペースが設けられている。そして本実施形態では、内部回路領域3とシールリング220との間のスペースに、TEG200を全周に配することができる。   When the chip 400 is packaged, the thermal expansion coefficients of the sealing resin and the semiconductor device are different. As a result, the chip 400 receives heat stress from the outside. Since this thermal stress is more strongly applied to the outside of the chip 400, the internal circuit region 3 is preferably not provided outside. For this reason, a certain amount of space is provided between the internal circuit region 3 and the seal ring 220. In this embodiment, the TEG 200 can be disposed on the entire circumference in the space between the internal circuit region 3 and the seal ring 220.

図3は、図2におけるA−A'断面図であり、図4は、図2におけるB−B'断面図である。
図3および図4に示すように、基板11には、部分的に素子分離膜12が形成されており、その上には、コンタクト層間絶縁膜100が成膜されている。また、基板11には、P型ウェル13、N型ウェル14、P+拡散層15およびN+型拡散層16が、それぞれ形成されている。基板11は、例えば、Si基板である。
3 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG.
As shown in FIGS. 3 and 4, the element isolation film 12 is partially formed on the substrate 11, and the contact interlayer insulating film 100 is formed thereon. In addition, a P-type well 13, an N-type well 14, a P + diffusion layer 15 and an N + type diffusion layer 16 are formed on the substrate 11. The substrate 11 is, for example, a Si substrate.

コンタクト層間絶縁膜100の上には、第1の配線層絶縁膜110が形成されている。第1の配線層絶縁膜110には、第1の導体パターン112および114が埋め込まれており、コンタクト層間絶縁膜100には、コンタクト102および104が埋め込まれている。コンタクト102および104は、基板11と第1の導体パターン112および114を電気的に接続している。また、第1の配線層絶縁膜110の上には、第1のビア層間絶縁膜120が形成されている。   A first wiring layer insulating film 110 is formed on the contact interlayer insulating film 100. In the first wiring layer insulating film 110, first conductor patterns 112 and 114 are embedded, and in the contact interlayer insulating film 100, contacts 102 and 104 are embedded. The contacts 102 and 104 electrically connect the substrate 11 and the first conductor patterns 112 and 114. A first via interlayer insulating film 120 is formed on the first wiring layer insulating film 110.

第1のビア層間絶縁膜120の上には第2の配線層絶縁膜130が形成されている。第2の配線層絶縁膜130には、第2の導体パターン132および134が埋め込まれており、第1のビア層間絶縁膜120には第1のビア122および124が埋め込まれている。第1のビア122および124は、第1の導体パターン112および114と、第2の導体パターン132および134を電気的に接続している。また、第2の配線層絶縁膜130の上には、第2のビア層間絶縁膜140が形成されている。   A second wiring layer insulating film 130 is formed on the first via interlayer insulating film 120. Second conductor patterns 132 and 134 are embedded in the second wiring layer insulating film 130, and first vias 122 and 124 are embedded in the first via interlayer insulating film 120. The first vias 122 and 124 electrically connect the first conductor patterns 112 and 114 and the second conductor patterns 132 and 134. A second via interlayer insulating film 140 is formed on the second wiring layer insulating film 130.

第2のビア層間絶縁膜140の上には第3の配線層絶縁膜150が形成されている。第3の配線層絶縁膜150には、第3の導体パターン152および154が埋め込まれており、第2のビア層間絶縁膜140には第2のビア142および144が埋め込まれている。第2のビア142および144は、第2の導体パターン132および134と第3の導体パターン152および154を電気的に接続している。また、第3の配線層絶縁膜150の上には、第3のビア層間絶縁膜160とパッシベーション膜30がそれぞれ形成されている。   A third wiring layer insulating film 150 is formed on the second via interlayer insulating film 140. Third conductor patterns 152 and 154 are embedded in the third wiring layer insulating film 150, and second vias 142 and 144 are embedded in the second via interlayer insulating film 140. The second vias 142 and 144 electrically connect the second conductor patterns 132 and 134 and the third conductor patterns 152 and 154. A third via interlayer insulating film 160 and a passivation film 30 are formed on the third wiring layer insulating film 150, respectively.

なお、第3のビア層間絶縁膜160の上には、電極パッド32および34が形成されている。第3のビア層間絶縁膜160上、第1の電極パッド32上および第2の電極パッド34上にはパッシベーション膜30が形成されているが、第1の電極パッド32、および第2の電極パッド34の上部に配されるパッシベーション膜30は除去されている。なお、第1の電極パッド32、および第2の電極パッド34は、例えば、アルミニウムで形成されている。   Note that electrode pads 32 and 34 are formed on the third via interlayer insulating film 160. A passivation film 30 is formed on the third via interlayer insulating film 160, the first electrode pad 32, and the second electrode pad 34. The first electrode pad 32 and the second electrode pad The passivation film 30 disposed on the upper portion of 34 is removed. Note that the first electrode pad 32 and the second electrode pad 34 are made of aluminum, for example.

シールリング220は、コンタクト104、第1のビア124、第2のビア144、第1の導体パターン114、第2の導体パターン134、および第3の導体パターン154が積み重なった構成となっている。第1の配線層絶縁膜110、第2の配線層絶縁膜130、および第3の配線層絶縁膜150は、シールリング220によって、分断されている。なお、シールリング220は、多重に構成されていてもよい。   The seal ring 220 has a configuration in which the contact 104, the first via 124, the second via 144, the first conductor pattern 114, the second conductor pattern 134, and the third conductor pattern 154 are stacked. The first wiring layer insulating film 110, the second wiring layer insulating film 130, and the third wiring layer insulating film 150 are separated by a seal ring 220. Note that the seal ring 220 may be configured in a multiple manner.

図3および4において積層体は、コンタクトあるいはビアを有する層間絶縁膜と、層間絶縁膜の上の層に設けられており、配線を有する配線層絶縁膜を1つの構成単位とした導体パターンが積層されている。具体的には、コンタクト層間絶縁膜100と第1の配線層絶縁膜110、第1のビア層間絶縁膜120と第2の配線層絶縁膜130、第2のビア層間絶縁膜140と第3の配線層絶縁膜150が、それぞれ導体パターンの構成単位である。これらの導体パターンがそれぞれ積層されることによって、図3および4に示す半導体装置は構成されている。   3 and 4, the laminated body is provided in an interlayer insulating film having contacts or vias and a layer above the interlayer insulating film, and a conductor pattern having the wiring layer insulating film having wiring as one constituent unit is laminated. Has been. Specifically, the contact interlayer insulating film 100 and the first wiring layer insulating film 110, the first via interlayer insulating film 120 and the second wiring layer insulating film 130, the second via interlayer insulating film 140 and the third The wiring layer insulating film 150 is a constituent unit of the conductor pattern. The semiconductor devices shown in FIGS. 3 and 4 are configured by laminating these conductor patterns.

コンタクト層間絶縁膜100、第1のビア層間絶縁膜120、および第2のビア層間絶縁膜140や、第1の配線層絶縁膜110、第2の配線層絶縁膜130、および第3の配線層絶縁膜150には、低誘電率絶縁膜を用いることが好ましい。このとき、絶縁膜の一部が低誘電率絶縁膜となっている積層構造をとっていてもよい。なお、第3のビア層間絶縁膜160には、酸化ケイ素膜が用いられていることが好ましい。   Contact interlayer insulating film 100, first via interlayer insulating film 120, second via interlayer insulating film 140, first wiring layer insulating film 110, second wiring layer insulating film 130, and third wiring layer As the insulating film 150, a low dielectric constant insulating film is preferably used. At this time, a laminated structure in which a part of the insulating film is a low dielectric constant insulating film may be employed. Note that a silicon oxide film is preferably used for the third via interlayer insulating film 160.

コンタクト102および104、第1のビア122および124、および第2のビア142および144、そして第1の導体パターン112、第2の導体パターン132、および第3の導体パターン152には、エレクトロマイグレーションやストレスマイグレーションの耐性に優れており、比抵抗の小さい材料が用いられている。具体的には、これらをシングルダマシン法により形成する場合は、タングステンあるいは銅が、デュアルダマシン法により形成する場合は、銅が用いられる。   The contacts 102 and 104, the first vias 122 and 124, the second vias 142 and 144, and the first conductor pattern 112, the second conductor pattern 132, and the third conductor pattern 152 include electromigration and A material having excellent resistance to stress migration and a small specific resistance is used. Specifically, when these are formed by a single damascene method, tungsten or copper is used, and when they are formed by a dual damascene method, copper is used.

また、パッシベーション膜30には、酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、あるいはポリイミドの積層構造が用いられる。さらに、パッドメタルとしては、アルミニウムを主成分とする金属材料が用いられる。   The passivation film 30 is a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a laminated structure of polyimide. Furthermore, as the pad metal, a metal material mainly composed of aluminum is used.

内部回路領域3には、図2および図3に示すように、ゲート電極40、ゲート絶縁膜50、素子分離領域60、ソース・ドレイン領域70、エクステンション領域90、およびサイドウォール95からなるトランジスタが配されている。このトランジスタは、p型トランジスタでも、n型トランジスタであってもどちらでも良い。   As shown in FIGS. 2 and 3, the internal circuit region 3 includes a transistor including a gate electrode 40, a gate insulating film 50, an element isolation region 60, a source / drain region 70, an extension region 90, and a sidewall 95. Has been. This transistor may be either a p-type transistor or an n-type transistor.

次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described.

まず、半導体ウェハ上に設けられた基板11に不純物を注入するとともに、図3および図4に示すように基板11上にトランジスタおよび素子分離絶縁膜12を形成する。また、トランジスタと同時に、N型ウェル14、P型ウェル13、P+拡散層15、およびN+拡散層16を形成する。   First, impurities are implanted into a substrate 11 provided on a semiconductor wafer, and a transistor and an element isolation insulating film 12 are formed on the substrate 11 as shown in FIGS. Simultaneously with the transistor, an N-type well 14, a P-type well 13, a P + diffusion layer 15, and an N + diffusion layer 16 are formed.

次に、トランジスタ上および基板11上に、多層配線層を形成する。なお、多層配線層は、各層を順番に積層していくことによって形成されている。このとき、TEG200の、内部回路領域3が形成される。また、内部回路領域3を囲うシールリング220も形成される。また、この工程において、TEG200が形成される。次に、半導体ウェハのダイシング領域300をダイシングブレードによって切断し、半導体チップ400を切り出す。   Next, a multilayer wiring layer is formed on the transistor and the substrate 11. The multilayer wiring layer is formed by sequentially stacking each layer. At this time, the internal circuit region 3 of the TEG 200 is formed. A seal ring 220 surrounding the internal circuit region 3 is also formed. In this step, the TEG 200 is formed. Next, the dicing area 300 of the semiconductor wafer is cut by a dicing blade, and the semiconductor chip 400 is cut out.

次に、TEG200によって、多層配線層に形成したクラック5に流れるリーク電流を測定する。このとき、リーク電流を検出した場合、半導体装置は不良品として除去される。   Next, the leakage current flowing through the crack 5 formed in the multilayer wiring layer is measured by the TEG 200. At this time, when a leak current is detected, the semiconductor device is removed as a defective product.

図5は、本実施形態に係る半導体装置に生じたクラックを説明するための平面概念図である。図6は図5におけるA−A'断面の第1例の図であり、図7は図5のA−A'断面の第2例の図である。クラック5はダイシングブレードによって、ダイシング領域300を個々の半導体チップ400に切断した時に発生する。
図5に示すように、クラック5は、ダイシング領域300からシールリング220の内側領域に配されているTEG200と重なるように、発生している。また、クラックがチップ400の外側から内側に向かって伸びる。このため、クラック5は、層間膜に入ることもあれば、基板に入ることもある。
FIG. 5 is a conceptual plan view for explaining a crack generated in the semiconductor device according to the present embodiment. 6 is a diagram of a first example of the AA ′ cross section in FIG. 5, and FIG. 7 is a diagram of a second example of the AA ′ cross section of FIG. The crack 5 is generated when the dicing area 300 is cut into individual semiconductor chips 400 by a dicing blade.
As shown in FIG. 5, the crack 5 is generated so as to overlap the TEG 200 disposed in the inner region of the seal ring 220 from the dicing region 300. Further, the crack extends from the outside of the chip 400 toward the inside. For this reason, the crack 5 may enter the interlayer film or the substrate.

図6はクラック5が、層間膜に入ったときの断面図である。図6に示すように、多層配線層における絶縁膜を起点としたクラック5は、TEG200の配線と接続層からなる導体パターン7を分断している。クラック5に水分が侵入してしまった場合、クラック5の発生に伴い露出した絶縁膜は、水分を吸湿する。このとき、導体パターン7は、それぞれ電極パッド36に接続されている。このため電圧を印加した場合、吸湿した絶縁膜は絶縁性を保つことはできない。このため、導体パターン7とシールリング220との間にリーク電流が流れる。一方、クラック5が発生していないチップ400には、リーク電流は流れない。   FIG. 6 is a cross-sectional view when the crack 5 enters the interlayer film. As shown in FIG. 6, the crack 5 starting from the insulating film in the multilayer wiring layer divides the conductor pattern 7 composed of the wiring of the TEG 200 and the connection layer. When moisture enters the crack 5, the insulating film exposed as the crack 5 is generated absorbs moisture. At this time, each conductor pattern 7 is connected to the electrode pad 36. For this reason, when a voltage is applied, the insulating film which absorbed moisture cannot maintain insulation. For this reason, a leak current flows between the conductor pattern 7 and the seal ring 220. On the other hand, no leak current flows through the chip 400 in which the crack 5 has not occurred.

図7は、基板11から生じたクラック5が層間膜に入ったときの断面図である。
N型ウェル14とP型ウェル13はそれぞれ第1の電極パッド32および第2の電極パッド34に接続されている。TEG200におけるN型ウェル14とP型ウェル13との間の接合が破壊された場合、電圧を印加すると、クラック5の発生箇所にはリーク電流が流れる。一方、図6に示すクラック5が発生した場合と同様に、クラック5が発生していない半導体装置には、リーク電流は流れない。
したがって、絶縁膜を起点とする場合、基板11を起点とする場合、いずれの場合でもクラック5を検出することが可能である。
FIG. 7 is a cross-sectional view when the crack 5 generated from the substrate 11 enters the interlayer film.
The N-type well 14 and the P-type well 13 are connected to the first electrode pad 32 and the second electrode pad 34, respectively. In the case where the junction between the N-type well 14 and the P-type well 13 in the TEG 200 is broken, when a voltage is applied, a leak current flows in a location where the crack 5 occurs. On the other hand, as in the case where the crack 5 shown in FIG. 6 occurs, no leak current flows through the semiconductor device in which the crack 5 does not occur.
Therefore, when the insulating film is the starting point and when the substrate 11 is the starting point, the crack 5 can be detected in any case.

なお、発生したクラック5がTEG200の形成領域より内側の、内部回路領域3に至っている場合、内部回路領域3を構成するP型ウェル13、N型ウェル14、P+拡散層15、N+拡散層16のいずれかで構成されているPN接合が破壊される。これによって、リーク電流が発生するため、パッケージの組立後のTEG200による電気的な検査により不良と判定される。   When the generated crack 5 reaches the internal circuit region 3 inside the region where the TEG 200 is formed, the P-type well 13, the N-type well 14, the P + diffusion layer 15, and the N + diffusion layer 16 constituting the internal circuit region 3 are used. The PN junction constituted by any of the above is destroyed. As a result, a leakage current is generated, so that it is determined as defective by an electrical inspection by the TEG 200 after the assembly of the package.

次に、本実施形態に係る半導体装置の効果について説明する。   Next, effects of the semiconductor device according to the present embodiment will be described.

N型ウェル14とP型ウェル13を交互に配置したTEG200を、シールリング220と内部回路領域3の間に配置している。これによって、基板11を起点とするクラック5がシールリング220の内側まで至っている場合、あるいは多層配線層における絶縁膜を起点としたクラック5がシールリング220の内側まで至っている場合、のいずれの場合においても、クラック5を検出することができる。したがって、この半導体装置を用いた場合、低コストで、不良品を除去できる。   The TEG 200 in which the N-type well 14 and the P-type well 13 are alternately arranged is arranged between the seal ring 220 and the internal circuit region 3. As a result, either of the cases where the crack 5 starting from the substrate 11 reaches the inside of the seal ring 220 or the crack 5 starting from the insulating film in the multilayer wiring layer reaches the inside of the seal ring 220. The crack 5 can also be detected. Therefore, when this semiconductor device is used, defective products can be removed at low cost.

また、TEG200をシールリング220と内部回路領域3との間に配したことによって、シールリング220より内側に至るクラック5のみを検出対象としている。このため、シールリング220の外側に発生したクラック5を検出し、不良品として半導体装置を除去することはない。   Further, since the TEG 200 is disposed between the seal ring 220 and the internal circuit region 3, only the crack 5 extending inward from the seal ring 220 is set as a detection target. For this reason, the crack 5 generated outside the seal ring 220 is detected, and the semiconductor device is not removed as a defective product.

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.

3 内部回路領域
5 クラック
7 導体パターン
11 基板
12 素子分離絶縁膜
13 P型ウェル
14 N型ウェル
15 P+拡散層
16 N+拡散層
30 パッシベーション膜
32 第1の電極パッド
34 第2の電極パッド
40 ゲート電極
50 ゲート絶縁膜
70 ソース・ドレイン領域
90 エクステンション領域
95 サイドウォール
100 コンタクト層間絶縁膜
102 コンタクト
104 コンタクト
110 第1の配線層絶縁膜
112 第1の導体パターン
114 第1の導体パターン
120 第1のビア層間絶縁膜
122 第1のビア
124 第1のビア
130 第2の配線層絶縁膜
132 第2の導体パターン
134 第2の導体パターン
140 第2のビア層間絶縁膜
142 第2のビア
144 第2のビア
150 第3の配線層絶縁膜
152 第3の導体パターン
154 第3の導体パターン
160 第3のビア層間絶縁膜
200 TEG
210 TEGの構成単位
220 シールリング
300 ダイシング領域
400 半導体チップ
3 Internal circuit region 5 Crack 7 Conductor pattern 11 Substrate 12 Element isolation insulating film 13 P-type well 14 N-type well 15 P + diffusion layer 16 N + diffusion layer 30 Passivation film 32 First electrode pad 34 Second electrode pad 40 Gate electrode 50 Gate insulating film 70 Source / drain region 90 Extension region 95 Side wall 100 Contact interlayer insulating film 102 Contact 104 Contact 110 First wiring layer insulating film 112 First conductor pattern 114 First conductor pattern 120 First via layer Insulating film 122 First via 124 First via 130 Second wiring layer insulating film 132 Second conductor pattern 134 Second conductor pattern 140 Second via interlayer insulating film 142 Second via 144 Second via 150 Third wiring layer insulating film 152 Third conductor pattern 154 Third conductor pattern 160 Third via interlayer insulating film 200 TEG
210 TEG constituent unit 220 Seal ring 300 Dicing region 400 Semiconductor chip

Claims (8)

基板と、
前記基板上に積層された多層配線層と、
内部回路領域と、
前記多層配線層に形成され、前記内部回路領域を囲うシールリングと、
平面視で前記内部回路領域と前記シールリングとに挟まれた領域に設けられているTEGと、
を含み、
前記TEGは、
前記多層配線層の少なくとも2層に設けられている導体パターンの積層体と、
前記基板に形成されたP型ウェルと、
前記基板に形成されたN型ウェルとを有しており、
前記P型ウェルと前記N型ウェルは、平面視で交互に互いに接続された状態で配置されており、前記P型ウェルと前記N型ウェルのそれぞれに互いに異なる前記積層体が接続されている半導体装置。
A substrate,
A multilayer wiring layer laminated on the substrate;
Internal circuit area,
A seal ring formed in the multilayer wiring layer and surrounding the internal circuit region;
A TEG provided in a region sandwiched between the internal circuit region and the seal ring in plan view;
Including
The TEG is
A laminate of conductor patterns provided in at least two layers of the multilayer wiring layer;
A P-type well formed on the substrate;
An N-type well formed on the substrate,
The P-type well and the N-type well are arranged in a state of being alternately connected to each other in a plan view, and the P-type well and the N-type well are connected to the different stacked bodies. apparatus.
前記P型ウェルと前記N型ウェルが並んでいる方向は、ダイシング領域に対して、平行方向または垂直方向のいずれかの方向である請求項1に記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the direction in which the P-type well and the N-type well are aligned is either a parallel direction or a vertical direction with respect to the dicing region. 前記多層配線層に設けられ、前記P型ウェルに接続する前記積層体に接続する第1の電極パッドと、前記N型ウェルに接続する前記積層体に接続する第2の電極パッドを有している請求項1または2に記載の半導体装置。   A first electrode pad connected to the stacked body connected to the P-type well and connected to the stacked body connected to the N-type well; and a second electrode pad connected to the stacked body connected to the N-type well. The semiconductor device according to claim 1 or 2. 前記TEGは、前記半導体チップの全周にわたって設けられている請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the TEG is provided over the entire circumference of the semiconductor chip. 基板に不純物を注入するとともに、前記基板上に多層配線層を形成することにより、内部回路領域と、前記多層配線層に位置していて、前記内部回路領域を囲うシールリングと、平面視で前記内部回路領域と前記シールリングとに挟まれた領域に設けられているTEGと、を形成する形成工程と、
前記基板をダイシングすることによって半導体装置を切り出すダイシング工程と、
前記TEGにおける前記多層配線層に形成したクラックを評価する評価工程と、
を有しており、
前記TEGは、前記多層配線層の少なくとも2層に設けられている導体パターンの積層体と、前記基板に形成されたP型ウェルと、前記基板に形成されたN型ウェルとを有しており、前記P型ウェルと前記N型ウェルは、平面視で交互に互いに接続された状態で配置されており、前記P型ウェルと前記N型ウェルのそれぞれに互いに異なる前記積層体が接続されており、
前記評価工程は、前記TEGに流れるリーク電流を測定する半導体装置の製造方法。
Impurities are implanted into the substrate, and a multilayer wiring layer is formed on the substrate, whereby an internal circuit region, a seal ring located in the multilayer wiring layer and surrounding the internal circuit region, and the planar view A forming step of forming a TEG provided in a region sandwiched between an internal circuit region and the seal ring;
A dicing step of cutting out the semiconductor device by dicing the substrate;
An evaluation step for evaluating cracks formed in the multilayer wiring layer in the TEG;
Have
The TEG has a laminate of conductor patterns provided in at least two layers of the multilayer wiring layer, a P-type well formed in the substrate, and an N-type well formed in the substrate. The P-type well and the N-type well are alternately connected to each other in plan view, and the P-type well and the N-type well are connected to the different stacked bodies. ,
The evaluation step is a method of manufacturing a semiconductor device that measures a leakage current flowing through the TEG.
前記P型ウェルと前記N型ウェルが並んでいる方向は、ダイシング領域に対して、平行方向または垂直方向のいずれかの方向である請求項5に記載の半導体装置の製造方法。   6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein a direction in which the P-type well and the N-type well are aligned is either a parallel direction or a vertical direction with respect to the dicing region. 前記多層配線層に設けられ、前記P型ウェルに接続する前記積層体に接続する第1の電極パッドと、前記N型ウェルに接続する前記積層体に接続する第2の電極パッドを有している請求項5または6に記載の半導体装置の製造方法。   A first electrode pad connected to the stacked body connected to the P-type well and connected to the stacked body connected to the N-type well; and a second electrode pad connected to the stacked body connected to the N-type well. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5 or 6. 前記TEGは、前記半導体チップの全周にわたって設けられている請求項5乃至7のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the TEG is provided over the entire circumference of the semiconductor chip.
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