JP2919252B2

JP2919252B2 - 半導体装置

Info

Publication number: JP2919252B2
Application number: JP5306558A
Authority: JP
Inventors: 孝明桑田
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1993-12-07
Filing date: 1993-12-07
Publication date: 1999-07-12
Anticipated expiration: 2014-07-12
Also published as: JPH07161706A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関し、特
に耐湿性を向上させた半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の多層金属配線を有する半導体装置
のチップ縁端部の構造を図４に示す。チップ縁端部は、
ダイシングを容易に行なうため、半導体基板１が露出す
る様に表面保護膜６、第４の絶縁膜５、第３の絶縁膜
４、第２の絶縁膜３、及び第１の絶縁膜２がほぼ垂直に
エッチング除去されており、各々の膜の側面が露出した
構造となっている。この従来構造を詳細に説明するため
に各絶縁膜の役割について以下に説明する。

【０００３】図５に示す様に、第１の絶縁膜２は、第１
の金属配線７と半導体基板１、又は半導体基板１と第１
の金属配線７との中間に位置する配線との絶縁を保つも
のであり、主にＳｉＯ₂で形成される。この第１の絶縁
膜２は、吸湿性を有していない。

【０００４】第２の絶縁膜３は、第１の金属配線７（例
えばアルミニウム合金）上を覆い、第３の絶縁膜４と第
１の金属配線７が直接接触するのを防止する役割を有す
る。主にプラズマＣＶＤ法によるＳｉＯ₂で形成され
る。この第２の絶縁膜３も吸湿性を有していない。第３
の絶縁膜４は、第１の金属配線７によって生じる第２の
絶縁膜３の段差を低減するためにシリカフィルム又はポ
リイミド等をスピンコートし、ベークしたものであり、
吸湿性を有する膜である。この膜は、第１の金属配線７
によって生じる第２の絶縁膜３の凸状部分上では薄く形
成され、一方、この第２の絶縁膜３の凸状部分以外の部
分では厚く形成されるため、第１の金属配線７によって
生じる第２の絶縁膜３の段差を第３の絶縁膜４の上面で
吸収することができ、その上方に配置される第２の金属
配線８の断線を防止する。第４の絶縁膜５は、吸湿性の
無い絶縁膜であり、第３の絶縁膜４の上面にキャップ膜
として形成され、半導体製造工程中に第３の絶縁膜４中
に水分が侵入しない様にするのと同時に、第３の絶縁膜
４が第２の金属配線８に直接接触しない様にする役割が
ある。表面保護膜６は、主にＳｉ₃Ｎ₄によって形成さ
れており、チップ上方からの可動イオン及び水分の侵入
を防止する役割を有している。

【０００５】以上の複数の絶縁膜が積層構造になってお
り、チップのスクライブ線領域ではそれらの膜の断面部
分が露出した構造となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この従来のチップ縁端
部の構造では、吸湿性を有する第３の絶縁膜４が露出し
ているために、図４及び図５に示す様に、水分が第３の
絶縁膜４中に侵入する。第３の絶縁膜４（例えばシリカ
フィルム、ポリイミド）に水分が吸収された場合、第３
の絶縁膜４の誘電率が大きくなる。このため、図６に示
す様な２本の配線７がチップ縁端部の近傍に配置されて
いる場合、第３の絶縁膜４の誘電率が大きくなるため、
配線間容量が増大し、電子回路中の信号の伝搬が遅れた
り、他の配線にクロストークが生じたりするという不具
合が生じる。これは図５に示す様な場合には、上下に重
さなって配置された第１の金属配線７と、第２の金属配
線８間でも生じる。また、図５上の左側の第２の金属配
線８については、半導体基板１との間の容量が増大す
る。

【０００７】この様な問題を避けるため、配線を配置す
る位置をチップ縁端部から十分に離すという対応がなさ
れている。この水分の影響を避けるためには、約２０μ
ｍ以上、チップ縁端から離す必要がある。この分チップ
サイズの増大を招いていた。このチップサイズの増大を
避けるために、図７に示す様に構成された半導体装置が
ある。この半導体装置は、以下の様にして製造される。
先ず、第１のフォトリゾグラフィック工程を行ない、第
４の絶縁膜５、第３の絶縁膜４、第２の絶縁膜３、第１
の絶縁膜２を順次エッチング除去し、スクライブ線領域
の半導体基板１を露出させ、次に表面保護膜６を形成
し、上述の積層膜の露出した側面を覆う。次に第フォト
リゾグラフィック工程を行ない、スクライブ線領域の表
面保護膜６をエッチング除去する。この図７に示すチッ
プ縁端部の構造では、上述した問題は生じないが、フォ
トレジスト数が増大し、コスト上昇につながるという問
題が発生する。

【０００８】また、半導体装置の耐湿性対策として、多
結晶シリコン層をチップの縁端部に被覆保護する様に配
置したものがある（特開昭５６−１０７５７０号公報参
照）。しかし、この半導体装置では、先ず、スクライブ
線領域のＰＳＧ膜、ＳｉＯ₂膜を除去した後、側壁部保
護膜となるべき多結晶シリコン膜を成長させパターンニ
ングしている。更に、表面保護膜を形成し、フォトリゾ
グラフィックを施してスクライブ線領域の半導体基板を
露出させている。この発明では、図７に示すものよりも
更にフォトレジスト数が増大するという問題点があるだ
けでなく、多層金属配線がアルミニウム合金によって形
成されている場合、多結晶シリコンを成膜するためには
６００℃以上の温度が必要なため、アルミニウム合金が
融解すると共に膨張し、層間絶縁膜にクラックが発生す
るという不具合が生じる。この為、特開昭５６−１０７
５７０号公報に開示されている構造は、多層金属配線を
有する半導体装置には適用できない。

【０００９】それ故に本発明の課題は、多層金属配線を
有する半導体装置において、コストアップすること無
く、チップ縁端部からの水分の侵入を防止することが可
能な半導体装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、所定面
上に配された金属配線と、前記所定面及び金属配線を覆
い、この結果として前記金属配線に対応した凸部と対応
しない残部との間に段差をもつ吸湿性の無い第１の非吸
湿性絶縁膜と、前記段差を吸収するために前記絶縁膜上
に配された吸湿性を有する吸湿性絶縁膜と、前記吸湿性
絶縁膜の上に配された吸湿性の無い第２の非吸湿性絶縁
膜とを含む多層配線構造の半導体装置において、前記吸
湿性絶縁膜をチップ周縁で第１の非吸湿性絶縁膜と第２
の非吸湿性絶縁膜を密着させることにより分断すること
を特徴とする半導体装置を備えているものであり、ま
た、前記金属配線と、チップの周縁に沿って前記第２の
非吸湿膜上に配された付加金属配線とを、前記第１及び
第２の非吸湿性絶縁膜を密着させている位置でスルーホ
ールを介して埋設金属により接続している半導体装置を
備えています。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の第１の実施例におけるチッ
プ周辺部の断面図である。この半導体装置の製造に当っ
ては、先ず、半導体基板１上に吸湿性の無い第１の絶縁
膜２を形成し、この絶縁膜２上に、この周辺部を巡らせ
る様に、第１の金属配線７（膜厚０．８μｍ）を所定の
線幅（例えば２μｍ）で配置する。次に、吸湿性の無い
第２の絶縁膜３（膜厚０．７μｍ）を、第１の金属配線
７を覆う様にして第１の絶縁膜２上に成長させる。第２
の絶縁膜３は、第１の非吸湿性絶縁膜を構成する。次
に、吸湿性を有する第３の絶縁膜４（例えばシリカフィ
ルム、ポリイミド）を約０．５μｍの膜厚になる様にス
ピンコートし、焼きしめを行ない、膜中の水分を除去す
る。第３の絶縁膜４は、吸湿性絶縁膜を構成する。次
に、全面エッチバックを行ない、第１の金属配線７によ
って生じる第２の絶縁膜３の凸部上にある第３の絶縁膜
４を完全に除去する。次に、吸湿性の無い第４の絶縁膜
５（膜厚０．５μｍ）を成長させる。第４の絶縁膜５
は、第２の非吸湿性絶縁膜を構成する。次に、主にＳｉ
₃Ｎ₄から成る表面保護膜６（膜厚０．６μｍ）を成長
させる。次に、スクライブ線領域を形成するためにフォ
トリゾグラフィックを施し、上述の積層膜をエッチング
除去し、半導体基板１を露出させる。以上の工程を経て
半導体装置が製造される。

【００１２】上述の工程で得られた半導体装置は、チッ
プ周辺部に設けた所定の幅の金属配線の上方で吸湿性の
無い絶縁膜同士が密着する構造となり、この部分で水分
が半導体装置の奥深くへと侵入するのを防止できる。

【００１３】次に本発明の第２の実施例について、図２
を用いて説明する。本実施例では、チップ周辺部に、第
１の実施例の場合よりも細い線幅（例えば１μｍ）でチ
ップ周辺部に第１の金属配線を配置させ、第１の実施例
と同一の方法で、第１の金属配線７によって生じる第２
の絶縁膜３の凸部上の第３の絶縁膜４を除去し、次に、
第３の絶縁膜４上に第４の絶縁膜５を形成する。次に、
第１の金属配線７によって生じた第２の絶縁膜３の凸部
と第４の絶縁膜５とが密着した部分で、チップ周辺部を
囲む様に、連続して開口した溝孔又はスルーホール９を
形成し、次に付加金属配線としての第２の金属配線８を
スルーホール９中に埋め込む様に成長させた後、所定の
線幅（例えば１μｍ）にパターニングする。次に、第１
の実施例と同様に表面保護膜６を形成し、所定の位置に
スクライブ線領域を形成したものである。

【００１４】また図３は第３の実施例を示し、本実施例
は第２の実施例の半導体装置と略同構成であり、本実施
例の場合、スルーホール９を高融点金属１０（例えばタ
ングステン）で埋め込んだ構造としてある。

【００１５】本発明の構造の特徴は、吸湿性を有する絶
縁膜がチップ周辺部に配置された金属配線上に存在しな
いことである。

【００１６】この構造は、金属配線間の層間絶縁膜の一
部である吸湿性を有する絶縁膜が、スクライブ線領域に
露出していても、ここから水分がチップの内部領域に奥
深く侵入できない構造となっている。

【００１７】

【発明の効果】以上説明した様に本発明では、吸収性絶
縁膜絶縁膜をチップ周縁で第１の非吸収性絶縁膜と第２
の非吸収性絶縁膜によって分断しているので、チップ縁
端部に吸収性を有する絶縁膜が露出していたとしても、
ここから侵入してくる水分がチップ内部に入ることはな
い。この結果、チップの内部側に、金属配線を配置た場
合でも、水分の侵入により配線容量が増大することがな
い。この為、従来の様に水分の侵入する距離だけチップ
周辺部を大きくする必要がなく、したがって、従来より
も半導体装置を小型化することができる。また、図７に
示す様にスクライブ線領域の表面保護膜のみを除去する
特別なフォトレジストを付加する必要がないという効果
を有し、コストアップすることが無い。

【００１８】また、本発明の半導体装置の内、吸湿性の
無い絶縁膜同士が接触する部分に導体を埋設したもので
は、吸湿性の無い絶縁膜同士の界面から侵入してくる水
分をも防ぐことが可能となり、その分、半導体装置のチ
ップサイズを更に小さくすることができるという効果を
有する。

【００１９】また、請求項２記載の半導体装置では、吸
湿性の無い絶縁膜同士が接触する部分に導体を埋設して
あるので、吸湿性の無い絶縁膜同士の界面から侵入して
くる水分をも防ぐことが可能となり、その分、半導体装
置のチップサイズを更に小さくすることができるという
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の半導体装置におけるチ
ップ周辺部の断面図である。

【図２】本発明の第２の実施例の半導体装置におけるチ
ップ周辺部の断面図である。

【図３】本発明の第３の実施例の半導体装置におけるチ
ップ周辺部の断面図である。

【図４】従来の半導体装置の一例のチップ周辺部の断面
図である。

【図５】図４に示す半導体装置の他の部位での断面図で
ある。

【図６】図６は図４に示す半導体装置の要部を示し、
（ａ）は要部での不具合を説明する説明図、（ｂ）は要
部の断面図である。

【図７】従来の半導体装置の他の例のチップ周辺部の断
面図である。

【符号の説明】

１半導体基板２第１の絶縁膜３第２の絶縁膜４第３の絶縁膜５第４の絶縁膜６表面保護膜７第１の金属配線８第２の金属配線９スルーホール１０高融点金属

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定面上に配された金属配線と、前記所
定面及び金属配線を覆い、この結果として前記金属配線
に対応した凸部と対応しない残部との間に段差をもつ吸
湿性の無い第１の非吸湿性絶縁膜と、前記段差を吸収す
るために前記絶縁膜上に配された吸湿性を有する吸湿性
絶縁膜と、前記吸湿性絶縁膜の上に配された吸湿性の無
い第２の非吸湿性絶縁膜とを含む多層配線構造の半導体
装置において、前記吸湿性絶縁膜をチップの周縁で第１
の非吸湿性絶縁膜と第２の非吸湿性絶縁膜を密着させる
ことにより分断することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】前記金属配線と、チップの周縁に沿って
前記第２の非吸湿性絶縁膜上に配された付加金属配線と
を、前記第１及び第２の非吸湿性絶縁膜を密着させてい
る位置でスルーホールを介して埋設金属により接続する
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。