(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、半導体基板上に形成された少なくとも１つの層間絶縁膜であって、半導体基板の周辺領域に沿って複数列のスルーホールが形成されている少なくとも１つの層間絶縁膜と、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複数列の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
2008244401.tif 000002
【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形成された少なくとも１つの層間絶縁膜であって、前記半導体基板の周辺領域に沿って複数列のスルーホールが形成されている前記少なくとも１つの層間絶縁膜と、
前記少なくとも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複数列の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】
前記少なくとも１つの層間絶縁膜において、各列のスルーホールが、前記不純物拡散領域に対応する領域に沿って周期的に形成されている、請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの層間絶縁膜において、各列のスルーホールが、前記不純物拡散領域に対応する領域に沿って連続的に形成されている、請求項１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４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４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５は、図４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６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６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、半導体チップ側面からの水の侵入を防いで耐湿性を向上させた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、前記半導体基板の少なくとも１つの辺に沿って配列された複数のボンディングパッドと、前記半導体基板の少なくとも１つの辺とその辺に対向する前記ボンディングパッドとの間に設けられ、水分の浸入を防止する手段を備えた少なくとも２層の絶縁膜とを具備し、前記水分の浸入を防止する手段が、前記絶縁膜の前記２層の接合部分を分断するように形成された溝構造及び少なくともこの溝構造内に埋め込まれた絶縁物もしくは金属からなる膜から構成されており、前記溝構造内に埋め込まれた絶縁物もしくは金属からなる膜と前記溝構造の内底面との接合部分の密着性が前記２層の接合部分の密着性より良い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３１４４８１７号公報（第２−３頁、図３）
【特許文献２】特許第３５０２２８８号公報（第１、２、４頁、図６、図６）
【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、半導体基板上に形成された少なくとも１つの層間絶縁膜であって、半導体基板の周辺領域に沿って複数列のスルーホールが形成されている少なくとも１つの層間絶縁膜と、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複数列の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、少なくとも１つの層間絶縁膜において、各列のスルーホールが、不純物拡散領域に対応する領域に沿って周期的に形成されていても良く、あるいは、各列のスルーホールが、不純物拡散領域に対応する領域に沿って連続的に形成されていても良い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、半導体基板の周辺領域に沿って形成された不純物拡散領域と、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つの配線層の周回パターンとを、層間絶縁膜において半導体基板の周辺領域に沿って形成された複数列のスルーホールを介して電気的に接続するようにしたので、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】
【００１２】
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。
【００１３】
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５０を有している。配線層には、周回パターン５０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。
【００１４】
層間絶縁膜において、周回パターン５０の下に位置する領域には、半導体基板１０の周辺領域に沿って複数列のスルーホール（図１においては、２列のスルーホール４１及び４２を示す）が周期的に形成されている。スルーホール４１及び４２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。周回パターン５０は、層間絶縁膜に周期的に形成された複数列のスルーホール４１及び４２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。
【００１５】
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５０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】
本実施形態においては、複数列のスルーホール４１及び４２を設けることによって、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から周回パターン５０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層配線とする場合について説明する。
【００１７】
図２は、図１に示す半導体装置の一点鎖線２−２'における断面図である。図２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２０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３０は、層間絶縁膜２０に形成された複数列のスルーホール（図２においては、２列のスルーホール２１及び２２を示す）を介して、不純物拡散領域１１に電気的に接続されている。
【００１８】
また、層間絶縁膜２０及び第１の配線層上には、層間絶縁膜４０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５０は、層間絶縁膜４０に形成された複数列のスルーホール（図２においては、２列のスルーホール４１及び４２を示す）を介して、第１の配線層の周回パターン３０に電気的に接続されている。さらに、層間絶縁膜４０及び第２の配線層上には、保護膜６０が形成されている。
【００１９】
このようにして、層間絶縁膜２０において、半導体基板１０の周辺領域に沿って各列のスルーホール２１及び２２が周期的に形成されており、層間絶縁膜４０において、半導体基板１０の周辺領域に沿って複数のスルーホール４１及び４２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から周回パターン５０に伝導し易くなる。
【００２０】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図３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３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２においては、周回パターン５０の下に位置する領域には、半導体基板１０の周辺領域に沿って複数列のスルーホール（図１においては、２列のスルーホール４１及び４２を示す）が連続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。
【００２１】
スルーホール４１及び４２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。周回パターン５０は、層間絶縁膜に連続的に形成された複数列のスルーホール４１及び４２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。本発明の第２の実施形態によれば、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から周回パターン５０にさらに伝導し易くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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に示す半導体装置の一点鎖線２−２'における断面図。
【図３】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４】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５】図４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６】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】
【００２３】
１、２  半導体装置、  １０  半導体基板、  １１  不純物拡散領域、  ２０、４０  層間絶縁膜、  ２１、２２、４１、４２  スルーホール、  ３０、５０  周回パターン、  ６０  保護膜
【図１】
2008244401.tif 000003
【図２】
2008244401.tif 000004
【図３】
2008244401.tif 000005
【図４】
2008244401.tif 000006
【図５】
2008244401.tif 000007
【図６】
2008244401.tif 000008