(57)【要約】【課題】  ＩＣチップ上に形成された集積回路（ＩＣ）の低Ｋ誘電材料用のクラック・ストップ（２８）を提供することにある。【解決手段】  ダイシング操作中にＩＣチップの周辺エッジに沿って形成されたチッピングおよびクラッキングによって引き起こされたＩＣチップのアクティブ・エリアに対する損傷を防止するために、低Ｋ誘電体材料において銅または銀の相互接続などの自己パッシベーション酸化物層を形成しない金属相互接続を使用する。吸湿バリアまたはエッジ・シール（１２）は、ＩＣチップのアクティブ・エリアの外周エッジに沿って位置決めされた金属スタックとして形成される。クラック・ストップは、ＩＣチップの外周上の吸湿バリア／エッジ・シールの外側に位置決めされた少なくとも１つのトレンチまたは溝によって形成される。【選択図】  図２
2007500944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクティブ回路エリアを有する集積回路（ＩＣ）チップ用のクラック・ストップにおいて、
低Ｋ誘電体材料において自己パッシベーション酸化物層を形成しない金属相互接続を含む前記ＩＣチップと、
前記ＩＣチップの前記アクティブ回路エリアの外周エッジに沿って位置決めされた吸湿バリア／エッジ・シールと、
前記ＩＣチップ上で実行されたダイシング操作中に前記ＩＣチップの周辺エッジに沿って形成されたチッピングおよびクラッキングによって引き起こされた前記ＩＣチップの前記アクティブ回路エリアに対する損傷を防止するために、前記ＩＣチップの前記外周上の前記吸湿バリア／エッジ・シールの外側に少なくとも１つのトレンチまたはボイド領域によって形成されたクラック・ストップと、
を有する、ＩＣチップ用のクラック・ストップ。
【請求項２】
前記金属相互接続が銅の相互接続を有する、請求項１に記載のＩＣチップ用のクラック・ストップ。
【請求項３】
前記金属相互接続が銀の相互接続を有する、請求項１に記載のＩＣチップ用のクラック・ストップ。
【請求項４】
前記吸湿バリア／エッジ・シールが、前記ＩＣチップの前記アクティブ回路エリアの周りに金属スタックによって形成された少なくとも１つの内部境界吸湿バリア／エッジ・シールを有する、請求項１に記載のＩＣチップ用のクラック・ストップ。
【請求項５】
各金属スタックが、複数の金属配線およびバイア・バーを有する、請求項４に記載のＩＣチップ用のクラック・ストップ。
【請求項６】
前記クラック・ストップが、前記ＩＣチップの前記外周上の前記吸湿バリア／エッジ・シールの外側に形成された複数のトレンチまたはボイド領域を有する、請求項１に記載のＩＣチップ用のクラック・ストップ。
【請求項７】
ダイシング操作からのエッジ・チッピングおよびクラッキングによる集積回路（ＩＣ）チップのアクティブ・エリアに対する損傷を防止するためのクラック・ストップ構造において、
低Ｋ誘電体材料内の銅または銀の相互接続を有する前記ＩＣチップの前記アクティブ・エリアと、
クラック・ストップおよび吸湿バリア／エッジ・シールであって、前記クラック・ストップが前記ＩＣチップの外周上のトレンチまたは溝を有し、前記吸湿バリア／エッジ・シールが前記クラック・ストップと前記チップの前記アクティブ・エリアとの間に金属スタックを有する、クラック・ストップおよび吸湿バリア／エッジ・シールと、
を有する、クラック・ストップ構造。
【請求項８】
アクティブ回路エリアを有する集積回路（ＩＣ）チップ用のクラック・ストップを形成するための方法において、前記ＩＣチップが低Ｋ誘電体材料において自己パッシベーション酸化物層を形成しない金属相互接続を含み、吸湿バリア／エッジ・シールが前記ＩＣチップの前記アクティブ回路エリアの外周エッジに沿って位置決めされ、少なくとも１つの外部境界クラック・ストップが、ウェハ上で実行されたダイシング操作中に前記ＩＣチップの周辺エッジに沿って形成されたチッピングおよびクラッキングによって引き起こされた前記ＩＣチップの前記アクティブ回路エリアに対する損傷を防止するために、前記ＩＣチップの前記外周上の前記吸湿バリア／エッジ・シールの外側に少なくとも１つのトレンチまたは溝によって形成され、前記方法が、
実質的に完成まで、しかし、最終的な上部アルミニウムＡｌ層なしに、前記ウェハ上に前記ＩＣチップを形成するステップと、
前記ＩＣチップの前記アクティブ回路エリアの前記外周エッジの周りに境界を形成する一連の積層金属バイア構造を作成することにより、前記クラック・ストップおよび前記吸湿バリア／エッジ・シールを形成するステップと、
前記クラック・ストップの領域上に前記Ａｌ層を形成せずに前記ＩＣチップの上に上部Ａｌ層を形成し、その後のウェット・エッチングから前記エッジ・シールの領域を保護するために、前記クラック・ストップの周辺部の内側の前記吸湿バリア／エッジ・シールの前記領域上に前記Ａｌ層を形成するステップと、
クラック・ストップとしてエッチング除去領域を形成するために、Ａｌに対して選択的な前記金属相互接続およびバリア層を除去するウェット・エッチングで前記ウェハにエッチングを施すステップと、
を有する方法。
【請求項９】
希釈Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：ＨＦを有するウェット・エッチングで前記ウェハにエッチングを施すステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
希釈Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2を有するウェット・エッチングで前記ウェハにエッチングを施すステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記金属相互接続を銅の相互接続として形成するステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記金属相互接続を銀の相互接続として形成するステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記ＩＣチップの前記アクティブ回路エリアの周りの金属スタックにより少なくとも１つの内部境界吸湿バリア／エッジ・シールを形成することにより前記吸湿バリア／エッジ・シールを形成するステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
複数の金属配線およびバイア・バーを形成することにより各金属スタックを形成するステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの内部境界吸湿バリア／エッジ・シールの前記外周エッジの周りに形成されたエッチング除去ボイド領域として少なくとも１つの外部境界クラック・ストップを形成するステップを含む、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、二酸化シリコンＳｉＯ2などの低Ｋ誘電体材料において銅または銀の相互接続などの自己パッシベーション（表面安定化）酸化物層（self-passivating oxide layer）を形成しない金属相互接続を使用して集積回路（ＩＣ）チップ上に形成されたＩＣの低Ｋ誘電体材料用のクラック・ストップ（crack stop）に関する。
【０００２】
詳細には、主題の発明は、ＩＣチップ上で実行されたダイシング（dicing）操作中にＩＣチップの周辺エッジに沿って形成されたチッピング（chipping）およびクラッキング（cracking）によって引き起こされた、低Ｋ誘電体材料において銅または銀の相互接続などの金属相互接続を使用して、ＩＣチップのアクティブ・エリアに対する損傷を防止するためのクラック・ストップ構造およびそのクラック・ストップ構造を形成するための方法に関する。吸湿バリアまたはエッジ・シールは、ＩＣチップのアクティブ・エリアの外周エッジに沿って位置決めされた金属スタック（積層金属）として形成される。クラック・ストップは、ＩＣチップの外周上の吸湿バリア／エッジ・シールの外側に位置決めされた少なくとも１つのトレンチまたは溝（groove）によって形成される。
【背景技術】
【０００３】
ＩＣチップ・ダイシング操作中に、ＩＣチップのアクティブ・エリア内に伝播し、障害を引き起こす可能性のあるクラックが形成される。従来技術では、チップ・ダイシング中に形成されたクラックがチップ内に広がるのを防止するために、ＩＣチップの外周部にクラック・ストップ層が取り入れられている。クラックは、一般に二酸化シリコンＳｉＯ2などの脆性材料である後工程（ＢＥＯＬ：back end of line）誘電体により一般に伝播する。
【０００４】
アルミニウムＡｌが自己パッシベーション酸化物層を形成する従来技術のＡｌ相互接続技術では、チップのアクティブ回路エリアを取り囲み、クラックがＢＥＯＬ誘電体からＩＣチップ内に移動するのを防止する、金属スタックまたはエッチング除去領域（etched-out region）のいずれかとしてクラック・ストップが形成されている。
【０００５】
従来技術の銅Ｃｕ相互接続技術では、クラックの伝播（広がり）がＢＥＯＬ誘電体からＩＣチップ内に移動するのを防止するためにチップのアクティブ回路エリアを取り囲む金属スタックとしてクラック・ストップが形成されている。
【０００６】
また、従来技術では、三重エッジ・シールも形成している。しかし、追加のエッジ・シールは、ＩＣチップ上のより多くのエリアを占めるという不利点を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、二酸化シリコンＳｉＯ2などの低Ｋ誘電体材料において銅または銀の相互接続などの自己パッシベーション酸化物層を形成しない金属相互接続を使用してＩＣチップ上に形成された集積回路（ＩＣ）用のクラック・ストップ構造およびそのクラック・ストップ構造を形成するための方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
クラック・ストップは、ダイシング操作中にＩＣチップの周辺エッジに沿って形成されたチッピングおよびクラッキングによって引き起こされたクラックがＩＣチップのアクティブ回路エリア内に広がるのを防止する。吸湿バリア（moisture barrier）またはエッジ・シールは、ＩＣチップのアクティブ・エリアの外周エッジに沿って位置決めされた金属スタックとして形成される。クラック・ストップは、ＩＣチップの外周上の吸湿バリア／エッジ・シールの外側に位置決めされた少なくとも１つのトレンチまたは溝によって形成される。
【０００９】
より詳細には、吸湿バリア／エッジ・シールは、ＩＣチップのアクティブ回路エリアの周りに金属スタックによって形成された少なくとも１つの内部境界吸湿バリア／エッジ・シールを有し、各金属スタックは複数の金属配線（metal line）およびバイア・バー（viabar）を有することができる。その上、クラック・ストップは、ＩＣチップの外周上の吸湿バリア／エッジ・シールの外側に形成された複数のトレンチまたはボイド領域（void region）を有することができる。
【００１０】
低Ｋ誘電体用のクラック・ストップに関する本発明の上記の目的および利点については、当業者であれば、複数の図を通して同様の要素が同一参照番号によって示されている添付図面に併せて読んだときに、そのいくつかの実施形態に関する以下の詳細な説明に関連して、より容易に理解できるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、ＩＣチップのダイシング中に形成されたクラックがＩＣチップの脆性（brittle）ＢＥＯＬ誘電体内に広がるのを防止するためにＩＣチップ上で銅相互接続技術で使用されていた従来技術の金属スタック・クラック・ストップを示している。ＩＣチップのアクティブ回路エリア１０は、一般に図１の左側に形成され、その外周エッジに沿って形成された吸湿バリア／エッジ・シール１２と、エッジ・シールの外側に形成された金属スタック・クラック・ストップ１４によって縁取られている。
【００１２】
ＩＣチップはシリコンＳｉ基板上に形成され、ＩＣチップの例示的なアクティブ・エリアは図１の左側に示されている。この例示的なアクティブ・エリアは、ｐゲートの上のポリ導体（poly conductor）と、左のｎ領域の上のタングステンＷの周りに形成されたチタンＴｉまたはＴｉＮライナと、右のｎ領域の上のＢＰＳＧ（ボロフォスフォ・シリケート・ガラス（borophospho silicate glass））の層とともに、浅いトレンチ分離（shallow trench isolation）ＳＴＩによって囲まれたｎｐｎ  ｎＦＥＴトランジスタ・デバイスを含む。アクティブ・エリアは、概して窒化シリコンＳｉ3Ｎ4または炭化シリコンＳｉＣのキャッピング／エッチング・ストップ層１６によって分離された金属層Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４と、上面アルミニウム層Ａｌと、その周りに形成された耐熱金属（タンタルＴａなど）拡散バリア１８を備えた銅Ｃｕの相互接続と、ＳｉＯ2などのＢＥＯＬ（後工程）低Ｋ誘電体材料２０とを含む。
【００１３】
図１によって図示した通り、従来技術の銅Ｃｕ相互接続技術では、ＩＣチップのアクティブ・エリアの外周エッジに沿って、その周りに形成された耐熱金属（タンタルＴａなど）拡散バリア２２とともに、吸湿バリア／エッジ・シール１２が金属スタックとして形成されている。金属スタックは概して、銅Ｃｕから形成された複数のバイア・バー２４から形成され、その数は多ければ多いほど良く、典型的な数は６個である。また、クラック・ストップ１４も吸湿バリア／エッジ・シール１２の外側の金属スタックとして形成されており、概して十分な銅Ｃｕから形成された単一バイア・バー２６を含む。
【００１４】
図１に示されているような構造では、誘電率＜４．０である低Ｋ誘電体に埋め込まれたＣｕ相互接続技術用の有効なクラック・ストップとして金属スタックが機能しないことが発見されている。ＩＣチップ上で実行されたダイシング操作中に形成されたクラックはＣｕ／ＳｉＯ2技術ではクラック・ストップ１４で停止するが、金属スタック内の露出されたＣｕは水蒸気の存在下で急速酸化を受けやすい。この酸化の結果としてＣｕの体膨張が発生し、低Ｋ誘電体の低弾性率のためにクラック・ストップ付近の層の分離を引き起こす。これにより、湿気がチップ内に入ることができ、低Ｋ誘電体内への高速水分拡散のために故障（failure）を引き起こす。
【００１５】
本発明は、ＩＣチップ上で実行されたダイシング操作中にＩＣチップの周辺エッジに沿って形成されたチッピングおよびクラッキングによって引き起こされたＩＣチップのアクティブ・エリアに対する損傷を防止するために、ＳｉＯ2などの低Ｋ誘電体材料において銅または銀の相互接続などの自己パッシベーション酸化物層を形成しない金属相互接続を使用してＩＣチップ用のクラック・ストップを提供する。吸湿バリア／エッジ・シールは、ＩＣチップのアクティブ・エリアの外周エッジに沿って位置決めされた金属スタックとして形成される。クラック・ストップは、ＩＣチップの外周上の吸湿バリア／エッジ・シールの外側に少なくとも１つのボイド・トレンチまたは溝によって形成される。
【００１６】
図２は、チップが吸湿バリア／エッジ・シールとクラック・ストップとを取り入れている、本発明の一実施形態を示している。
【００１７】
図２のアクティブ・エリア１０は実質的に図１と同じであり、したがって、その詳細な説明は繰り返さない。
【００１８】
吸湿バリア／エッジ・シール１２は好ましくは、１つの金属スタックからなるＩＣチップのアクティブ回路エリアの周りに形成された少なくとも１つの内部リングまたは境界によって形成され、それぞれが１つの金属スタックからなるいくつかの内部リングまたは境界によって形成することができる。各金属スタックは概して、銅Ｃｕまたは銀Ａｇから形成された複数の金属配線およびバイア・バーから形成することができ、その数は多ければ多いほど良く、典型的な数は６個である。
【００１９】
クラック・ストップ２８は、吸湿バリア／エッジ・シール１２の少なくとも１つの内部リングまたは境界の周りに形成された少なくとも１つの外部リングまたは境界エッチング除去ボイド領域３０によって形成され、それぞれが１つのエッチング除去ボイド領域３０からなる、いくつかの外部リングによって形成することができ、図２には２つが示されている。エッチング除去ボイド・クラック・ストップの手法は、クラックが吸湿バリア／エッジ・シール１２と絶えず接触するのを防止する。
【００２０】
本発明によるクラック・ストップ２８および吸湿バリア／エッジ・シール１２は以下のように形成することができる。従来の処理を使用して、最終的な上部Ａｌ層までＩＣチップを形成する。ＩＣチップのアクティブ回路エリア１０の周辺部（perimeter）の周りにリングを形成する、バイア・バー２４、２６およびバイア・バーのすぐ上の金属配線など、図１に図示されている一連の積層（stacked）金属バイア構造を作成することにより、クラック・ストップ２８および吸湿バリア／エッジ・シール１２が形成される。種々の諸実施形態では、所望の通り、吸湿バリア／エッジ・シール１２の任意の多数のリングおよびクラック・ストップ２８の任意の多数のリングを形成することができる。
【００２１】
クラック・ストップを形成するために、上部Ａｌ層はＩＣチップ上に形成されるが、Ａｌ層はクラック・ストップ２８の領域３２、バイア終端開口（terminal via opening）の上方／上に形成されない。Ａｌ層は、その後のウェット・エッチングからエッジ・シール領域を保護するために、クラック・ストップの周辺部の内側のエッジ・シール１２の領域上に形成される。
【００２２】
次に、希釈Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2または希釈Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：ＨＦなど、Ａｌに対して選択的なＣｕまたはＡｇなどの相互接続金属とバリア層１６および１８とを除去するウェット・エッチングにおいてウェハがエッチングされる。この同じウェット・エッチングがシリコンＳｉと接触するバリア層およびタングステンＷを除去することに留意されたい。このように、クラック・ストップ２８のエッチング除去ボイド領域３０はエッジ・シール１２の外周エッジの周りに形成され、そのエッジ・シール１２はＩＣチップのアクティブ・エリア用のクラック・ストップとして働くようにＩＣチップのアクティブ・エリアの周りに形成される。
【００２３】
低Ｋ誘電体用のクラック・ストップに関する本発明のいくつかの諸実施形態および諸変形例について本明細書で詳細に説明したが、本発明の開示および教示は当業者に対し数多くの代替設計を示唆するものであることは明らかであるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ダイシング中に形成されたクラックがＩＣチップの脆性ＢＥＯＬ誘電体内に広がるのを防止するためにＩＣチップ上で銅Ｃｕ相互接続技術で使用されていた従来技術の金属スタック・クラック・ストップを示す図である。
【図２】ＩＣチップが、そのＩＣチップの外周の周りに位置決めされた金属スタックからなる吸湿バリア／エッジ・シールと、吸湿バリアの周りに形成された少なくとも１つの外部エッチング除去ボイド・リングからなるクラック・ストップとを取り入れている、本発明の一実施形態を示す図である。
【図１】
2007500944.tif 000003
【図２】
2007500944.tif 000004
【国際調査報告】
2007500944.tif 000005