(57)【要約】【課題】スクライブラインにプロセスモニタ用電極パッドを備えた半導体ウエハにおいて、半導体チップサイズ及びスクライブライン幅を大きくすることなく、メタルバリの発生を低減する。【解決手段】複数の半導体チップ３がスクライブライン５によって互いに分離されてマトリクス状に配置されている。プロセスモニタ用電極パッド１１は、ポリシリコン層１８上に形成されたポリ−メタル層間絶縁膜１９上に形成された１層目メタル配線層２１−１を少なくとも含む３層のメタル配線層からなり、スクライブライン５の切断領域１３を含んで切断領域１３よりも広い幅をもってスクライブライン５に配置されている。プロセスモニタ用電極パッド１１下のポリ−メタル層間絶縁膜１９に１層目メタル配線層２１−１とポリシリコン層１８を接続するための接続孔２０が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体チップがスクライブラインによって互いに分離されてマトリクス状に配置されており、それらの半導体チップはポリシリコン層とそのポリシリコン層よりも上層側に形成された１層以上のメタル配線構造を備えており、スクライブラインにプロセスモニタ用半導体素子とプロセスモニタ用電極パッドを備えた半導体ウエハにおいて、
前記プロセスモニタ用電極パッドは、前記ポリシリコン層上に形成されたポリ−メタル層間絶縁膜上に形成された１層目メタル配線層を少なくとも含む１層以上のメタル配線層からなり、前記スクライブラインのうち切断される切断領域を含んで前記切断領域よりも広い幅をもって前記スクライブラインに配置されており、
前記プロセスモニタ用電極パッド下の前記ポリ−メタル層間絶縁膜に前記１層目メタル配線層と前記ポリシリコン層を接続するための接続孔が形成されていることを特徴とする半導体ウエハ。
【請求項２】
前記切断領域には前記接続孔は形成されていない請求項１に記載の半導体ウエハ。
【請求項３】
前記メタル配線構造は２層以上のメタル配線層を備え、前記切断領域には前記１層目メタル配線層は形成されていない請求項１又は２に記載の半導体ウエハ。
【請求項４】
前記ポリ−メタル層間絶縁膜はＢＰＳＧ膜である請求項１、２又は３に記載の半導体ウエハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体ウエハに関し、特に、複数の半導体チップがスクライブラインによって互いに分離されてマトリクス状に配置されており、それらの半導体チップは３層以上の多層メタル配線構造を備えており、スクライブラインにプロセスモニタ用半導体素子とプロセスモニタ用電極パッドを備えた半導体ウエハに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハから半導体チップを切り出すダイシング工程では、ダイヤモンド等の粒子をボンド材で保持させた環状のブレードを高速回転させて、半導体ウエハのスクライブラインと呼ばれる部分を破砕して半導体チップを取り出す方法が一般的に行われている。このダイシング工程では、半導体ウエハをよりよく切断するために、ブレード厚やその回転速度、ステージの送り速度や切込み深さなどのパラメータを最適化している。
【０００３】
ダイシングの対象である半導体ウエハは、シリコン基板に各種薄膜が積層されて形成された物であり、厚み方向に一様の物ではない。特に、半導体装置の配線として広く利用されているアルミニウムを主な主成分とするメタル配線は金属材料であるため、シリコンとは大きく材質の特性が異なるものである。
【０００４】
半導体ウエハのスクライブラインには半導体チップの出来具合を検査するためのプロセスモニタが配置されることが一般的である。このプロセスモニタには、プロセスモニタ用半導体素子の電気的特性を評価するための電極パッドが設けられる。プロセスモニタ用電極パッドは金属材料で形成される。したがって、ダイシング工程では、シリコン基板、絶縁膜及び金属材料を含む積層構造を切断することになる。
【０００５】
図１５は従来の半導体ウエハのスクライブライン近傍を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＷ−Ｗ位置での断面図である。
半導体基板１５上にＬＯＣＯＳ（Local Oxidation of Silicon）酸化膜１７が形成されている。ＬＯＣＯＳ酸化膜１７上にＢＰＳＧ（Boro-Phospho silicate glass）膜１９が形成されている。
【０００６】
ＢＰＳＧ膜１９上に１層目メタル配線層２１−１が形成されている。プロセスモニタ用電極パッド３１の形成領域に１層目メタル配線層２１−１が配置されている。さらに、図示する範囲では、１層目メタル配線層２１−１は半導体チップ３の周縁部に沿って環状に形成されている。
【０００７】
１層目メタル配線層２１−１上を含んでＢＰＳＧ膜１９上に１層目層間絶縁膜２３−１が形成されている。プロセスモニタ用電極パッド３１の形成領域の１層目メタル配線層２１−１上の１層目層間絶縁膜２３−１にスルーホールが形成されている。１層目メタル配線層２１−１上の１層目層間絶縁膜２３−１に半導体チップ３の周縁部に沿って環状のスルーホールが形成されている。
【０００８】
１層目層間絶縁膜２３−１上に２層目メタル配線層２１−２が形成されている。プロセスモニタ用電極パッド３１の形成領域及びスルーホール内に２層目メタル配線層２１−２が配置されている。さらに、図示する範囲では、２層目メタル配線層２１−２は、半導体チップ３の周縁部に沿って１層目層間絶縁膜２３−１上及びスルーホール内に環状に形成されている。
【０００９】
２層目メタル配線層２１−２上を含んで１層目層間絶縁膜２３−１上に２層目層間絶縁膜２３−２が形成されている。プロセスモニタ用電極パッド３１の形成領域の２層目メタル配線層２１−２上の２層目層間絶縁膜２３−２にスルーホールが形成されている。半導体チップ３の周縁部に沿って２層目メタル配線層２１−２上の２層目層間絶縁膜２３−２に環状のスルーホールが形成されている。
【００１０】
２層目層間絶縁膜２３−２上に３層目メタル配線層２１−３が形成されている。プロセスモニタ用電極パッド３１の形成領域の２層目層間絶縁膜２３−２上及びスルーホール内に３層目メタル配線層２１−２が配置されている。さらに、図示する範囲では、３層目メタル配線層２１−３は、半導体チップ３の周縁部に沿って２層目層間絶縁膜２３−２上及びスルーホール内に環状に形成されている。
【００１１】
３層目メタル配線層２１−３上を含んで２層目層間絶縁膜２３−２上に最終保護膜２５が形成されている。プロセスモニタ用電極パッド３１の形成領域の最終保護膜２５にパッド開口部が形成されて３層目メタル配線層２１−３の表面が露出している。
半導体チップ３の周縁部近傍に配置されたメタル配線層２１−１，２１−２，２１−３はガードリング２１を形成している。
【００１２】
ダイシング工程において、材質の異なる膜を一度にまとめて切断することは一般的には難しく、いわゆるメタルバリと呼ばれるメタル剥がれが発生するという問題点があった。通常、ダイシングラインに配置されるプロセスモニタ用半導体素子は小さいのでブレード厚、例えば２０〜５０μｍ（マイクロメートル）内に入ってしまうため、完全に破砕されバリなどにならない。しかし、プロセスモニタ用電極パッドの幅寸法は小さくとも６０μｍ以上はあり、ブレード厚（切断領域幅）よりも大きいため、メタルバリなどの問題となる。
【００１３】
この問題は、ハーフミクロンプロセスと呼ばれるプロセスルールまでは、使用される配線層が２〜３層であったこともあり、ダイシング処理を工夫することにより克服してきた経緯がある。
一方、昨今の半導体素子の微細化のためにメタル配線の多層化が顕著になってきている。例えば７〜８層というのも珍しくはなくなってきている。そして、多層に積層されたメタル配線がプロセスモニタ用電極パッドとしてスクライブライン上に存在すると、プロセスモニタ用電極パッドを構成する金属膜に起因してメタルバリが生じるという問題があった。
【００１４】
また、微細化にともなって、写真製版法での焦点深度問題を緩和するために絶縁膜の平坦化が行われている。例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を用いたり、ＢＰＳＧ膜をポリシリコン−メタル層間膜に採用したりするなどして、絶縁膜表面の平坦化を達成している。ＢＰＳＧ膜は、シリコン酸化膜にボロンとリンを導入して形成される絶縁膜であり、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によって形成される。一般にボロンやリン濃度を上げると平坦性がよくなる傾向があることが知られている。よって、微細化のためにはボロンやリン濃度を上げていくことになる。
【００１５】
しかし、本発明者による評価では、ＢＰＳＧ膜の濃度を上げると、ＢＰＳＧ膜−メタル配線間、正確には、ＢＰＳＧ膜と、アルミニウム合金の下地となる高融点金属であるチタン系膜との間の密着性が弱くなる傾向があることがわかった。この理由は、ボロンやリンの濃度をあげることによって平坦性がよくなると同時にマイクロラフネスも小さくなり、ＢＰＳＧ膜の金属膜との接触面積が小さくなることが原因の一つと考えられる。つまり、微細化を進めるとダイシング工程においてプロセスモニタ用電極パッドの膜剥がれが顕著になり、半導体ウエハの切断処理が難しくなるという問題があった。
【００１６】
上記の不具合を改善する従来技術として、例えば特許文献１を挙げることができる。
特許文献１には、プロセスモニタ用電極パッドを半導体チップ内に配置し、プロセスモニタとしての半導体素子のみをスクライブラインに配置することによって、ダイシング時に電極パッドが邪魔にならないとしている。
しかし、この方法では、半導体チップ内にプロセスモニタ用電極パッドを配置しなければならず、半導体チップサイズを大きくしてしまいコストアップになるという問題があった。特に、電極パッド数が多い半導体チップ製品では、電極パッド間距離の制約でチップサイズが決まってしまう製品もあり、さらに電極パッド数が増えてしまうこの方法は致命的である。
【００１７】
また、図１５に示したように、半導体チップとスクライブラインの間にはダイシングによるダメージを半導体チップ内にまで及ぼさないようにするために金属材料からなるガードリングが配置される。しかし、プロセスモニタ用電極パッドを半導体チップ内に配置すると、ガードリングを超えてスクライブライン上のプロセスモニタ用半導体素子と連絡しなければならず、実施が事実上難しかった。これは、ガードリングには金属材料が使われるため、ガードリングの一部を切り離すなどの作業が必要な上、それではガードリングの意味が無いためである。
【００１８】
また、特許文献１には、プロセスモニタ用電極パッドを半導体チップ内に配置し、その電極パッドを半導体チップの電極パッドと共用する方法も記載されている。
しかし、一般に、スクライブラインに配置されるプロセスモニタとしての半導体素子の数と個々の製品の電極パッド数との相関は無く、スクライブラインに配置された半導体素子と製品電極パッドの位置を個々の製品ごとに調整することが難しいという問題があった。さらに、プロセスモニタの電気的測定を行なう際に製品個々に測定用のプローブカードを別々に用意する必要があるという問題もあった。また、上述したガードリングの問題も解決できない。
【００１９】
特許文献１には、さらに、プロセスモニタ用電極パッド及び半導体素子をスクライブラインに配置するが切断領域には電極パッドを配置しない方法も記載されている。
しかし、この方法ではスクライブラインの幅を広くする必要があり、半導体ウエハの半導体チップ取れ数が少なくなり、コストアップになるという問題があった。
【００２０】
【特許文献１】特開２００５−１９１３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
そこで本発明は、半導体チップサイズ及びスクライブライン幅を大きくすることなく、メタルバリの発生を低減することができる半導体ウエハを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明にかかる半導体ウエハは、複数の半導体チップがスクライブラインによって互いに分離されてマトリクス状に配置されており、それらの半導体チップはポリシリコン層とそのポリシリコン層よりも上層側に形成された１層以上のメタル配線構造を備えており、スクライブラインにプロセスモニタ用半導体素子とプロセスモニタ用電極パッドを備えた半導体ウエハであって、上記プロセスモニタ用電極パッドは、上記ポリシリコン層上に形成されたポリ−メタル層間絶縁膜上に形成された１層目メタル配線層を少なくとも含む１層以上のメタル配線層からなり、上記スクライブラインのうち切断される切断領域を含んで上記切断領域よりも広い幅をもって上記スクライブラインに配置されており、上記プロセスモニタ用電極パッド下の上記ポリ−メタル層間絶縁膜に上記１層目メタル配線層と上記ポリシリコン層を接続するための接続孔が形成されているものである。
本願特許請求の範囲及び本明細書において、プロセスモニタ用電極パッドが同程度の平面サイズの複数層のメタル配線層で形成されている場合には、それらの複数層のメタル配線層全部でプロセスモニタ用電極パッドと呼ぶ。
また、上記接続孔内に形成されている金属材料も含んでプロセスモニタ用電極パッドと呼ぶ。ここで、接続孔内に形成されている金属材料は、１層目メタル配線層と同じ材料であってもよいし、１層目メタル配線層とは異なる材料であってもよい。
【００２３】
本発明の半導体ウエハにおいて、上記切断領域には上記接続孔は形成されていない例を挙げることができる。
【００２４】
また、上記メタル配線構造は２層以上のメタル配線層を備え、上記切断領域には上記１層目メタル配線層は形成されていない例を挙げることができる。
【００２５】
さらに、上記ポリ−メタル層間絶縁膜の例としてＢＰＳＧ膜を挙げることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の半導体ウエハでは、プロセスモニタ用電極パッドは、ポリシリコン層上に形成されたポリ−メタル層間絶縁膜上に形成された１層目メタル配線層を少なくとも含む１層以上のメタル配線層からなり、スクライブラインのうち切断される切断領域を含んで切断領域よりも広い幅をもってスクライブラインに配置されており、プロセスモニタ用電極パッド下のポリ−メタル層間絶縁膜に１層目メタル配線層とポリシリコン層を接続するための接続孔が形成されているようにした。これにより、ポリ−メタル層間絶縁膜の上面と１層目メタル配線層の接触面積を小さくすることができ、スクライブラインの切断領域にプロセスモニタ用電極パッドが配置されていても、１層目メタル配線層の膜剥がれを防止することができ、メタルバリの発生を低減することができる。さらに、プロセスモニタ用電極パッドはスクライブラインの切断領域を含んで配置されているので、半導体チップサイズ及びスクライブライン幅を大きくする必要はない。
本発明は、ポリ−メタル層間絶縁膜と１層目メタル配線層の密着性が弱い組合せ、例えばポリ−メタル層間絶縁膜がＢＰＳＧ膜、１層目メタル配線層がチタン等の高融点金属膜を含むものである場合に特に有効である。
【００２７】
本発明の半導体ウエハにおいて、切断領域には接続孔は形成されていないようにすれば、ダイシングの際にプロセスモニタ用電極パッド近傍における応力を低減することができ、メタルバリの発生をさらに低減することができる。なお、切断領域以外の１層目メタル配線層が下層のポリシリコン層と接続孔でつながれているので、ダイシング後に残存する部分の１層目メタル配線層は剥がれとはならない。切断領域部分は、前述の通り、完全に破砕されてしまうので、これも剥がれとはならない。
【００２８】
また、メタル配線構造は２層以上のメタル配線層を備え、切断領域には１層目メタル配線層は形成されていないようにすれば、切断領域に１層目メタル配線層が形成されている場合に比べて、ダイシングの際にプロセスモニタ用電極パッド近傍における応力を低減することができ、メタルバリの発生をさらに低減することができる。
また、前述のようにＢＰＳＧ膜とメタル下地チタン系膜との密着性が弱い。そこで、この態様のように、切断領域には１層目メタル配線層は形成されていないようにすれば、例えばポリ−メタル層間絶縁膜がＢＰＳＧ膜、１層目メタル配線層が下地チタン系膜を含むものであっても、メタルバリの発生を低減することができる。
【００２９】
また、ポリ−メタル層間絶縁膜がＢＰＳＧ膜であっても、本発明の半導体ウエハではプロセスモニタ用電極パッド下のポリ−メタル層間絶縁膜に１層目メタル配線層とポリシリコン層を接続するための接続孔が形成されているようにしたので、ＢＰＳＧ膜の不純物濃度を上げて平坦性を向上させることに起因するプロセスモニタ用電極パッドの膜剥がれを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は一実施例を示す図であり、（Ａ）はスクライブライン近傍を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ位置での断面図である。図２はこの実施例の半導体ウエハ全体を示す平面図である。図３はこの実施例のスクライブラインに配置されたプロセスモニタの一部を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ位置での断面図である。この実施例は本発明を３層メタル配線構造の半導体ウエハに適用したものである。
【００３１】
図２に示すように、半導体ウエハ１に複数の半導体チップ３がスクライブライン５によって互いに分離されてマトリクス状に配置されている。スクライブライン５の幅は例えば１００μｍである。図１（Ａ）に示すように、スクライブライン５のプロセスモニタ領域７にプロセスモニタ用半導体素子９とプロセスモニタ用電極パッド１１が配置されている。プロセスモニタ用電極パッド１１の平面サイズは例えば７０μｍ×７０μｍである。スクライブライン５の中央側はダイシング時に切断される切断領域１３を構成する。切断領域１３の幅は、例えば刃厚が２０〜４０μｍのブレードを用いた場合、ブレードの刃厚とほぼ同じで２０〜４０μｍである。
【００３２】
図１（Ｂ）を参照して半導体ウエハ１の大まかな断面構造について説明する。
例えばシリコンからなる半導体基板１５上にＬＯＣＯＳ酸化膜１７が形成されている。プロセスモニタ用電極パッド１１下のＬＯＣＯＳ酸化膜１７上にポリシリコン層１８が形成されている。ポリシリコン層１８上を含んでＬＯＣＯＳ酸化膜１７上にポリ−メタル層間膜としてのＢＰＳＧ膜１９が形成されている。
プロセスモニタ用電極パッド１１下のＢＰＳＧ膜１９に複数のコンタクトホール（接続孔）２０が形成されている。ここでは、プロセスモニタ用電極パッド１１下に、平面寸法が０.４×０.４μｍのコンタクトホール２０を２５００個（縦５０個×横５０個）配置した。図面ではコンタクトホール２０の個数は簡略化されている。ただし、コンタクトホール２０の個数及び配置はこれに限定されるものではない。
【００３３】
ＢＰＳＧ膜１９上に１層目メタル配線層２１−１が形成されている。１層目メタル配線層２１−１はプロセスモニタ用電極パッド１１の形成領域及びコンタクトホール２０内に配置されている。さらに、図示する範囲では、１層目メタル配線層２１−１は半導体チップ３の周縁部に沿って環状に形成されている。図１（Ｂ）では図示していない領域にも１層目メタル配線層２１−１は形成されている。１層目メタル配線層２１−１は、下地膜としての高融点金属、例えばチタン系膜の上にアルミニウム合金、例えばＡｌＳｉＣｕ膜が積層されて形成されたものである。
【００３４】
１層目メタル配線層２１−１上を含んでＢＰＳＧ膜１９上に１層目層間絶縁膜２３−１が形成されている。１層目層間絶縁膜２３−１は例えばＮＳＧ（Non-doped Silicate Glass）膜、ＳＯＧ（Spin On Glass）膜、ＮＳＧ膜の積層構造によって形成されている。プロセスモニタ用電極パッド１１の形成領域の１層目メタル配線層２１−１上の１層目層間絶縁膜２３−１にスルーホールが形成されている。１層目メタル配線層２１−１上の１層目層間絶縁膜２３−１に半導体チップ３の周縁部に沿って環状のスルーホールが形成されている。
【００３５】
１層目層間絶縁膜２３−１上に２層目メタル配線層２１−２が形成されている。２層目メタル配線層２１−２はプロセスモニタ用電極パッド１１の形成領域及びスルーホール内に配置されている。さらに、図示する範囲では、２層目メタル配線層２１−２は、半導体チップ３の周縁部に沿って１層目層間絶縁膜２３−１上及びスルーホール内に環状に形成されている。図１（Ｂ）では図示していない領域にも２層目メタル配線層２１−２は形成されている。２層目メタル配線層２１−２も、例えばチタン系膜の上にＡｌＳｉＣｕ膜が積層されて形成されたものである。
【００３６】
２層目メタル配線層２１−２上を含んで１層目層間絶縁膜２３−１上に２層目層間絶縁膜２３−２が形成されている。２層目層間絶縁膜２３−２も例えばＮＳＧ膜、ＳＯＧ膜、ＮＳＧ膜の積層構造によって形成されている。プロセスモニタ用電極パッド１１の形成領域の２層目メタル配線層２１−２上の２層目層間絶縁膜２３−２にスルーホールが形成されている。半導体チップ３の周縁部に沿って２層目メタル配線層２１−２上の２層目層間絶縁膜２３−２に環状のスルーホールが形成されている。
【００３７】
２層目層間絶縁膜２３−２上に３層目メタル配線層２１−３が形成されている。３層目メタル配線層２１−２はプロセスモニタ用電極パッド１１の形成領域の２層目層間絶縁膜２３−２上及びスルーホール内に配置されている。さらに、図示する範囲では、３層目メタル配線層２１−３は、半導体チップ３の周縁部に沿って２層目層間絶縁膜２３−２上及びスルーホール内に環状に形成されている。図１（Ｂ）では図示していない領域にも３層目メタル配線層２１−３は形成されている。３層目メタル配線層２１−３も、例えばチタン系膜の上にＡｌＳｉＣｕ膜が積層されて形成されたものである。
【００３８】
３層目メタル配線層２１−３上を含んで２層目層間絶縁膜２３−２上に最終保護膜２５が形成されている。最終保護膜２５は、例えばシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層構造によって形成されている。プロセスモニタ用電極パッド１１の形成領域の最終保護膜２５にパッド開口部が形成されて３層目メタル配線層２１−３の表面が露出している。
半導体チップ３の周縁部近傍に配置されたメタル配線層２１−１，２１−２，２１−３はガードリング２１を形成している。
【００３９】
この実施例では、切断領域７の切断時に絶縁膜のひび割れが半導体チップ３に伝播しないように、スクライブライン５の幅方向の両端部のＬＯＣＯＳ酸化膜１７、ＢＰＳＧ膜１９、１層目層間絶縁膜２３−１、２層目層間絶縁膜２３−２及び最終保護膜２５が１０μｍの幅をもって帯状に除去されている。ただし、本発明はスクライブライン５の幅方向の両端部の絶縁膜が除去された構造に限定されるものではない。
【００４０】
図３を参照してプロセスモニタ領域７について説明する。図３ではＢＰＳＧ膜１９、１層目層間絶縁膜２３−１、２層目層間絶縁膜２３−２及び最終保護膜２５の図示を省略している。
ＬＯＣＯＳ酸化膜１７で囲まれた半導体基板の表面にソースとドレインを構成する２つの活性領域２７ａ，２７ｂが形成されている。活性領域２７ａ，２７ｂ間の半導体基板上にゲート絶縁膜を介してポリシリコンからなるゲート電極２９が形成されている。活性領域２７ａ，２７ｂ、ゲート絶縁膜及びゲート電極２９はプロセスモニタ用半導体素子としてのトランジスタを構成する。このトランジスタはプロセスモニタ用電極パッド１１とは異なる領域で切断領域１３に配置されており、ここではプロセスモニタ用電極パッド１１ａと１１ｂの間に配置されている。ゲート電極２９を構成するポリシリコンの両端はＬＯＣＯＳ酸化膜１７上に延伸して形成されている。
【００４１】
ＢＰＳＧ膜１９上にプロセスモニタ用電極パッド１１ａ，１１ｂ，１１ｃの１層目メタル配線層２１−１ａ，２１−１ｂ，２１−１ｃに連続して、線幅が例えば２〜３μｍの１層目メタル配線層２１−１ａ，２１−１ｂ，２１−１ｃが形成されている。ここではプロセスモニタ用電極パッド１１ａ，１１ｂから突出している部分の１層目メタル配線層２１−１ａ，２１−１ｂは切断領域１３に配置されているが、配置位置は任意である。
１層目メタル配線層２１−１ａの一端は活性領域２７ａ上に配置されてコンタクトホールを介して活性領域２７ａと電気的に接続されており、他端はプロセスモニタ用電極パッド１１ａの１層目メタル配線層２１−１ａと接続されている。
１層目メタル配線層２１−１ｂの一端は活性領域２７ｂ上に配置されてコンタクトホールを介して活性領域２７ｂと電気的に接続されており、他端はプロセスモニタ用電極パッド１１ｂの１層目メタル配線層２１−１ｂと接続されている。
１層目メタル配線層２１−１ｃの一端はゲート電極２９の端部上に配置されてコンタクトホールを介してゲート電極２９と電気的に接続されており、他端はプロセスモニタ用電極パッド１１ｃの１層目メタル配線層２１−１ｃと接続されている。
【００４２】
図１（Ｂ）を参照して説明したのと同様に、プロセスモニタ用電極パッド１１ａ，１１ｂ，１１ｃの形成領域において、１層目層間絶縁膜２３−１上に２層目メタル配線層２１−２ａ，２１−２ｂ，２１−２ｃが形成され、２層目層間絶縁膜２３−２上に３層目メタル配線層２１−３ａ，２１−３ｂ，２１−３ｃが形成されている。
【００４３】
この実施例では、プロセスモニタ用電極パッド１１下のＢＰＳＧ膜１９に１層目メタル配線層２１−１とポリシリコン層１８を接続するためのコンタクトホール２０が形成されているようにしたので、ＢＰＳＧ膜１９の上面と１層目メタル配線層２１−１の接触面積を小さくすることができ、スクライブライン５の切断領域１３にプロセスモニタ用電極パッド１１が配置されていても、１層目メタル配線層２１−１の膜剥がれを防止することができ、メタルバリの発生を低減することができる。ただし、本発明の半導体ウエハは、最下層のメタル配線層がＢＰＳＧ膜上に形成されているものに限定されるものではない。
【００４４】
さらに、プロセスモニタ用電極パッド１１はスクライブライン５の切断領域１３を含んで配置されているので、半導体チップサイズ及びスクライブライン幅を大きくする必要はない。
また、この実施例では、プロセスモニタ用電極パッド１１下のＢＰＳＧ膜１９に複数のコンタクトホール２０を配置しているので、複数のコンタクトホール２０の内壁でＢＰＳＧ膜１９と１層目メタル配線層２１−１を接触させることができ、１層目メタル配線層２１−１の膜剥がれを防止している。
【００４５】
さらに、プロセスモニタ用電極パッド１１は３層のメタル配線層２１−１，２１−２，２１−３で形成されているので、例えばプロセスモニタ用電極パッドが最上層のメタル配線層のみで形成されている構造に比べて、検査時にプロセスモニタ用電極パッド１１に探針を接触させる際に探針の電極パッドの突抜けを防止することができる。
【００４６】
図４は切断領域を切断した後のウエハの顕微鏡写真であり、（Ａ）はプロセスモニタ用電極パッド下にポリシリコン層及びコンタクトホールを形成する本発明を適用したもの、（Ｂ）は従来のものを示す。
（Ａ）に示すように、本発明を適用したウエハでは、プロセスモニタ用電極パッド１１が剥がれていないのがわかる。これに対し、（Ｂ）に示すように、従来のウエハでは、
９０％以上のプロセスモニタ用電極パッド１１でメタル剥がれが発生し、プロセスモニタ用電極パッド１１が残っていないのがわかる。
このように、本発明によれば、プロセスモニタ用電極パッドのメタルバリの発生を低減することができる。
【００４７】
上記実施例では、切断領域１３にコンタクトホール２０を形成しているが、図５に示すように、切断領域１３にはコンタクトホール２０が形成されていないようにしてもよい。切断領域１３とは異なる領域で１層目メタル配線層２１−１が下層のポリシリコン層１８とコンタクトホール２０を介して接続されているので、切断領域１３とは異なる領域の１層目メタル配線層２１−１はダイシング後に剥がれとはならない。１層目メタル配線層２１−１の切断領域１３に配置された部分は、完全に破砕されてしまうので、これも剥がれとはならない。そして、ダイシングの際に、コンタクトホール２０内に形成された１層目メタル配線層２１−１に起因するプロセスモニタ用電極パッド１１近傍における応力を低減することができ、メタルバリの発生をさらに低減することができる。
【００４８】
さらに、図６に示すように、切断領域１３にはポリシリコン層１８が形成されていないようにしてもよい。この態様でも、切断領域１３とは異なる領域で１層目メタル配線層２１−１が下層のポリシリコン層１８とコンタクトホール２０を介して接続されているので、切断領域１３とは異なる領域の１層目メタル配線層２１−１はダイシング後に剥がれとはならない。１層目メタル配線層２１−１の切断領域１３に配置された部分は、完全に破砕されてしまうので、これも剥がれとはならない。そして、ダイシングの際に、ポリシリコン層１８に起因するプロセスモニタ用電極パッド１１近傍における応力を低減することができ、メタルバリの発生をさらに低減することができる。
【００４９】
また、図７に示すように、切断領域１３には１層目メタル配線層２１−１は形成されていないようにしてもよい。これにより、切断領域に１層目メタル配線層２１−１が形成されている場合に比べて、ダイシングの際に、１層目メタル配線層２１−１に起因するプロセスモニタ用電極パッド１１近傍における応力を低減することができ、メタルバリの発生をさらに低減することができる。
また、前述のようにＢＰＳＧ膜１９とメタル下地チタン系膜との密着性は弱い。この実施例は、ポリ−メタル層間絶縁膜と１層目メタル配線層の密着性が弱い組合せ、例えばポリ−メタル層間絶縁膜がＢＰＳＧ膜１９、１層目メタル配線層２１−１が下地チタン系膜を含むものである場合に、メタルバリの発生の低減について特に有効である。
【００５０】
図７に示した実施例に対して、さらに、図８に示すように、切断領域１３にはポリシリコン層１８が形成されていないようにしてもよい。これにより、ダイシングの際に、ポリシリコン層１８に起因するプロセスモニタ用電極パッド１１近傍における応力を低減することができ、メタルバリの発生をさらに低減することができる。
【００５１】
上記の実施例では、プロセスモニタ用電極パッド１１下に複数のコンタクトホール２０が形成されているが、図９に示すように、コンタクトホール２０は１つであってもよい。
図９に示した実施例では、上記実施例と同様に、プロセスモニタ用電極パッド１１下においてＢＰＳＧ膜１９の上面と１層目メタル配線層２１−１の接触面積を小さくすることができ、スクライブライン５の切断領域１３にプロセスモニタ用電極パッド１１が配置されていても、１層目メタル配線層２１−１の膜剥がれを防止することができ、メタルバリの発生を低減することができる。
【００５２】
さらに、上記実施例と同様に、プロセスモニタ用電極パッド１１はスクライブライン５の切断領域１３を含んで配置されているので、半導体チップサイズ及びスクライブライン幅を大きくする必要はない。
また、図９に示した実施例では、コンタクトホール２０の内壁でＢＰＳＧ膜１９と１層目メタル配線層２１−１を接触させるとともに、１層目メタル配線層２１−１を大きな面積でポリシリコン層１８に接触させていることにより、１層目メタル配線層２１−１の膜剥がれを防止している。
【００５３】
図９に示した実施例では、切断領域１３にコンタクトホール２０を形成しているが、図１０に示すように、切断領域１３にはコンタクトホール２０が形成されていないようにしてもよい。切断領域１３とは異なる領域で１層目メタル配線層２１−１が下層のポリシリコン層１８とコンタクトホール２０を介して接続されているので、切断領域１３とは異なる領域の１層目メタル配線層２１−１はダイシング後に剥がれとはならない。１層目メタル配線層２１−１の切断領域１３に配置された部分は、完全に破砕されてしまうので、これも剥がれとはならない。そして、ダイシングの際に、コンタクトホール２０内に形成された１層目メタル配線層２１−１に起因するプロセスモニタ用電極パッド１１近傍における応力を低減することができ、メタルバリの発生をさらに低減することができる。
【００５４】
さらに、図１１に示すように、切断領域１３にはポリシリコン層１８が形成されていないようにしてもよい。この態様でも、切断領域１３とは異なる領域で１層目メタル配線層２１−１が下層のポリシリコン層１８とコンタクトホール２０を介して接続されているので、切断領域１３とは異なる領域の１層目メタル配線層２１−１はダイシング後に剥がれとはならない。１層目メタル配線層２１−１の切断領域１３に配置された部分は、完全に破砕されてしまうので、これも剥がれとはならない。そして、ダイシングの際に、ポリシリコン層１８に起因するプロセスモニタ用電極パッド１１近傍における応力を低減することができ、メタルバリの発生をさらに低減することができる。
【００５５】
また、図１２に示すように、切断領域１３には１層目メタル配線層２１−１は形成されていないようにしてもよい。これにより、切断領域に１層目メタル配線層２１−１が形成されている場合に比べて、ダイシングの際に、１層目メタル配線層２１−１に起因するプロセスモニタ用電極パッド１１近傍における応力を低減することができ、メタルバリの発生をさらに低減することができる。
また、この実施例は、ポリ−メタル層間絶縁膜と１層目メタル配線層の密着性が弱い組合せ、例えばポリ−メタル層間絶縁膜がＢＰＳＧ膜１９、１層目メタル配線層２１−１が下地チタン系膜を含むものである場合に、メタルバリの発生の低減について特に有効である。
【００５６】
図１２に示した実施例に対して、さらに、図１３に示すように、切断領域１３にはポリシリコン層１８が形成されていないようにしてもよい。これにより、ダイシングの際に、ポリシリコン層１８に起因するプロセスモニタ用電極パッド１１近傍における応力を低減することができ、メタルバリの発生をさらに低減することができる。
【００５７】
上記の実施例では、コンタクトホール２０内に１層目メタル配線層２１−１を形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１４に示すように、コンタクトホール２０内に１層目メタル配線層２１−１とは異なる金属材料、例えばタングステンを形成するようにしてもよい。
この実施例によっても、ＢＰＳＧ膜１９の上面と１層目メタル配線層２１−１の接触面積を小さくすることができ、スクライブライン５の切断領域１３にプロセスモニタ用電極パッド１１が配置されていても、１層目メタル配線層２１−１の膜剥がれを防止することができ、メタルバリの発生を低減することができる。
さらに、プロセスモニタ用電極パッド１１はスクライブライン５の切断領域１３を含んで配置されているので、半導体チップサイズ及びスクライブライン幅を大きくする必要はない。
【００５８】
コンタクトホール２０内に１層目メタル配線層２１−１とは異なる金属材料を形成する態様は、図５から図１３に示した実施例にも適用することができ、それらの実施例と同様に１層目メタル配線層２１−１の膜剥がれ防止の効果を得ることができ、メタルバリの発生を低減することができる。
【００５９】
上記実施例では、切断領域１３に２層目メタル配線層２１−２が形成されているが、切断領域１３には２層目メタル配線層２１−２が形成されていないようにしてもよい。これにより、プロセスモニタ用電極パッド１１を切断する際のメタル配線層は最上層の３層目メタル配線層２１−３だけであるので、メタルバリの発生をさらに低減することができる。
【００６０】
上記で説明した実施例では、本発明を３層メタル配線構造の半導体ウエハに適用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、１層メタル配線構造、２層メタル配線構造、及び４層以上のメタル配線構造の半導体ウエハに適用することができる。
【００６１】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、寸法、形状、材料、配置などは一例であり、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】一実施例を示す図であり、（Ａ）はスクライブライン近傍を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ位置での断面図である。
【図２】同実施例の半導体ウエハ全体を示す平面図である。
【図３】同実施例のスクライブラインに配置されたプロセスモニタの一部を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ位置での断面図である。
【図４】切断領域を切断した後のウエハの顕微鏡写真であり、（Ａ）はプロセスモニタ用電極パッド下にポリシリコン層及びコンタクトホールを形成する本発明を適用したもの、（Ｂ）は従来のものを示す。
【図５】他の実施例のプロセスモニタ用電極パッド近傍を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ位置での断面図での断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＤ−Ｄ位置での断面図での断面図である。
【図６】さらに他の実施例のプロセスモニタ用電極パッド近傍を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＥ−Ｅ位置での断面図での断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＦ−Ｆ位置での断面図での断面図である。
【図７】さらに他の実施例のプロセスモニタ用電極パッド近傍を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＧ−Ｇ位置での断面図での断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＨ−Ｈ位置での断面図での断面図である。
【図８】さらに他の実施例のプロセスモニタ用電極パッド近傍を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＩ−Ｉ位置での断面図での断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＪ−Ｊ位置での断面図での断面図である。
【図９】さらに他の実施例のプロセスモニタ用電極パッド近傍を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＫ−Ｋ位置での断面図での断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＬ−Ｌ位置での断面図での断面図である。
【図１０】さらに他の実施例のプロセスモニタ用電極パッド近傍を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＭ−Ｍ位置での断面図での断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＮ−Ｎ位置での断面図での断面図である。
【図１１】さらに他の実施例のプロセスモニタ用電極パッド近傍を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＯ−Ｏ位置での断面図での断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＰ−Ｐ位置での断面図での断面図である。
【図１２】さらに他の実施例のプロセスモニタ用電極パッド近傍を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＱ−Ｑ位置での断面図での断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＲ−Ｒ位置での断面図での断面図である。
【図１３】さらに他の実施例のプロセスモニタ用電極パッド近傍を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＳ−Ｓ位置での断面図での断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＴ−Ｔ位置での断面図での断面図である。
【図１４】さらに他の実施例のプロセスモニタ用電極パッド近傍を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＵ−Ｕ位置での断面図での断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＶ−Ｖ位置での断面図での断面図である。
【図１５】従来の半導体ウエハのスクライブライン近傍を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＷ−Ｗ位置での断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１    半導体ウエハ
３    半導体チップ
５    スクライブライン
７    プロセスモニタ領域
９    プロセスモニタ用半導体素子
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ    プロセスモニタ用電極パッド
１３    切断領域
１５    半導体基板
１７    ＬＯＣＯＳ酸化膜
１８    ポリシリコン層
１９    ＢＰＳＧ膜
２０    コンタクトホール（接続孔）
２１    ガードリング
２１−１，２１−１ａ，２１−１ｂ，２１−１ｃ  １層目メタル配線層
２１−２，２１−２ａ，２１−２ｂ，２１−２ｃ  ２層目メタル配線層
２１−３，２１−３ａ，２１−３ｂ，２１−３ｃ  ３層目メタル配線層
２３−１    １層目層間絶縁膜
２３−２    ２層目層間絶縁膜
２３−３    ３層目層間絶縁膜
２５    最終保護膜
【図１】
2007189111.tif 000003
【図２】
2007189111.tif 000004
【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2007189111.tif 000009
【図９】
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【図１０】
2007189111.tif 000011
【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】
2007189111.tif 000016
【図４】
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