(57)【要約】【課題】  シールリングの角部の強度を向上させる。また、たとえシールリングの角部が欠損しても水分が集積回路側へ浸入しないようにする。【解決手段】  集積回路部１０２を包囲し、矩形状の装置の外縁に沿って基板１０４上に形成される金属製のシールリング１０６を備え、シールリング１０６の少なくとも１つの角部１０８を、シールリング１０６の他部に比して幅広に形成し、シールリング１０６の角部の剛性及び強度を向上させた。【選択図】  図１
2006210439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路部を包囲し、矩形状の装置の外縁に沿って基板上に形成される金属製のシールリングを備え、
前記シールリングの少なくとも１つの角部を、該シールリングの他部に比して幅広に形成したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記幅広に形成された角部は、平面視にて四角形状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記幅広に形成された角部は、平面視にて三角形状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記幅広に形成された角部の内周面は、平面視にて円弧状の区間を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記幅広に形成された角部の内周面は、平面視にて直角よりも大きく形成された角区間を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記シールリングは前記集積回路部における配線層及びビアプラグ層に対応する複数の金属層を積層してなり、
前記シールリングの幅広に形成された角部は、上下方向にわたって前記配線層及び前記ビアプラグ層に対応する各金属層の幅方向寸法が同一に形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記シールリングの幅広に形成された角部に、角部認識用の認識パターンを形成したことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記認識パターンは、前記角部の上部に形成された穴状の抜き領域を有することを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置の外縁に沿って基板上に形成されたシールリングを備える半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、多数の回路素子が形成された基板を有し、所期の動作、機能等を果たすように、各回路素子を結線して構成される。近年、半導体装置では高集積化が進み、回路素子及び配線が微細化され、配線のピッチが狭くなる傾向にある。配線のピッチが狭くなると配線抵抗が増大するため、低抵抗率の銅配線及び低誘電率の層間絶縁膜の採用が不可欠となっている。
【０００３】
この銅配線は腐食に弱く、一度腐食すると配線抵抗増大等の現象を引き起こし、回路の長期信頼性が著しく損なわれる。この腐食は、半導体装置の製造工程において発生するものでなく、製品の長期の使用に際し、層間絶縁膜を通じて水分が集積回路側に浸入することにより発生する。低誘電率の層間絶縁膜は吸湿性が比較的高いことから、装置の外縁に沿って基板上に矩形状に形成される金属製のシールリングを備え、このシールリングにより内側への水分の浸入を防止するものが一般的である。
【０００４】
ここで、チップ状の半導体装置は矩形状に形成されることから、装置取扱時に、装置に外力が作用すると装置の角部に応力が集中する。そこで、装置の角部の欠損を防止するべく、シールリングの角部を補強するものが提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【０００５】
特許文献１に記載の半導体装置は、シールリングの角部の内側に、シールリングと離隔してシールリングと同様の壁部をさらに形成したものである。また、特許文献２に記載の半導体装置は、シールリングの角部に内側へ突出する矩形部分を連続的に形成したものである。それぞれ、装置の角部に複数の金属壁が形成されるので、装置の角部の応力が分散されることとなる。
【特許文献１】特開２００３−３３８５０４号公報
【特許文献２】特開２００４−２５３７７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の半導体装置では、半導体装置の角部が補強されているとはいえ、シールリング自体はほぼ一定の幅で形成されている。すなわち、シールリングについてみれば、負荷が加わりやすい角部が、他部に比して脆弱であることに変わりはない。そして、ひとたびシールリングの角部が欠損すると、層間絶縁膜が剥き出しとなり、層間絶縁膜を通じて水分が集積回路側へ浸入する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、集積回路部を包囲し、矩形状の装置の外縁に沿って基板上に形成される金属製のシールリングを備え、前記シールリングの少なくとも１つの角部を、該シールリングの他部に比して幅広に形成したことを特徴とする半導体装置が提供される。
【０００８】
この半導体装置においては、シールリングにおける幅広に形成された角部の剛性及び強度が飛躍的に向上する。剛性及び強度が向上することにより、装置取扱時に負荷が基板及びシールリングに作用した際に、装置におけるシールリングの当該角部付近の変形が抑制され、装置全体としても剛性及び強度が向上する。
【０００９】
ここで、半導体装置は１枚のウェハに複数製造され、集積回路部、シールリング等が形成された後、ウェハのダイシング、各半導体装置のパッケージング等のいわゆる後工程が施される。この後工程においては、分離された矩形状の半導体装置に衝撃等が加わるので、半導体装置の端部、特に角部が変形し易くなっている。
【００１０】
このように、後工程における装置取扱時に、シールリングの角部に負荷が加わることとなるが、前述のようにシールリングの角部の剛性及び強度が向上したので、シールリングの角部の欠損が的確に防止される。
また、当該角部が比較的幅広に形成されていることから、過度の負荷が装置に加わって、基板とともにシールリングの当該角部が欠損したとしても、角部の幅方向外側が欠損し、角部の幅方向内側までは欠損しない。従って、たとえ当該角部が欠損したとしても、シールリングによる気密が確保され、集積回路部側への水分の浸入が阻止される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の半導体装置によれば、シールリングの角部の強度を向上させることができる。また、たとえシールリングの角部が欠損しても集積回路部側への水分の浸入が阻止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図面を参照しつつ、本発明による半導体装置の好適な実施形態について詳細に説明する。以下の実施形態では、シールリングにおける幅広に形成された角部が平面視にて三角形状に形成された例について説明する。尚、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
図１は本発明の一実施形態を示す半導体装置の模式的な平面図である、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
図１に示すように、この半導体装置１００は、集積回路部１０２を包囲し、矩形状の装置の外縁に沿って基板１０４上に形成される金属製のシールリング１０６を備え、シールリング１０６の少なくとも１つの角部１０８を、シールリング１０６の他部に比して幅広に形成したことを特徴とする。
【００１４】
この半導体装置１００は、「半導体チップ」と称されるものであり、平面視にて矩形状に形成される。尚、ここでいう「矩形」とは、直角四辺形をさす。図２に示すように、半導体装置１００は、シリコンからなる基板１０４と、この基板１０４上に設けられた複数の層間絶縁膜１１０と、各層間絶縁膜１１０中に埋設された導電膜１１２と、を備えている。本実施形態においては、計１０層の導電膜１１２が形成されている。最下層の導電膜１１２は、集積回路部１０２においてコンタクトプラグをなし、タングステンにより構成される。また、他の導電膜１１２は銅により構成され、配線層１１２ａとビアプラグ層１１２ｂとが交互に積層されている。また、最上層の導電膜１１２の上側には、アルミニウムからなるパッドが配される。パッドの上部には、装置の上面を被覆するポリイミドカバー１１４が配される。
【００１５】
集積回路部１０２には、各種素子を電気的に接続する導電膜１１２が張り巡らされており、配線間は従来公知の低誘電率膜からなる層間絶縁膜１１０で満たされている。低誘電率膜としては、ＳｉＯＣ膜、水素化ポリシロキサン膜、メチルポリシロキサン膜、水素化メチルポリシロキサン膜、またはこれらの膜をポーラス化したもの等が挙げられる。また、低誘電率膜として、有機ポリマーを用いてもよい。そして、図１に示すように、矩形状のシールリング１０６が集積回路部１０２の外側に形成されている。
【００１６】
図３は、基板上に形成されたシールリングの一部外観斜視説明図であり、ポリイミドカバー、層間絶縁膜を省略して図示している。
図２に示すように、シールリング１０６は、上下方向に連続的に形成された各導電膜１１２を有し、各層間絶縁膜１１０を上下に貫通する壁状を呈する。すなわち、シールリング１０６は集積回路部１０２における配線層１１２ａ及びビアプラグ層１１２ｂに対応する複数の金属層を積層して構成される。シールリング１０６の各導電膜１１２は集積回路部１０２のものと独立して形成され、集積回路部１０２とは電気的に接続されていない（図１参照）。本実施形態においては、半導体装置１００はダマシン法により製造され、集積回路部１０２及びシールリング１０６の各導電膜１１２は同一工程で同時に製造される。
図３に示すように、シールリング１０６の壁状の部分は、上下方向にわたって同一の幅方向寸法で形成される。本実施形態においては、シールリング１０６は、各導電膜１１２と連続的に形成され、集積回路部１０２におけるアルミニウムのパッドに対応するアルミニウム膜１１６を有する。
【００１７】
シールリング１０６の各角部１０８は、他部に比して幅広に形成される。本実施形態においては、各角部１０８は、平面視にて斜辺を内側とした直角二等辺三角形状に形成される。図１に示すように、シールリング１０６の外周は平面視にて直角四辺を呈し、内周は角部１０８で内側へ突出する形状をなす。すなわち、幅広に形成された角部１０８の内周面は、平面視にて直角よりも大きく形成された２つの角区間１１８を有し、他の区間は直線状に形成される。本実施形態においては、各角区間１１８は平面視にて略１３５°の角度で形成される。
【００１８】
また、図２に示すように、幅広に形成された各角部１０８においても、壁状に形成された他部と同様に、上下方向にわたって配線層１１２ａ及びビアプラグ層１１２ｂに対応する各金属層の幅方向寸法が同一に形成されている。なお、各角部１０８においても、アルミニウム膜１１６が、各導電膜１１２と連続的に同一の幅方向寸法で形成されている。
【００１９】
以上のように構成された半導体装置１００は、基板１０４上の集積回路部１０２の気密が、上方についてはポリイミドカバー１１４により確保され、側方についてはシールリング１０６により確保される。
【００２０】
本実施形態の半導体装置１００によれば、シールリング１０６における幅広に形成された角部１０８の剛性及び強度が飛躍的に向上する。当該角部１０８の剛性及び強度が向上することにより、装置取扱時に負荷が基板１０４及びシールリング１０６に作用した際に、装置におけるシールリング１０６の当該角部１０８付近の変形が抑制され、装置全体としても剛性及び強度が向上する。
【００２１】
ここで、図４に示すように半導体装置１００は１枚のウェハに連続的に複数製造され、集積回路部１０２、シールリング１０６等が形成される。図４は各半導体装置がダイシングされる前のウェハの一部平面説明図である。この後、各半導体装置１００が分離するようスクライブ線１２０に沿ってウェハがダイシングされる。ウェハのダイシング後、各半導体装置１００はトレーに載せて搬送され、パッケージング等の工程へ移行する。これらのいわゆる後工程においては、分離された矩形状の半導体装置１００に衝撃等が加わるので、半導体装置１００の端部、特に角部が変形し易くなっている。
【００２２】
このように、後工程における装置取扱時に、シールリング１０６の角部１０８に負荷が加わることとなるが、シールリング１０６の角部１０８の剛性及び強度が向上したので、シールリング１０６の角部の欠損が的確に防止される。
また、当該角部１０８が比較的幅広に形成されていることから、過度の負荷が装置に加わって、基板１０４とともにシールリング１０６の当該角部１０８が欠損したとしても、図５に示すように、角部１０８の幅方向外側が欠損し、角部１０８の幅方向内側までは欠損しない。図５は、シールリング１０６の角部１０８が欠損した状態を示すシールリングの一部外観斜視説明図であり、ポリイミドカバー、層間絶縁膜を省略して図示している。従って、たとえ当該角部１０８が欠損したとしても、シールリング１０６による気密が確保され、集積回路部１０２側への水分の浸入が阻止される。このとき、角部１０８が幅広であるほど、欠損時におけるマージンが大きくなる。
【００２３】
また、本実施形態の半導体装置１００によれば、角部１０８が基板１０４上にて、上下方向に連続的に全面にわたって金属により形成されているので、角部１０８の強度を飛躍的に向上させることができる。特に、本実施形態においては、層間絶縁膜１１０に機械的強度の比較的低い低誘電率膜が用いられているので、層間絶縁膜１１０の部分の脆弱さを効率よく補うことができる。
尚、角部１０８の全面にわたって導電膜１１２を形成されているが、集積回路部１０２に比して精度の要求されないラフパターンであるので、角部１０８についてはＣＭＰにより導電膜１１２を多少研磨しすぎても特に不具合が生ずることはない。
【００２４】
また、本実施形態の半導体装置１００によれば、角部１０８を斜辺が内側に面する三角形状としたので、各集積回路部１０２側のスペースを比較的大きく確保することができる。
【００２５】
尚、前記実施形態においては、全ての角部１０８を幅広に形成したものを示したが、少なくとも１つの角部１０８が形成されていれば、当該角部１０８付近の剛性及び強度を向上させることができる。すなわち、集積回路部１０２のレイアウトや、後工程における角部１０８への負荷の加わり方等に応じて、角部１０８を幅広にするか否かを任意に決定してもよい。また、各角部１０８の幅方向寸法も任意である。
【００２６】
また、前記実施形態においては、角部１０８が平面視にて三角形状に形成されたものを示したが、例えば図６に示すように角部２０８を四角形状に形成してもよいし、例えば図７に示すように角部３０８の内周面を円弧状に形成してもよい。
角部２０８を四角形状とすると、角部２０８の面積が比較的大きくなるので、角部２０８の欠損時におけるマージンを大きく確保することができ、集積回路部１０２の気密保持に有利となる。
また、図７に示すように、角部３０８の内周面が円弧状の区間３１８を有する場合には、内周面に角が形成されていないことから断面係数が周方向へ向かって滑らかに変化し応力集中の回避に効果的である。ここで、集積回路部１０２のレイアウト等に応じては、前記実施形態のような角区間１１８と円弧状の区間３１８を組み合わせて、角部の内周面を形成してもよい。
【００２７】
また、例えば図８に示すように、幅広に形成された角部２０８に認識パターン２２２が形成されたものであってもよい。これにより、角部２０８に集積回路部１０２の防水機能と他の装置に対する角部認識機能とを併有させることができ、実用に際して極めて有利である。図８に、認識パターン２２２として、角部２０８の中央側に導電膜１１２が形成されておらず層間絶縁膜１１０で満たされた抜き領域２２４が形成されたものを示す。この角部２０８は四角形状に形成されており、角部２０８の内周と平行な略Ｌ字状の抜き領域２２４が形成されている。
この認識パターン２２２は、後工程で半導体装置１００を取り扱う際に、他の装置で半導体装置１００の姿勢を把握するためのものである。例えば、ウェハをダイシングする際に、ダイシング装置は光学的手法により認識パターン２２２を利用して各半導体装置１００の位置及び姿勢を認識して、ウェハの切り出しを行う。
ここで、この認識パターン２２２は、全ての導電膜１１２が形成されておらずとも、上側から少なくとも１層だけ導電膜１１２が形成されていない領域があればよい。すなわち、認識パターン２２２は、角部２０８の上部に形成された穴状の抜き領域を有していればよい。また、認識パターン２２２の形状は任意であり、例えば図９に示すように導電膜１１２が形成されていない抜き領域２２４が複数存在するものであってもよい。図９には、四角形状に形成された角部２０８に、３つの略Ｌ字状の抜き領域２２６が形成されたものを示す。
【００２８】
また、前記実施形態においては、配線の導電膜１１２として銅を用いたものを示したが、他の金属であってもよいし、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態を示す半導体装置の模式的な平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】ポリイミドカバー、層間絶縁膜を省略して図示したものであり、基板上に形成されたシールリングの一部外観斜視説明図である。
【図４】各半導体装置がダイシングされる前のウェハの一部平面説明図である。
【図５】ポリイミドカバー、層間絶縁膜を省略して図示したものであり、角部が欠損した状態を示すシールリングの一部外観斜視説明図である。
【図６】変形例を示すシールリングの一部平面説明図である。
【図７】変形例を示すシールリングの一部平面説明図である。
【図８】変形例を示すシールリングの一部平面説明図である。
【図９】変形例を示すシールリングの一部平面説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１００      半導体装置
１０２      集積回路部
１０４      基板
１０６      シールリング
１０８      角部
１１０      層間絶縁膜
１１２      導電膜
１１２ａ    配線層
１１２ｂ    ビアプラグ層
１１６      アルミニウム膜
１１８      角区間
１２０      スクライブ線
２０８      角部
２２２      認識パターン
２２４      抜き領域
２２６      抜き領域
３０８      角部
３１８      円弧状の区間
【図１】
2006210439.tif 000003
【図２】
2006210439.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006210439.tif 000008
【図７】
2006210439.tif 000009
【図８】
2006210439.tif 000010
【図９】
2006210439.tif 000011