JP2010206226A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に、半導体集積回路の周囲を取り囲むように配設されたシールリングを備えた半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device including a seal ring disposed so as to surround a semiconductor integrated circuit.
半導体装置の製造プロセスでは半導体基板上に複数の半導体素子を形成した後に、半導体基板をダイシングライン部に沿って切断することで個々のＬＳＩチップに分離する。このとき、ダイシングライン部の切断面には、半導体素子の形成過程で積層された多層の層間絶縁膜が露出することになる。 In the manufacturing process of a semiconductor device, after a plurality of semiconductor elements are formed on a semiconductor substrate, the semiconductor substrate is cut along dicing line portions to be separated into individual LSI chips. At this time, the multilayer interlayer insulating film laminated in the process of forming the semiconductor element is exposed on the cut surface of the dicing line portion.
この層間絶縁膜および層間絶縁膜界面は水分の侵入経路となり、半導体装置の誤動作の原因となるなど信頼性の点で問題となる可能性がある。 The interlayer insulating film and the interface between the interlayer insulating films serve as moisture intrusion paths, which may cause a problem in terms of reliability such as causing a malfunction of the semiconductor device.
また、ダイシング時の応力や、ＬＳＩチップをパッケージングする際に使用する封止樹脂との熱膨張係数差に起因する応力等により、層間絶縁膜にクラックが発生し、このクラックが水分の侵入経路となることもある。 In addition, cracks occur in the interlayer insulating film due to stress during dicing, stress due to the difference in thermal expansion coefficient from the sealing resin used when packaging LSI chips, etc., and this crack is a moisture intrusion route. Sometimes it becomes.
これらの対策として、シールリングあるいはガードリングと呼称されるループ状構造体を、半導体集積回路の形成領域の周囲を取り囲むように配設する構成を採っている。 As countermeasures against these problems, a configuration is adopted in which a loop-shaped structure called a seal ring or a guard ring is disposed so as to surround the periphery of the formation region of the semiconductor integrated circuit.
シールリングは、半導体集積回路形成領域に形成される配線層やコンタクト部の形成工程を利用して形成され、配線層やコンタクト部と同じ材料が使用される。 The seal ring is formed by using a wiring layer and contact portion forming process formed in the semiconductor integrated circuit formation region, and the same material as the wiring layer and contact portion is used.
図１７は、この発明の背景技術のシールリングの構成を示す断面図である。 FIG. 17 is a cross-sectional view showing a configuration of a seal ring according to the background art of the present invention.
図１７に示すようにシールリング９０は、半導体基板１上の回路形成領域とダイシング領域との間に配設されている。
As shown in FIG. 17, the
図１７においては、シリコン基板等の半導体基板１上に配設される半導体素子の一例として、素子分離絶縁膜２で規定される活性領域にＭＯＳトランジスタＱ１が配設された構成を示している。
FIG. 17 shows a configuration in which a MOS transistor Q1 is disposed in an active region defined by an element
ＭＯＳトランジスタＱ１は、半導体基板１上にゲート絶縁膜３１を介して配設されたゲート電極３２と、ゲート電極３２の側面に配設されたサイドウォール絶縁膜３３と、ゲート電極３２のゲート長方向の両側面外方の半導体基板１の表面内にそれぞれ配設されたソース・ドレイン層３４とを有して構成されている。
The MOS transistor Q1 includes a
そして、ＭＯＳトランジスタＱ１を覆うように半導体基板１上に層間絶縁膜４が配設され、その上には、層間絶縁膜５、６、７、８、９、１０および１１が順に配設されて多層構造をなしている。なお、各層間絶縁膜間にはエッチングストッパ膜ＥＳが配設されている。
An
そして、これらの層間絶縁膜４〜１１には、回路形成領域においては、ＭＯＳトランジスタＱ１に電気的に接続される配線層や、コンタクト部が設けられて多層配線層を構成している。
These
すなわち、層間絶縁膜４を貫通してソース・ドレイン層３４に達するように２つのコンタクト部４ａが設けられている。
That is, two
また、層間絶縁膜５および層間絶縁膜４上のエッチングストッパ膜ＥＳを貫通するように複数の配線層５ａが設けられている。複数の配線層５ａのうち２つは、層間絶縁膜４中に設けられた２つのコンタクト部４ａに接続されるように形成されている。
A plurality of
また、層間絶縁膜６および層間絶縁膜５上のエッチングストッパ膜ＥＳを貫通するように複数のコンタクト部６ａが設けられており、複数のコンタクト部６ａのうち２つは、ＭＯＳトランジスタＱ１のソース・ドレイン層３４に電気的に接続される配線層５ａに接続されるように形成されている。
Further, a plurality of
そして、複数のコンタクト部６ａのうち、ＭＯＳトランジスタＱ１の一方のソース・ドレイン層３４に電気的に接続される１つは、層間絶縁膜６中に配設される配線層７ａに接続されている。配線層７ａはコンタクト部６ａの上部に配設され、配線層７ａおよびコンタクト部６ａはデュアルダマシン法により形成されている。
One of the plurality of
また、層間絶縁膜７および層間絶縁膜６上のエッチングストッパ膜ＥＳを貫通するように２つのコンタクト部８ａが設けられており、一方のコンタクト部８ａは、ＭＯＳトランジスタＱ１のソース・ドレイン層３４に電気的に接続されるコンタクト部６ａに接続されるように形成されている。
Further, two
そして、２つのコンタクト部８ａは、層間絶縁膜７中に配設される配線層９ａに接続されている。配線層９ａはコンタクト部８ａの上部に配設され、配線層９ａおよびコンタクト部８ａはデュアルダマシン法により形成されている。
The two
また、層間絶縁膜８および層間絶縁膜７上のエッチングストッパ膜ＥＳを貫通するようにコンタクト部１０ａが設けられており、当該コンタクト部１０ａは、ＭＯＳトランジスタＱ１のソース・ドレイン層３４に電気的に接続される配線層９ａに接続されるように形成されている。
A
そして、コンタクト部１０ａは、層間絶縁膜８中に配設される配線層１１ａに接続されている。配線層１１ａはコンタクト部１０ａの上部に配設され、配線層１１ａおよびコンタクト部１０ａはデュアルダマシン法により形成されている。
The
また、層間絶縁膜９および層間絶縁膜８上のエッチングストッパ膜ＥＳを貫通するようにコンタクト部１２ａが設けられており、当該コンタクト部１２ａは、ＭＯＳトランジスタＱ１のソース・ドレイン層３４に電気的に接続される配線層１１ａに接続されるように形成されている。
A
そして、コンタクト部１２ａは、層間絶縁膜９中に配設される配線層１３ａに接続されている。配線層１３ａはコンタクト部１２ａの上部に配設され、配線層１３ａおよびコンタクト部１２ａはデュアルダマシン法により形成されている。
The
また、層間絶縁膜１０および層間絶縁膜９上のエッチングストッパ膜ＥＳを貫通するようにコンタクト部１４ａが設けられており、当該コンタクト部１４ａは、ＭＯＳトランジスタＱ１のソース・ドレイン層３４に電気的に接続される配線層１３ａに接続されるように形成されている。
A
そして、コンタクト部１４ａは、層間絶縁膜１０中に配設される配線層１５ａに接続されている。配線層１５ａはコンタクト部１４ａの上部に配設され、配線層１５ａおよびコンタクト部１４ａはデュアルダマシン法により形成されている。
The
なお、以上説明したコンタクト部および配線層においては、層間絶縁膜との間にバリアメタル層ＢＭ１を有しており、コンタクト部および配線層を構成する材料が直接に層間絶縁膜と接触しない構成となっている。 In the contact portion and the wiring layer described above, the barrier metal layer BM1 is provided between the contact insulating layer and the interlayer insulating film, and the material constituting the contact portion and the wiring layer is not in direct contact with the interlayer insulating film. It has become.
また、層間絶縁膜１１上にはパッシベーション膜１９が配設され、パッシベーション膜１９上にはポリイミド膜２０が配設されている。
A
シールリング９０は、上述した各層間絶縁膜に形成されるコンタクト部および配線層の形成工程を利用して形成される。
The
すなわち、層間絶縁膜４中においては、コンタクト部４ａの形成工程でシール層４ｂを形成し、層間絶縁膜５中においては、配線層５ａの形成工程でシール層５ｂを形成し、層間絶縁膜６中においては、コンタクト部６ａおよび配線層７ａのデュアルダマシン工程で、それぞれシール層６ｂおよび７ｂを形成し、層間絶縁膜７中においては、コンタクト部８ａおよび配線層９ａのデュアルダマシン工程で、それぞれシール層８ｂおよび９ｂを形成し、層間絶縁膜８中においては、コンタクト部１０ａおよび配線層１１ａのデュアルダマシン工程で、それぞれシール層１０ｂおよび１１ｂを形成し、層間絶縁膜９中においては、コンタクト部１２ａおよび配線層１３ａのデュアルダマシン工程で、それぞれシール層１２ｂおよび１３ｂを形成し、層間絶縁膜１０中においては、コンタクト部１４ａおよび配線層１５ａのデュアルダマシン工程で、それぞれシール層１４ｂおよび１５ｂを形成する。
That is, in the
ここで、シール層４ｂ、６ｂ、８ｂ、１０ｂ、１２ｂおよび１４ｂの幅は、それぞれの上部に形成されるシール層５ｂ、７ｂ、９ｂ、１１ｂ、１３ｂおよび１５ｂの幅よりも狭く形成されるので、シール層４ｂと５ｂ、シール層６ｂと７ｂ、シール層８ｂと９ｂおよびシール層１０ｂと１１ｂ、シール層１２ｂと１３ｂ、シール層１４ｂと１５ｂのそれぞれの組み合わせの断面形状はＴ字型をなしている。
Here, the widths of the
また、層間絶縁膜１１および層間絶縁膜１０上のエッチングストッパ膜ＥＳを貫通してシール層１５ｂに達するシール層１６ｂが配設され、層間絶縁膜１１上には、シール層１６ｂの上部を覆うようにシール層１７ｂが配設されている。
In addition, a
シール層１７ｂは、回路形成領域における最上層の配線層（図示せず）の形成工程で形成され、例えばアルミニウム（Ａｌ）で構成されている。
The
また、シール層１６ｂは、回路形成領域における最上層の配線層と、配線層１５ａとを電気的に接続するコンタクト部（図示せず）の形成工程で形成され、シール層１６ｂと層間絶縁膜との間にはバリアメタル層ＢＭ２を有している。
The
なお、シール層４ｂ〜１７ｂは連続して積層されるように配設され、シールリング９０はダイシングによって露出した層間絶縁膜４〜１１の切断面から侵入した水分や、応力によって生じたクラックの伸展に対する障壁として機能する。
The
また、上述したシールリング９０以外の構成として、例えば特許文献１には、シールリングを２重構造とし、ダイシング部に近い外側のシールリングは、最上層から最下層まで、同じ幅の導体層が積層された構成を採り、内側のシールリングは、配線層およびコンタクト部の形成工程を利用して形成された構成が開示されている。
Further, as a configuration other than the
また、特許文献２においては、ダイシング部の近傍に最上層から最下層まで、同じ幅の導体層が積層されたシールリングが開示されている。
近年では、半導体装置の構造の微細化および高集積化、動作の高速化が進み、それに伴って配線の低抵抗化の重要性が高まり、配線材料として比較的抵抗の小さい銅（Ｃｕ）が用いられつつある。 In recent years, the structure of semiconductor devices has been miniaturized and highly integrated, and the operation speed has been increased. Accordingly, the importance of lowering the resistance of wiring has increased, and copper (Cu) having a relatively low resistance has been used as a wiring material. It is being
配線材料としてＣｕを用いる場合、デュアルダマシン法を用いて配線層およびコンタクト部を形成することが一般的であり、図１７を用いて説明したように、シールリング９０を構成するシール層４ｂ〜１５ｂのうち、シール層６ｂ〜１５ｂはデュアルダマシン法を用いて形成されることになる。
When Cu is used as a wiring material, it is common to form a wiring layer and a contact portion by using a dual damascene method. As described with reference to FIG. 17, the seal layers 4b to 15b constituting the
ここで、デュアルダマシン法では、後にコンタクト部となるホールを層間絶縁膜を貫通するように形成した後、一旦、当該ホールに樹脂材を充填し、その状態で配線層となる溝をエッチングにより形成する。これは、既に形成された下層の配線層がエッチングされることを防ぐためである。 Here, in the dual damascene method, a hole to be a contact portion later is formed so as to penetrate the interlayer insulating film, and then the hole is filled with a resin material, and a groove to be a wiring layer is formed by etching in that state. To do. This is to prevent the already formed lower wiring layer from being etched.
しかし、シールリング９０を構成するシール層６ｂ〜１５ｂの容積は、対応するコンタクト部や配線層の容積に比べて大きい。これは、シール層６ｂ〜１５ｂが回路形成領域を囲むように形成されているためである。
However, the volumes of the seal layers 6b to 15b constituting the
特に、コンタクト部と同じ工程で形成されるシール層の容積は、コンタクト部に比べて極めて大きいため、当該シール層を形成するための溝を樹脂材で満たすことは技術的に困難である。樹脂材の充填が不十分な状態で配線層となる溝を形成するためのエッチングを行うと、既に形成された下層のシール層が部分的にエッチングで除去される可能性があり、その場合には、上層のシール層と下層のシール層との間にボイドが生じ、両者の接続部分が脆弱となり、シールリングとしての機能が低下する可能性がある。 In particular, since the volume of the seal layer formed in the same process as the contact portion is extremely larger than that of the contact portion, it is technically difficult to fill a groove for forming the seal layer with a resin material. If etching is performed to form a trench that becomes a wiring layer in a state where the resin material is not sufficiently filled, the lower seal layer that has already been formed may be partially removed by etching. In this case, a void is generated between the upper seal layer and the lower seal layer, the connecting portion between the two becomes brittle, and the function as a seal ring may be lowered.
また、層間絶縁膜の比誘電率を低くする傾向にある昨今では、比誘電率の低下に伴って層間絶縁膜どうしの密着性も低下する傾向にある。ここで、シールリング９０のような断面形状がＴ字型のシール層を積層した構成は、層間絶縁膜どうしが剥離することを防止する効果も有しているが、特許文献２に開示されるように、最上層から最下層まで、同じ幅の導体層を積層した構造のシールリングを採用すると、このような効果が低下する可能性がある。
In recent years, when the relative dielectric constant of the interlayer insulating film tends to be lowered, the adhesiveness between the interlayer insulating films also tends to decrease as the relative dielectric constant decreases. Here, the structure in which the T-shaped seal layer having a cross-sectional shape such as the
本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、シールリングの構造を最適化して、ダイシング部の切断面からの水分の侵入やクラックの伸展に対する障壁としての機能を確保したシールリングを備えた半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention was made to solve the above problems, and the structure of the seal ring was optimized to ensure a function as a barrier against moisture intrusion from the cut surface of the dicing part and crack extension. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device provided with a seal ring.
本発明に係る請求項１記載の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に形成された半導体集積回路の上方に配設された第１の層間絶縁膜上に、エッチングストッパ膜および第２の層間絶縁膜を順に形成する工程(ａ)と、前記第２の層間絶縁膜の前記半導体集積回路の上方に対応する領域に、前記第２の層間絶縁膜を貫通して前記エッチングストッパ膜に達するホールを形成するとともに、前記第２の層間絶縁膜の前記半導体集積回路の上方に対応する領域の周囲を囲み、前記第２の層間絶縁膜を貫通して前記エッチングストッパ膜に達する溝を形成する工程(ｂ)と、前記ホールおよび前記溝内に樹脂層を形成する工程(ｃ)と、前記工程(ｃ)の後に、前記ホール上が開口部となった配線パターンを有するとともに、前記溝上を覆うレジストマスクを形成する工程(ｄ)と、前記レジストマスクをマスクとして、前記第２の層間絶縁膜を所定深さまでエッチングにより除去して、配線溝を形成する工程(ｅ)と、前記レジストマスクおよび前記ホールおよび前記溝内の前記樹脂層を除去した後、前記ホール底部および前記溝底部の前記エッチングストッパ膜を除去する工程(ｆ)と、前記工程(ｆ)の後に、連通した前記配線溝および前記ホール内と、前記溝内に導体層を充填する工程(ｇ)とを備えている。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device comprising: an etching stopper film and a second interlayer on a first interlayer insulating film disposed above a semiconductor integrated circuit formed on a semiconductor substrate. A step (a) of sequentially forming an insulating film; and a hole reaching the etching stopper film through the second interlayer insulating film in a region of the second interlayer insulating film corresponding to the upper side of the semiconductor integrated circuit Forming a groove that surrounds a region of the second interlayer insulating film corresponding to the upper portion of the semiconductor integrated circuit and that penetrates the second interlayer insulating film and reaches the etching stopper film. (b), a step (c) of forming a resin layer in the hole and the groove, and a wiring pattern having an opening on the hole and covering the groove after the step (c). Resist mask A step (d) of forming, a step (e) of removing the second interlayer insulating film by etching to a predetermined depth using the resist mask as a mask to form a wiring trench, and the resist mask, the hole, and After removing the resin layer in the groove, the step (f) of removing the bottom of the hole and the etching stopper film on the bottom of the groove; and after the step (f), in the wiring groove and the hole in communication And a step (g) of filling the groove with a conductor layer.
本発明に係る請求項１記載の半導体装置の製造方法によれば、半導体集積回路の上方に配設された第２の層間絶縁膜中にデュアルダマシン法により配線層およびコンタクト部を形成する工程の一部を利用して、第２の層間絶縁膜の半導体集積回路の上方に対応する領域の周囲を囲むように、断面形状が矩形状のシールリングを形成することができる。 According to the method of manufacturing a semiconductor device of the first aspect of the present invention, the step of forming the wiring layer and the contact portion by the dual damascene method in the second interlayer insulating film disposed above the semiconductor integrated circuit. A seal ring having a rectangular cross-sectional shape can be formed so as to surround the periphery of the region corresponding to the upper side of the semiconductor integrated circuit of the second interlayer insulating film by using a part.
＜実施の形態＞
＜装置構成＞
図１に、本発明に係る実施の形態の半導体装置の断面図を示す。
<Embodiment>
<Device configuration>
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
図１においては、シリコン基板等の半導体基板１上に配設される半導体集積回路を構成する半導体素子の一例として、素子分離絶縁膜２で規定される活性領域にＭＯＳトランジスタＱ１が配設された構成を示している。そして、半導体基板１上の回路形成領域とダイシング領域との間にシールリング１００が配設されている。
In FIG. 1, as an example of a semiconductor element constituting a semiconductor integrated circuit provided on a
ＭＯＳトランジスタＱ１は、半導体基板１上にゲート絶縁膜３１を介して配設されたゲート電極３２と、ゲート電極３２の側面に配設されたサイドウォール絶縁膜３３と、ゲート電極３２のゲート長方向の両側面外方の半導体基板１の表面内にそれぞれ配設されたソース・ドレイン層３４とを有して構成されている。
The MOS transistor Q1 includes a
そして、ＭＯＳトランジスタＱ１を覆うように半導体基板１上に層間絶縁膜４が配設され、その上には、層間絶縁膜５、６、７、８、９、１０および１１が順に配設されて多層構造をなしている。
An interlayer insulating
ここで、層間絶縁膜４はＴＥＯＳ（tetra ethyl orthosilicate）を用いて形成されたシリコン酸化膜（ＴＥＯＳ酸化膜）で形成され、層間絶縁膜９〜１１は、例えばＣＶＤ法で形成された比誘電率３．５程度のＦＳＧ（Fluorinated Silica Glass）膜で構成され、層間絶縁膜５および６〜８は例えばプラズマＣＶＤ法で形成された比誘電率３．０以下のＳｉＯＣ（カーボン含有ＳｉＯ2）膜で構成されている。なお、各層間絶縁膜間には比誘電率９．０程度のシリコン窒化膜で構成されたエッチングストッパ膜ＥＳが配設されている。
Here, the
そして、これらの層間絶縁膜４〜１１には、回路形成領域においては、ＭＯＳトランジスタＱ１に電気的に接続される配線層やコンタクト部が設けられている。
These interlayer insulating
まず、層間絶縁膜４においては、層間絶縁膜４を貫通してソース・ドレイン層３４に達するように２つのコンタクト部４ａが設けられている。
First, in the
そして、層間絶縁膜５および層間絶縁膜４上のエッチングストッパ膜ＥＳを貫通するように複数の配線層５ａ（第１層配線）が設けられ、複数の配線層５ａのうち２つは、層間絶縁膜４中に設けられた２つのコンタクト部４ａに接続されるように形成されている。
A plurality of
また、層間絶縁膜６および層間絶縁膜５上のエッチングストッパ膜ＥＳを貫通するように複数のコンタクト部６ａが設けられており、複数のコンタクト部６ａのうち２つは、ＭＯＳトランジスタＱ１のソース・ドレイン層３４に電気的に接続される配線層５ａに接続されるように形成されている。
Further, a plurality of
そして、複数のコンタクト部６ａのうち、ＭＯＳトランジスタＱ１の一方のソース・ドレイン層３４に電気的に接続される１つは、層間絶縁膜６中に配設される配線層７ａ（第２層配線）に接続されている。配線層７ａはコンタクト部６ａの上部に配設され、配線層７ａおよびコンタクト部６ａはデュアルダマシン法により形成されている。
One of the plurality of
また、層間絶縁膜７および層間絶縁膜６上のエッチングストッパ膜ＥＳを貫通するように２つのコンタクト部８ａが設けられており、一方のコンタクト部８ａは、ＭＯＳトランジスタＱ１のソース・ドレイン層３４に電気的に接続されるコンタクト部６ａに接続されるように形成されている。
Further, two
そして、２つのコンタクト部８ａは、層間絶縁膜７中に配設される配線層９ａ（第３層配線）に接続されている。配線層９ａはコンタクト部８ａの上部に配設され、配線層９ａおよびコンタクト部８ａはデュアルダマシン法により形成されている。
The two
また、層間絶縁膜８および層間絶縁膜７上のエッチングストッパ膜ＥＳを貫通するようにコンタクト部１０ａが設けられており、当該コンタクト部１０ａは、ＭＯＳトランジスタＱ１のソース・ドレイン層３４に電気的に接続される配線層９ａに接続されるように形成されている。
A
そして、コンタクト部１０ａは、層間絶縁膜８中に配設される配線層１１ａ（第４層配線）に接続されている。配線層１１ａはコンタクト部１０ａの上部に配設され、配線層１１ａおよびコンタクト部１０ａはデュアルダマシン法により形成されている。
The
また、層間絶縁膜９および層間絶縁膜８上のエッチングストッパ膜ＥＳを貫通するようにコンタクト部１２ａが設けられており、当該コンタクト部１２ａは、ＭＯＳトランジスタＱ１のソース・ドレイン層３４に電気的に接続される配線層１１ａに接続されるように形成されている。
A
そして、コンタクト部１２ａは、層間絶縁膜９中に配設される配線層１３ａ（第５層配線）に接続されている。配線層１３ａはコンタクト部１２ａの上部に配設され、配線層１３ａおよびコンタクト部１２ａはデュアルダマシン法により形成されている。
The
また、層間絶縁膜１０および層間絶縁膜９上のエッチングストッパ膜ＥＳを貫通するようにコンタクト部１４ａが設けられており、当該コンタクト部１４ａは、ＭＯＳトランジスタＱ１のソース・ドレイン層３４に電気的に接続される配線層１３ａに接続されるように形成されている。
A
そして、コンタクト部１４ａは、層間絶縁膜１０中に配設される配線層１５ａ（第６層配線）に接続されている。配線層１５ａはコンタクト部１４ａの上部に配設され、配線層１５ａおよびコンタクト部１４ａはデュアルダマシン法により形成されている。
The
なお、以上説明したコンタクト部および配線層は銅（Ｃｕ）で構成され、コンタクト部および配線層と層間絶縁膜との間には、例えばＴａＮで構成されるバリアメタル層ＢＭ１を有しており、コンタクト部および配線層を構成する材料が直接に層間絶縁膜と接触しない構成となっている。 The contact portion and the wiring layer described above are made of copper (Cu), and a barrier metal layer BM1 made of, for example, TaN is provided between the contact portion and the wiring layer and the interlayer insulating film. The material constituting the contact portion and the wiring layer is not in direct contact with the interlayer insulating film.
また、層間絶縁膜１１上にはプラズマ窒化により形成したシリコン窒化膜で構成されるパッシベーション膜１９が配設され、パッシベーション膜１９上にはポリイミド膜２０が配設されている。
A
一方、シールリング部においては、層間絶縁膜４〜１１およびパッシベーション膜１９中にシールリング１００が配設されている。
On the other hand, in the seal ring portion, the
シールリング１００は、上述した各層間絶縁膜に形成されるコンタクト部および配線層の形成工程を利用して形成される。
The
すなわち、層間絶縁膜４中においては、コンタクト部４ａの形成工程でシール層４ｂを形成し、層間絶縁膜５中においては、配線層５ａの形成工程でシール層５ｂを形成し、層間絶縁膜６中においては、コンタクト部６ａおよび配線層７ａのデュアルダマシン工程で、それぞれシール層６ｂおよび７ｂを形成し、層間絶縁膜７中においては、コンタクト部８ａおよび配線層９ａのデュアルダマシン工程で、それぞれシール層８ｂおよび９ｂを形成し、層間絶縁膜８中においては、コンタクト部１０ａおよび配線層１１ａのデュアルダマシン工程で、それぞれシール層１０ｂおよび１１ｂを形成する。
That is, in the
そして、シール層４ｂ、６ｂ、８ｂおよび１０ｂの幅は、それぞれの上部に形成されるシール層５ｂ、７ｂ、９ｂおよび１１ｂの幅よりも狭く形成されるので、シール層４ｂと５ｂ、シール層６ｂと７ｂ、シール層８ｂと９ｂおよびシール層１０ｂと１１ｂのそれぞれの組み合わせの断面形状はＴ字型をなしている。なお、シール層６ｂと７ｂ、シール層８ｂと９ｂおよびシール層１０ｂと１１ｂのように、デュアルダマシン工程で同時に形成されて一体となっているものを、１つのシール層として扱う場合もある。
The widths of the seal layers 4b, 6b, 8b and 10b are formed narrower than the widths of the seal layers 5b, 7b, 9b and 11b formed on the respective upper portions, so that the seal layers 4b and 5b and the
ここで、シール層４ｂ、６ｂ、８ｂおよび１０ｂの幅は０．３μｍ以下に設定されるが、これはコンタクト部４ａ、６ａ、８ａおよび１０ａと同じ工程で形成するためであり、コンタクト部の幅は配線ルールによって規定されている。
Here, the width of the seal layers 4b, 6b, 8b and 10b is set to 0.3 μm or less, because this is for forming in the same process as the
このようにＴ字型のシール層の脚部に相当する部分の幅を、コンタクト部の幅と同じにすることで、製造が容易となるという利点がある。 Thus, by making the width of the portion corresponding to the leg portion of the T-shaped seal layer the same as the width of the contact portion, there is an advantage that manufacture is facilitated.
なお、シール層５ｂ、７ｂ、９ｂおよび１１ｂの幅は、シール層４ｂ、６ｂ、８ｂおよび１０ｂの幅の２倍以上に設定することが望ましい。 The width of the seal layers 5b, 7b, 9b and 11b is desirably set to be twice or more the width of the seal layers 4b, 6b, 8b and 10b.
また、層間絶縁膜９中においては、コンタクト部１２ａおよび配線層１３ａをデュアルダマシン法で形成する工程の一部を利用してシール層２１を形成し、層間絶縁膜１０中においては、コンタクト部１４ａおよび配線層１５ａをデュアルダマシン法で形成する工程の一部を利用してシール層２２を形成する。
Further, in the
ここで、シール層２１および２２の断面形状は矩形をなし、その幅は０．３μｍ程度に設定されるが、これはコンタクト部１２ａおよび１４ａと同じ工程で形成するためであり、コンタクト部の幅は配線ルールによって規定されている。
Here, the cross-sectional shape of the seal layers 21 and 22 is rectangular, and the width thereof is set to about 0.3 μm. This is because the
なお、以上説明したシール層は銅（Ｃｕ）で構成され、シール層と層間絶縁膜との間には、例えばＴａＮで構成されるバリアメタル層ＢＭ１を有しており、コンタクト部および配線層を構成する材料が直接に層間絶縁膜と接触しない構成となっている。 The seal layer described above is made of copper (Cu), and has a barrier metal layer BM1 made of, for example, TaN between the seal layer and the interlayer insulating film. The constituent material does not directly contact the interlayer insulating film.
また、層間絶縁膜１１および層間絶縁膜１０上のエッチングストッパ膜ＥＳを貫通してシール層１５ｂに達するシール層１６ｂが配設され、層間絶縁膜１１上には、シール層１６ｂの上部を覆うようにシール層１７ｂが配設されている。
In addition, a
シール層１７ｂは、回路形成領域における最上層の配線層（図示せず）の形成工程で形成され、例えばアルミニウム（Ａｌ）で構成されている。
The
また、シール層１６ｂは、回路形成領域における最上層の配線層と、配線層１５ａとを電気的に接続するコンタクト部（図示せず）の形成工程で形成され、タングステン（Ｗ）で構成され、シール層１６ｂと層間絶縁膜との間には、例えばＴｉＮで構成されるバリアメタル層ＢＭ２を有している。
The
なお、シール層４ｂ〜１１ｂ、２１、２２、１６ｂおよび１７ｂは連続して積層されるように配設され、シールリング１００はダイシングによって露出した層間絶縁膜４〜１１の切断面から侵入した水分や、応力によって生じたクラックの伸展に対する障壁として機能する。
The seal layers 4b to 11b, 21, 22, 16b, and 17b are disposed so as to be continuously stacked, and the
＜製造方法＞
次に、図１に示した半導体装置の製造方法について、製造工程を順に示す図２〜図１４を用いて説明する。
<Manufacturing method>
Next, a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
まず、図２に示す工程において、半導体基板１の主面内に層間絶縁膜２を設けて活性領域を規定し、ＭＯＳトランジスタＱ１等の半導体集積回路を構成する半導体素子を形成する。なお、ＭＯＳトランジスタＱ１等の半導体素子は周知の技術により形成するので、製造方法の説明は省略する。
First, in the step shown in FIG. 2, an
次に、半導体基板１上に、例えばＣＶＤ法により比誘電率３．５程度のＴＥＯＳ酸化膜を形成して層間絶縁膜４を設ける。
Next, a TEOS oxide film having a relative dielectric constant of about 3.5 is formed on the
そして、回路形成領域においては層間絶縁膜４を貫通してＭＯＳトランジスタＱ１のソース・ドレイン層３４に達するホール４ｃを設け、また、シールリング部においては層間絶縁膜４を貫通して半導体基板１に達する溝４ｄを設ける。ここで、溝４ｄは回路形成領域を囲むように配設される。
In the circuit formation region, a
その後、スパッタリング法によりホール４ｃおよび溝４ｄの内面を覆うようにＴａＮを形成してバリアメタル層ＢＭ１を設け、続いて、ホール４ｃおよび溝４ｄ内にＣＶＤ法あるいはメッキ法によりタングステン（Ｗ）を充填して、それぞれコンタクト部４ａおよびシール層４ｂを形成する。
Thereafter, TaN is formed so as to cover the inner surfaces of the
次に、例えばＣＶＤ法により層間絶縁膜４の主面全面を覆うようにＳｉＮ膜を形成してエッチングストッパ膜ＥＳを設ける。
Next, an SiN film is formed so as to cover the entire main surface of the
その後、エッチングストッパ膜ＥＳ上に、例えばプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯＣ膜を形成して層間絶縁膜５を設ける。
Thereafter, an
そして、回路形成領域においては層間絶縁膜５および層間絶縁膜４上のエッチングストッパＥＳを貫通する複数の溝５ｃを設け、また、シールリング部においては層間絶縁膜５および層間絶縁膜４上のエッチングストッパＥＳを貫通してシール層４ｂに達する溝５ｄを設ける。ここで、溝５ｄはシール層４ｂと同様に回路形成領域を囲むように配設される。なお、複数の溝５ｃの幾つか（図では２つ）は、コンタクト部４ａに達するように設けられる。
In the circuit formation region, a plurality of
その後、スパッタリング法により溝５ｃおよび溝５ｄの内面を覆うようにＴａＮを形成してバリアメタル層ＢＭ１とし、続いて溝５ｃおよび溝５ｄ内にＣＶＤ法あるいはメッキ法によりＣｕを充填して、それぞれ配線層５ａおよびシール層５ｂを形成する。
Thereafter, TaN is formed so as to cover the inner surfaces of the
次に、図３に示す工程において、例えばＣＶＤ法により層間絶縁膜５の主面全面を覆うようにＳｉＮ膜を形成してエッチングストッパ膜ＥＳを設ける。
Next, in the process shown in FIG. 3, an SiN film is formed so as to cover the entire main surface of the
その後、エッチングストッパ膜ＥＳ上に、例えばプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯＣ膜を形成して層間絶縁膜６を設ける。
Thereafter, an
そして、層間絶縁膜６上に写真製版工程を経てレジストマスク（図示せず）をパターニングし、当該レジストマスクを用いてＳｉＯＣ膜をエッチングし、回路形成領域においては層間絶縁膜６を貫通する複数のホール６ｃを設け、また、シールリング部においては層間絶縁膜６を貫通する溝５ｄを設ける。ここで、溝５ｄはシール層４ｂと同様に回路形成領域を囲むように配設される。なお、複数の溝５ｃの幾つか（図では２つ）は、配線層５ａの上方に設けられ、溝５ｄはシール層４ｂの上方に設けられる。
Then, a resist mask (not shown) is patterned on the
次に、図４に示す工程において、層間絶縁膜６上に写真製版工程を経てレジストマスク（図示せず）をパターニングし、当該レジストマスクを用いて、ＳｉＯＣ膜をエッチングし、回路形成領域においては複数のホール６ｃのうち、所定のホール６ｃに連通する溝７ｃを形成し、シールリング部においては溝６ｄに連通する溝７ｄを形成する。ここで、溝７ｃは所定の配線パターンに合致する配線溝であり、溝７ｄはシール層４ｂと同様に回路形成領域を囲むように配設される。
Next, in the step shown in FIG. 4, a resist mask (not shown) is patterned on the
ここで、ホール６ｃ、溝７ｃ、６ｄおよび７ｄが形成された状態の層間絶縁膜６を、上方から見た場合の平面図を図１５に示す。なお、図１５におけるＡ−Ａ線での断面図が図４に相当する。
Here, FIG. 15 shows a plan view of the
次に、図５に示す工程において、ＳｉＮ膜をエッチングする条件で、ホール６ｃおよび溝６ｄの底部に露出するエッチングストッパ膜ＥＳを除去し、ホール６ｃおよび溝６ｄが、それぞれ配線層５ａおよびシール層５ｂに達するようにする。
Next, in the step shown in FIG. 5, the etching stopper film ES exposed at the bottom of the
その後、スパッタリング法によりホール６ｃ、溝７ｃ、６ｄおよび７ｄの内面を覆うようにＴａＮを形成してバリアメタル層ＢＭ１を設け、続いてホール６ｃ、溝７ｃ、６ｄおよび７ｄ内にＣＶＤ法あるいはメッキ法によりＣｕを充填して、それぞれコンタクト部６ａ、配線層７ａ、シール層６ｂおよび７ｂを形成する。このようにコンタクト部と配線層を同時に形成する方法がデュアルダマシン法である。
Thereafter, TaN is formed by sputtering to cover the inner surfaces of the
次に、図６に示す工程において、例えばＣＶＤ法により層間絶縁膜６の主面全面を覆うようにＳｉＮ膜を形成してエッチングストッパ膜ＥＳを設ける。
Next, in the process shown in FIG. 6, an SiN film is formed so as to cover the entire main surface of the
その後、エッチングストッパ膜ＥＳ上に、例えばプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯＣ膜を形成して層間絶縁膜７を設ける。
Thereafter, an
そして、層間絶縁膜７上に写真製版工程を経てレジストマスク（図示せず）をパターニングし、当該レジストマスクを用いてＳｉＯＣ膜をエッチングし、回路形成領域においては層間絶縁膜７を貫通する複数のホール８ｃを設け、また、シールリング部においては層間絶縁膜７を貫通する溝８ｄを設ける。ここで、溝８ｄはシール層４ｂと同様に回路形成領域を囲むように配設される。なお、複数のホール８ｃの幾つか（図では２つ）は、コンタクト部６ａの上方に設けられ、溝８ｄはシール層７ｂの上方に設けられる。
Then, a resist mask (not shown) is patterned on the
次に、層間絶縁膜７上に写真製版工程を経てレジストマスク（図示せず）をパターニングし、当該レジストマスクを用いて、ＳｉＯＣ膜をエッチングし、回路形成領域においては複数のホール８ｃのうち、所定のホール８ｃに連通する溝９ｃを形成し、シールリング部においては溝８ｄに連通する溝９ｄを形成する。ここで、溝９ｃは所定の配線パターンに合致する配線溝であり、溝９ｄはシール層４ｂと同様に回路形成領域を囲むように配設される。
Next, a resist mask (not shown) is patterned on the
次に、ＳｉＮ膜をエッチングする条件で、ホール８ｃおよび溝８ｄの底部に露出するエッチングストッパ膜ＥＳを除去し、ホール８ｃおよび溝８ｄが、それぞれコンタクト部６ａおよびシール層７ｂに達するようにする。
Next, the etching stopper film ES exposed at the bottom of the hole 8c and the
その後、スパッタリング法によりホール８ｃ、溝９ｃ、８ｄおよび９ｄの内面を覆うようにＴａＮを形成してバリアメタル層ＢＭ１を設け、続いてホール８ｃ、溝９ｃ、８ｄおよび９ｄ内にＣＶＤ法あるいはメッキ法によりＣｕを充填して、それぞれコンタクト部８ａ、配線層９ａ、シール層８ｂおよび９ｂを形成する。
Thereafter, TaN is formed by sputtering so as to cover the inner surfaces of the holes 8c and the
次に、図７に示す工程において、例えばＣＶＤ法により層間絶縁膜７の主面全面を覆うようにＳｉＮ膜を形成してエッチングストッパ膜ＥＳを設ける。
Next, in the step shown in FIG. 7, an SiN film is formed so as to cover the entire main surface of the
その後、エッチングストッパ膜ＥＳ上に、例えばプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯＣ膜を形成して層間絶縁膜８を設ける。
Thereafter, an
そして、層間絶縁膜８上に写真製版工程を経てレジストマスク（図示せず）をパターニングし、当該レジストマスクを用いてＳｉＯＣ膜をエッチングし、回路形成領域においては層間絶縁膜８を貫通するホール１０ｃを設け、また、シールリング部においては層間絶縁膜８を貫通する溝１０ｄを設ける。ここで、溝１０ｄはシール層４ｂと同様に回路形成領域を囲むように配設される。なお、ホール１０ｃは、配線層９ａの上方に設けられ、溝１０ｄはシール層９ｂの上方に設けられる。
Then, a resist mask (not shown) is patterned on the
次に、層間絶縁膜８上に写真製版工程を経てレジストマスク（図示せず）をパターニングし、当該レジストマスクを用いて、ＳｉＯＣ膜をエッチングし、回路形成領域においてはホール１０ｃに連通する溝１１ｃを形成し、シールリング部においては溝１０ｄに連通する溝１１ｄを形成する。ここで、溝１１ｃは所定の配線パターンに合致する配線溝であり、溝１１ｄはシール層４ｂと同様に回路形成領域を囲むように配設される。
Next, a resist mask (not shown) is patterned on the
次に、ＳｉＮ膜をエッチングする条件で、ホール１０ｃおよび溝１０ｄの底部に露出するエッチングストッパ膜ＥＳを除去し、ホール１０ｃおよび溝１０ｄが、それぞれ配線層９ａおよびシール層９ｂに達するようにする。
Next, the etching stopper film ES exposed at the bottom of the
その後、スパッタリング法によりホール１０ｃ、溝１１ｃ、１０ｄおよび１１ｄの内面を覆うようにＴａＮを形成してバリアメタル層ＢＭ１を設け、続いてホール１０ｃ、溝１１ｃ、１０ｄおよび１１ｄ内にＣＶＤ法あるいはメッキ法によりＣｕを充填して、それぞれコンタクト部１０ａ、配線層１１ａ、シール層１０ｂおよび１１ｂを形成する。
Thereafter, TaN is formed by sputtering to cover the inner surfaces of the
次に、図８に示す工程において、例えばＣＶＤ法により層間絶縁膜８の主面全面を覆うようにＳｉＮ膜を形成してエッチングストッパ膜ＥＳを設ける。
Next, in the step shown in FIG. 8, an SiN film is formed so as to cover the entire main surface of the
その後、エッチングストッパ膜ＥＳ上に、例えばＣＶＤ法によりＦＳＧ膜を形成して層間絶縁膜９を設ける。ここで、層間絶縁膜９の厚さは層間絶縁膜６〜８の２倍以上の厚さに設定される。
Thereafter, an FSG film is formed on the etching stopper film ES by, for example, a CVD method to provide an
そして、層間絶縁膜９上に写真製版工程を経てレジストマスク（図示せず）をパターニングし、当該レジストマスクを用いてＦＳＧ膜をエッチングし、回路形成領域においては層間絶縁膜９を貫通するホール１２ｃを設け、また、シールリング部においては層間絶縁膜９を貫通する溝２１ａを設ける。ここで、溝２１ａはシール層４ｂと同様に回路形成領域を囲むように配設される。なお、ホール１２ｃは、配線層１１ａの上方に設けられ、溝２１ａはシール層１１ｂの上方に設けられる。
Then, a resist mask (not shown) is patterned on the
その後、層間絶縁膜９上に樹脂材を塗布してホール１２ｃおよび溝２１ａ内に樹脂層Ｂ１を充填するが、溝２１ａの容積は、ホール１２ｃに比べて極めて大きいため、溝２１ａを樹脂層Ｂ１で満たすことは技術的に困難であり、溝２１ａ内には樹脂層Ｂ１が完全には充填されない状態となる。
Thereafter, a resin material is applied onto the
次に、層間絶縁膜９上に写真製版工程を経てレジストマスクＲ１をパターニングする。レジストマスクＲ１は、後に形成される配線層１３ａのパターンに合致する配線パターンを有し、ホール１２ｃの上部に対応する位置に開口部ＯＰ１が設けられている。一方、溝２１ａにはレジストマスクＲ１が充填される。
Next, a resist mask R1 is patterned on the
次に、レジストマスクＲ１を用いてＦＳＧ膜をエッチングし、図９に示すように、回路形成領域においては配線溝となる溝１３ｃを設ける。なお、溝１３ｃの形成に際しては、ホール１２ｃ内に樹脂層Ｂ１が充填されているので、下層のエッチングストッパ膜ＥＳや配線層１１ａがエッチャントに曝されることはない。
Next, the FSG film is etched using the resist mask R1, and as shown in FIG. 9, a
その後、レジストマスクＲ１および樹脂層Ｂ１を除去することで、回路形成領域においてはホール１２ｃと溝１３ｃとが連通し、シールリング部においては溝２１ａが再び現れる。
Thereafter, by removing the resist mask R1 and the resin layer B1, the
なお、樹脂層Ｂ１を構成する樹脂材はレジスト材から感光成分を除去したものであり、レジストマスクＲ１の除去工程で、アッシング等を用いて除去することができる。 The resin material constituting the resin layer B1 is obtained by removing the photosensitive component from the resist material, and can be removed by ashing or the like in the removal process of the resist mask R1.
ここで、ホール１２ｃ、溝１３ｃおよび２１ｄが形成された状態の層間絶縁膜９を、上方から見た場合の平面図を図１６に示す。なお、図１６におけるＢ−Ｂ線での断面図が図９に相当する。
Here, FIG. 16 shows a plan view of the
次に、図１０に示す工程において、ＳｉＮ膜をエッチングする条件で、ホール１２ｃおよび溝２１ａの底部に露出するエッチングストッパ膜ＥＳを除去し、ホール１２ｃおよび溝２１ａが、それぞれ配線層１１ａおよびシール層１１ｂに達するようにする。
Next, in the step shown in FIG. 10, the etching stopper film ES exposed at the bottom of the
その後、スパッタリング法によりホール１２ｃ、溝１３ｃおよび２１ａの内面を覆うようにＴａＮを形成してバリアメタル層ＢＭ１を設け、続いてホール１２ｃ、溝１３ｃおよび２１ａ内にＣＶＤ法あるいはメッキ法によりＣｕを充填して、それぞれコンタクト部１２ａ、配線層１３ａおよびシール層２１を形成する。
Thereafter, TaN is formed so as to cover the inner surfaces of the
次に、図１１に示す工程において、例えばＣＶＤ法により層間絶縁膜８の主面全面を覆うようにＳｉＮ膜を形成してエッチングストッパ膜ＥＳを設ける。
Next, in the process shown in FIG. 11, an SiN film is formed so as to cover the entire main surface of the
その後、エッチングストッパ膜ＥＳ上に、例えばＣＶＤ法によりＦＳＧ膜を形成して層間絶縁膜９を設ける。ここで、層間絶縁膜１０の厚さは層間絶縁膜６〜８の２倍以上の厚さに設定される。
Thereafter, an FSG film is formed on the etching stopper film ES by, for example, a CVD method to provide an
そして、層間絶縁膜１０上に写真製版工程を経てレジストマスク（図示せず）をパターニングし、当該レジストマスクを用いてＦＳＧ膜をエッチングし、回路形成領域においては層間絶縁膜１０を貫通するホール１４ｃを設け、また、シールリング部においては層間絶縁膜１０を貫通する溝２２ａを設ける。ここで、溝２２ａはシール層４ｂと同様に回路形成領域を囲むように配設される。なお、ホール１４ｃは、配線層１３ａの上方に設けられ、溝２２ａはシール層２１の上方に設けられる。
Then, a resist mask (not shown) is patterned on the
その後、層間絶縁膜１０上に樹脂材を塗布してホール１４ｃおよび溝２２ａ内に樹脂層Ｂ２を充填するが、溝２２ａの容積は、ホール１４ｃに比べて極めて大きいため、溝２２ａを樹脂層Ｂ２で満たすことは技術的に困難であり、溝２２ａ内には樹脂層Ｂ２が完全には充填されない状態となる。
Thereafter, a resin material is applied onto the
次に、層間絶縁膜１０上に写真製版工程を経てレジストマスクＲ２をパターニングする。レジストマスクＲ２は、後に形成される配線層１５ａのパターンに合致する配線パターンを有し、ホール１４ｃの上部に対応する位置に開口部ＯＰ２が設けられている。一方、溝２２ａにはレジストマスクＲ２が充填される。
Next, a resist mask R2 is patterned on the
次に、レジストマスクＲ２を用いてＦＳＧ膜をエッチングし、図１２に示すように、回路形成領域においては配線溝となる溝１５ｃを設ける。なお、溝１５ｃの形成に際しては、ホール１４ｃ内に樹脂層Ｂ２が充填されているので、下層のエッチングストッパ膜ＥＳや配線層１３ａがエッチャントに曝されることはない。
Next, the FSG film is etched using the resist mask R2, and as shown in FIG. 12, a
その後、レジストマスクＲ２および樹脂層Ｂ２を除去することで、回路形成領域においてはホール１４ｃと溝１５ｃとが連通し、シールリング部においては溝２２ａが再び現れる。
Thereafter, by removing the resist mask R2 and the resin layer B2, the
次に、図１３に示す工程において、ＳｉＮ膜をエッチングする条件で、ホール１４ｃおよび溝２２ａの底部に露出するエッチングストッパ膜ＥＳを除去し、ホール１４ｃおよび溝２２ａが、それぞれ配線層１３ａおよびシール層１３ｂに達するようにする。
Next, in the process shown in FIG. 13, the etching stopper film ES exposed at the bottom of the
その後、スパッタリング法によりホール１４ｃ、溝１５ｃおよび２２ａの内面を覆うようにＴａＮを形成してバリアメタル層ＢＭ１を設け、続いてホール１４ｃ、溝１５ｃおよび２２ａ内にＣＶＤ法あるいはメッキ法によりＣｕを充填して、それぞれコンタクト部１４ａ、配線層１５ａおよびシール層２２を形成する。
Thereafter, TaN is formed so as to cover the inner surfaces of the
次に、図１４に示す工程において、例えばＣＶＤ法により層間絶縁膜１０の主面全面を覆うようにＳｉＮ膜を形成してエッチングストッパ膜ＥＳを設ける。
Next, in the step shown in FIG. 14, an SiN film is formed so as to cover the entire main surface of the
その後、エッチングストッパ膜ＥＳ上に、例えばＣＶＤ法によりＦＳＧ膜を形成して層間絶縁膜１１を設ける。
Thereafter, an FSG film is formed on the etching stopper film ES by, for example, a CVD method to provide the
そして、層間絶縁膜１１上に写真製版工程を経てレジストマスク（図示せず）をパターニングし、当該レジストマスクを用いてＦＳＧ膜をエッチングし、シールリング部においては層間絶縁膜１１を貫通する溝１６ｄを設ける。ここで、溝１６ｄはシール層４ｂと同様に回路形成領域を囲むように配設される。なお、溝１６ｄはシール層１５ｂの上方に設けられる。
Then, a resist mask (not shown) is patterned on the
次に、ＳｉＮ膜をエッチングする条件で、溝１６ｄの底部に露出するエッチングストッパ膜ＥＳを除去し、溝１６ｄがシール層１５ｂに達するようにする。
Next, the etching stopper film ES exposed at the bottom of the groove 16d is removed under the conditions for etching the SiN film so that the groove 16d reaches the
なお、回路形成領域においても、図１４においては図示していない部分で、溝１６ｄと同じ工程を経て配線層１５ａに達するホールが形成される。
Also in the circuit formation region, a hole reaching the
その後、スパッタリング法により溝１６ｄの内面を覆うようにＴｉＮを形成してバリアメタル層ＢＭ２を設け、続いて溝１６ｄ内に、例えばスパッタリング法によりタングステンを充填して、シール層１６ｂを形成する。
Thereafter, TiN is formed so as to cover the inner surface of the groove 16d by a sputtering method, and a barrier metal layer BM2 is provided. Subsequently, the trench 16d is filled with tungsten, for example, by a sputtering method to form the
次に、シール層１６ｂ上を覆うように、層間絶縁膜１１上に、例えばスパッタリング法によりアルミニウムでシール層１７ｂを形成する。ここで、シール層１７ｂはシール層４ｂと同様に回路形成領域を囲むように配設される。
Next, a
なお、回路形成領域においても、図１４においては図示していない部分で、シール層１７ｂと同じ工程を経て最上層の配線層（第７層配線）が形成される。
Also in the circuit formation region, the uppermost wiring layer (seventh layer wiring) is formed through the same process as that of the
その後、シール層１７ｂを含めて層間絶縁膜１１上を覆うように、例えばプラズマ窒化によりシリコン窒化膜を形成してパッシベーション膜１９を配設し、パッシベーション膜１９上にはポリイミド膜２０を配設することで、シールリング１００を有した半導体装置が完成する。
Thereafter, a
＜効果＞
以上説明したシールリング１００を有した半導体装置においては、第４層配線が形成される層間絶縁膜８までは従来から使用されている断面形状がＴ字型のシール層を積層した構成とし、第５および第６層配線が形成される層間絶縁膜９および１０においては、断面形状が矩形のシール層を積層した構成としている。
<Effect>
The semiconductor device having the
すなわち、シールリングの機能としては、ダイシング部の切断面からの水分の侵入やクラックの伸展に対する障壁としての機能が要求されるので、水平方向、すなわち半導体基板１の主面と平行な方向の寸法が大きく、機械的な強度が大きい方が望ましく、シール層４ｂ、６ｂ、８ｂおよび１０ｂよりも、それぞれの上部に形成されるシール層５ｂ、７ｂ、９ｂおよび１１ｂの幅の方を広くしている。
That is, as a function of the seal ring, since a function as a barrier against intrusion of moisture from the cut surface of the dicing portion and extension of cracks is required, the dimension in the horizontal direction, that is, the direction parallel to the main surface of the
第４層配線以下はローカル配線ルールおよび／または中間配線ルールで設計されており、コンタクト部の幅は０．３μｍ以下となるので、シール層５ｂ、７ｂ、９ｂおよび１１ｂの幅を広くして機械的強度を高めることが特に望ましい。 The wiring below the fourth layer is designed by the local wiring rule and / or the intermediate wiring rule, and the width of the contact portion is 0.3 μm or less. Therefore, the seal layers 5b, 7b, 9b and 11b are widened and the machine It is particularly desirable to increase the mechanical strength.
また、第２〜４層配線がそれぞれ形成される層間絶縁膜６〜８は、比誘電率３．０以下のＳｉＯＣ膜で形成されているが、このように比誘電率が低いと、層間絶縁膜どうしの密着性も低く、ダイシング部の切断面において層間絶縁膜の剥離が起きやすい。
Further, the
しかし、この層間絶縁膜６〜８において、シール層５ｂ、７ｂ、９ｂおよび１１ｂの幅を広くして充填されるＣｕの体積を増やすことで層間絶縁膜６〜８の剥離を防止する効果が高まる。
However, in the
一方、第５および第６層配線はセミグローバル配線ルールおよび／またはグローバル配線ルールで設計されており、コンタクト部の幅は０．３μｍ以上となるので、シール層２１および２２の断面形状を矩形とし、その幅をコンタクト部の幅と同じにすることで、水分の侵入やクラックの伸展に対抗するのに充分な機械的強度を得ることができる。 On the other hand, the fifth and sixth layer wirings are designed according to the semi-global wiring rule and / or the global wiring rule, and the width of the contact portion is 0.3 μm or more. Therefore, the cross-sectional shapes of the seal layers 21 and 22 are rectangular. By making the width the same as the width of the contact portion, it is possible to obtain sufficient mechanical strength to resist moisture intrusion and crack extension.
また、シール層２１および２２の形成に際しては、図８および図１１を用いて説明したように、溝２１ａおよび２２ａを樹脂材で満たすことが技術的に困難である。特に、層間絶縁膜９および１０の厚さは、層間絶縁膜６〜８の２倍以上となっているので、溝２１ａおよび２２ａの容積が極めて大きく、樹脂材で満たすことができないという現象は、層間絶縁膜６〜８に形成されるシール層６ｂ、８ｂおよび１０ｂと比べて顕著に発生する。
In forming the sealing layers 21 and 22, as described with reference to FIGS. 8 and 11, it is technically difficult to fill the
この状態で、デュアルダマシン法を適用して溝２１ａおよび２２ａよりもさらに幅の広い溝を連通させようとすると、溝２１ａおよび２２ａ内を樹脂材が満たさない状態では、下層のエッチングストッパ膜やシール層がエッチャントに曝され、既に形成された下層のシール層が部分的にエッチングで除去される可能性がある。
In this state, if the dual damascene method is applied to make the groove wider than the
しかし、シール層２１および２２の形成にはデュアルダマシン法の一部の工程を利用するだけなので、上層のシール層と下層のシール層との間の接続部分が脆弱となることはなく、シールリングとしての機能が低下することもない。 However, since only a part of the dual damascene process is used to form the seal layers 21 and 22, the connection between the upper seal layer and the lower seal layer is not weakened. The function as is not deteriorated.
また、第５、第６層配線がそれぞれ形成される層間絶縁膜９および１０は、比誘電率３．５程度のＦＳＧ膜で形成されているので、層間絶縁膜６〜８よりは層間絶縁膜どうしの密着性は高く、層間絶縁膜の剥離も起きにくい。従って、シール層２１および２２の断面形状が矩形でも、層間絶縁膜９および１０の剥離を防止することが可能である。
Further, since the
なお、以上の説明においては、配線層を７層構造とした例を示し、ローカル配線ルールおよび／または中間配線ルールで形成される配線層が配設された層間絶縁膜中には、断面形状がＴ字型のシール層を配設し、セミグローバル配線ルールおよび／またはグローバル配線ルールで形成される配線層が配設された層間絶縁膜中には、断面形状が矩形のシール層を配設する例を説明したが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、断面形状がＴ字型のシール層（第１のシール層）は、断面形状が矩形のシール層（第２のシール層）の下に配設するのであれば、配線層数や配線ルールに限定されることなく、上述した効果を奏することになる。 In the above description, an example in which the wiring layer has a seven-layer structure is shown. In the interlayer insulating film provided with the wiring layer formed by the local wiring rule and / or the intermediate wiring rule, the cross-sectional shape is A T-shaped seal layer is disposed, and a seal layer having a rectangular cross-sectional shape is disposed in the interlayer insulating film in which the semi-global wiring rule and / or the wiring layer formed by the global wiring rule is disposed. Although the example has been described, the application of the present invention is not limited to this, and the seal layer (first seal layer) having a T-shaped cross section is a seal layer (second seal) having a rectangular cross section. If it is disposed under the layer), the above-described effects can be obtained without being limited to the number of wiring layers and the wiring rules.
１００ シールリング、４ｂ〜１１ｂ，２１，２２ シール層、ＥＳ エッチングストッパ膜、４〜１１ 層間絶縁膜、Ｂ１，Ｂ２ 樹脂層、Ｒ１，Ｒ２ レジストマスク、ＯＰ１，ＯＰ２ 開口部。 100 seal ring, 4b-11b, 21, 22 seal layer, ES etching stopper film, 4-11 interlayer insulating film, B1, B2 resin layer, R1, R2 resist mask, OP1, OP2 openings.
Claims (2)
(ｂ)前記第２の層間絶縁膜の前記半導体集積回路の上方に対応する領域に、前記第２の層間絶縁膜を貫通して前記エッチングストッパ膜に達するホールを形成するとともに、前記第２の層間絶縁膜の前記半導体集積回路の上方に対応する領域の周囲を囲み、前記第２の層間絶縁膜を貫通して前記エッチングストッパ膜に達する溝を形成する工程と、
(ｃ)前記ホールおよび前記溝内に樹脂層を形成する工程と、
前記工程(ｃ)の後に、
(ｄ)前記ホール上が開口部となった配線パターンを有するとともに、前記溝上を覆うレジストマスクを形成する工程と、
(ｅ)前記レジストマスクをマスクとして、前記第２の層間絶縁膜を所定深さまでエッチングにより除去して、配線溝を形成する工程と、
(ｆ)前記レジストマスクおよび前記ホールおよび前記溝内の前記樹脂層を除去した後、前記ホール底部および前記溝底部の前記エッチングストッパ膜を除去する工程と、
前記工程(ｆ)の後に、
(ｇ)連通した前記配線溝および前記ホール内と、前記溝内に導体層を充填する工程と、を備える半導体装置の製造方法。 (a) a step of sequentially forming an etching stopper film and a second interlayer insulating film on the first interlayer insulating film disposed above the semiconductor integrated circuit formed on the semiconductor substrate;
(b) forming a hole penetrating the second interlayer insulating film and reaching the etching stopper film in a region of the second interlayer insulating film corresponding to the upper side of the semiconductor integrated circuit; Forming a trench that surrounds a region of the interlayer insulating film corresponding to the upper portion of the semiconductor integrated circuit and that penetrates the second interlayer insulating film and reaches the etching stopper film;
(c) forming a resin layer in the hole and the groove;
After step (c),
(d) forming a resist mask that covers the groove and having a wiring pattern with an opening on the hole;
(e) using the resist mask as a mask, removing the second interlayer insulating film to a predetermined depth by etching to form a wiring groove;
(f) removing the resist mask, the hole, and the resin layer in the groove, and then removing the hole stopper and the etching stopper film on the groove bottom;
After step (f),
(g) A method of manufacturing a semiconductor device comprising: the interconnecting groove and the hole that are in communication; and the step of filling the groove with a conductor layer.
比誘電率３．５以上の絶縁膜で前記第２の層間絶縁膜を形成する工程を含む、請求項１記載の半導体装置の製造方法。 The step (a)
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising: forming the second interlayer insulating film with an insulating film having a relative dielectric constant of 3.5 or more.
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