JP2021163806A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

To provide a semiconductor device capable of preventing crack propagation and also capable of suppressing the occurrence of further cracks.SOLUTION: A semiconductor device 100 includes an element formation region 110 where a circuit element is formed; and a protective wall formation region 120 where one or more protective walls 121, 122 are formed around the element formation region 110. In the element formation region 110, an anti-reflective film 111p is formed on the top face of the top layer of multilayer wiring 111 that electrically connects to each of the circuit elements. In the protective wall formation region 120, the one or more protective walls 121, 122 each have a multilayer wiring structure, and an anti-reflective film 121p is formed on a top face other than the top layer of the protective wall 122 located on the outermost edge of the protective walls 121, 122. Passivation films P1, P2 are formed on the top face of the element formation region 110 and the protective wall formation region 120, and the whole area of the top face of the top layer of the protective wall 122 is in contact with the passivation film P1.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same.

半導体製造プロセスには、ウエハ状の半導体基板上に形成された複数の半導体チップを分離する際に、ダイシングブレードと称する円形回転刃を回転させながらスクライブ領域に沿って移動させ切断するダイシング工程が含まれる。 The semiconductor manufacturing process includes a dicing step of moving a circular rotary blade called a dicing blade along a scribing region to cut it when separating a plurality of semiconductor chips formed on a wafer-shaped semiconductor substrate. Is done.

このダイシング工程においては切断面からクラックが発生する場合があるため、半導体チップの内側の素子形成領域にクラックが伝播しないように、素子形成領域の周縁に沿ってガードリングなどと称されるリング状の構造体が半導体チップごとに形成されているものがある。さらに、素子形成領域にクラックが伝播しないようにするだけでなく、水分やガスを浸入させないようにする保護壁もある。例えば、素子形成領域の周囲に金属壁を二重あるいはそれ以上形成し、相互に隣接する金属壁の最上層が溝状コンタクトホールの上方で相互に一体化させて、素子形成領域に水分や腐食性ガスを浸入させないようにする半導体装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Since cracks may occur from the cut surface in this dicing step, a ring shape called a guard ring or the like is formed along the peripheral edge of the element forming region so that the cracks do not propagate to the element forming region inside the semiconductor chip. The structure of is formed for each semiconductor chip. Further, there is a protective wall that not only prevents cracks from propagating into the device forming region but also prevents moisture and gas from entering. For example, double or more metal walls are formed around the device forming region, and the uppermost layers of adjacent metal walls are integrated with each other above the grooved contact hole to cause moisture and corrosion in the device forming region. A semiconductor device that prevents the ingress of sex gas has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開2013−128140号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-128140

一つの側面では、クラックの伝播を阻止するとともに、更なるクラックの発生を抑制することができる半導体装置を提供することを目的とする。 On one aspect, it is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of preventing the propagation of cracks and suppressing the occurrence of further cracks.

一つの実施形態では、半導体装置は、
半導体基板上に、複数の回路素子が形成されている素子形成領域と、平面視において前記素子形成領域の周囲に1以上の保護壁が形成されている保護壁形成領域と、を有し、
前記素子形成領域において、前記複数の回路素子と電気的にそれぞれ接続する多層配線の最上層の上面に高融点金属膜が形成されており、
前記保護壁形成領域において、前記1以上の保護壁が多層配線構造を有し、前記1以上の保護壁の最上層のうち最外縁に位置する前記保護壁の最上層以外の上面に前記高融点金属膜が形成されており、
前記素子形成領域及び前記保護壁形成領域における最上面にパッシベーション膜が形成され、前記最外縁に位置する前記保護壁の最上層の上面全域と前記パッシベーション膜とが接していること。
In one embodiment, the semiconductor device
It has an element forming region in which a plurality of circuit elements are formed on a semiconductor substrate, and a protective wall forming region in which one or more protective walls are formed around the element forming region in a plan view.
In the element forming region, a refractory metal film is formed on the upper surface of the uppermost layer of the multilayer wiring electrically connected to each of the plurality of circuit elements.
In the protective wall forming region, the one or more protective walls have a multi-layer wiring structure, and the high melting point is placed on an upper surface other than the uppermost layer of the protective wall located at the outermost edge of the uppermost layers of the one or more protective walls. A metal film is formed,
A passivation film is formed on the uppermost surfaces of the element forming region and the protective wall forming region, and the entire upper surface of the uppermost layer of the protective wall located at the outermost edge is in contact with the passivation film.

一つの側面では、クラックの伝播を阻止するとともに、更なるクラックの発生を抑制することができる半導体装置を提供することができる。 On one aspect, it is possible to provide a semiconductor device capable of preventing the propagation of cracks and suppressing the occurrence of further cracks.

図1は、第1の実施形態に係る半導体装置が形成されている半導体ウエハを示す概略上面図である。FIG. 1 is a schematic top view showing a semiconductor wafer on which the semiconductor device according to the first embodiment is formed. 図2は、図1で示した半導体ウエハの拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of the semiconductor wafer shown in FIG. 図3は、図2で示した複数の半導体装置のうちの1つを示す拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view showing one of the plurality of semiconductor devices shown in FIG. 図4は、図3で示したA−A線における断面を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic view showing a cross section taken along the line AA shown in FIG. 図5は、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. 図6は、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. 図7は、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. 図8は、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. 図9は、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. 図10は、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. 図11は、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. 図12は、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. 図13は、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. 図14は、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. 図15は、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. 図16は、第2の実施形態に係る半導体装置における断面を示す概略図である。FIG. 16 is a schematic view showing a cross section of the semiconductor device according to the second embodiment. 図17は、第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment. 図18は、第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。FIG. 18 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment.

本発明の一実施形態に係る半導体装置は、半導体基板上に、複数の回路素子が形成されている素子形成領域と、平面視において素子形成領域の周囲に1以上の保護壁が形成されている保護壁形成領域と、を有し、素子形成領域において、複数の回路素子と電気的にそれぞれ接続する多層配線の最上層の上面に高融点金属膜が形成されており、保護壁形成領域において、1以上の保護壁が多層配線構造を有し、1以上の保護壁の最上層のうち最外縁に位置する保護壁の最上層以外の上面に高融点金属膜が形成されており、素子形成領域及び保護壁形成領域における最上面にパッシベーション膜が形成され、最外縁に位置する保護壁の最上層の上面全域とパッシベーション膜とが接している。 In the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, an element forming region in which a plurality of circuit elements are formed is formed on the semiconductor substrate, and one or more protective walls are formed around the element forming region in a plan view. A refractory metal film is formed on the upper surface of the uppermost layer of the multilayer wiring that has a protective wall forming region and is electrically connected to a plurality of circuit elements in the element forming region. One or more protective walls have a multi-layer wiring structure, and a refractory metal film is formed on the upper surface other than the uppermost layer of the protective wall located at the outermost edge of the uppermost layers of one or more protective walls, and an element forming region is formed. A passivation film is formed on the uppermost surface of the protective wall forming region, and the entire upper surface of the uppermost layer of the protective wall located at the outermost edge is in contact with the passivation film.

本発明の一実施形態に係る半導体装置は、以下の知見に基づくものである。 The semiconductor device according to the embodiment of the present invention is based on the following findings.

半導体製造プロセスにおいて多層配線を形成する配線工程では、フォトリソグラフィによる加工精度を確保するために、高融点金属膜を金属配線の上面に形成する場合がある。また、金属配線の主成分がアルミニウムであるとエレクトロマイグレーションなどが発生しやすくなるため、これらの発生を抑制する目的で、金属配線の上面全域には高融点金属膜の機能と兼ねて窒化チタン膜を積層することが多い。
そして、半導体チップの表面全域には、水分やガスが素子形成領域に浸入しないようにパッシベーション膜を形成するようにしている。
In the wiring process of forming a multilayer wiring in a semiconductor manufacturing process, a refractory metal film may be formed on the upper surface of the metal wiring in order to ensure processing accuracy by photolithography. In addition, if the main component of the metal wiring is aluminum, electromigration and the like are likely to occur. Therefore, for the purpose of suppressing these occurrences, a titanium nitride film that also functions as a refractory metal film covers the entire upper surface of the metal wiring. Are often laminated.
A passivation film is formed on the entire surface of the semiconductor chip so that moisture and gas do not enter the device forming region.

このように各膜を形成した場合、例えば、特許文献1に記載されているような従来の半導体装置では、保護壁によりクラックの伝播を抑制することができ、かつマイグレーションによる不具合の発生、及び表面から水分やガスの浸入を抑制することができる。
しかしながら、保護壁の最上層に窒化チタン膜が形成されていると、クラックから浸入した水分で窒化チタン膜が酸化して体積が膨張し、これにより生じたクラックから更に水分が浸入することを繰り返すことになり、窒化チタン膜の上に形成されているパッシベーション膜に連鎖的にクラックが発生する。すると、従来の半導体装置では、素子形成領域の内部に形成されている回路素子に水分が浸入しやすくなるため、半導体装置の信頼性が低下してしまうという問題があった。
When each film is formed in this way, for example, in a conventional semiconductor device as described in Patent Document 1, the protective wall can suppress the propagation of cracks, and the occurrence of defects due to migration and the surface surface. It is possible to suppress the infiltration of water and gas.
However, when the titanium nitride film is formed on the uppermost layer of the protective wall, the titanium nitride film is oxidized by the moisture infiltrated from the cracks to expand the volume, and the moisture infiltrates further from the cracks generated thereby repeatedly. As a result, cracks occur in a chain reaction in the passivation film formed on the titanium nitride film. Then, in the conventional semiconductor device, there is a problem that the reliability of the semiconductor device is lowered because moisture easily penetrates into the circuit element formed inside the element forming region.

そこで、本発明の一実施形態に係る半導体装置は、保護壁形成領域において、1以上の保護壁が多層配線構造を有し、1以上の保護壁の最上層のうち最外縁に位置する保護壁の最上層以外の上面に高融点金属膜が形成されている。また、この半導体装置は、素子形成領域及び保護壁形成領域における最上面にパッシベーション膜が形成され、最外縁に位置する保護壁の最上層の上面全域とパッシベーション膜とが接している。言い換えると、この半導体装置は、1以上の保護壁のうち少なくとも最外縁に位置する保護壁の最上層の上面全域に高融点金属膜が配置されていない。
これにより、ダイシングの際に最外縁の保護壁の最上層の上面に達したクラックから水分が浸入しても、そこに高融点金属膜が配置されていないため、高融点金属膜、特に窒化チタン膜の膨張で生じるクラックの連鎖を抑制することができる。
つまり、本発明の一実施形態に係る半導体装置では、ダイシング工程でのクラックの伝播を阻止するとともに、保護壁を起点とする更なるクラックの発生を抑制することができる。
Therefore, in the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, in the protective wall forming region, one or more protective walls have a multi-layer wiring structure, and the protective wall located at the outermost edge of the uppermost layer of the one or more protective walls. A refractory metal film is formed on the upper surface other than the uppermost layer. Further, in this semiconductor device, a passivation film is formed on the uppermost surfaces of the element forming region and the protective wall forming region, and the entire upper surface of the uppermost layer of the protective wall located at the outermost edge is in contact with the passivation film. In other words, in this semiconductor device, the refractory metal film is not arranged over the entire upper surface of the uppermost layer of the protective wall located at least the outermost edge of the one or more protective walls.
As a result, even if moisture infiltrates through cracks that reach the upper surface of the uppermost layer of the outermost protective wall during dicing, the refractory metal film is not arranged there, so that the refractory metal film, especially titanium nitride, is formed. It is possible to suppress the chain of cracks caused by the expansion of the film.
That is, in the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, it is possible to prevent the propagation of cracks in the dicing step and suppress the occurrence of further cracks starting from the protective wall.

さらに、本発明の一実施形態に係る半導体装置は、上記のように、最外縁に位置する保護壁を起点とする更なるクラックの発生を抑制していることから、その保護壁の内側に存在する素子形成領域までクラックが到達しにくく、高融点金属膜が水分で膨張してしまうおそれが少ない。このため、素子形成領域においては、多層配線の最上層の上面に窒化チタン膜を配置することにより、当該最上層にある金属配線におけるエレクトロマイグレーション、ストレスマイグレーションなどの発生を抑制することができる。 Further, the semiconductor device according to the embodiment of the present invention exists inside the protective wall because it suppresses the occurrence of further cracks starting from the protective wall located at the outermost edge as described above. It is difficult for cracks to reach the element forming region, and there is little risk that the refractory metal film will expand due to moisture. Therefore, in the element forming region, by arranging the titanium nitride film on the upper surface of the uppermost layer of the multilayer wiring, it is possible to suppress the occurrence of electromigration, stress migration, etc. in the metal wiring on the uppermost layer.

また、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に、複数の回路素子が形成されている素子形成領域と、平面視において素子形成領域の周囲に1以上の保護壁が形成されている保護壁形成領域と、を有する半導体装置の製造方法である。この半導体装置の製造方法は、素子形成領域及び保護壁形成領域において、複数の回路素子と電気的にそれぞれ接続する多層配線を形成するとともに、多層配線構造を有する1以上の保護壁を形成する工程と、多層配線及び1以上の保護壁の最上層の上面に高融点金属膜を形成する工程と、素子形成領域及び保護壁形成領域における最上面にパッシベーション膜を形成する工程と、を含む。また、この半導体装置の製造方法は、保護壁形成領域において、パッシベーション膜を形成する前に、1以上の保護壁のうち少なくとも最外縁に位置する保護壁の最上層の上面全域から高融点金属膜を除去する工程を含む。
これにより、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法で、本発明の一実施形態に係る半導体装置を製造することできる。
なお、この半導体装置の製造方法においては、パッシベーション膜を形成する前に、1以上の保護壁のうち少なくとも最外縁に位置する保護壁の最上層の上面全域から高融点金属膜を除去するようにしたが、これに限ることはない。例えば、多層配線及び1以上の保護壁の最上層のうち、最外縁に位置する保護壁の最上層以外の上面に高融点金属膜を形成する工程と、素子形成領域及び保護壁形成領域における最上面に、最外縁に位置する保護壁の最上層の上面全域と接するようにパッシベーション膜を形成する工程と、を含むようにしてよい。
Further, in the method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, there is an element forming region in which a plurality of circuit elements are formed on a semiconductor substrate, and one or more protective walls around the element forming region in a plan view. It is a method of manufacturing a semiconductor device having a protective wall forming region in which is formed. The method for manufacturing this semiconductor device is a step of forming a multi-layer wiring electrically connected to a plurality of circuit elements in an element forming region and a protective wall forming region, and forming one or more protective walls having a multi-layer wiring structure. This includes a step of forming a refractory metal film on the upper surface of the uppermost layer of the multilayer wiring and one or more protective walls, and a step of forming a passivation film on the uppermost surface of the device forming region and the protective wall forming region. Further, in this method of manufacturing a semiconductor device, a refractory metal film is formed from the entire upper surface of the uppermost layer of the protective wall located at least the outermost edge of one or more protective walls before the passivation film is formed in the protective wall forming region. Includes the step of removing.
Thereby, the semiconductor device according to the embodiment of the present invention can be manufactured by the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention.
In the method of manufacturing this semiconductor device, the refractory metal film is removed from the entire upper surface of the uppermost layer of the protective wall located at least the outermost edge of one or more protective walls before the passivation film is formed. However, it is not limited to this. For example, among the uppermost layers of the multilayer wiring and one or more protective walls, a step of forming a refractory metal film on the upper surface other than the uppermost layer of the protective wall located at the outermost edge, and the most in the element forming region and the protective wall forming region. The upper surface may include a step of forming a passivation film so as to be in contact with the entire upper surface of the uppermost layer of the protective wall located at the outermost edge.

次に、本発明の半導体装置の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、実施形態において例示される各構成要素の寸法、材質、形状、当該各構成要素の相対配置などは、本発明が適用される装置の構成、各種条件等により適宜変更されてもよい。
Next, each embodiment of the semiconductor device of the present invention will be described with reference to the drawings.
The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of each component exemplified in the embodiment may be appropriately changed depending on the configuration of the device to which the present invention is applied, various conditions, and the like.

各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
また、図面において、X方向、Y方向及びZ方向は、互いに直交する。X方向と、当該X方向の反対の方向(−X方向)とを含む方向を「X軸方向」といい、Y方向(上方向)と、当該Y方向の反対の方向(−Y方向、下方向)とを含む方向を「Y軸方向」といい、Z方向と、当該Z方向の反対の方向(−Z方向)とを含む方向を「Z軸方向」(高さ方向、厚さ方向)という。
さらに、X軸方向及びY軸方向を含む平面を「XY面」といい、X軸方向及びZ軸方向を含む平面を「XZ面」といい、Y軸方向及びZ軸方向を含む平面を「YZ面」という。
In each drawing, the same components may be designated by the same reference numerals and duplicate description may be omitted.
Further, in the drawings, the X direction, the Y direction, and the Z direction are orthogonal to each other. The direction including the X direction and the direction opposite to the X direction (-X direction) is called "X-axis direction", and the direction opposite to the Y direction (upward) and the Y direction (-Y direction, down). The direction including the direction) is referred to as the "Y-axis direction", and the direction including the Z direction and the direction opposite to the Z direction (-Z direction) is the "Z-axis direction" (height direction, thickness direction). That is.
Further, the plane including the X-axis direction and the Y-axis direction is referred to as an "XY plane", the plane including the X-axis direction and the Z-axis direction is referred to as an "XZ plane", and the plane including the Y-axis direction and the Z-axis direction is referred to as "X-axis direction". It is called "YZ plane".

(第1の実施形態)
(半導体基板)
図1は、第1の実施形態に係る半導体装置が形成されている半導体ウエハを示す概略上面図である。
図1に示すように、シリコン半導体基板である半導体ウエハWを平面視すると、複数の半導体装置100は、半導体ウエハWの表面に形成されている。
なお、半導体ウエハWの形状、構造、大きさ及び材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
(First Embodiment)
(Semiconductor substrate)
FIG. 1 is a schematic top view showing a semiconductor wafer on which the semiconductor device according to the first embodiment is formed.
As shown in FIG. 1, when the semiconductor wafer W, which is a silicon semiconductor substrate, is viewed in a plan view, the plurality of semiconductor devices 100 are formed on the surface of the semiconductor wafer W.
The shape, structure, size and material of the semiconductor wafer W are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.

図2は、図1で示した半導体ウエハの拡大図である。
図2に示すように、複数の半導体装置100は、半導体チップとして切り離す際の切削領域であるスクライブ領域Sで矩形状に分断されており、それぞれ素子形成領域110及び保護壁形成領域120を有する。
なお、スクライブ領域Sの形状及び大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
FIG. 2 is an enlarged view of the semiconductor wafer shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the plurality of semiconductor devices 100 are divided into a rectangular shape by a scribe region S, which is a cutting region when the semiconductor chip is separated, and each has an element forming region 110 and a protective wall forming region 120, respectively.
The shape and size of the scribe region S are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.

<半導体装置>
図3は、図2で示した複数の半導体装置のうちの1つを示す拡大図である。
図3に示すように、半導体装置100の保護壁形成領域120には、素子形成領域110の周囲を二重に囲むように、第1の保護壁121及び第2の保護壁122が形成されている。
なお、このような保護壁は、ガードリング、シールリング、耐湿リング、金属リング、クラックストップなどと称されることがある。
<Semiconductor device>
FIG. 3 is an enlarged view showing one of the plurality of semiconductor devices shown in FIG.
As shown in FIG. 3, in the protective wall forming region 120 of the semiconductor device 100, a first protective wall 121 and a second protective wall 122 are formed so as to double surround the element forming region 110. There is.
Such a protective wall may be referred to as a guard ring, a seal ring, a moisture-resistant ring, a metal ring, a crack stop, or the like.

図4は、図3で示したA−A線における断面を示す概略図である。
図4に示すように、半導体装置100には、第1の保護壁121及び第2の保護壁122が保護壁形成領域120に形成されている。第1の保護壁121及び第2の保護壁122は、素子形成領域110の多層配線111と同等の深さを有する。
また、最上面には、素子形成領域110に水分やガスが浸入しないようにパッシベーション膜P1,P2が形成されている。
FIG. 4 is a schematic view showing a cross section taken along the line AA shown in FIG.
As shown in FIG. 4, in the semiconductor device 100, a first protective wall 121 and a second protective wall 122 are formed in the protective wall forming region 120. The first protective wall 121 and the second protective wall 122 have a depth equivalent to that of the multilayer wiring 111 of the element forming region 110.
Further, on the uppermost surface, passivation films P1 and P2 are formed so that moisture and gas do not enter the element forming region 110.

<<素子形成領域>>
素子形成領域110には、複数の回路素子と、複数の回路素子を電気的に接続する多層配線111とが形成されている。
複数の回路素子としては、例えば、トランジスタ、容量、抵抗、ヒューズなどが挙げられるが、図4中には、複数の回路素子の一例としてトランジスタTrを図示した。
<< Element formation area >>
A plurality of circuit elements and a multilayer wiring 111 for electrically connecting the plurality of circuit elements are formed in the element forming region 110.
Examples of the plurality of circuit elements include a transistor, a capacitance, a resistor, a fuse, and the like. In FIG. 4, a transistor Tr is shown as an example of the plurality of circuit elements.

−多層配線−
多層配線111は、複数の回路素子の上方に配置され、複数の回路素子を電気的に接続することにより、例えば、基準電圧発生回路などを形成する。
多層配線111は、層間絶縁膜L1から層間絶縁膜L4を貫通するように設けられている。この多層配線111は、プラグの上面に金属配線が配置され、かつ金属配線の側面以外をバリアメタル膜及び反射防止膜で覆った構造体を積層して形成されている。
-Multi-layer wiring-
The multilayer wiring 111 is arranged above the plurality of circuit elements, and by electrically connecting the plurality of circuit elements, for example, a reference voltage generating circuit or the like is formed.
The multilayer wiring 111 is provided so as to penetrate from the interlayer insulating film L1 to the interlayer insulating film L4. The multilayer wiring 111 is formed by laminating a structure in which a metal wiring is arranged on the upper surface of the plug and the side surface of the metal wiring is covered with a barrier metal film and an antireflection film.

バリアメタル膜111a,111e,111i,111mは、層間絶縁膜L1,L2,L3,L4の上面にそれぞれ積層される金属配線111c,111g,111k,111oの下地として形成されている。また、層間絶縁膜L1,L2,L3,L4の上面からエッチングでそれぞれ設けられたビアホール内部にも形成されている。
このバリアメタル膜111a,111e,111i,111mは、チタン膜及び窒化チタン膜(以下、「Ti/TiN膜」と称する)で形成されている。
The barrier metal films 111a, 111e, 111i, 111m are formed as bases for the metal wirings 111c, 111g, 111k, 111o laminated on the upper surfaces of the interlayer insulating films L1, L2, L3, L4, respectively. It is also formed inside via holes provided by etching from the upper surfaces of the interlayer insulating films L1, L2, L3, and L4.
The barrier metal films 111a, 111e, 111i, 111m are formed of a titanium film and a titanium nitride film (hereinafter, referred to as "Ti / TiN film").

プラグ111b,111f,111j,111nは、バリアメタル膜が形成されているビアホール内部に、タングステンを堆積して形成されている。 The plugs 111b, 111f, 111j, 111n are formed by depositing tungsten inside a via hole on which a barrier metal film is formed.

金属配線111c,111g,111k,111oは、プラグ111b,111f,111j,111nの上面及びその周囲に位置するバリアメタル膜の上面に、アルミニウム合金であるAl−Cuを堆積して形成されている。 The metal wirings 111c, 111g, 111k, 111o are formed by depositing Al—Cu, which is an aluminum alloy, on the upper surface of the plugs 111b, 111f, 111j, 111n and the upper surface of the barrier metal film located around the plugs 111c, 111g, 111k, 111o.

高融点金属膜としての反射防止膜111d,111h,111l,111pは、金属配線111c,111g,111k,111oの上面全域に形成されている。つまり、多層配線111の最上層の上面に、高融点金属膜が形成されている。
この反射防止膜111d,111h,111l,111pは、バリアメタル膜111a,111e,111i,111mと同様に、Ti/TiN膜で形成されている。
なお、Ti/TiN膜で形成されているバリアメタル膜も高融点金属膜といえる。
The antireflection films 111d, 111h, 111l, 111p as the refractory metal film are formed on the entire upper surface of the metal wirings 111c, 111g, 111k, 111o. That is, a refractory metal film is formed on the upper surface of the uppermost layer of the multilayer wiring 111.
The antireflection films 111d, 111h, 111l, 111p are formed of a Ti / TiN film like the barrier metal films 111a, 111e, 111i, 111m.
A barrier metal film formed of a Ti / TiN film can also be said to be a refractory metal film.

層間絶縁膜L1,L2,L3,L4は、本実施形態では燐及びホウ素を添加したシリコン酸化膜(以下、「BPSG膜」と称する)であるが、例えば、他のシリコン酸化膜、シリコン炭化膜、シリコン炭窒化膜などとの積層構造としてもよい。 The interlayer insulating films L1, L2, L3, and L4 are silicon oxide films (hereinafter referred to as "BPSG films") to which phosphorus and boron are added in the present embodiment. For example, other silicon oxide films and silicon carbide films are used. , A laminated structure with a silicon carbon nitride film or the like may be used.

<<保護壁形成領域>>
保護壁形成領域120には、上述のとおり、素子形成領域110の周囲を二重に囲むように、第1の保護壁121及び第2の保護壁122が形成されている。
なお、このような保護壁は、ガードリング、シールリング、耐湿リング、金属リング、クラックストップなどと称されることがある。
<< Protective wall formation area >>
As described above, the protective wall forming region 120 is formed with the first protective wall 121 and the second protective wall 122 so as to double surround the element forming region 110.
Such a protective wall may be referred to as a guard ring, a seal ring, a moisture-resistant ring, a metal ring, a crack stop, or the like.

−第1の保護壁−
第1の保護壁121は、層間絶縁膜L1から層間絶縁膜L4を貫通するように設けられている。この第1の保護壁121は、プラグの上面に金属配線が配置され、かつ金属配線の側面以外をバリアメタル膜及び反射防止膜で覆った構造体を積層して形成されている。
-First protective wall-
The first protective wall 121 is provided so as to penetrate the interlayer insulating film L1 from the interlayer insulating film L4. The first protective wall 121 is formed by laminating a structure in which metal wiring is arranged on the upper surface of the plug and the side surface of the metal wiring is covered with a barrier metal film and an antireflection film.

バリアメタル膜121a,121e,121i,121mは、層間絶縁膜L1,L2,L3,L4の上面にそれぞれ積層される金属配線121c,121g,121k,121oの下地として形成されている。また、層間絶縁膜L1,L2,L3,L4の上面からエッチングでそれぞれ設けられた溝状ビアホール内部にも形成されている。この溝状ビアホールは、素子形成領域110の周囲を囲むように、溝状に連続的に形成される。
このバリアメタル膜121a,121e,121i,121mは、Ti/TiN膜で形成されている。
The barrier metal films 121a, 121e, 121i, 121m are formed as bases for the metal wirings 121c, 121g, 121k, 121o laminated on the upper surfaces of the interlayer insulating films L1, L2, L3, and L4, respectively. It is also formed inside the groove-shaped via holes provided by etching from the upper surfaces of the interlayer insulating films L1, L2, L3, and L4. The groove-shaped via holes are continuously formed in a groove shape so as to surround the element forming region 110.
The barrier metal films 121a, 121e, 121i, 121m are formed of a Ti / TiN film.

溝状プラグ121b,121f,121j,121nは、溝状ビアホール内部に、バリアメタル膜を下地としてタングステンを堆積して形成されている。 The groove-shaped plugs 121b, 121f, 121j, 121n are formed by depositing tungsten on the inside of the groove-shaped via hole with a barrier metal film as a base.

金属配線121c,121g,121k,121oは、溝状プラグ121b,121f,121j,121nの上面及びその周囲に位置するバリアメタル膜の上面に、Al−Cuを堆積して形成されている。 The metal wirings 121c, 121g, 121k, 121o are formed by depositing Al-Cu on the upper surface of the groove-shaped plugs 121b, 121f, 121j, 121n and the upper surface of the barrier metal film located around the groove plugs 121b, 121f, 121j, 121n.

高融点金属膜としての反射防止膜121d,121h,121l,121pは、金属配線121c,121g,121k,121oの上面全域に形成されている。つまり、第1の保護壁121の最上層の上面に、高融点金属膜が形成されている。
この反射防止膜121d,121h,121l,121pは、バリアメタル膜121a,121e,121i,121mと同様に、Ti/TiN膜で形成されている。
The antireflection films 121d, 121h, 121l, 121p as the refractory metal film are formed on the entire upper surface of the metal wiring 121c, 121g, 121k, 121o. That is, a refractory metal film is formed on the upper surface of the uppermost layer of the first protective wall 121.
The antireflection films 121d, 121h, 121l, 121p are formed of a Ti / TiN film like the barrier metal films 121a, 121e, 121i, 121m.

このように、半導体装置100は、金属配線の上面及び下面の一部に高融点金属膜が形成されていることにより、金属配線にアルミニウムや銅が含まれていても、金属配線の周縁にある層間絶縁膜に金属配線からアルミニウムや銅が拡散しにくくなるため、エレクトロマイグレーションなどを抑制することができる。また、金属配線の上面に形成されている高融点金属膜が反射防止膜として機能するため、フォトリソグラフィによる加工精度を高めることができる。 As described above, since the refractory metal film is formed on a part of the upper surface and the lower surface of the metal wiring, the semiconductor device 100 is on the peripheral edge of the metal wiring even if the metal wiring contains aluminum or copper. Since aluminum and copper are less likely to diffuse from the metal wiring to the interlayer insulating film, electromigration and the like can be suppressed. Further, since the refractory metal film formed on the upper surface of the metal wiring functions as an antireflection film, the processing accuracy by photolithography can be improved.

−第2の保護壁−
第2の保護壁122は、第1の保護壁121の最上層における金属配線の上面の高融点金属膜が全域で除去されているため、最上層における金属配線の上面全域がパッシベーション膜P1と接している以外は第1の保護壁121と同様の構造を有する。言い換えると、第1の保護壁121と比較すると、第2の保護壁122の最上層である金属配線122oの上面には、高融点金属膜が配置されていない点で異なる。
これにより、ダイシングの際に金属配線122oの上面に達したクラックから水分が浸入しても、高融点金属膜の酸化による体積の膨張でパッシベーション膜P1,P2にクラックが発生することを抑制できる。すなわち、第2の保護壁122は、クラックの伝播を阻止するとともに、第2の保護壁122を起点とする更なるクラックの発生を抑制することができる。
-Second protective wall-
In the second protective wall 122, since the refractory metal film on the upper surface of the metal wiring in the uppermost layer of the first protective wall 121 is removed in the entire area, the entire upper surface of the metal wiring in the uppermost layer is in contact with the passivation film P1. It has the same structure as the first protective wall 121 except that it has a structure similar to that of the first protective wall 121. In other words, as compared with the first protective wall 121, the upper surface of the metal wiring 122o, which is the uppermost layer of the second protective wall 122, is different in that the refractory metal film is not arranged.
As a result, even if water infiltrates through the cracks that reach the upper surface of the metal wiring 122o during dicing, it is possible to prevent cracks from occurring in the passivation films P1 and P2 due to volume expansion due to oxidation of the refractory metal film. That is, the second protective wall 122 can prevent the propagation of cracks and suppress the occurrence of further cracks starting from the second protective wall 122.

また、互いに隣接する第1の保護壁121及び第2の保護壁122は、それぞれ離間して配置されている。第1の保護壁121と第2の保護壁122との距離としては、第2の保護壁122のTi/TiN膜が膨張してクラックが発生しても、そのクラックが第1の保護壁121に達しない程度に離間することが好ましい。
これにより、ダイシングの際のクラックが最上層でない他の層に達した場合には、第2の保護壁122を起点とする更なるクラックが発生しても、クラックが隣接する第1の保護壁121に伝播しにくくすることができる。
Further, the first protective wall 121 and the second protective wall 122 adjacent to each other are arranged apart from each other. As for the distance between the first protective wall 121 and the second protective wall 122, even if the Ti / TiN film of the second protective wall 122 expands and cracks occur, the cracks are the first protective wall 121. It is preferable to separate them to the extent that they do not reach.
As a result, when the cracks during dicing reach other layers other than the uppermost layer, even if further cracks are generated starting from the second protective wall 122, the cracks are adjacent to the first protective wall. It can be made difficult to propagate to 121.

<<パッシベーション膜>>
パッシベーション膜P1は、プラズマにより形成されたシリコン酸化膜であり、半導体ウエハW表面全域、即ち素子形成領域110、保護壁形成領域120及びスクライブ領域Sの全域における最上面に形成されている。
パッシベーション膜P2は、プラズマにより形成されたシリコン窒化膜であり、パッシベーション膜P1と同様に、素子形成領域110、保護壁形成領域120及びスクライブ領域Sの全域における最上面に形成されている。
これらのパッシベーション膜P1,P2は、クラックが発生すると水分やガスが浸入しやすくなるため、少なくとも製造時にクラックが発生しないようにする必要がある。
<< Passivation Membrane >>
The passivation film P1 is a silicon oxide film formed by plasma, and is formed on the uppermost surface of the entire surface of the semiconductor wafer W, that is, the entire surface of the element forming region 110, the protective wall forming region 120, and the scribe region S.
The passivation film P2 is a silicon nitride film formed by plasma, and like the passivation film P1, is formed on the uppermost surface of the entire area of the element forming region 110, the protective wall forming region 120, and the scribe region S.
When cracks occur in these passivation films P1 and P2, moisture and gas easily infiltrate. Therefore, it is necessary to prevent cracks from occurring at least during manufacturing.

このように、半導体装置100は、保護壁121,122の最上層のうち、最外縁に位置する保護壁122の最上層以外の上面に高融点金属膜が形成されており、素子形成領域110及び保護壁形成領域120における最上面にパッシベーション膜P1,P2が形成され、最外縁に位置する保護壁122の最上層の上面全域とパッシベーション膜P1とが接している。 As described above, in the semiconductor device 100, the refractory metal film is formed on the upper surface other than the uppermost layer of the protective wall 122 located at the outermost edge of the uppermost layers of the protective walls 121 and 122, and the element forming region 110 and the element forming region 110 are formed. Passivation films P1 and P2 are formed on the uppermost surface of the protective wall forming region 120, and the entire upper surface of the uppermost layer of the protective wall 122 located at the outermost edge is in contact with the passivation film P1.

(半導体装置の製造方法)
次に、第1の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。
第1の実施形態に係る半導体装置100の製造方法は、素子形成工程と、配線工程と、を含む。
(Manufacturing method of semiconductor device)
Next, a method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described.
The method for manufacturing the semiconductor device 100 according to the first embodiment includes an element forming step and a wiring step.

<素子形成工程>
素子形成工程は、素子形成領域110に複数の回路素子を形成する工程であり、フロントエンドと称することもある。ここでは、回路素子の形成の一例として、トランジスタTrを半導体ウエハW上に形成した例を図5に示す。
<Element formation process>
The element forming step is a step of forming a plurality of circuit elements in the element forming region 110, and is sometimes referred to as a front end. Here, as an example of forming the circuit element, FIG. 5 shows an example in which the transistor Tr is formed on the semiconductor wafer W.

トランジスタTrは、P型ウェル領域1と、分離用酸化膜2と、ゲート酸化膜3と、ソース・ドレイン領域4と、ゲート電極5と、を構造的に組み合わせて形成される。
トランジスタTrを形成するには、まずLOCOS(LOCal Oxidation of Silicon)である分離用酸化膜2により分離されているアクティブ領域の一部にボロンを注入してP型ウェル領域1を形成する。次に、P型ウェル領域1の表面の一部にN型のチャネルドープ領域を形成し、このチャネルドープ領域の上にゲート酸化膜3を形成する。次に、ゲート酸化膜3の上に形成したポリシリコン膜に低濃度のリンを注入してゲート電極5を形成する。次に、ゲート酸化膜3の下のチャネルドープ領域を挟み込む位置に、高濃度のN型のソース・ドレイン領域4をP型ウェル領域1の表面に形成する。
そして、BPSG膜である層間絶縁膜L1を半導体ウエハW全域に形成する。
The transistor Tr is formed by structurally combining a P-type well region 1, a separation oxide film 2, a gate oxide film 3, a source / drain region 4, and a gate electrode 5.
In order to form the transistor Tr, first, boron is injected into a part of the active region separated by the separation oxide film 2 which is LOCOS (LOCal Oxidation of Silicon) to form the P-type well region 1. Next, an N-type channel-doped region is formed on a part of the surface of the P-type well region 1, and a gate oxide film 3 is formed on the channel-doped region. Next, a low-concentration phosphorus is injected into the polysilicon film formed on the gate oxide film 3 to form the gate electrode 5. Next, a high-concentration N-type source / drain region 4 is formed on the surface of the P-type well region 1 at a position sandwiching the channel-doped region under the gate oxide film 3.
Then, the interlayer insulating film L1 which is a BPSG film is formed over the entire semiconductor wafer W.

なお、これらは必要な部分にフォトマスク処理を行うフォトリソグラフィにより形成する。
また、本実施形態では、分離用酸化膜をLOCOSとしたが、これに限ることなく、例えば、STI(Shallow Trench Isolation)などとしてもよい。
It should be noted that these are formed by photolithography in which a necessary portion is photomasked.
Further, in the present embodiment, the separation oxide film is LOCOS, but the present invention is not limited to this, and for example, STI (Shallow Trench Isolation) may be used.

<配線工程>
配線工程は、素子形成領域110に複数の回路素子と電気的に接続する多層配線111を形成する工程であり、バックエンドと称することもある。また、この配線工程では、多層配線111を形成すると同時に、保護壁形成領域120において多層配線構造を有する第1の保護壁121及び第2の保護壁122を形成する。
<Back end of line>
The wiring step is a step of forming a multilayer wiring 111 that is electrically connected to a plurality of circuit elements in the element forming region 110, and is sometimes referred to as a back end. Further, in this wiring step, at the same time as forming the multilayer wiring 111, the first protective wall 121 and the second protective wall 122 having the multilayer wiring structure are formed in the protective wall forming region 120.

具体的には、まず層間絶縁膜L1の上面において、回路素子と接続する位置及び保護壁を設ける位置に、フォトリソグラフィによる選択的なエッチングでビアホールを設けた後(図6参照)、Ti/TiN膜であるバリアメタル膜をウエハ全域に形成する(図7参照)。 Specifically, first, on the upper surface of the interlayer insulating film L1, via holes are provided by selective etching by photolithography at the positions where the circuit elements are connected and the protective walls are provided (see FIG. 6), and then Ti / TiN. A barrier metal film, which is a film, is formed over the entire wafer (see FIG. 7).

次に、バリアメタル膜の上にタングステンを堆積させた後(図8参照)、層間絶縁膜L1の上面にバリアメタル膜を残すように平坦化することで、ビアホール内にタングステンのプラグ111bを形成する(図9参照)。 Next, after depositing tungsten on the barrier metal film (see FIG. 8), the tungsten plug 111b is formed in the via hole by flattening the interlayer insulating film L1 so as to leave the barrier metal film on the upper surface. (See FIG. 9).

次に、平坦化された面、即ちバリアメタル膜及びプラグ111bの上面にAl−Cuの金属配線を形成した後、Ti/TiN膜である反射防止膜(高融点金属膜)をウエハ全域に形成する(図10参照)。 Next, after forming the metal wiring of Al—Cu on the flattened surface, that is, the barrier metal film and the upper surface of the plug 111b, an antireflection film (melting point metal film) which is a Ti / TiN film is formed over the entire wafer. (See FIG. 10).

そして、素子形成領域110においては複数の回路素子を電気的に接続する金属配線としての形状に、保護壁形成領域120においては素子形成領域110の周囲を囲むリング状に、高融点金属膜、金属配線及びバリアメタル膜をフォトリソグラフィで選択的にエッチングして除去する。 Then, in the element forming region 110, the shape as a metal wiring for electrically connecting a plurality of circuit elements, and in the protective wall forming region 120, a ring shape surrounding the element forming region 110, a refractory metal film and a metal. The wiring and barrier metal film are selectively etched and removed by photolithography.

すると、図11に示すように、素子形成領域110には、バリアメタル膜111a、プラグ111b、金属配線111c及び反射防止膜111dによる組合せの多層配線111の一部が形成される。また、これと同時に、保護壁形成領域120には、バリアメタル膜121a、溝状プラグ121b、金属配線121c及び反射防止膜121dによる組合せの第1の保護壁121の一部と、バリアメタル膜122a、溝状プラグ122b、金属配線122c及び高融点金属膜122dによる組合せの第2の保護壁122の一部とが形成される。
次に、図12に示すように、BPSG膜である層間絶縁膜L2をウエハ全域に形成する。
Then, as shown in FIG. 11, a part of the multilayer wiring 111 which is a combination of the barrier metal film 111a, the plug 111b, the metal wiring 111c, and the antireflection film 111d is formed in the element forming region 110. At the same time, in the protective wall forming region 120, a part of the first protective wall 121 combined with the barrier metal film 121a, the grooved plug 121b, the metal wiring 121c and the antireflection film 121d, and the barrier metal film 122a , The grooved plug 122b, the metal wiring 122c, and a part of the second protective wall 122 of the combination of the refractory metal film 122d are formed.
Next, as shown in FIG. 12, the interlayer insulating film L2, which is a BPSG film, is formed over the entire wafer.

配線工程においてこのような処理を繰り返すことにより、バリアメタル膜、(溝状)プラグ、金属配線及び高融点金属膜による構造体を順次積層することで、最上層以外の多層配線111、第1の保護壁121及び第2の保護壁122を形成する。
次に、最上層の形成について説明する。
By repeating such a process in the wiring process, a structure made of a barrier metal film, a (grooved) plug, a metal wiring, and a refractory metal film is sequentially laminated, so that the multilayer wiring 111 other than the uppermost layer, the first The protective wall 121 and the second protective wall 122 are formed.
Next, the formation of the uppermost layer will be described.

図13は、多層配線111、第1の保護壁121及び第2の保護壁122の最上層の上面に窒化チタン膜を含む高融点金属膜が形成されている状態を示す。
この状態から、第2の保護壁122の上方に形成されている高融点金属膜をフォトリソグラフィで選択的にエッチングして除去する(図14参照)。つまり、保護壁形成領域120において、最外縁に位置する第2の保護壁122の最上層である金属配線122oの上面全域から高融点金属膜である反射防止膜を除去する。
FIG. 13 shows a state in which a refractory metal film containing a titanium nitride film is formed on the upper surface of the uppermost layer of the multilayer wiring 111, the first protective wall 121, and the second protective wall 122.
From this state, the refractory metal film formed above the second protective wall 122 is selectively etched and removed by photolithography (see FIG. 14). That is, in the protective wall forming region 120, the antireflection film which is a refractory metal film is removed from the entire upper surface of the metal wiring 122o which is the uppermost layer of the second protective wall 122 located at the outermost edge.

そして、図15に示すように、多層配線111では複数の回路素子を電気的に接続する金属配線としての形状に、第1の保護壁121では素子形成領域110の周囲を囲むリング状に、反射防止膜、金属配線及びバリアメタル膜をエッチングで除去する。なお、第2の保護壁122では、反射防止膜は既に除去されているので、金属配線及びバリアメタル膜をリング状に除去する。 Then, as shown in FIG. 15, the multilayer wiring 111 is reflected in the shape of a metal wiring for electrically connecting a plurality of circuit elements, and the first protective wall 121 is reflected in the shape of a ring surrounding the element forming region 110. The prevention film, metal wiring and barrier metal film are removed by etching. Since the antireflection film has already been removed from the second protective wall 122, the metal wiring and the barrier metal film are removed in a ring shape.

最後に、ウエハ全域の最上面において、パッシベーション膜P1を形成した後、パッシベーション膜P2を形成する(図4参照)。
このような製造方法により、第1の実施形態に係る半導体装置100を製造することができる。
Finally, the passivation film P1 is formed on the uppermost surface of the entire wafer, and then the passivation film P2 is formed (see FIG. 4).
By such a manufacturing method, the semiconductor device 100 according to the first embodiment can be manufactured.

このように、第1の実施形態では、保護壁121,122の最上層のうち、最外縁に位置する保護壁122の最上層以外の上面に高融点金属膜が形成されており、素子形成領域110及び保護壁形成領域120における最上面にパッシベーション膜P1,P2が形成され、最外縁に位置する保護壁122の最上層の上面全域とパッシベーション膜P1とが接している。言い換えると、保護壁形成領域120において、最外縁に位置する第2の保護壁122の最上層の金属配線122oの上面全域に窒化チタン膜が配置されていない。
これにより、ダイシングの際に第2の保護壁122の最上層の上面に達したクラックから水分が浸入しても、そこに窒化チタン膜が配置されていないため、窒化チタン膜の膨張で生じるクラックの連鎖を抑制することができる。つまり、第1の実施形態では、保護壁によりダイシング工程でのクラックの伝播を阻止するとともに、クラックの伝播を阻止した保護壁を起点とする更なるクラックの発生を抑制することができる。
As described above, in the first embodiment, the refractory metal film is formed on the upper surface other than the uppermost layer of the protective wall 122 located at the outermost edge of the uppermost layers of the protective walls 121 and 122, and the element forming region is formed. Passivation films P1 and P2 are formed on the uppermost surfaces of the 110 and the protective wall forming region 120, and the entire upper surface of the uppermost layer of the protective wall 122 located at the outermost edge is in contact with the passivation film P1. In other words, in the protective wall forming region 120, the titanium nitride film is not arranged on the entire upper surface of the metal wiring 122o on the uppermost layer of the second protective wall 122 located at the outermost edge.
As a result, even if water enters from the crack that reaches the upper surface of the uppermost layer of the second protective wall 122 during dicing, the titanium nitride film is not arranged there, so that the crack that occurs due to the expansion of the titanium nitride film. Chain can be suppressed. That is, in the first embodiment, the protective wall can prevent the propagation of cracks in the dicing step, and can suppress the occurrence of further cracks starting from the protective wall that has prevented the propagation of cracks.

(第2の実施形態)
第2の実施形態は、第1の実施形態において多層配線の最上層の金属配線をボンディングパッドとして機能させるようにした実施形態である。
具体的には、図16に示すように、多層配線の最上層にある金属配線111qは、他の金属配線111c,111g,111kと比較して面積が広くなっており、平面視したときにパッド形状に形成されている。また、金属配線111qの上面に形成されている反射防止膜111rは、端部を残してエッチングで除去されている。さらに、その上方に位置するパッシベーション膜P1,P2がエッチングで除去されており、開口部111sが設けられている。
これにより、第2の実施形態では、多層配線の最上層の金属配線をボンディングパッドとして用いることができる。
(Second Embodiment)
The second embodiment is an embodiment in which the metal wiring of the uppermost layer of the multilayer wiring functions as a bonding pad in the first embodiment.
Specifically, as shown in FIG. 16, the metal wiring 111q on the uppermost layer of the multilayer wiring has a larger area than the other metal wirings 111c, 111g, 111k, and is a pad when viewed in a plan view. It is formed in a shape. Further, the antireflection film 111r formed on the upper surface of the metal wiring 111q is removed by etching leaving the end portion. Further, the passivation films P1 and P2 located above the passivation films P1 and P2 are removed by etching, and openings 111s are provided.
Thereby, in the second embodiment, the metal wiring of the uppermost layer of the multilayer wiring can be used as the bonding pad.

また、開口部111sの側壁には、反射防止膜111rが開口部111sから露出しないように、絶縁膜111tが形成されている。
これにより、第2の実施形態では、反射防止膜111rに含まれる窒化チタンが酸化により体積が膨張しないようにすることができ、パッシベーション膜Pのクラックの発生を抑制することができる。
Further, an insulating film 111t is formed on the side wall of the opening 111s so that the antireflection film 111r is not exposed from the opening 111s.
Thereby, in the second embodiment, the titanium nitride contained in the antireflection film 111r can be prevented from expanding in volume due to oxidation, and the occurrence of cracks in the passivation film P can be suppressed.

次に、第2の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。
第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第1の実施形態での工程に加え、開口部形成工程を含む。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment will be described.
The method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment includes an opening forming step in addition to the steps in the first embodiment.

<開口部形成工程>
図17は、多層配線の最上層には他の金属配線111c,111g,111kと比較して面積が広い金属配線111qが形成されており、また最上面にはパッシベーション膜P1,P2が形成されている状態を示す。
この状態から、金属配線111qの上方に形成されている反射防止膜111r、パッシベーション膜P1,P2をエッチングで除去して開口部111sを形成する(図18参照)。
<Opening process>
In FIG. 17, metal wiring 111q having a larger area than other metal wirings 111c, 111g, 111k is formed on the uppermost layer of the multilayer wiring, and passivation films P1 and P2 are formed on the uppermost surface. Indicates the state of being.
From this state, the antireflection film 111r and the passivation films P1 and P2 formed above the metal wiring 111q are removed by etching to form the opening 111s (see FIG. 18).

次に、開口部111sの側壁に、反射防止膜111rが開口部111sから露出しないように、絶縁膜111tを形成する(図16参照)。 Next, an insulating film 111t is formed on the side wall of the opening 111s so that the antireflection film 111r is not exposed from the opening 111s (see FIG. 16).

このように、第2の実施形態では、開口部111sを形成して多層配線111の最上層の金属配線111qをボンディングパッドとして用いる場合には、金属配線111qの上面の反射防止膜111rが開口部111sから露出しないように開口部111sの側壁に絶縁膜111tを形成する。
これにより、反射防止膜111rに含まれる窒化チタンが酸化により体積が膨張しないようにすることができ、パッシベーション膜P1,P2のクラックの発生を抑制することができる。
As described above, in the second embodiment, when the opening 111s is formed and the metal wiring 111q of the uppermost layer of the multilayer wiring 111 is used as the bonding pad, the antireflection film 111r on the upper surface of the metal wiring 111q is the opening. An insulating film 111t is formed on the side wall of the opening 111s so as not to be exposed from the 111s.
As a result, the volume of titanium nitride contained in the antireflection film 111r can be prevented from expanding due to oxidation, and the occurrence of cracks in the passivation films P1 and P2 can be suppressed.

なお、本実施形態では、開口部111sを形成する際に反射防止膜111rの端部を残して除去したが、これに限ることなく、窒化チタンが膨張してその周辺にクラックを発生させない観点から、金属配線111qの上面全域の反射防止膜111rを除去してもよい。
また、本実施形態では、開口部111sの側壁に絶縁膜111tを形成したが、端部に残った反射防止膜111rの窒化チタンが膨張してもその周辺にクラックが発生しない程度であれば、絶縁膜111tを形成しなくともよい。
In the present embodiment, when the opening 111s is formed, the end portion of the antireflection film 111r is left and removed, but the present invention is not limited to this, from the viewpoint that the titanium nitride does not expand and cracks are not generated in the periphery thereof. , The antireflection film 111r over the entire upper surface of the metal wiring 111q may be removed.
Further, in the present embodiment, the insulating film 111t is formed on the side wall of the opening 111s, but if the titanium nitride of the antireflection film 111r remaining at the end expands, cracks do not occur in the periphery thereof. It is not necessary to form the insulating film 111t.

以上説明したように、本発明の一実施形態に係る半導体装置は、半導体基板上に、複数の回路素子が形成されている素子形成領域と、平面視において素子形成領域の周囲に1以上の保護壁が形成されている保護壁形成領域と、を有し、素子形成領域において、複数の回路素子と電気的にそれぞれ接続する多層配線の最上層の上面に高融点金属膜が形成されており、保護壁形成領域において、1以上の保護壁が多層配線構造を有し、1以上の保護壁の最上層のうち最外縁に位置する保護壁の最上層以外の上面に高融点金属膜が形成されており、素子形成領域及び保護壁形成領域における最上面にパッシベーション膜が形成され、最外縁に位置する保護壁の最上層の上面全域とパッシベーション膜とが接している。
これにより、本発明の一実施形態に係る半導体装置は、クラックの伝播を阻止するとともに、更なるクラックの発生を抑制することができる。
As described above, the semiconductor device according to the embodiment of the present invention has an element forming region in which a plurality of circuit elements are formed on a semiconductor substrate, and one or more protections around the element forming region in a plan view. It has a protective wall forming region on which a wall is formed, and in the element forming region, a refractory metal film is formed on the upper surface of the uppermost layer of a multilayer wiring that is electrically connected to a plurality of circuit elements. In the protective wall forming region, one or more protective walls have a multi-layer wiring structure, and a refractory metal film is formed on an upper surface other than the uppermost layer of the protective wall located at the outermost edge of the uppermost layers of one or more protective walls. A passivation film is formed on the uppermost surfaces of the element forming region and the protective wall forming region, and the entire upper surface of the uppermost layer of the protective wall located at the outermost edge is in contact with the passivation film.
As a result, the semiconductor device according to the embodiment of the present invention can prevent the propagation of cracks and suppress the occurrence of further cracks.

なお、各実施形態においては、保護壁の深さを多層配線の深さと同等としたが、素子形成領域のほうに進行するクラックの伝播を阻止でき、かつ水分やガスの浸入を抑制できれば、これに限ることはない。
また、金属配線の材料をAl−Cuとしたが、これに限ることなく、例えば、アルミニウム、Al−Si−Cu等の他のアルミニウム合金などとしてもよい。
さらに、各膜の厚さとしては、特に制限はなく、それぞれ目的に応じて適宜選択することができる。
In each embodiment, the depth of the protective wall is set to be the same as the depth of the multi-layer wiring, but if it is possible to prevent the propagation of cracks progressing toward the element forming region and suppress the infiltration of moisture and gas, this is the case. It is not limited to.
Further, although the material of the metal wiring is Al—Cu, the material is not limited to this, and for example, other aluminum alloys such as aluminum and Al—Si—Cu may be used.
Further, the thickness of each film is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose.

100 半導体装置
110 素子形成領域
111 多層配線
111a,111e,111i,111m バリアメタル膜
111b,111f,111j,111n プラグ
111c,111g,111k,111o,111q 金属配線
111d,111h,111l,111p,111r 反射防止膜(高融点金属膜)
111s 開口部
111t 絶縁膜
120 保護壁形成領域
121 第1の保護壁
121a,121e,121i,121m バリアメタル膜
121b,121f,121j,121n 溝状プラグ
121c,121g,121k,121o 金属配線
121d,121h,121l,121p 反射防止膜(高融点金属膜)
122 第2の保護壁(最外縁に位置する保護壁)
122a,122e,122i,122m バリアメタル膜
122b,122f,122j,122n 溝状プラグ
122c,122g,122k,122o 金属配線
122d,122h,122l 反射防止膜(高融点金属膜)
W 半導体ウエハ(半導体基板)
L1,L2,L3,L4 層間絶縁膜
P1,P2 パッシベーション膜
S スクライブ領域
Tr トランジスタ(回路素子の一例)
100 Semiconductor device 110 Element formation area 111 Multi-layer wiring 111a, 111e, 111i, 111m Barrier metal film 111b, 111f, 111j, 111n plug 111c, 111g, 111k, 111o, 111q Metal wiring 111d, 111h, 111l, 111p, 111r Antireflection Film (high melting point metal film)
111s Opening 111t Insulation film 120 Protective wall forming area 121 First protective wall 121a, 121e, 121i, 121m Barrier metal film 121b, 121f, 121j, 121n Grooved plug 121c, 121g, 121k, 121o Metal wiring 121d, 121h, 121l, 121p Antireflection film (high melting point metal film)
122 Second protective wall (protective wall located on the outermost edge)
122a, 122e, 122i, 122m Barrier metal film 122b, 122f, 122j, 122n Grooved plug 122c, 122g, 122k, 122o Metal wiring 122d, 122h, 122l Antireflection film (high melting point metal film)
W Semiconductor wafer (semiconductor substrate)
L1, L2, L3, L4 interlayer insulating film
P1, P2 passivation membrane
S scribe area
Tr transistor (an example of a circuit element)

Claims (11)

半導体基板上に、複数の回路素子が形成されている素子形成領域と、平面視において前記素子形成領域の周囲に1以上の保護壁が形成されている保護壁形成領域と、を有し、
前記素子形成領域において、前記複数の回路素子と電気的にそれぞれ接続する多層配線の最上層の上面に高融点金属膜が形成されており、
前記保護壁形成領域において、前記1以上の保護壁が多層配線構造を有し、前記1以上の保護壁の最上層のうち最外縁に位置する前記保護壁の最上層以外の上面に前記高融点金属膜が形成されており、
前記素子形成領域及び前記保護壁形成領域における最上面にパッシベーション膜が形成され、前記最外縁に位置する前記保護壁の最上層の上面全域と前記パッシベーション膜とが接していることを特徴とする半導体装置。
It has an element forming region in which a plurality of circuit elements are formed on a semiconductor substrate, and a protective wall forming region in which one or more protective walls are formed around the element forming region in a plan view.
In the element forming region, a refractory metal film is formed on the upper surface of the uppermost layer of the multilayer wiring electrically connected to each of the plurality of circuit elements.
In the protective wall forming region, the one or more protective walls have a multi-layer wiring structure, and the high melting point is placed on an upper surface other than the uppermost layer of the protective wall located at the outermost edge of the uppermost layers of the one or more protective walls. A metal film is formed,
A semiconductor characterized in that a passivation film is formed on the uppermost surfaces of the element forming region and the protective wall forming region, and the entire upper surface of the uppermost layer of the protective wall located at the outermost edge is in contact with the passivation film. Device.
前記高融点金属膜が窒化チタンを含む請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the refractory metal film contains titanium nitride. 前記多層配線及び前記1以上の保護壁が、プラグの上面に金属配線が配置された構造体を複数積層した構造をそれぞれ有する請求項1又は2に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the multilayer wiring and the one or more protective walls have a structure in which a plurality of structures in which metal wiring is arranged on the upper surface of the plug are laminated, respectively. 最外縁に位置する前記保護壁の最上層の前記構造体以外は、前記金属配線の側面以外を前記高融点金属膜で覆われている請求項3に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 3, wherein other than the structure of the uppermost layer of the protective wall located at the outermost edge, other than the side surface of the metal wiring is covered with the refractory metal film. 前記多層配線及び前記1以上の保護壁における前記金属配線がアルミニウムを含む請求項3又は4に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 3 or 4, wherein the metal wiring in the multilayer wiring and one or more protective walls contains aluminum. 前記多層配線の最上層における前記金属配線の上方に開口部が設けられている請求項3から5のいずれかに記載の半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 3 to 5, wherein an opening is provided above the metal wiring in the uppermost layer of the multilayer wiring. 前記開口部から前記金属配線の上に形成されている前記高融点金属膜が露出しないように、前記開口部の内壁に絶縁膜が形成されている請求項6に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 6, wherein an insulating film is formed on the inner wall of the opening so that the refractory metal film formed on the metal wiring is not exposed from the opening. 前記保護壁が2以上形成されている場合には、互いに隣接する前記保護壁は、それぞれ離間している請求項1から7のいずれかに記載の半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 7, wherein when two or more protective walls are formed, the protective walls adjacent to each other are separated from each other. 前記保護壁が2以上形成されている場合には、最外縁に位置する前記保護壁以外の前記保護壁における最上層の上面に前記高融点金属膜が形成されている請求項1から8のいずれかに記載の半導体装置。 When two or more of the protective walls are formed, any of claims 1 to 8 in which the refractory metal film is formed on the upper surface of the uppermost layer of the protective wall other than the protective wall located at the outermost edge. The semiconductor device described in Crab. 半導体基板上に、複数の回路素子が形成されている素子形成領域と、平面視において前記素子形成領域の周囲に1以上の保護壁が形成されている保護壁形成領域と、を有する半導体装置の製造方法であって、
前記素子形成領域及び前記保護壁形成領域において、
前記複数の回路素子と電気的にそれぞれ接続する多層配線を形成するとともに、多層配線構造を有する前記1以上の保護壁を形成する工程と、
前記多層配線及び前記1以上の保護壁の最上層の上面に高融点金属膜を形成する工程と、
前記素子形成領域及び前記保護壁形成領域における最上面にパッシベーション膜を形成する工程と、を含み、
前記保護壁形成領域において、
前記パッシベーション膜を形成する前に、前記1以上の保護壁のうち少なくとも最外縁に位置する前記保護壁の最上層の上面全域から前記高融点金属膜を除去する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A semiconductor device having an element forming region in which a plurality of circuit elements are formed on a semiconductor substrate, and a protective wall forming region in which one or more protective walls are formed around the element forming region in a plan view. It ’s a manufacturing method,
In the element forming region and the protective wall forming region
A step of forming a multi-layer wiring electrically connected to each of the plurality of circuit elements and forming one or more protective walls having a multi-layer wiring structure.
A step of forming a refractory metal film on the upper surface of the uppermost layer of the multilayer wiring and one or more protective walls, and
A step of forming a passivation film on the uppermost surface of the element forming region and the protective wall forming region is included.
In the protective wall forming region
A semiconductor comprising a step of removing the refractory metal film from the entire upper surface of the uppermost layer of the protective wall located at least on the outermost edge of the one or more protective walls before forming the passivation film. Manufacturing method of the device.
半導体基板上に、複数の回路素子が形成されている素子形成領域と、平面視において前記素子形成領域の周囲に1以上の保護壁が形成されている保護壁形成領域と、を有する半導体装置の製造方法であって、
前記素子形成領域及び前記保護壁形成領域において、
前記複数の回路素子と電気的にそれぞれ接続する多層配線を形成するとともに、多層配線構造を有する前記1以上の保護壁を形成する工程と、
前記多層配線及び前記1以上の保護壁の最上層のうち、最外縁に位置する前記保護壁の最上層以外の上面に高融点金属膜を形成する工程と、
前記素子形成領域及び前記保護壁形成領域における最上面に、前記最外縁に位置する前記保護壁の最上層の上面全域と接するようにパッシベーション膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A semiconductor device having an element forming region in which a plurality of circuit elements are formed on a semiconductor substrate, and a protective wall forming region in which one or more protective walls are formed around the element forming region in a plan view. It ’s a manufacturing method,
In the element forming region and the protective wall forming region
A step of forming a multi-layer wiring electrically connected to each of the plurality of circuit elements and forming one or more protective walls having a multi-layer wiring structure.
A step of forming a melting point metal film on an upper surface other than the uppermost layer of the protective wall located at the outermost edge of the multilayer wiring and the uppermost layer of the one or more protective walls.
A semiconductor characterized by comprising a step of forming a passivation film on the uppermost surfaces of the element forming region and the protective wall forming region so as to be in contact with the entire upper surface of the uppermost layer of the protective wall located at the outermost edge. Manufacturing method of the device.
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