(57)【要約】【課題】チップ面積を増大させることなく、半導体チップにそれぞれウエハのどの部分に位置していたのかを示す情報を付加した半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】ウエハ上に所定の素子及び配線等を形成した後、パッシベーション膜を形成する。そして、このパッシベーション膜の表面に、ウエハ上の位置を示す位置情報パターンとして、溝を形成する。この溝は、ウエハから形成される複数に半導体チップに連続するパターンで形成され、例えば太線と細線とを組み合わせてＸ座標及びＹ座標を表す。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハに素子を形成する工程と、
前記ウエハ上に前記素子と電気的に接続された配線を含む配線部を形成する工程と、
前記配線部の上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜にウエハ上の位置を示す位置情報パターンを形成する工程とを有し、
前記位置情報パターンが、前記ウエハから形成される複数の半導体チップに連続するパターンであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記絶縁膜を形成する工程と前記絶縁膜に前記位置情報パターンを形成する工程とを、異なる工場で実施することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
半導体基板と、
前記半導体基板の上に形成された配線部と
前記配線部の上に形成された絶縁膜とを有し、
前記絶縁膜の表面にウエハ上の位置を示す位置情報パターンを有し、該位置情報パターンが同一のウエハから形成される複数の半導体チップに連続するパターンであることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
前記位置情報パターンが、前記絶縁膜に形成された溝であることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記絶縁膜が、ポリイミドからなることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記位置情報パターンが、中心点から放射状に延びる複数のラインを含むことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記位置情報パターンが、同心円状のラインを含むことを特徴とする請求項３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、個々の半導体チップにウエハのどの部分に位置していたのかを示す情報を付加した半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置（ＬＳＩ）製造工場では、１枚のウエハから多数の半導体チップを同時に製造している。通常、半導体チップは製造ロット毎に管理されており、不具合が発生した場合にどのロットの製品なのかがわかるようになっている。
【０００３】
しかし、製造ロットだけでなく、ウエハのどの部分に位置していた半導体チップなのかがわかれば、不具合が発生した原因をより詳細に解析することができる。また、不具合の原因がウエハ上の位置に関係するものであることが判明した場合は、その時点で不具合が発生していなくても今後不具合が発生するおそれがある半導体チップを推定することができる。
【０００４】
このため、個々の半導体チップに対し、ウエハ上の位置まで特定できるトレーサビリティが要望されている。この種の要望に応えるべく、レーザやフォトリソグラフィ技術を使用して個々の半導体チップの所定領域にそれぞれ固有の記号等を書き込むことが提案されている。また、半導体チップ内にウエハ上の位置を示す情報を含む製造情報を記憶する回路（ヒューズ又は半導体素子による記憶回路）を設けることも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３１５２０７号公報
【特許文献２】特開２００７−１６５３８９号公報
【特許文献３】特開２０００−２２８３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した方法では、いずれも半導体チップ毎に固有の情報を書き込む作業が煩雑になるとともに、チップ面積が増大するという欠点がある。
【０００７】
以上から、チップ面積を増大させることなく、半導体チップにそれぞれウエハのどの部分に位置していたのかを示す情報を付加した半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一観点によれば、ウエハに素子を形成する工程と、前記ウエハ上に前記素子と電気的に接続された配線を含む配線部を形成する工程と、前記配線部の上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜にウエハ上の位置を示す位置情報パターンを形成する工程とを有し、前記位置情報パターンが、前記ウエハから形成される複数の半導体チップに連続するパターンである半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
上記一観点によれば、各半導体チップの絶縁膜に、複数の半導体チップに連続する位置情報パターンを形成する。これにより、チップ面積を増大させることなく、半導体チップにそれぞれウエハのどの部分に位置していたのかを示す情報を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る半導体装置を示す模式断面図である。
【図２】図２は、パッシベーション膜に溝（位置情報パターン）を形成する際に使用する露光マスクのパターンの例を示す模式図である。
【図３】図３は、パッシベーション膜に設けられた区画ライン及び座標コードの例を示す模式図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図（その１）である。
【図５】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図（その２）である。
【図６】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図（その３）である。
【図７】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図（その４）である。
【図８】図８は、他の半導体装置の製造方法を示す図（その１）である。
【図９】図９は、他の半導体装置の製造方法を示す図（その２）である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態の変形例を示す図である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態に係る半導体装置を示す模式断面図である。
【図１２】図１２は、ウエハ上に位置情報パターンを転写する際に使用する露光マスクのパターンを示す平面図である。
【図１３】図１３は、第２の実施形態に係る半導体装置（半導体チップ）に付加された位置情報パターンの例を示す図である。
【図１４】図１４は、第３の実施形態に係る半導体装置においてウエハ上に位置情報パターンを転写する際に使用する露光マスクのパターンを示す平面図である。
【図１５】図１５は、第３の実施形態に係る半導体装置（半導体チップ）に付加された位置情報パターンの例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る半導体装置を示す模式断面図である。
【００１３】
本実施形態に係る半導体装置は、半導体基板１１と、多層構造の配線１２ａ及びコンタクトビア１２ｂを備えた配線部１３と、配線部１３の上に形成されたパッシベーション膜１４とを有している。
【００１４】
半導体基板１１にはトランジスタＴ及びその他の素子が形成されている。これらの素子は、配線部１３の配線１２ａ及びコンタクトビア１２ｂを介して電気的に接続されて、所定の電子回路を形成している。
【００１５】
従来から半導体装置には、半導体チップを物理的及び化学的損傷などから保護することを目的として、パッシベーション膜が形成されている。本実施形態に係る半導体装置では、図１に示すようにパッシベーション膜１４の表面に位置情報パターンとして複数の溝１４ｂが形成されており、後述するようにこれらの溝１４ｂによりウエハ上の位置を特定できるようになっている。
【００１６】
パッシベーション膜１４の所定の箇所には開口部１４ａが設けられており、それらの開口部１４ａ内には配線部１３の最上部に設けられた電極パッド１３ａが露出している。半導体装置は、この電極パッド１３ａを介して回路基板と電気的に接続される。
【００１７】
なお、本実施形態では、パッシベーション膜１４がポリイミドにより形成されているものとするが、パッシベーション膜１４はＰＳＧ（Phospho-Silicate Glass）膜又は窒化シリコン膜など、ポリイミド以外の絶縁材料により形成されていてもよい。
【００１８】
図２はパッシベーション膜１４に溝１４ｂ（位置情報パターン）を形成する際に使用する露光マスクのパターンの例を示す模式図、図３はパッシベーション膜１４に設けられた区画ライン及び座標コードの例を示す模式図である。なお、図２において、図中の円はウエハを示している。また、図２，図３中のＭＳＢは最上位ビット（Most Significant Bit）を示し、ＬＳＢは最下位ビット（Least Significant Bit）を示している。
【００１９】
パッシベーション膜１４には、所定の幅の溝１４ｂからなる区画ライン１５が水平方向（Ｘ軸方向）及び垂直方向（Ｙ軸方向）に所定のピッチで形成されている。ここでは、区画ライン１５の幅が６０μｍであり、水平方向及び垂直方向のピッチがいずれも５００μｍであるとする。但し、区画ライン１５は、次に説明する座標コード１７ｘ，１７ｙを構成する溝１４ｂと区別できるものであればよく、上述の幅に限定されるものではない。また、区画ライン１５の配設ピッチも、適宜変更することができる。
【００２０】
水平方向（Ｘ軸方向）に並ぶ区画ライン１５の間には、それぞれ一定のピッチで水平方向に並んだ複数の溝１４ｂからなる座標コード１７ｘが設けられている。これと同様に、垂直方向（Ｙ軸方向）に並ぶ区画ライン１５の間にも、それぞれ一定のピッチで垂直方向に並んだ複数の溝１４ｂからなる座標コード１７ｙが設けられている。座標コード１７ｘは水平方向の位置（Ｘ座標）を示し、座標コード１７ｙは垂直方向の位置（Ｙ座標）を示している。
【００２１】
座標コード１７ｘ，１７ｙを構成する溝１４ｂには、幅が広いもの（以下、「太線」という）と狭いもの（以下、「細線」という）との２種類がある。ここでは、太線の幅が２０μｍ、細線の幅が５μｍ、溝１４ｂのピッチ（太線及び細線の各中心線間の距離）は５０μｍであるとする。また、座標コード１７ｘ，１７ｙは、細線を“０”、太線を“１”に対応付けた９桁の２進数でＸ座標及びＹ座標を表すものとする。
【００２２】
例えば図３に示す例では、区画ライン１５ａ，１５ｂ間の座標コード１７ｘは“000110011”であり、区画ライン１５ｂ，１５ｃ間の座標コード１７ｘは“000110100”である。図２，図３に示すように、Ｘ軸方向に隣り合う座標コード１７ｘの値は“１”ずつ異なり、Ｙ軸方向に隣り合う座標コード１７ｙの値も“１”ずつ異なる。
【００２３】
なお、溝１４ｂの深さは顕微鏡等を使用して識別できる程度であればよく、特に限定されない。また、座標コード１７ｘ，１７ｙの桁数も９桁に限定するものではなく、適宜変更することができる。更に、座標コード１７ｘの桁数と座標コード１７ｙの桁数とが異なっていてもよい。
【００２４】
図２では、マスクパターンの縦及び横の長さとウエハの直径とが同一の場合を示しているが、マスクパターンの縦及び横の長さはウエハの直径以上であればよい。要するに、マスクパターンのサイズは、１枚のウエハから形成される全て半導体チップにそれぞれ座標コード１７ｘ，１７ｙが転写されるサイズであればよい。また、このとき使用する露光マスクは、同一サイズであれは半導体装置の種類（品種）に拘わらず共通に使用することができる。更に、１つの半導体チップに少なくとも１組の座標コード１７ｘ，１７ｙが転写されればよく、１つの半導体チップに２組以上の座標コード１７ｘ，１７ｙが転写されていてもよい。
【００２５】
以下、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図４〜図７を参照して説明する。本実施形態では、パッシベーション膜１４をポリイミドにより形成する場合について説明しているが、前述したようにパッシベーション膜１４はポリイミド以外の絶縁材料により形成してもよい。
【００２６】
まず、図４（ａ）に示すように、公知の方法によりウエハ（半導体基板）１０にトランジスタ等の素子（図示せず）と、多層配線構造（図示せず）を有する配線部１３とを形成する。そして、配線部１３の上に、感光性ポリイミドを例えば５０μｍの厚さに塗布して、パッシベーション膜となるポリイミド膜２１を形成する。なお、図中１３ａは配線部１３の上部に設けられた電極パッドを示している。
【００２７】
次に、図４（ｂ）に示すように、ポリイミド膜２１の上にポジ型フォトレジストを塗布してフォトレジスト膜２２を形成する。そして、図４（ｃ）に示すように、所定のパターンが設けられた露光マスク２３を使用して、フォトレジスト膜２２のうち電極パッド１３ａの上方の部分を選択的に露光する。
【００２８】
その後、フォトレジスト膜２２に対し現像処理を実施して、図５（ａ）に示すようにポリイミド膜２１が露出する開口部２２ａを形成する。
【００２９】
次に、図５（ｂ）に示すように、残存するフォトレジスト膜２２をマスクとしてポリイミド膜２１を露光する。その後、フォトレジスト膜２２をマスクとしてポリイミド膜２１をウェットエッチングし、図５（ｃ）に示すように、電極パッド１３ａが露出する開口部２１ａを形成する。
【００３０】
次に、図６（ａ）に示すように、フォトレジスト膜２２を除去した後、例えば３００℃〜４００℃の温度で１５分〜３０分間熱処理してポリイミド膜２１をキュア（半キュア又は全キュア）する。
【００３１】
次に、図６（ｂ）に示すように、ウエハ１０の上側全面にフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜２４を形成する。その後、図６（ｃ）に示すように、区画ライン１５及び座標コード１７ｘ，１７ｙのパターン（位置情報パターン）を有する露光マスク２５を使用してフォトレジスト膜２４を露光し、露光マスク２５のパターンをフォトレジスト膜２４に転写する。
【００３２】
次に、図７（ａ）に示すように、現像処理を実施してフォトレジスト膜２４のうち露光された部分を除去する。その後、残存するフォトレジスト膜２４をマスクとしてポリイミド膜２１を例えば０．０５μｍ程度エッチングし、図７（ｂ）に示すように、ポリイミド膜２１の上面に区画ライン１５及び座標コード１７ｘ，１７ｙとなる溝１４ｂを形成する。溝１４ｂを形成後、フォトレジスト膜２４を除去する。
【００３３】
次いで、例えば３００℃〜４００℃の温度で１５分〜３０分間熱処理を実施する。その後、ウエハ１０をダイシングソーにより個々の半導体チップに分割する。更に、各半導体チップを樹脂等により封止する。このようにして、本実施形態に係る半導体装置が完成する。
【００３４】
上述の製造方法の場合、例えば図６（ｂ）に示す工程までを社外工場（いわゆる外ＦＡＢ）で実施し、ポリイミド膜２１に溝１４ｂを形成する工程を自社工場で実施することができる。この場合、製造ロット毎又は一定の期間毎に露光マスク２５のパターン（区画ライン１５の幅や間隔、又は座標コード１７ｘ，１７ｙの値）を変更することが好ましい。これにより、自社を介して販売された正規品と、自社を介さず販売された不正品とを容易に判別することができる。すなわち、位置情報パターンが付加されていない製品や、ロット番号と座標コードとが対応していない製品は不正品であると判定することができる。
【００３５】
なお、自社工場では、社外工場で塗布したポリイミド膜２１（パッシベーション膜）を除去した後、再度配線部１３の上にポリイミド膜２１を形成し、このポリイミド膜２１に位置情報パターンを形成してもよい。
【００３６】
また、例えば位置情報パターン（区画ライン１５の幅や間隔、又は座標コード１７ｘ，１７ｙの値）が相互に異なる１０種類の露光マスク２５を用意し、製造ロット番号の末尾の数字に応じてこれらの露光マスク２５を使い分けてもよい。これにより、製造ロットとパッシベーション膜１４に形成された位置情報パターンとの対応を容易にとることができる。
【００３７】
更に、本実施形態では、パッシベーション膜１４の表面に位置情報パターンを形成しているが、顕微鏡等を使用して位置情報パターンを確認できるのであれば、位置情報パターンをパッシベーション膜１４よりも下方の膜に形成してもよい。
【００３８】
本実施形態では、顕微鏡等を使用して区画ライン１５及び座標コード１７ｘ，１７ｙを読み取ることで、その半導体チップがウエハ１０のどの部分に位置していたのかを知ることができる。これにより、個々の半導体チップのトレーサビリティが向上する。
【００３９】
また、本実施形態では、１回の露光でウエハ１０上の全ての半導体チップに個別の位置情報を付与することができるので、各半導体チップに位置情報を付与するための時間が少なくてすむ。
【００４０】
更に、本実施形態では、区画ライン１５及び座標コード１７ｘ，１７ｙとなる溝１４ｂをパッシベーション膜１４の表面に形成するので、各半導体チップに個別の位置情報を付与しても、チップ面積の増大を回避できる。
【００４１】
更にまた、本実施形態では、ウエハのサイズが同じであれば、半導体装置の種類（品種）に拘わらず同一の露光マスク２５を使用することができるので、製造コストの増大が抑制される。
【００４２】
（他の製造方法）
図８，図９は、他の製造方法を工程順に示す断面図である。
【００４３】
まず、図８（ａ）に示すように、前述の方法と同様にして、ウエハ１０上に配線部１３及びパッシベーション膜となるポリイミド膜２１を形成した後、ポリイミド膜２１の上にフォトレジスト膜２２を形成する。その後、電極パッド１３ａに対応したパターンを有する露光マスク２３を使用して、フォトレジスト膜２２のうち電極パッド１３ａの上方の部分を選択的に露光する。
【００４４】
次に、図８（ｂ）に示すように、区画ライン及び座標コードのパターンが設けられた露光マスク２５を使用して、フォトレジスト膜２２を露光する。その後、フォトレジスト膜２２に対し現像処理を実施して、図８（ｃ）に示すように、電極パッド１３ａの上方の部分、区画ライン及び座標コードに対応する部分に、ポリイミド膜２１が露出する開口部２２ａ，２２ｂをそれぞれを形成する。
【００４５】
次に、フォトレジスト膜２２をマスクとしてポリイミド膜２１をエッチングする。これにより、図９に示すように、ポリイミド膜２１に、電極パッド１３ａが露出する開口部２１ａと、区画ライン及び座標コードとなる溝２１ｂとが形成される。その後、フォトレジスト膜２２を除去した後、例えば３００℃〜４００℃の温度で３０分〜６０分間熱処理を実施して、ポリイミド膜２１をキュア（全キュア）する。
【００４６】
次いで、ダイシングソーによりウエハ１０を切断して個々の半導体チップに分割する。その後、半導体チップを樹脂等により封止する。このようにして、実施形態に係る半導体装置が完成する。
【００４７】
上述の製造方法では、電極パッド１３ａを露出させる開口部２１ａの形成と区画ライン及び座標コードとなる溝２１ｂの形成とを同時に行うので、製造工程が簡略化されるという利点がある。
【００４８】
（変形例）
図１０は、第１の実施形態の変形例を示す図であり、パッシベーション膜１４に設けられた位置情報パターンを示している。
【００４９】
位置情報パターンのライン長が長い場合、ポリイミドの欠落長が長くなるため、電流リークが発生するおそれがある。位置情報パターンによる電流リークを防止するために、図１０に示すように位置情報パターンをその長さ方向に沿って複数に分割し、ライン長を一定値以下にしてもよい。ここでは、位置情報パターンのライン長を２００μｍ、ライン間の間隔を１０μｍとしている。
【００５０】
（第２の実施形態）
図１１は第２の実施形態に係る半導体装置を示す模式断面図、図１２はウエハ上に位置情報パターンを転写する際に使用する露光マスクのパターンを示す平面図である。また、図１３は、第２の実施形態に係る半導体装置（半導体チップ）に付加された位置情報パターンの例を示す図である。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、位置情報パターンの形状が異なることにあり、その他の構成は基本的に第１の実施形態と同様であるので、図１１において図１と同一物には同一符号を付して、重複する部分の説明は省略する。
【００５１】
図１２に示すように、本実施形態において使用する露光マスクには、放射状に延びる複数の直線状のパターン３１ａが形成されている。これらの直線状のパターン３１ａ間の角度は一定である。ここでは、直線状のパターン３１ａ間の角度をβとする。
【００５２】
本実施形態においては、ウエハ上にパッシベーション膜１４を形成した後、図１２に示す露光マスクを使用してパッシベーション膜１４の表面に、位置情報パターンとして、ウエハの中心から放射状に延びる複数の直線状の溝３１を形成する。この場合、各半導体チップに少なくとも２本の溝３１が含まれるように角度βが設定される。
【００５３】
図１３に示すように、半導体チップ上に複数本の溝３１が含まれる場合、２本の溝３１の間隔をｄ、溝３１の傾き（Ｘ軸に対する傾き）をθとする。この場合、ウエハの中心（位置情報パターンの中心）からの距離ｍは、ｍ＝ｄ／tanβとなる。つまり、この半導体チップは、ウエハの中心からおおよそ１８０°＋θの方向にｍ＝ｄ／tanβだけ離れたところに位置していたことがわかる。この半導体チップのウエハ上の位置をＸＹ座標で表すと、ｘ＝ｍcosθ、ｙ＝ｍsinθとなる。
【００５４】
（第３の実施形態）
図１４は第３の実施形態に係る半導体装置においてウエハ上に位置情報パターンを転写する際に使用する露光マスクのパターンを示す平面図、図１５は第３の実施形態に係る半導体装置（半導体チップ）に付加された位置情報パターンの例を示す平面図である。本実施形態が第２の実施形態と異なる点は、位置情報パターンの形状が異なることにあり、その他の構成は基本的に第２の実施形態と同様であるので、重複する部分の説明は省略する。
【００５５】
図１４に示すように、本実施形態において使用する露光マスクには、多数の同心円状のパターン３２ａが形成されている。本実施形態においては、ウエハ上にパッシベーション膜を形成した後、図１４に示す露光マスクを使用してパッシベーション膜の表面に、位置情報パターンとして、同心円状の溝３２を形成する。この場合、各半導体チップに少なくとも１本の溝３２が含まれるように、各パターン３２ａの半径が設定される。
【００５６】
ここでは、図１５に示すように、半導体チップ上に同心円状の溝３２の一部（円弧）が含まれているものとする。この場合、例えば半導体チップのＸ軸方向に延びる辺と溝３２（円弧）との交点の座標を（ｘ１，ｙ１）とし、半導体チップのＹ軸方向に延びる辺と溝３２（円弧）との交点の座標を（ｘ２，ｙ２）とする。また、点（ｘ１，ｙ１）と点（ｘ２，ｙ２）とを結ぶ直線の長さをｄとする。更に、溝３２（円弧）の任意の２点から、それらの点の位置における接線に垂直な直線を引く。ここでは、円弧の中心点及び点（ｘ１，ｙ１）においてそれぞれ接線に垂直な直線を引くものとする。これらの直線が交わる位置が、溝３２（円弧）の中心点となる。
【００５７】
ここで、点（ｘ１，ｙ１）の位置における接線に垂直な直線とＸ軸とのなす角度をαとし、点（ｘ１，ｙ１）と点（ｘ２，ｙ２）とを結ぶ直線とＸ軸とのなす角度をβとする。また、溝３２の曲率半径（中心点からの距離）をｍとする。そうすると、溝３２の曲率半径ｍは、ｍ＝（ｄ／２）・cos（１８０°−α−β）となる。すなわち、この半導体チップは、ウエハの中心からおおよそ１８０°＋αの方向にｍ＝（ｄ／２）・cos（１８０°−α−β）だけ離れたところに位置していたことがわかる。この半導体チップのウエハ上の位置をＸＹ座標で表すと、ｘ＝ｍcosθ、ｙ＝ｍsinθとなる。
【符号の説明】
【００５８】
１０…ウエハ、１１…半導体基板、１２ａ…配線、１２ｂ…コンタクトビア、１３…配線部１３ａ…電極パッド、１４…パッシベーション膜、１４ａ…開口部、１４ｂ…溝（位置情報パターン）、１５…区画ライン、１７ｘ，１７ｙ…座標コード、２１…ポリイミド膜、２２，２４…フォトレジスト膜、２３，２５…露光マスク、３１，３２…溝。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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