JP3696138B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部情報が不正に読み出されることを防止できるＩＣチップ内部の半導体装置とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カード社会が広がるにつれ、カードの不正使用が問題になっている。これを解決するためにＩＣカードの利用が広がりつつあるが、ＩＣカードのセキュリティーを高めるために、ＩＣカード内部の情報が不正に読み出されることを防止することが求められている。
【０００３】
以下、従来のＩＣカードに搭載するチップの一例について、図４（ａ），（ｂ）および図５を参照しながら説明する。図４（ａ），（ｂ）および図５に示す半導体装置のウェハは、ダイシングされることによりチップとなる。図４（ａ），（ｂ）および図５のウェハは、ウェハの一部に設けられた検査用パッドおよびその除去方法に関する特許（特願昭59-177901，59-219916，60-216743 ）におけるウェハなどと共通の構造を備えている。
【０００４】
一般に、ウェハの一部に設けられる検査用パッドは出荷前の電気的検査時に使用され、その検査が終了した後には回路領域から切り離されて除去される。つまり、ＩＣカードの出荷時には検査用パッドが除去されているため、出荷後にＩＣカード内の情報が検査用パッドを通じて不正に読み出されることが防止できる。
【０００５】
図４（ａ），（ｂ）は、従来の半導体チップの製造工程のうちの電気的検査工程におけるウェハの平面図および検査用パッドの斜視図である。
【０００６】
図４（ａ）に示すように、ウェハ１０７は、回路領域１０１と，回路領域１０１の側方に配置された複数の検査用パッド１０３と，回路領域１０１と検査用パッド１０３とを接続する長さＣの接続部１０４と，複数の検査用パッド３に沿って配置されたＰＣＭ（プロセス管理用テストパターン）１０６とを備えている。回路領域１０１は、例えば一辺４ｍｍのほぼ正方形に形成されており、回路領域１０１内には内部パッド１０２が配置されている。一方、検査用パッド１０３は、複数のメタル層が積層されて形成されている。また、各メタル層同士の間には各メタル層同士を接続するためのコンタクト１０５が形成されており、これにより各メタル層同士が電気的に接続される。検査用パッド１０３を構成する各メタル層は、例えば一辺が８０μｍのほぼ正方形でウェハ７上に形成されており、検査用パッド１０３には回路領域１の検査を行なう際に電気測定用の針を容易に当てることができる大きさが必要である。このような構造を有することにより、回路領域１０１は、内部パッド１０２と検査用パッド１０３とＰＣＭ１０６とを用いて電気的に検査される。
【０００７】
次に、検査用パッド３の構造について説明する。図４（ｂ）に示すように、検査用パッド１０３は、第１層メタル１１１と、絶縁膜（図示を省略する）を挟んで第１層メタル１１１の上に形成された第２層メタル１１３と、第１層メタル１１１と第２層メタル１１３とを互いに接続するための複数の第１層間コンタクト１１２とにより構成されている。第１層間コンタクト１１２は、第１層メタル１１１の上の全面に亘ってほぼ均等に配置されている。この構造をとることにより、第１層メタル１１１は接続部１０４によって回路領域１０１と接続され、第２層メタル１１３は、第１層間コンタクト１１２，第１層メタル１１１，接続部１０４によって回路領域１０１と接続されている。
【０００８】
次に、ウェハ１０７の電気的検査工程が終了した後に、回路領域１０１から検査用パッド１０３を切り離す方法について、図５を参照しながら説明する。
【０００９】
図５は、回路領域１０１から検査用パッド１０３を切り離すようにウェハ１０７をダイシングする工程を示す平面図である。図５に示すように、ダイシング刃１２１は、検査用パッド１０３の全体とＰＣＭ１０６の半分程度とに亘る刃幅Ｄを有している。このような刃幅Ｄを有するダイシング刃１２１でウェハ１０７を切断することにより、検査用パッド１０３のほぼ全体とＰＣＭ１０６のうち検査用パッド１０３に近い約半分の部分とを除去する。このことにより検査用パッド１０３は回路領域１０１から切り離されるため、製品化後に回路領域１０１の情報が検査用パッド１０３を通じて読み出されるおそれはなくなる。また、ダイシングによりＰＣＭ１０６の約半分が除去されてＰＣＭ１０６の機能が失われるので、ＰＣＭ１０６から情報を読み出されるおそれも無くなる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の半導体チップの製造方法では、以下に述べるような不具合が生じていた。
【００１１】
まず、図５に示すように、一辺が８０μｍ程度もある検査用パッド１０３全体とＰＣＭ１０６のうち半分程度とを除去するためには、広い刃幅Ｄを有するダイシング刃１２１を用いる必要がある。そのため、冷却水を供給しながらウェハ１０７をダイシングする際に、ダイシング刃１２１の中央部分にまで冷却水が行き届かずダイシング刃１２１が欠けやすくなってしまう。その結果として、ダイシング刃１２１の切れ味が悪化し高精度にダイシングすることが困難になるおそれがあった。
【００１２】
さらに、従来のウェハ１０７から検査用パッド１０３を除去する際には、検査用パッド１０３を完全に除去し、かつ回路領域１０１を完全に残すようにダイシングする必要がある。したがって、回路領域１０１と検査用パッド１０３とを接続する接続部１０４が形成されている部分にはマージンが必要であることから接続部１０４の長さが長くなり、その結果としてチップの面積が大きくなっていた。
【００１３】
本発明の目的は、高精度にダイシングを行ないつつ、かつチップ面積の拡大を抑制することが可能になる半導体とその製造方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置は、半導体集積回路と検査用パッドの一部とを備えた半導体装置であって、上記半導体装置における上記検査用パッドの一部は、上記半導体集積回路と接続される導体層の一部と、上記半導体集積回路と絶縁される最上の導体層の一部と、上記導体層と上記最上の導体層との間に介在する絶縁層とを含んでいる。
【００１５】
これにより、半導体装置が製品化した後に、半導体装置表面で露出している最上の導体層から、半導体集積回路内部の情報を不正に読みとられることを防止することができる。それに加えて、幅の小さなダイシング刃を用いた高精度のダイシングが可能となるので、マージンの縮小による面積の小さな半導体装置を得ることができる。
【００１６】
上記検査用パッドは、ウェハの状態において、上記導体層の上記一部を除く他部と、上記最上の導体層の上記一部を除く他部とを接続する少なくとも１つのコンタクトをさらに備えており、ダイシングによって上記導体層の他部と上記最上の導体層の他部と上記少なくとも１つのコンタクトとが除去されているものすることができる。
【００１７】
上記検査用パッド一部とは、上記検査用パッドのうち上記半導体集積回路に近い約半分の部分であることが好ましい。
【００１８】
本発明の半導体装置の製造方法は、ウェハ上に、半導体集積回路と、上記半導体集積回路に接続される導体層，上記導体層の上方に形成される最上の導体層，上記導体層と上記最上の導体層との間に介在する絶縁体層および上記導体層と上記最上の導体層とを接続する少なくとも１つのコンタクトを有する検査用パッドとを形成する工程（ａ）と、ダイシングにより、上記検査用パッドにおける一部を残し，他部を除去して、上記半導体集積回路と上記検査用パッドの上記一部とを含むチップをウェハから切り出して形成する工程（ｂ）とを含み、上記工程（ａ）における上記検査用パッドにおいては、上記他部に上記少なくとも１つのコンタクトが形成されて上記導体層と上記最上の導体層とが電気的に接続されており、上記工程（ｂ）における上記検査用パッドの上記一部においては、上記最上の導体層は上記導体層と絶縁されている。
【００１９】
この方法により、上記工程（ｂ）では、検査用パッド全体を半導体集積回路から切り離す必要がないため、ダイシングのマージンを大きくとる必要がなく、半導体装置の面積の縮小を図ることができる。さらに、上記工程（ｂ）では、ダイシングにより切り出す部分の幅が従来の幅よりも小さいため、幅の小さなダイシング刃を用いることができ、高精度のダイシングが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について、図１（ａ），（ｂ）および図２（ａ），（ｂ）を参照しながら説明する。
【００２１】
図１（ａ），（ｂ）は、本実施形態の回路領域の電気的検査工程におけるウェハの平面図および検査用パッドの斜視図である。
【００２２】
図１（ａ）に示すように、ウェハ７は、回路領域１と，回路領域１の側方に配置された複数の検査用パッド３と，回路領域１と検査用パッド３とを接続する長さＡの接続部４と、複数の検査用パッド３に沿って配置されたＰＣＭ（プロセス管理用テストパターン）６とを備えている。回路領域１は、例えば一辺４ｍｍのほぼ正方形に形成されており、回路領域１内には内部パッド２が配置されている。一方、検査用パッド３は、平面形状が一辺８０μｍのほぼ正方形に形成されており、導電体からなる２層のメタル層が積層されて構成されている。検査用パッド３のうち、接続部４に近い約半分の領域は基部３ａとなり、ＰＣＭ６に近い約半分の領域は先端部３ｂとなっている。検査用パッド３の各メタル層の間には絶縁膜（図示を省略する）が介在しており、各メタル層のうち先端部３ｂに位置する部分同士の間には、各メタル層を互いに電気的に接続するための導電体からなるコンタクト５が形成されている。検査用パッド３の各メタル層のうち上に位置するメタル層の上面は露出しており、そのメタル層の上面には、回路領域１の検査を行なう際に電気測定用の針が当てられるようになっている。なお、ＰＣＭ６のうちで検査用パッド３に対向する部分は被ダイシング部６ａであり、それ以外の部分は残存部６ｂとなっている。接続部４は、各メタル層のうち下に位置する方のメタル層の一部からなっており、これにより回路領域１と検査用パッド３とが互いに電気的に接続されている。以上のように、回路領域１は、内部パッド２と検査用パッド３とＰＣＭ（プロセス管理テストパターン）６とを用いて電気的に検査されることが可能となるように構成されている。
【００２３】
本実施形態の特徴は、検査用パッド３のメタル層同士を互いに接続するコンタクトが、従来例のように各メタル層間の全領域において均等に配置されているのではなく、各メタル層のうち先端部３ｂに位置する部分の間にのみ配置されていることである。その構造について、以下に図１（ｂ）を参照しながら述べる。
【００２４】
図１（ｂ）に示すように、検査用パッド３は、第１層メタル１１と、絶縁膜（図示を省略する）を挟んで第１層メタル１１の上に形成された第２層メタル１３と、第１層メタル１１と第２層メタル１３とを互いに接続するための複数の第１層間コンタクト１２とにより構成されている。第２層メタル１３の上面は露出されている。
【００２５】
コンタクト１２は、第１層メタル１１と第２層メタル１２とのうち先端部３ｂに位置する部分同士の間に形成されている。この構造をとることにより、第１層メタル１１は接続部４によって回路領域１と接続され、第２層メタル１３は、第１層間コンタクト１２，第１層メタル１１，接続部４によって回路領域１と接続されている。一方、検査用パッド３の第１層メタル１１と第２層メタル１３とのうち基部３ａに位置する部分同士の間にはコンタクトが形成されていない。
【００２６】
次に、ウェハ７における電気的検査工程が終了した後に、ウェハ７をダイシングすることにより回路領域１から検査用パッド３の先端部３ｂを切り離す方法について、図２（ａ），（ｂ）を参照しながら説明する。
【００２７】
図２（ａ），（ｂ）は、ウェハ７において回路領域１から検査用パッド３の先端部３ｂをダイシングにより切り離す工程を示す平面図である。
【００２８】
まず、図２（ａ）に示す工程で、ダイシング刃２１を用いてウェハ７を検査用チップ３の先端部３ｂとＰＣＭ６の被ダイシング層６ａとに亘る部分で切断する。ダイシング刃２１は、回路領域１から検査用パッド３のうちの先端部領域３ａとＰＣＭ６のうち被ダイシング部６ａとに亘る幅Ｂを有している。つまり、幅Ｂは、ダイシングによって検査用パッド３のうち第１層間コンタクト１２が形成された領域を回路領域１から切り離すことができ、かつＰＣＭ６のうちの一部をＰＣＭ６の機能が失われる程度に切り離すことができる幅に設定されている。したがって、幅Ｂを有するダイシング刃２１を用いてダイシングすると、検査用パッド３においては、第１層メタル１１と第２層メタル１３との間の電気的接続が絶たれることにより、第２層メタル１３と回路領域１との電気的接続も絶たれる。
【００２９】
図２（ａ）に示す工程でダイシングを行なうと、図２（ｂ）に示すようなチップ８が得られる。チップ８は、回路領域１と、検査用パッド３のうちの基部３ａと、回路領域１と検査用パッド３とを接続する接続部４とを備えている。チップ８においては、検査用パッド３のうちでコンタクトが形成されていない基部３ａのみが残っているため、第２層メタル１３は第１層メタル１１と絶縁されている。よって、回路領域１を搭載しているチップ８が製品化された後にチップ８表面で露出している第２層メタル１３の上面に針を当てても、回路領域１内の情報を読み出すことはできなくなる。また、ダイシングによりＰＣＭ６の機能が失われるので、チップ８が製品化された後にＰＣＭ６内の情報を外部から読みとることも困難となる。
【００３０】
以下に、本実施形態において得られる利点について述べる。
【００３１】
まず第１に、ダイシング刃２１の刃幅Ｂを従来のダイシング刃の刃幅Ｄより薄くすることができる。このことにより、ウェハ７を冷却水で冷却しながらダイシングする際に、冷却水がダイシング刃２１の先端部分全体に行き渡ってダイシング刃２１が欠けにくくなる。その結果、高精度のダイシングが可能となる。
【００３２】
第２に、ダイシングする際に検査用パッド３を完全に除去する必要がなく、検査用パッド３のうちコンタクト５が形成されている先端部３ｂのみを除去すればよくなる。このことにより、接続部４にダイシング位置のずれを考慮したマージンを大きく設ける必要がないので接続部４の長さを短くすることが可能となる。
その結果、チップ８の大きさを、従来の場合と比較して縮小することができる。
【００３３】
（第２の実施形態）
第１の実施形態においては検査用パッドが２層のメタル層からなる場合について述べたが、本発明においては検査用パッドが３層以上のメタル層からなっていてもよく、本実施形態では、その場合について図３を参照しながら説明する。
【００３４】
本実施形態の回路領域の電気的検査工程におけるウェハでは、第１の実施形態の図１（ａ）における検査用パッド３が３層以上のメタル層からなっていることが特徴である。なお、本実施形態では、半導体装置のうち検査用パッド３を除く部分の構成は第１の実施形態と同様であるため説明を省略して、検査用パッド３の構造についてのみ述べる。
【００３５】
図３は、本実施形態の検査用パッドの構造を示した斜視図である。
【００３６】
図３に示すように、検査用パッド３は、第１層メタル１１と、第１の絶縁膜（図示を省略する）を挟んで第１層メタル１１の上に形成された第２層メタル１３と、第１層メタル１１と第２層メタル１３とを互いに接続するための複数の第１層間コンタクト１２と、第２の絶縁膜（図示を省略する）を挟んで第２層メタル１２の上に形成された第３層メタル１４と、第２層メタル１３と第３層メタル１４とを互いに接続するための複数の第２層間コンタクト１５とにより構成されている。接続部４は、検査用パッド３の第１層メタル１１の一部からなっている。
第３層メタル１４の上面はウェハ７上に露出している。
【００３７】
検査用パッド３は、回路領域１に近い約半分の領域の基部３ａとＰＣＭ６に近い約半分の領域の先端部３ｂとに分けられる。検査用パッド３の第２層メタル１３と第３層メタル１４とのうち先端部３ｂに位置する部分には、複数の第２層間コンタクト１５が配列されている。一方、検査用パッド３の第２層メタル１３と第３層メタル１４とのうち基部３ａに位置する部分にはコンタクトが形成されていない。そして、検査用パッド３の第１層メタル１１と第２層メタル１３との間の全領域には、第１層間コンタクト１２が形成されている。
【００３８】
このようにコンタクトが配置されることによって、検査用パッド３の第２層メタル１３と第３層メタル１４とは先端部３ｂにおいて電気的に接続されている。
よって、第１の実施形態の場合と同様に、幅Ｂを有するダイシング刃２１を用いてダイシングを行なうと、全ての第２層間コンタクト１５が回路領域１から切り離されるために第３層メタル１４と回路領域１との電気的接続を絶つことができる。その結果、第１の実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
なお、本実施形態のように、第２層メタル１３と第３層メタル１４とのうち先端部３ｂに位置する部分同士の間にのみ第２層間コンタクト１５が形成されている場合には、検査用パッド３の第１層メタル１１と第２層メタル１３との間に形成される第１層間コンタクト１２は、第１層メタル１１と第２層メタル１３とを電気的に接続するために少なくとも１つ形成されておればよく、その第１層間コンタクト１２が基部３ａ，先端部３ｂにおけるどの部分に形成されていてもよい。
【００４０】
また、第１層間コンタクト１２が第１層メタル１１と第２層メタル１３とのうち先端部３ｂに位置する部分同士の間のみに形成されていてもよく、その場合には、第２層間コンタクト１５が第２層メタル１３と第３層メタル１４との間の領域のうちのどこかに少なくとも１つ形成されておればよい。
【００４１】
さらに、検査用パッド３が３層以上のメタル層から構成されている場合においても、各メタル層間にあるコンタクト５のうち少なくとも一対の相対向するメタル層の間にあるコンタクトが先端部３ｂにのみ形成されていると、第１の実施形態の場合と同様の効果が得られる。
【００４２】
さらに、検査用パッド３が３層以上のメタル層から構成されている場合において、接続部４は各メタル層のうち最上のメタル層を除くいずれのメタル層の一部からなっていてもよい。その場合には、接続部４が形成されている層より上に位置し，かつ相対向する各メタル層間のうち少なくとも一対のメタル層間にあるコンタクト５が先端部３ｂにのみ形成されていると、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４３】
（その他の実施形態）
なお、上記実施形態では、検査用パッド３の各メタル層のうちのいずれか１層を延長して接続部４としているが、本発明では接続部４を第１層メタル１１とは別の層から形成してもよい。その場合には、接続部４を構成する導電体層として、金属層や不純物拡散層を用いることができる。
【００４４】
また、上記実施形態では、検査用パッド３のうち接続部４に近い約半分の領域を基部３ａとして，ＰＣＭ６に近い約半分の領域を先端部３ｂとしたが、本発明においては、基部３ａと先端部３ｂとの境界は検査用パッド３のどの位置に設けられていてもよい。例えば、検査用パッドのうち接続部４に近い約２／３の領域を基部３ａとしてＰＣＭ６に近い約１／３の領域を先端部３ｂとしてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の半導体装置とその製造方法においては、従来よりも薄いダイシング刃を用いてダイシングすることによりウェハ上の回路領域から検査用パッドを切り離すことができる。よって、ダイシングする際に、冷却水がダイシング刃の先端部の全体に行き渡るのでダイシング刃が欠けにくくなり、高精度なダイシングが容易になる。
【００４６】
さらに、ダイシングの際に、検査用パッドの全体を除去しないので必要なマージンの長さが短くなる。その結果、ＩＣチップ領域と検査用パッドとを接続する接続部の長さを短くすることができ、ＩＣチップ領域の小型化が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ）は、第１の実施形態の回路領域の電気的検査工程におけるウェハの平面図および検査用パッドの斜視図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、第１の実施形態の回路領域を有するウェハにおいて、回路領域から検査用パッドの先端部をダイシングにより切り離す工程を示す平面図である。
【図３】第２の実施形態の検査用パッド３の構造を示した斜視図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、従来の回路領域の電気的検査工程におけるウェハの平面図および検査用パッドの斜視図である。
【図５】従来のウェハ１０７において回路領域１０１から検査用パッド１０３をダイシングにより切り離す工程を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 回路領域
２ 内部パッド
３ 検査用パッド
３ａ 基部
３ｂ 先端部
４ 接続部
５ コンタクト
６ ＰＣＭ（プロセス管理用テストパターン）
６ａ 被ダイシング部
６ｂ 残存部
７ ウェハ
８ チップ
１１ 第１層メタル
１２ 第１層間コンタクト
１３ 第２層メタル
１４ 第３層メタル
１５ 第２層間コンタクト
２１ ダイシング刃

Claims (4)

1. 半導体集積回路と検査用パッドの一部とを備えた半導体装置であって、
   上記半導体装置における上記検査用パッドの一部は、
   上記半導体集積回路と接続される導体層の一部と、
   上記半導体集積回路と絶縁される最上の導体層の一部と、
   上記導体層と上記最上の導体層との間に介在する絶縁層と
   を含んでいることを特徴とする半導体装置。
2. 請求項１記載の半導体装置であって、
   上記検査用パッドは、ウェハの状態において、上記導体層の上記一部を除く他部と、上記最上の導体層の上記一部を除く他部とを接続する少なくとも１つのコンタクトをさらに備えており、
   ダイシングによって上記導体層の上記他部と上記最上の導体層の上記他部と上記少なくとも１つのコンタクトとが除去されることを特徴とする半導体装置。
3. 請求項１または２に記載の半導体装置であって、
   上記検査用パッドの上記一部は、上記検査用パッドのうち上記半導体集積回路に近い約半分の部分であることを特徴とする半導体装置。
4. ウェハ上に、半導体集積回路と、上記半導体集積回路に接続される導体層，上記導体層の上方に形成される最上の導体層，上記導体層と上記最上の導体層との間に介在する絶縁体層，および上記導体層と上記最上の導体層とを接続する少なくとも１つのコンタクトを有する検査用パッドとを形成する工程（ａ）と、
   ダイシングにより、上記検査用パッドにおける一部を残し，他部を除去して、上記半導体集積回路と上記検査用パッドの上記一部とを含むチップをウェハから切り出して形成する工程（ｂ）とを含み、
   上記工程（ａ）における上記検査用パッドにおいては、上記他部に上記少なくとも１つのコンタクトが形成されて上記導体層と上記最上の導体層とが電気的に接続されており、
   上記工程（ｂ）における上記検査用パッドの上記一部においては、上記最上の導体層は上記導体層と絶縁されている半導体装置の製造方法。

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