(57)【要約】【課題】レーザ光を用いてウエハを個々のチップに分離する場合に、チップサイズをあまり大きくせずに、レーザ光の照射によって発生する熱がチップ内の回路素子に与える影響を低減する。【解決手段】この半導体装置は、周辺領域に沿って不純物拡散領域が形成された半導体基板と、半導体基板上に少なくとも１つの層間絶縁膜を介して形成された少なくとも１つの配線層であって、半導体基板の周辺領域に沿って略一定の幅で連続的に設けられ、少なくとも１つの層間絶縁膜に形成されたスルーホールを介して不純物拡散領域に電気的に接続された周回パターンと、周回パターンに周期的に形成された突起パターンとを有する少なくとも１つの配線層と、最上層の配線層上に設けられた保護膜とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周辺領域に沿って不純物拡散領域が形成された半導体基板と、
前記半導体基板上に少なくとも１つの層間絶縁膜を介して形成された少なくとも１つの配線層であって、前記半導体基板の周辺領域に沿って略一定の幅で連続的に設けられ、前記少なくとも１つの層間絶縁膜に形成されたスルーホールを介して前記不純物拡散領域に電気的に接続された周回パターンと、前記周回パターンに周期的に形成された突起パターンとを有する前記少なくとも１つの配線層と、
最上層の配線層上に設けられた保護膜と、
を具備する半導体装置。
【請求項２】
前記突起パターンが、前記周回パターンの両側に形成されている、請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記突起パターンが、前記周回パターンの内側と外側との内の一方に形成されている、請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記突起パターンが、前記半導体基板のコーナー部分に形成されている、請求項１記載の半導体装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの層間絶縁膜において、前記突起パターンに沿って複数のスルーホールが周期的に形成されている、請求項１〜４のいずれか１項記載の半導体装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの層間絶縁膜において、前記突起パターンに沿ってスルーホールが連続的に形成されている、請求項１〜４のいずれか１項記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に半導体装置に関し、特に、製造工程においてウエハを個々のチップに分離する際にレーザ光が用いられる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造においては、多数の回路素子が形成されたウエハを個々のチップに分離し、各チップにパッケージング処理を施すことにより、最終的な製品が完成する。ウエハを個々のチップに分離するための技術としては、ブレード（回転刃）を用いる分離技術の他に、次世代技術としてレーザ光や超高水圧を利用するもの等々がある。特に、レーザ光を用いる場合は、ブレードを用いる場合と比較して、切り代（スクライブ領域）を小さくできるという利点を有している。
【０００３】
図８は、個々のチップに分離される前のウエハを模式的に示す図である。図８に示すように、ウエハ１０１には、複数のチップ１０２が含まれている。図９は、図８に示されている複数のチップの内の２つを拡大して示す図である。この例においては、チップ１０２の形状が、一辺の長さが２ｍｍの正方形であり、隣接する２つのチップ１０２の間に、幅が１００μｍのスクライブ領域１０３が設けられている。レーザ光を用いてウエハ１０１を個々のチップ１０２に分離する場合には、スクライブ領域１０３の幅を１０μｍ〜２０μｍ程度まで小さくすることが目標とされている。
【０００４】
ただし、レーザ光を用いる場合には、レーザ光の照射によって発生する熱がチップ内の回路素子に影響を与えて、素子特性が変化してしまうおそれがある。図１０は、レーザ光が照射される位置とトランジスタとの間の距離に対するトランジスタのしきい電圧の変化の例を示す図である。図１０に示すように、レーザ光が照射される位置とトランジスタとの間の距離が小さくなると、しきい電圧（絶対値）が上昇するので、トランジスタの特性が劣化したことが分る。この影響を緩和するためには、レーザ光が照射される位置と回路素子が形成される素子領域との間の距離を大きくすれば良いが、そうするとチップサイズが増加してしまう。
【０００５】
関連する技術として、下記の特許文献１には、スクライブ領域の幅を広げることなく、切り欠きに伴う水分浸入を防止することができる半導体装置が開示されている。この半導体装置は、半導体基板と、この基板の表面において素子領域内に形成された複数の回路素子と、これらの回路素子と共に集積回路を構成すべく前記基板の表面に形成された配線積層であって、層間絶縁膜が前記素子領域を覆って前記基板の端部に達するように塗布絶縁膜を用いて平坦状に形成されているものと、前記配線積層を覆って形成された保護絶縁膜とを備えており、前記塗布絶縁膜において前記基板の端面から前記素子領域の近傍に至る部分を前記素子領域の外周に沿って閉ループ状に除去し、この塗布絶縁膜除去部分を覆って前記保護絶縁膜を形成したことを特徴としている。
【０００６】
また、下記の特許文献２には、水分あるいは腐食性ガスが半導体装置内部に侵入することを防止するために多層配線構造中に基板周辺領域に沿ってガードリングが形成された半導体装置において、ＣＭＰ工程において生じるガードリングの剥離を解消することが開示されている。この半導体装置は、基板と、前記基板上に形成された多層配線構造とを含み、前記多層配線構造は、前記基板の周辺領域に沿って連続して延在し前記基板の表面に連続してコンタクトするガードリングパターンと、前記ガードリングパターンを埋める層間絶縁膜とよりなり、前記ガードリングパターンは、前記基板面内において屈曲を繰り返し、前記層間絶縁膜の下主面から上主面方向に延在する導体壁と、前記導体壁の上端部にコンタクトし、前記層間絶縁膜の上主面に一致する上主面を有する導体パターンとより構成され、前記導体壁は、前記ガードリングパターンに対応して前記基板面内において屈曲を繰り返すことを特徴としている。
【０００７】
しかしながら、これらの特許文献１及び２には、レーザ光を用いてウエハを個々のチップに分離する場合に、レーザ光の照射によって発生する熱がチップ内の回路素子に与える影響を低減することに関しては、特に開示されていない。
【特許文献１】特許第２８９４１６５号公報（第２頁、図１）
【特許文献２】特許第３５０２２８８号公報（第１、２、４頁、図６、図１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、レーザ光を用いてウエハを個々のチップに分離する場合に、チップサイズをあまり大きくせずに、レーザ光の照射によって発生する熱がチップ内の回路素子に与える影響を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の１つの観点に係る半導体装置は、周辺領域に沿って不純物拡散領域が形成された半導体基板と、半導体基板上に少なくとも１つの層間絶縁膜を介して形成された少なくとも１つの配線層であって、半導体基板の周辺領域に沿って略一定の幅で連続的に設けられ、少なくとも１つの層間絶縁膜に形成されたスルーホールを介して不純物拡散領域に電気的に接続された周回パターンと、周回パターンに周期的に形成された突起パターンとを有する少なくとも１つの配線層と、最上層の配線層上に設けられた保護膜とを具備する。
【００１０】
ここで、突起パターンが、周回パターンの両側に形成されていても良いし、周回パターンの内側と外側との内の一方に形成されていても良い。あるいは、突起パターンが、半導体基板のコーナー部分に形成されていても良い。
【００１１】
また、少なくとも１つの層間絶縁膜において、突起パターンに沿って複数のスルーホールが周期的に形成されていても良いし、突起パターンに沿ってスルーホールが連続的に形成されていても良い。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、少なくとも１つの配線層において、周回パターンに周期的に形成された突起パターンを設けるようにしたので、チップサイズをあまり大きくせずに、レーザ光の照射によって発生する熱がチップ内の回路素子に与える影響を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。半導体装置１は、トランジスタ等の複数の回路素子が形成された半導体基板（ウエハから分離されたチップ）１０と、半導体基板１０上に少なくとも１つの層間絶縁膜を介して形成された少なくとも１つの配線層と、最上層の配線層上に設けられた保護膜とを含んでいる。図１においては、保護膜が省略されており、最上層の配線層が示されている。
【００１４】
図１に示すように、配線層は、半導体基板１０の周辺領域に沿って略一定の幅で連続的に設けられた周回パターン３１と、周回パターン３１の両側に周期的に形成された突起パターン３２とを有している。配線層には、周回パターン３１及び突起パターン３２の他にも、半導体基板１０内に形成されたトランジスタに電気的に接続された複数の信号配線やパッド等が形成されているが、図１においては、それらは省略されている。
【００１５】
周回パターン３１は、層間絶縁膜に形成されたスルーホールを介して、下層の配線層、又は、半導体基板１０の周辺領域に沿って半導体基板１０内に形成された不純物拡散領域に電気的に接続されている。これにより、水分（イオン）や腐食性ガスが半導体装置１内に侵入するのを防止すると共に、レーザ光を用いてウエハを個々のチップに分離する際に、ウエハのスクライブ領域にレーザ光が照射されて発生した熱を、半導体基板１０から周回パターン３１及び突起パターン３２を介して外部に逃がしている。その結果、チップサイズをあまり大きくせずに、レーザ光の照射によって発生する熱がチップ内の回路素子に与える影響を低減することができるので、歩留まりや信頼性が向上する。
【００１６】
図２は、図１に示す半導体装置における領域２の部分の拡大図である。層間絶縁膜において、周回パターン３１の下に位置する領域には、１つのスルーホールが連続的に設けられるか、あるいは、複数のスルーホールが周期的に設けられている。一方、突起パターン３２の下に位置する領域には、スルーホールを設けても設けなくても良いが、スルーホールを設ける場合には、スルーホールの配置の仕方によって、図２の（Ａ）及び（Ｂ）に示すような２つの実施例が存在する。
【００１７】
図２の（Ａ）に示す第１の実施例においては、層間絶縁膜において、周回パターン３１に沿って１つのスルーホール３１ａが連続的に形成されると共に、突起パターン３２に沿って複数のスルーホール３２ａが周期的に形成されている。一方、図２の（Ｂ）に示す第２の実施例においては、層間絶縁膜において、周回パターン３１に沿って１つのスルーホール３１ａが連続的に形成されると共に、突起パターン３２に沿って１つのスルーホール３２ｂが連続的に形成されている。
【００１８】
スルーホールの内側には、配線層を構成する導電材料（アルミニウム等）が埋め込まれている。突起パターン３２の下に位置する領域にスルーホールを設けることにより、突起パターン３２が下層の配線層又は不純物形成領域に電気的に接続されて、周回パターン５０と半導体基板１０内の不純物拡散領域との間の電気伝導度が高くなっており、従って、熱伝導度も高くなっている。その結果、ウエハのスクライブ領域にレーザ光が照射されて発生した熱が、半導体基板１０から突起パターン３２に伝導し易くなり、放熱効果が促進される。以下においては、２層配線において、突起パターンの下に位置する領域にスルーホールを設ける場合について説明する。
【００１９】
図３は、図１に示す半導体装置の一点鎖線３−３'における断面図である。図３に示すように、半導体基板１０内には、半導体基板１０の周辺領域に沿って不純物拡散領域１１が形成されており、半導体基板１０上には、層間絶縁膜１２を介して、第１の配線層が形成されている。第１の配線層の周回パターン２１は、層間絶縁膜１２に形成されたスルーホール２１ａを介して、不純物拡散領域１１に電気的に接続されている。
【００２０】
また、層間絶縁膜１２及び第１の配線層上には、層間絶縁膜１３を介して、第２の配線層が形成されている。第２の配線層の周回パターン３１は、層間絶縁膜１３に形成されたスルーホール３１ａを介して、第１の配線層の周回パターン２１に電気的に接続されている。さらに、層間絶縁膜１３及び第２の配線層上には、保護膜１４が形成されている。
【００２１】
図４Ａは、図１に示す一点鎖線４−４'における半導体装置の断面図であり、図２の（Ａ）に示す第１の実施例に対応している。図４Ａに示すように、半導体基板１０上には、層間絶縁膜１２を介して、第１の配線層の周回パターン２１及び突起パターン２２が形成されている。周回パターン２１及び突起パターン２２は、層間絶縁膜１２に形成されたスルーホール２１ａ及び２２ａをそれぞれ介して、不純物拡散領域１１に電気的に接続されている。
【００２２】
また、層間絶縁膜１２及び第１の配線層上には、層間絶縁膜１３を介して、第２の配線層の周回パターン３１及び突起パターン３２が形成されている。周回パターン３１及び突起パターン３２は、層間絶縁膜１３に形成されたスルーホール３１ａ及び３２ａをそれぞれ介して、第１の配線層の周回パターン２１及び突起パターン２２にそれぞれ電気的に接続されている。
【００２３】
第１の実施例においては、層間絶縁膜１２において、突起パターン２２に沿って複数のスルーホール２２ａが周期的に形成されており、層間絶縁膜１３において、突起パターン３２に沿って複数のスルーホール３２ａが周期的に形成されている。その結果、ウエハのスクライブ領域にレーザ光が照射されて発生した熱が、半導体基板１０から突起パターン２２及び３２に伝導し易くなる。
【００２４】
図４Ｂは、図１に示す一点鎖線４−４'における半導体装置の断面図であり、図２の（Ｂ）に示す第２の実施例に対応している。第２の実施例においては、層間絶縁膜１２において、突起パターン２２に沿ってスルーホール２２ｂが連続的に形成されており、層間絶縁膜１３において、突起パターン３２に沿ってスルーホール３２ｂが連続的に形成されている。その結果、ウエハのスクライブ領域にレーザ光が照射されて発生した熱が、半導体基板１０から突起パターン２２及び３２にさらに伝導し易くなる。
【００２５】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図５は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。図５においては、保護膜が省略されており、最上層の配線層が示されている。第２の実施形態に係る半導体装置５においては、突起パターン３２が、周回パターン３１の外側のみに周期的に形成されている。その他の点に関しては、第１の実施形態と同様である。層間絶縁膜において、突起パターン３２の下に位置する領域にスルーホールを設けても良いし、設けなくても良い。本発明の第２の実施形態によれば、周回パターン３１の内側に突起パターン３２が存在しないので、周回パターン３１の内側において素子形成領域を広くとることができる。
【００２６】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図６は、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。図６においては、保護膜が省略されており、最上層の配線層が示されている。第３の実施形態に係る半導体装置６においては、突起パターン３２が、周回パターン３１の内側のみに周期的に形成されている。その他の点に関しては、第１の実施形態と同様である。層間絶縁膜において、突起パターン３２の下に位置する領域にスルーホールを設けても良いし、設けなくても良い。本発明の第３の実施形態によれば、周回パターン３１を半導体基板１０の外縁に近付けて形成することができるので、周回パターン３１の内側において素子形成領域を広くとることができる。
【００２７】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図７は、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。図７においては、保護膜が省略されており、最上層の配線層が示されている。第４の実施形態に係る半導体装置７においては、突起パターン３２が、半導体基板１０のコーナー部分に形成されている。その他の点に関しては、第１の実施形態と同様である。層間絶縁膜において、突起パターン３２の下に位置する領域にスルーホールを設けても良いし、設けなくても良い。半導体基板１０のコーナー部分は、ウエハの縦方向にレーザ光を照射する時とウエハの横方向にレーザ光を照射する時との２回に亘ってストレスを受けるが、本発明の第４の実施形態によれば、半導体基板１０のコーナー部分における放熱を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置を示す平面図。
【図２】図１に示す半導体装置における領域２の部分の拡大図。
【図３】図１に示す半導体装置の一点鎖線３−３'における断面図。
【図４Ａ】図１に示す一点鎖線４−４'における半導体装置の断面図。
【図４Ｂ】図１に示す一点鎖線４−４'における半導体装置の断面図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置を示す平面図。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る半導体装置を示す平面図。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る半導体装置を示す平面図。
【図８】個々のチップに分離される前のウエハを模式的に示す図。
【図９】図８に示されている複数のチップの内の２つを拡大して示す図。
【図１０】レーザ光照射位置とトランジスタとの距離に対するしきい値変化を示す図。
【符号の説明】
【００２９】
１、５〜７  半導体装置、  １０  半導体基板、  １１  不純物拡散領域、  １２、１３  層間絶縁膜、  １４  保護膜、  ２１、３１  周回パターン、  ２２、３２  突起パターン、  ２１ａ、２２ａ、３１ａ、３２ａ、３２ｂ  スルーホール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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