專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作為半導(dǎo)體器件的保護(hù)結(jié)構(gòu)的鈍化膜及管芯邊緣密封。
背景技術(shù)：
為保護(hù)半導(dǎo)體器件的電路形成區(qū)使之免受來自外界氣氛中的水分及離子的影響，在切割線的內(nèi)側(cè)，即在芯片(管芯)的邊緣部附近，設(shè)置被稱之為管芯邊緣密封(Die Edge Seal)或保護(hù)環(huán)、密封環(huán)的保護(hù)結(jié)構(gòu)。與電路形成區(qū)一樣，密封環(huán)由布線層及接觸形成，且以包圍半導(dǎo)體器件的電路形成區(qū)的方式形成。并且，作為保護(hù)半導(dǎo)體器件的表面使之免受外界氣氛影響的方法，在該表面上設(shè)置稱作鈍化膜的保護(hù)膜。
然而，近年來，隨著半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的微細(xì)化以及高集成化、工作高速化取得進(jìn)展，布線的低電阻化的重要性提高了。與之相隨，多半正在用電阻較低的銅(Cu)作為布線材料。也就是說，在上述密封環(huán)結(jié)構(gòu)中使用銅的情況也在逐漸增加。
圖29是表示現(xiàn)有半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的圖，是形成了密封環(huán)的區(qū)域的擴(kuò)大剖面圖。如上所述，密封環(huán)在切割線的內(nèi)側(cè)形成，分別在圖29所示區(qū)域的左側(cè)存在電路形成區(qū)，在右側(cè)存在切割區(qū)。另外，在該圖中省略了半導(dǎo)體器件的電路部分。
如該圖所示，密封環(huán)110由第1接觸111、第1布線層112、第2接觸113、第2布線層114構(gòu)成。形成了第1接觸111的層間絕緣膜103、形成了以銅為材料的第1布線層112的層間絕緣膜105、形成了第2接觸113的層間絕緣膜107、形成了以銅為材料的第2布線層114的層間絕緣膜109均被形成在形成了元件隔離膜102的硅襯底101上。并且，分別在層間絕緣膜103與層間絕緣膜105之間形成刻蝕阻止層104，在層間絕緣膜105與層間絕緣膜107之間形成刻蝕阻止層106，在層間絕緣膜107與層間絕緣膜109之間形成刻蝕阻止層108。
第1接觸111及第2接觸113的材料例如可以是鎢(W)，層間絕緣膜103、105、107、109的材料例如可以是等離子體氧化膜。并且，刻蝕阻止層104、106、108的材料例如可以是等離子體氮化膜。
并且，在最上層的層間絕緣膜上形成鈍化膜120。在該例中，鈍化膜120是由等離子體氮化膜121和聚酰亞胺122組成的2層結(jié)構(gòu)。
由于密封環(huán)110及鈍化膜120的存在，能夠保護(hù)半導(dǎo)體器件的電路形成區(qū)使之免受來自外界氣氛中的水分和離子的影響，從而可以在相當(dāng)長(zhǎng)的期間內(nèi)使該半導(dǎo)體器件的特性穩(wěn)定。
并且，在對(duì)切割區(qū)進(jìn)行切割時(shí)密封環(huán)110還具有抑制在電路形成區(qū)發(fā)生裂紋的作用。在切割時(shí)往往在切割區(qū)發(fā)生裂紋，但因?yàn)樵谇懈顓^(qū)與電路形成區(qū)之間存在密封環(huán)110，所以能夠防止該裂紋到達(dá)電路形成區(qū)。
鈍化膜120只在密封環(huán)110的電路形成區(qū)一側(cè)形成，在切割區(qū)一側(cè)，層間絕緣膜109的上表面露出。其理由是，在包括切割區(qū)的整個(gè)晶片表面形成鈍化膜120的情況下，有在對(duì)切割區(qū)進(jìn)行切割時(shí)因切割引起的應(yīng)力(或裂紋)通過鈍化膜120容易傳遞到電路形成區(qū)，從而在電路形成區(qū)發(fā)生裂紋的可能性。
因而，如圖29所示，現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件成為密封環(huán)110的最上層即第2布線層114的上表面露出的結(jié)構(gòu)。即，第2布線層114的上表面暴露于大氣中。與其他金屬布線材料(例如鋁)相比，銅比較容易被氧化、腐蝕。因而，如本例這樣，在密封環(huán)結(jié)構(gòu)的最上層即第2布線層114是銅的情況下，第2布線層114會(huì)被氧化、腐蝕。于是，會(huì)導(dǎo)致該密封環(huán)110對(duì)半導(dǎo)體器件的保護(hù)效果變差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決上述課題而進(jìn)行的，其目的在于提供既能防止在最上層具有以銅為材料的層的密封環(huán)的氧化及腐蝕，又能防止切割時(shí)在電路形成區(qū)中發(fā)生裂紋的半導(dǎo)體器件。
本發(fā)明第1方面所述的半導(dǎo)體器件是具有以包圍半導(dǎo)體芯片的電路形成區(qū)的方式在上述半導(dǎo)體芯片的邊緣部附近的層間絕緣膜內(nèi)形成的密封環(huán)部；以及以覆蓋上述半導(dǎo)體芯片的表面的方式在上述密封環(huán)部的上層形成的鈍化膜的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述鈍化膜具有露出上述層間絕緣膜上表面的第1開口部，上述密封環(huán)部的最上層的上表面被上述鈍化膜覆蓋。
本發(fā)明第2方面所述的半導(dǎo)體器件是具有以包圍半導(dǎo)體芯片的電路形成區(qū)的方式在上述半導(dǎo)體芯片的邊緣部附近的層間絕緣膜內(nèi)形成的密封環(huán)部；在上述密封環(huán)部上面形成的鋁布線層；以及以覆蓋上述半導(dǎo)體芯片的表面的方式在上述密封環(huán)部的上層形成的鈍化膜的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述鈍化膜具有露出上述層間絕緣膜的上表面的第1開口部，上述密封環(huán)部的最上層的上表面被上述鋁布線層覆蓋。
本發(fā)明第3方面所述的半導(dǎo)體器件是第1或第2方面所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于在上述半導(dǎo)體芯片的切割區(qū)，上述層間絕緣膜具有包圍上述密封環(huán)部的第2開口部。
本發(fā)明第4方面所述的半導(dǎo)體器件是一種半導(dǎo)體器件，其特征在于備有以包圍半導(dǎo)體芯片的電路形成區(qū)的方式在上述半導(dǎo)體芯片的邊緣部附近形成的密封環(huán)部；以覆蓋上述半導(dǎo)體芯片的表面的方式在上述密封環(huán)部的上層形成，并具有露出上述密封環(huán)部的最上層的上表面的第1開口部的第1鈍化膜；在上述第1開口部形成的鋁布線層；以及以覆蓋上述第1鈍化膜及上述鋁布線的方式形成，并對(duì)上述第1鈍化膜具有刻蝕選擇性的第2鈍化膜，上述第2鈍化膜備有露出上述第1鈍化膜的上表面的第2開口部。
本發(fā)明第5方面所述的半導(dǎo)體器件是第1至第4方面的任一方面所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述密封環(huán)部的最上層是銅。


圖1是表示實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是用于說明實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖。
圖3是用于說明實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖。
圖4是用于說明實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖。
圖5是用于說明實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖。
圖6是用于說明實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖。
圖7是用于說明實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖。
圖8是表示實(shí)施例2的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的圖。
圖9是用于說明實(shí)施例2的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖。
圖10是用于說明實(shí)施例2的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖。
圖11是用于說明實(shí)施例2的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖。
圖12是表示實(shí)施例3的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的圖。
圖13是用于說明實(shí)施例3的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖。
圖14是用于說明實(shí)施例3的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖。
圖15是用于說明實(shí)施例3的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖。
圖16是表示實(shí)施例3的半導(dǎo)體器件的變例的圖。
圖17是表示實(shí)施例4的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的圖。
圖18是用于說明實(shí)施例4的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖。
圖19是用于說明實(shí)施例4的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖。
圖20是用于說明實(shí)施例4的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖。
圖21是表示實(shí)施例4的半導(dǎo)體器件的變例的圖。
圖22是表示實(shí)施例5的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的圖。
圖23是用于說明實(shí)施例5的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖。
圖24是用于說明實(shí)施例5的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖。
圖25是表示實(shí)施例6的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的圖。
圖26是用于說明實(shí)施例6的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖。
圖27是用于說明實(shí)施例6的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖。
圖28是用于說明實(shí)施例6的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖。
圖29是表示現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式
(實(shí)施例1)圖1是表示實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的圖，是形成了密封環(huán)的區(qū)域的放大剖面圖。在該圖中，與圖29中圖示的要素相同的要素都標(biāo)以相同符號(hào)，其詳細(xì)的說明從略。另外，在圖1中，也是分別在圖示的區(qū)域的左側(cè)存在電路形成區(qū)，在右側(cè)存在切割區(qū)。并且，第1布線層112及第2布線層114都以銅為材料。
在本實(shí)施例中，在鈍化膜120上形成直達(dá)層間絕緣膜109的開口部123(等離子體氮化膜121的開口部123a及聚酰亞胺層122的開口部123b)。即，在開口部123，鈍化膜120被完全去除，換言之，開口部123是未形成鈍化膜120的區(qū)域。
開口部123具有狹縫形狀，以包圍密封環(huán)110的外側(cè)的方式配置。也就是，開口部123的位置和第2布線層114上表面的位置相互錯(cuò)開，開口部123一方位于芯片的外側(cè)(即切割區(qū))。從而，第2布線層114上表面完全被鈍化膜120覆蓋，所以第2布線層114的上表面未暴露于大氣中。因而，可以防止因第2布線層114被氧化、腐蝕而使密封環(huán)110對(duì)半導(dǎo)體器件的保護(hù)效果變差。
另外，由于開口部123的存在，對(duì)切割區(qū)進(jìn)行切割時(shí)的應(yīng)力難于傳遞到電路形成區(qū)上的鈍化膜120上，從而能夠防止在電路形成區(qū)引入裂紋。
圖2～圖7是表示圖1所示的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖。以下，基于這些圖說明本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法。
在襯底101上用STI(淺溝槽隔離)形成例如厚300nm的溝槽隔離(元件隔離膜102)。然后，例如淀積1000nm高密度等離子體(HDP)氧化膜，通過用CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)法研磨掉300nm，形成層間絕緣膜103。并且，例如通過用具有直徑0.10μm的圖形的抗蝕劑掩模干法刻蝕層間絕緣膜103，形成了用于形成第1接觸111的開口。這時(shí)，對(duì)硅襯底101和層間絕緣膜103以具有充分刻蝕選擇比的條件進(jìn)行刻蝕。接著，用CVD(化學(xué)氣相淀積)法，例如形成分別淀積了TiN及Ti各20nm的阻擋層金屬(圖中未示出)后，同樣用CVD法淀積作為第1接觸111的材料的鎢。然后，通過用CMP法去除層間絕緣膜103上的鎢及阻擋層金屬，形成第1接觸111(圖2)。
接著，例如通過淀積50nm的等離子體氮化膜，形成刻蝕阻止層104。此外，例如淀積400nm等離子體氮化膜，通過用CMP法研磨掉200nm，形成層間絕緣膜105。并且，通過以抗蝕劑掩模131作為掩模干法刻蝕層間絕緣膜105，形成了用于形成第1布線層112的開口(圖3)。
去除抗蝕劑掩模131后，通過用濺射法分別形成TaN及Ta膜各10nm，形成阻擋層金屬(圖中未示出)，接著，用電鍍法淀積400nm成為第1布線層112的材料的銅。而且，通過用CMP法去除層間絕緣膜105上的銅及阻擋層金屬，形成第1布線層112。
而且，例如通過淀積50nm等離子體氮化膜，形成刻蝕阻止層106。接著，例如淀積400nm等離子體氧化膜，通過用CMP法研磨掉200nm，形成層間絕緣膜107。其后，例如通過用直徑0.10μm的抗蝕劑掩模干法刻蝕層間絕緣膜107，形成了用于形成第2接觸113的開口。并且，用CVD法例如形成分別淀積了TiN及Ti各20nm的阻擋層金屬(圖中未示出)后，同樣用CVD法淀積200nm作為第2接觸113的材料的鎢200nm。然后，通過用CMP法去除在層間絕緣膜107上形成的開口之外的鎢及阻擋層金屬，形成第2接觸113。
然后，通過淀積30nm等離子體氮化膜，形成刻蝕阻止層108，例如淀積400nm等離子體氧化膜，通過用CMP法研磨掉200nm，形成層間絕緣膜109。之后，以抗蝕劑掩模132作為掩模干法刻蝕層間絕緣膜109，從而形成了用于形成第2布線層114的開口(圖4)。
去除抗蝕劑掩模132后，用濺射法分別形成TaN及Ta膜各10nm，形成阻擋層金屬(圖中未示出)，接著，通過用電鍍法淀積400nm成為第2布線層114的材料的銅。而且，通過用CMP法除去層間絕緣膜109上的銅及阻擋層金屬，形成第2布線層114(圖5)。經(jīng)過以上工序，密封環(huán)110的形成結(jié)束。
其次，淀積800nm作為鈍化膜120的等離子體氮化膜層121(圖6)。而且，在等離子體氮化膜層121上形成抗蝕劑掩模133，以抗蝕劑掩模133作為掩?？涛g氮化膜層121，形成開口部123a。這時(shí)，開口部123a以包圍密封環(huán)110的外側(cè)的方式形成。開口部123a例如可以形成為寬1μm的狹縫形狀。
最后，淀積聚酰亞胺層122，以開口部123a上開口后的抗蝕劑掩模作為掩模進(jìn)行刻蝕，在聚酰亞胺膜122上形成開口部123b。通過以上的工序，形成了圖1所示的本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件。
另外，在上述的說明中，層間絕緣膜103、105、107、109假定為等離子體氧化膜，而例如也可以是FSG(摻F硅酸鹽玻璃)膜及有機(jī)模、SiON、SiOC、SiCF等低介電常數(shù)膜(低k膜)。并且，這些層間絕緣膜的厚度不限定于以上示出的數(shù)值，例如，也可以是0～200nm。同樣，刻蝕阻止層104、106、108假定為等離子體氮化膜，而例如也可以是SiC、SiON。而且，厚度也不限定于以上示出的數(shù)值。另外，第1及第2接觸111、112的材料也可以是鎢以外的例如Al、TiN、Ru等金屬或多晶硅等。
鈍化膜120假定為等離子體氮化層121及聚酰亞胺層122組成的兩層結(jié)構(gòu)，但也既可以是單層結(jié)構(gòu)也可以是兩層以上的多層結(jié)構(gòu)。同樣，作為鈍化膜120的材料，除等離子體氮化膜及聚酰亞胺膜以外，還可以是例如FSG膜、有機(jī)膜、SiON、SiOC、SiCF等低介電常數(shù)材料。在鈍化膜120上形成的開口部123的寬度并不限定為1μm。
在鈍化膜120上不只是密封環(huán)110的外側(cè)的開口部123，只要版圖布局圖允許，在密封環(huán)110的內(nèi)側(cè)也可以形成包圍電路形成區(qū)的狹縫狀開口。在這種情況下，抑制在電路形成區(qū)發(fā)生裂紋的效果更強(qiáng)。但在這種情況下，鈍化膜120所起的保護(hù)效果有變差的可能性，所以必須注意。
另外，開口部123也可以不是狹縫形狀，例如，也可以是切割區(qū)一側(cè)的鈍化膜全部被去除的結(jié)構(gòu)。
還有，在圖1中，構(gòu)成開口部123的等離子體氮化膜層121的開口部123a及聚酰亞胺層122的開口部123b的寬度大致以同樣大小示出，但只要布局圖允許，可以把氮化膜層121的開口部123a的寬度形成為比123b大(或者，如果曝光有可能，可以把聚酰亞胺層122的開口部123b的寬度形成為比123a小)。由此，可以把對(duì)于開口部123a和開口部123b的對(duì)位偏移的裕量取得大一些。
另外，開口部123的形成工序是通過在形成了等離子體氮化膜層121的開口部123a后淀積聚酰亞胺層122形成開口部123b進(jìn)行而加以說明的，但也可以進(jìn)行如下即，首先淀積等離子體氮化膜層121及聚酰亞胺層122，在聚酰亞胺層122上形成開口部123b后，也可以把該聚酰亞胺層作為掩模自對(duì)準(zhǔn)地在等離子體氮化膜層121上形成開口部123a。在這種情況下，沒有必要進(jìn)行開口部123a與開口部123b的對(duì)位，同時(shí)能夠減少制造工序數(shù)。
另外，在本實(shí)施例中說明了具有2層布線結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，但即使在例如單層結(jié)構(gòu)或3層以上的多層布線結(jié)構(gòu)的場(chǎng)合，也能得到與上述同樣效果，這一點(diǎn)是清楚的。
(實(shí)施例2)在實(shí)施例1中，構(gòu)成密封環(huán)110的各層全部用單鑲嵌法形成，但根據(jù)在電路形成區(qū)內(nèi)的電路形成工序，也可以用雙鑲嵌法。作為其一例，圖8是表示用雙鑲嵌法形成密封環(huán)110的第2接觸113及第2布線層114的場(chǎng)合的結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，對(duì)與圖1同樣的要素標(biāo)以同一符號(hào)。對(duì)于雙鑲嵌法，接觸和布線層的埋入同時(shí)進(jìn)行，所以第2接觸113和第2布線層114可一起用銅形成。
在本實(shí)施例中，在鈍化膜120上，也以包圍密封環(huán)110的外側(cè)的方式形成直達(dá)層間絕緣膜109的狹縫形狀的開口部123。并且，第2布線層114上表面完全被鈍化膜120覆蓋，所以第2布線層114的上表面未暴露在大氣中。
因而，與實(shí)施例1一樣，可以防止因第2布線層114被氧化、腐蝕而使密封環(huán)110對(duì)半導(dǎo)體器件的保護(hù)效果變差。并且，由于開口部123的存在，對(duì)切割區(qū)進(jìn)行切割時(shí)的應(yīng)力難于傳遞到電路形成區(qū)上的鈍化膜上，從而能夠防止在電路形成區(qū)引入裂紋。
圖9～圖11是表示圖8所示的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖。以下，基于這些圖說明本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法。
首先，在形成了元件隔離膜102上的硅襯底101上形成層間絕緣膜103、刻蝕阻止層104、層間絕緣膜105、第1接觸111及第1布線層112。并且，因?yàn)檫@些工序與實(shí)施例1一樣，所以這里的說明省略。
并且，例如形成等離子體氮化膜的刻蝕阻止層106，接著，例如形成等離子體氧化膜的層間絕緣膜107。之后，在層間絕緣膜107上，在形成第2接觸113的區(qū)域形成被開口了的抗蝕劑掩模134。并且，利用以抗蝕劑掩模134作為掩模的干法刻蝕，形成了用于形成第2接觸113的開口(圖9)。
去除抗蝕劑掩模134后，再在形成第2布線層114的區(qū)域形成被開口了的抗蝕劑掩模135。利用以此作為掩模的干法刻蝕，在層間絕緣膜107上形成了用于形成第2布線層114的開口(圖10)。
去除抗蝕劑掩模135后，通過用濺射法分別形成TaN及Ta膜各10nm，形成阻擋層金屬(圖中未示出)，接著用電鍍法淀積銅。而且，通過用CMP法去除層間絕緣膜107上的銅及阻擋層金屬，在層間絕緣膜107上形成第2接觸113以及第2布線層114(圖11)。
并且，用與實(shí)施例1同樣的工序，通過形成具有開口部123的鈍化膜120，形成圖8所示的本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件。
對(duì)于雙鑲嵌法來說，由于接觸和布線層的埋入同時(shí)進(jìn)行，所以能夠謀求制造工序數(shù)的減少。而且，一般而言，與單鑲嵌法工藝相比，雙鑲嵌法工藝能夠把對(duì)位的裕量做小，所以可以更可靠地形成密封環(huán)110。
(實(shí)施例3)圖12是表示實(shí)施例3的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的圖。在該圖中，對(duì)與圖1同樣的要素標(biāo)以同一符號(hào)。如該圖所示，在作為密封環(huán)110的最上層的第2布線層114上，形成覆蓋該第2布線層114上表面的鋁布線層141。
另外，在本實(shí)施例中，在鈍化膜120上，也以包圍密封環(huán)110的外側(cè)的方式形成直達(dá)層間絕緣膜109的狹縫形狀的開口部123。并且，第2布線層114的上表面因?yàn)楸讳X布線層141完全覆蓋住，所以第2布線層114的上表面未暴露于大氣中。
因而，與實(shí)施例1一樣，可以防止因第2布線層114被氧化、腐蝕而使密封環(huán)110對(duì)半導(dǎo)體器件的保護(hù)效果變差。并且，由于開口部123的存在，對(duì)切割區(qū)進(jìn)行切割時(shí)的應(yīng)力難于傳遞到電路形成區(qū)上的鈍化膜上，從而能夠防止在電路形成區(qū)引入裂紋。
并且，例如在實(shí)施例1中，當(dāng)開口部123由于對(duì)位的偏移而被形成在第2布線層114的上方的情況下，第2布線層114在開口部123露出。但是，在本實(shí)施例中，在開口部123被形成在第2布線層114的上方的情況下，鋁布線層141在開口部123露出，但它下面的第2布線層114未露出。因?yàn)殇X比銅難以氧化及腐蝕，所以，其結(jié)果是，能夠防止密封環(huán)110對(duì)半導(dǎo)體器件的保護(hù)效果變差。從而，在開口部123形成時(shí)不能得到高精度的對(duì)位精度的情況下仍然有效。
此外，在切割區(qū)與密封環(huán)110之間，用于形成開口部123的空間不能確保的情況下，也可以有意地將開口部123形成在鋁布線層141的上方。即，即使將開口部123形成在密封環(huán)110的上方及內(nèi)側(cè)，該開口部123如果位于鋁布線層141的上面，則因?yàn)樵谠撻_口部123上第2布線層114及密封環(huán)110的內(nèi)側(cè)的層間絕緣膜109未露出，所以密封環(huán)110及鈍化膜120對(duì)半導(dǎo)體器件的保護(hù)效果的變差不會(huì)發(fā)生。
圖13～圖15是表示圖12所示半導(dǎo)體器件的制造工序的圖。以下，基于這些圖說明本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法。
首先，用與在實(shí)施例1中圖2～圖5所示同樣的工序，形成密封環(huán)110。這些工序的細(xì)節(jié)在實(shí)施例1中已作說明，所以這里的說明從略。然后，形成密封環(huán)110的第2布線層114及層間絕緣膜109上的鋁布線層141(圖13)。
并且，在第2布線層114的上方形成抗蝕劑掩模142，以此為掩模刻蝕鋁布線層141。其結(jié)果是，形成了覆蓋第2布線層114的上表面的鋁布線層141(圖14)。這時(shí)，考慮到第2布線層114與鋁布線層141的對(duì)位偏移，鋁布線層141以比第2布線層114大一圈的寬度形成。即，通過以對(duì)位偏移量大于第2布線層114的寬度形成鋁布線層141，鋁布線層141可以完全地覆蓋第2布線層114的上表面。
去除抗蝕劑掩模142后，淀積作為鈍化膜120的等離子體氮化膜層121。并且，在等離子體氮化膜層121上形成抗蝕劑掩模143，并以抗蝕劑掩模143作為掩模刻蝕等離子體氮化膜層121，形成開口部123a。這時(shí)，開口部123a以包圍密封環(huán)110的外側(cè)的方式形成(圖15)。
最后，淀積聚酰亞胺層122，將開口部123a上開口了的抗蝕劑掩模作為掩模進(jìn)行刻蝕，在聚酰亞胺層122上形成開口部123b。利用以上的工序，就形成了圖12所示的本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件。
另外，在以上的說明中，構(gòu)成密封環(huán)110的各層全部用單鑲嵌法形成，但如實(shí)施例2所示，也可以用雙鑲嵌法。作為其一例，圖16是表示用雙鑲嵌法形成密封環(huán)110的第2接觸113及第2布線層114的場(chǎng)合的結(jié)構(gòu)的圖。對(duì)于雙鑲嵌法來說，接觸和布線層的埋入同時(shí)進(jìn)行，所以第2接觸113和第2布線層114一起用銅形成。關(guān)于圖16所示的密封環(huán)110的制造工序，因?yàn)榕c實(shí)施例2相同，所以在這里的說明從略。
對(duì)于雙鑲嵌法來說，由于接觸和布線層的埋入同時(shí)進(jìn)行，所以能夠謀求制造工序數(shù)的減少。而且，一般而言，與單鑲嵌法工藝相比，雙鑲嵌法工藝的對(duì)位的裕量大，所以可以更可靠地形成密封環(huán)110。
(實(shí)施例4)例如在實(shí)施例1中，開口部123因?qū)ξ黄贫恍纬稍诘?布線層114的上方的情況下，第2布線層114在開口部123上露出。于是，為防止出現(xiàn)這種情況，在實(shí)施例3中示出了具有覆蓋第2布線層114的鋁布線層141的結(jié)構(gòu)。但如上所述，在這種情況下，必須比第2布線層114大一圈地形成鋁布線層141，因而妨礙了半導(dǎo)體器件的小型化。
另一方面，為防止在開口部123上露出第2布線層114，考慮在第2布線層114及層間絕緣膜109上形成與等離子體氮化膜121具有刻蝕選擇性的保護(hù)膜。但是，在這種情況下，會(huì)發(fā)生切割時(shí)的裂紋通過該保護(hù)膜直達(dá)電路形成區(qū)。
圖17是表示實(shí)施例4的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的圖。在該圖中，對(duì)與圖1同樣的要素標(biāo)以同一符號(hào)。在本實(shí)施例中，密封環(huán)110上方的鈍化膜120由聚酰亞胺層122、等離子體氮化膜層121及等離子體氧化膜層151的3層結(jié)構(gòu)形成。等離子體氧化膜層151具有對(duì)等離子體氮化膜層121的刻蝕選擇性。并且，等離子體氧化膜層151在第2布線層114上具有開口部151a，鋁布線層152在開口部151a上形成。
按照本實(shí)施例，即使在開口部123在第2布線層114的上方形成的情況下，因?yàn)榫哂袑?duì)等離子體氮化膜層121的刻蝕選擇性的等離子體氧化膜層151或鋁布線層152覆蓋住第2布線層114，所以第2布線層114未露出。因而，在形成開口部123時(shí)，在不能得到高精度的對(duì)位精度的情況下是有效的。
并且，與實(shí)施例3不同，因?yàn)殇X布線層152沒有必要形成得比第2布線層114大，所以有助于器件的小型化。而且，在等離子體氧化膜層151上具有形成了鋁布線層152的開口部151a，所以能夠防止切割時(shí)的裂紋通過等離子體氧化膜層151到達(dá)電路形成區(qū)。
而且，即使在密封環(huán)110的上方及內(nèi)側(cè)形成開口部123，由于第2布線層114及密封環(huán)110的內(nèi)側(cè)層間絕緣膜109未在該開口部123露出，所以密封環(huán)110及鈍化膜120對(duì)半導(dǎo)體器件的保護(hù)效果的變差不會(huì)發(fā)生。
在本實(shí)施例中，說明在圖17中用參考編號(hào)151表示的作為第1鈍化膜的層的等離子體氧化膜及用121表示的作為第2鈍化膜的層的等離子體氮化膜的組合。然而，若在第1鈍化膜與第2鈍化膜之間具有刻蝕選擇性的組合，則用其他組合也可。
圖18～圖20是表示圖17所示的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖。以下基于這些圖說明本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法。
首先，用與在實(shí)施例1中圖2～圖5所示的同樣工序形成密封環(huán)110。這些工序的細(xì)節(jié)在實(shí)施例1中已作說明，所以這里的說明從略。
然后，通過在密封環(huán)110的第2布線層114及層間絕緣膜109上形成等離子體氧化膜層151，形成將第2布線層114上方開口了的抗蝕劑掩模153，以該抗蝕劑掩模153作為掩?？涛g等離子體氧化膜層151，形成開口部151a(圖18)。這時(shí)，開口部151a的寬度也可以比第2布線層114的寬度窄。
其次，在等離子體氧化膜層151上淀積鋁布線層152。并且，在開口部151a的上方形成抗蝕劑掩模154，以抗蝕劑掩模154作為掩?？涛g鋁布線層152(圖19)。這時(shí)，抗蝕劑掩模154如果形成得比開口部151a的寬度大一圈也可，不一定必須比第2布線層114的寬度大。因?yàn)殇X布線層152的寬度由抗蝕劑掩模154的寬度規(guī)定，所以如果將抗蝕劑掩模154做得比第2布線層114的寬度窄，則進(jìn)行布局圖設(shè)計(jì)使形成密封環(huán)110的區(qū)域的寬度比實(shí)施例3中的窄成為可能，因而有助于半導(dǎo)體器件的小型化。
去除抗蝕劑掩模154后，淀積鈍化膜120的等離子體氮化膜層121。并且，在等離子體氮化膜層121上形成抗蝕劑掩模155，以抗蝕劑掩模155作為掩?？涛g等離子體氮化膜層121，形成開口部123a。這時(shí)，開口部123a以包圍密封環(huán)110的外側(cè)的方式被形成(圖20)。
最后，淀積聚酰亞胺層122，以開口部123a上開口了的抗蝕劑掩模作為掩模進(jìn)行刻蝕，在聚酰亞胺層122上形成開口部123b。通過以上工序，形成圖17所示的本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件。
另外，在以上的說明中，構(gòu)成密封環(huán)110的各層全部用單鑲嵌法形成，但如實(shí)施例2所示，也可以用雙鑲嵌法。作為其一例，圖21是表示用雙鑲嵌法形成密封環(huán)110的第2接觸113及第2布線層114的場(chǎng)合的結(jié)構(gòu)的圖。對(duì)于雙鑲嵌法來說，接觸和布線層的埋入同時(shí)進(jìn)行，所以第2接觸113和第2布線層114一起用銅形成。關(guān)于圖21所示的密封環(huán)110的制造工序，因?yàn)榕c實(shí)施例2相同，所以在這里的說明從略。
對(duì)于雙鑲嵌法來說，由于接觸和布線層的埋入同時(shí)進(jìn)行，所以能夠謀求制造工序數(shù)的減少。而且，一般而言，與單鑲嵌法工藝相比，雙鑲嵌法工藝的對(duì)位裕量大，所以可以更可靠地形成密封環(huán)110。
(實(shí)施例5)圖22是表示實(shí)施例5的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的圖。在該圖中，對(duì)與圖1同樣的要素標(biāo)以同一符號(hào)。如該圖所示，開口部123直達(dá)刻蝕阻止層108。即，開口部123由聚酰亞胺層122的開口部123b、等離子體氮化膜層121的開口部123a以及層間絕緣膜109的開口部123c構(gòu)成。在這種情況下，對(duì)切割區(qū)進(jìn)行切割時(shí)的應(yīng)力比圖1的場(chǎng)合更難以傳遞到電路形成區(qū)。因而，防止裂紋被引入電路形成區(qū)的效果比實(shí)施例1強(qiáng)。
另外，在使用上述低介電常數(shù)膜(低k膜)作為層間絕緣膜的場(chǎng)合，本實(shí)施例尤其有效。一般而言，低介電常數(shù)膜多半是多孔膜，因此在加熱處理時(shí)收縮大的情況居多。從而，例如在使用這種低介電常數(shù)膜作為層間絕緣膜109的場(chǎng)合，這種收縮引起的應(yīng)力加到層間絕緣膜109本身，容易發(fā)生裂紋。因而，以層間絕緣膜109具有開口部123c的方式能夠減緩由這種收縮引起的應(yīng)力，從而能夠防止裂紋發(fā)生。
圖23及圖24是表示圖22所示的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖。以下，基于這些圖說明本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法。
首先，以與在實(shí)施例1中圖2～圖6所示的工序同樣的工序形成密封環(huán)110，并在其上淀積鈍化膜120的等離子體氮化膜層121(圖23)。這些工序的細(xì)節(jié)在實(shí)施例1中已作說明，所以這里的說明從略。
并且，在等離子體氮化膜121上形成抗蝕劑掩模156，以抗蝕劑掩模156作為掩模刻蝕等離子體氮化膜層121，形成包圍密封環(huán)110的外側(cè)的開口部123a的同時(shí)，刻蝕層間絕緣膜109，形成開口部123c。
最后，淀積聚酰亞胺層122，以開口部123a上開口了的抗蝕劑掩模作為掩模進(jìn)行刻蝕，在聚酰亞胺層122上形成開口部123b。通過以上工序，形成圖22所示的本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件。
另外，在以上的說明中，構(gòu)成密封環(huán)110的各層全部用單鑲嵌法形成，但如實(shí)施例2所示，也可以用雙鑲嵌法。在這種情況下，在圖8中開口部123成為直達(dá)層間絕緣膜107下面的刻蝕阻止層106的結(jié)構(gòu)。
對(duì)于雙鑲嵌法來說，由于接觸和布線層的埋入同時(shí)進(jìn)行，所以能夠謀求制造工序數(shù)的減少。而且，一般而言，與單鑲嵌法工藝相比，雙鑲嵌法工藝的對(duì)位裕量大，所以可以更可靠地形成密封環(huán)110。
(實(shí)施例6)例如，在電路形成區(qū)的電路形成工序中應(yīng)用雙鑲嵌法的情況下，如實(shí)施例2那樣，在形成密封環(huán)110時(shí)也可以用雙鑲嵌法。但是，密封環(huán)的各層只用雙鑲嵌法工藝中的接觸形成工序也能夠形成。
圖25是表示本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的圖。在該圖中，對(duì)與圖1同樣的要素標(biāo)以同一符號(hào)。在這里，該半導(dǎo)體器件假定用銅作為布線材料。
如該圖所示，密封環(huán)210由第1接觸211、第1布線層212、第2接觸213、第3接觸214及第4接觸215構(gòu)成。第1接觸211及第1布線層212用單鑲嵌法形成，第2接觸213、第3接觸214及第4接觸215用雙鑲嵌法的接觸形成工序形成。對(duì)于雙鑲嵌法來說，接觸以與布線層同樣的材料形成，所以第2接觸213、第3接觸214及第4接觸215用銅形成。
形成了第1接觸211的層間絕緣膜201、形成了第1布線層212的層間絕緣膜203、形成了第2接觸213的層間絕緣膜205、形成了第3接觸214的層間絕緣膜207、形成了第4接觸215的層間絕緣膜209在形成了元件隔離膜102的硅襯底101上形成。并且，在層間絕緣膜201與層間絕緣膜203之間形成刻蝕阻止層202，在層間絕緣膜203與層間絕緣膜205之間形成刻蝕阻止層204，在層間絕緣膜205與層間絕緣膜207之間形成刻蝕阻止層206，在層間絕緣膜207與層間絕緣膜209之間形成刻蝕阻止層208。
直達(dá)層間絕緣膜209的開口部123(等離子體氮化膜層121的開口部123a及聚酰亞胺層122的開口部123b)在鈍化膜120上形成。即，在開口部123上鈍化膜120被完全去除。從而，與實(shí)施例1一樣，在切割時(shí)能夠防止裂紋進(jìn)入電路形成區(qū)。并且，因?yàn)榈?布線層114上表面完全被鈍化膜120覆蓋，所以能夠防止因第4接觸215被氧化、腐蝕而使由密封環(huán)210對(duì)半導(dǎo)體器件的保護(hù)效果變差。
圖26～圖28是表示圖25所示的半導(dǎo)體器件的制造工序的圖。以下，基于這些圖說明本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法。
首先，在形成元件隔離膜102的硅襯底101上形成層間絕緣膜201、刻蝕阻止層202、層間絕緣膜203、第1接觸211，以及第1布線層212。另外，這些工序與實(shí)施例1一樣，所以這里的說明從略。
其后，例如由等離子體氮化膜形成刻蝕阻止層204，接著，例如由等離子體氧化膜形成層間絕緣膜205。然后，在層間絕緣膜205上，形成對(duì)形成第2接觸213的區(qū)域進(jìn)行了開口的抗蝕劑掩模221。并且，通過以抗蝕劑掩模221作為掩模的干法刻蝕，形成了用于形成第2接觸213的開口(圖26)。去除抗蝕劑掩模221后，在電路形成區(qū)中形成用于布線的溝槽，但這時(shí)在形成密封環(huán)210的區(qū)域卻不進(jìn)行任何處理。
而且，形成了阻擋層金屬(圖中未示出)后用電鍍法淀積銅。并且，通過用CMP法去除層間絕緣膜205上的銅及阻擋層金屬，在層間絕緣膜205上形成第2接觸213(圖27)。這樣，第2接觸213只用雙鑲嵌工藝中的接觸形成工序就能形成。
然后，與上述一樣，只使用雙鑲嵌工藝中的接觸形成工序來形成刻蝕阻止層206、層間絕緣膜207和第3接觸214，并且，再在其上形成刻蝕阻止層208、層間絕緣膜209和第4接觸215(圖28)。通過以上工序，密封環(huán)210的形成結(jié)束。
并且，通過與實(shí)施例1同樣的工序形成具有開口部123的鈍化膜120，即可形成圖25所示的本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件。
這樣，在本實(shí)施例中，構(gòu)成密封環(huán)210的規(guī)定層(第2接觸213、第3接觸214、第4接觸215)只由雙鑲嵌工藝中的接觸形成工序形成。這種場(chǎng)合與用雙鑲嵌工藝中的接觸形成工序和布線形成工序雙方的場(chǎng)合不同，因?yàn)椴贿M(jìn)行密封環(huán)210的布線層與接觸的對(duì)位，所以不必留有對(duì)于該對(duì)位偏移的裕量。因而，與上述的其他實(shí)施例比較，能夠更窄地構(gòu)成密封環(huán)的寬度。
另外，在以上的說明中，說明了構(gòu)成密封環(huán)210的層中的一部分只用雙鑲嵌工藝中的接觸形成工序形成的做法，但根據(jù)電路形成區(qū)的接觸及布線形成方法，所有的層都只用雙鑲嵌工藝中的接觸形成工序形成也可。
按照本發(fā)明第1方面所述的半導(dǎo)體器件，密封環(huán)部的最上層的上表面被鈍化膜覆蓋，所以密封環(huán)部的最上層的上表面不暴露于大氣之中。因而，例如即使在密封環(huán)的最上層使用銅的場(chǎng)合，因其被氧化、腐蝕而能夠防止該密封環(huán)對(duì)半導(dǎo)體器件的保護(hù)效果變差。并且，由于存在不形成鈍化膜的區(qū)域，對(duì)切割區(qū)進(jìn)行切割時(shí)的應(yīng)力難以傳遞到電路形成區(qū)上的鈍化膜上，因而能夠防止在電路形成區(qū)引入裂紋。
按照本發(fā)明第2方面所述的半導(dǎo)體器件，密封環(huán)的最上層的上表面被鋁布線層覆蓋，所以密封環(huán)的最上層的上表面不暴露于大氣之中。另外，在未形成鈍化膜的區(qū)域，即使鋁布線層露出，因?yàn)殇X難以發(fā)生氧化、腐蝕，所以密封環(huán)對(duì)半導(dǎo)體器件的保護(hù)效果的變差能夠防止。因而，在得不到高精度的對(duì)位精度的場(chǎng)合，以及不能確保在切割區(qū)與密封環(huán)之間用于形成未形成鈍化膜的區(qū)域的空間的場(chǎng)合均有效。
按照本發(fā)明第3方面所述的半導(dǎo)體器件，在第1或第2方面所述的半導(dǎo)體器件中，因?yàn)樵诎雽?dǎo)體芯片的切割區(qū)，層間絕緣膜具有包圍著密封環(huán)部的開口部，所以對(duì)切割區(qū)進(jìn)行切割時(shí)的應(yīng)力更難以傳遞到電路形成區(qū)。從而，防止裂紋進(jìn)入電路形成區(qū)的效果更進(jìn)一步得到提高。尤其是在使用因加熱處理而收縮大的材料作為層間絕緣膜的場(chǎng)合，特別有效。
按照本發(fā)明第4方面所述的半導(dǎo)體器件，因?yàn)樵诘?鈍化膜的第1開口部形成鋁布線層，所以密封環(huán)部的最上層的上表面不暴露于大氣中。并且，即使在第2開口部在密封環(huán)的最上層的上方形成的場(chǎng)合，由于鋁布線層的存在，該密封環(huán)的最上層也不至露出。而且，鋁布線層不必形成得比密封環(huán)的最上層的寬度大，所以有助于器件的小型化。并且，第2鈍化膜備有露出第1鈍化膜的上表面的第2開口部，所以對(duì)切割區(qū)進(jìn)行切割時(shí)的應(yīng)力難以傳遞到電路形成區(qū)上的鈍化膜上，因而能夠防止裂紋引入電路形成區(qū)。
按照本發(fā)明第5方面所述的半導(dǎo)體器件，在第1至第4方面的任一方面所述的半導(dǎo)體器件中，因?yàn)槊芊猸h(huán)的最上層是銅，所以能夠謀求布線的低電阻化。并且，銅雖易被氧化、腐蝕，但密封環(huán)的最上層的上表面未暴露于大氣中，所以能夠抑制密封環(huán)最上層的氧化、腐蝕，因而能夠防止該密封環(huán)對(duì)半導(dǎo)體器件的保護(hù)效果變差。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，它是具有以包圍半導(dǎo)體芯片的電路形成區(qū)的方式在上述半導(dǎo)體芯片的邊緣部附近的層間絕緣膜內(nèi)形成的密封環(huán)部；以及以覆蓋上述半導(dǎo)體芯片的表面的方式在上述密封環(huán)部上方形成的鈍化膜的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述鈍化膜具有露出上述層間絕緣膜上表面的第1開口部，上述密封環(huán)部的最上層的上表面被上述鈍化膜覆蓋。
2.一種半導(dǎo)體器件，它是具有以包圍半導(dǎo)體芯片的電路形成區(qū)的方式在上述半導(dǎo)體芯片的邊緣部附近的層間絕緣膜內(nèi)形成的密封環(huán)部；在上述密封環(huán)部上面形成的鋁布線層；以及以覆蓋上述半導(dǎo)體芯片的表面的方式在上述密封環(huán)部的上層形成的鈍化膜的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述鈍化膜具有露出上述層間絕緣膜的上表面的第1開口部，上述密封環(huán)部的最上層的上表面被上述鋁布線層覆蓋。
3.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于在上述半導(dǎo)體芯片的切割區(qū)，上述層間絕緣膜具有包圍上述密封環(huán)部的第2開口部。
4.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于備有以包圍半導(dǎo)體芯片的電路形成區(qū)的方式在上述半導(dǎo)體芯片的邊緣部附近形成的密封環(huán)；以覆蓋上述半導(dǎo)體芯片的表面的方式在上述密封環(huán)部的上層形成，并具有露出上述密封環(huán)部的最上層的上表面的第1開口部的第1鈍化膜；在上述第1開口部形成的鋁布線層；以及以覆蓋上述第1鈍化膜及上述鋁布線的方式形成，并對(duì)上述第1鈍化膜具有刻蝕選擇性的第2鈍化膜，上述第2鈍化膜備有露出上述第1鈍化膜的上表面的第2開口部。
5.如權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述密封環(huán)部的最上層是銅。
全文摘要
本發(fā)明的課題是，既能防止在最上層具有銅層的密封環(huán)的氧化及腐蝕，又能防止在切割時(shí)的電路形成區(qū)發(fā)生裂紋。在鈍化膜120上形成直達(dá)層間絕緣膜109的開口部123。開口部123以包圍密封環(huán)110的外側(cè)的方式配置。也就是說，因?yàn)榈?布線層114上表面完全被鈍化膜120覆蓋，所以第2布線層114的上表面未暴露于大氣中。因而，能夠防止因第2布線層的氧化、腐蝕而使密封環(huán)110對(duì)半導(dǎo)體器件的保護(hù)效果變差。并且，由于開口部123的存在，對(duì)切割區(qū)進(jìn)行切割時(shí)的應(yīng)力難以傳遞到電路形成區(qū)上的鈍化膜120上，從而能夠防止裂紋進(jìn)入電路形成區(qū)。
文檔編號(hào)H01L21/3205GK1476072SQ0311045
公開日2004年2月18日 申請(qǐng)日期2003年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月12日
發(fā)明者富田和朗 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社