JP5559599B2 - 半導体装置およびその製造方法ならびに半導体ウエハ - Google Patents

Description

この発明は、半導体装置およびその製造方法ならびに半導体ウエハに関する。

ウエハプロセス後の半導体ウエハは、複数の機能素子領域と、各機能素子領域を取り囲むように形成されたスクライブ領域とを有している。各機能素子領域には、半導体装置の機能を担う、トランジスタその他の機能素子と、機能素子に接続されたパッドが形成されている。半導体ウエハは、スクライブ領域に設定された切断予定線に沿って切断される。これにより、機能素子領域を含む個々の半導体装置（チップ）が切り出される。

ウエハプロセスにおいて、スクライブ領域に、プロセスコントロールモジュール（ＰＣＭ：Process Control Module）が作り込まれる場合がある。ＰＣＭは、たとえば、トランジスタ、キャパシタ、抵抗等の検査素子と、検査素子に接続されたパッドとを含む。これらの検査素子は、機能素子領域内の製造プロセスが完全であることを保証するために、検査装置に接続して、その特性が測定される。スクライブ領域に作り込まれたＰＣＭが所期の特性を有していれば、機能素子領域内の機能素子を作成するための製造プロセスが完全であることを保証できる。検査は、パッドに針当てして行う。

特開２００５−１１６８４４号公報

従来の半導体装置においては、機能素子領域に形成される機能素子用のパッドの構造と、スクライブ領域に形成される検査素子用のパッドの構造とは、同じである。
一方、半導体装置の配線材料には、従来からアルミニウムが用いられてきたが、配線抵抗を低減するために、より導電性の高い配線材料である銅を用いることが提案されている。とくに、本願の発明者は、最上層配線に銅の厚膜を用いる構造を検討している。

最上層配線に銅の厚膜を用いる半導体装置においては、機能素子領域におけるパッドは、表面保護膜から銅配線の一部を露出させることによって形成されることになる。本願の発明者は、従来からの技術常識に従って、スクライブ領域のパッドにも同構造を適用したところ、個々の半導体装置を切り出すためのダイシングがうまくいかないという新たな課題が生じることを発見した。

具体的には、配線材料の銅によってダイシングブレード（たとえばダイヤモンドブレード）が目詰まりし、歯が損傷してしまうから、ダイシングブレードの寿命が短くなる。しかも、歯に損傷を受けたダイシングブレードによる半導体ウエハの切断面は、滑らかな切断面にならない。そのため、切り出された半導体装置は、エッジ部にダメージを有している。

この発明の目的は、半導体装置の最上層配線に銅の厚膜が用いられる場合に、ダイシングブレードの寿命を延ばすことができるとともに、半導体装置のエッジ部へのダメージを低減できる半導体装置およびその製造方法ならびに半導体ウエハを提供することである。

この発明の半導体装置は、層間絶縁膜上に突出して形成され、銅を主成分とする配線材料からなる最上層配線と、前記層間絶縁膜の下層に形成され、銅以外の配線材料からなる下地配線層と、前記最上層配線および前記層間絶縁膜を覆う表面保護膜と、前記最上層配線上で前記表面保護膜を開口して形成した第１パッドと、前記最上層配線が形成されていない領域において、前記下地配線層上で前記層間絶縁膜および前記表面保護膜を開口して形成した第２パッドとを含み、前記表面保護膜は、前記最上層配線に接続されて前記第１パッドをなす第１メタル層と、前記下地配線層に接続されて前記第２パッドをなす第２メタル層との両方を覆う（請求項１）。

この構成によれば、第１パッドと第２パッドとを使い分けることが可能となる。たとえば、第１パッドを最終製品で使用される電極とし、第２パッドを最終製品では使用しない電極とすることができる。たとえば、第２パッドは、半導体装置の製造工程において検査用電極として用いられてもよい。より具体的には、製造工程において、検査針を第２パッドに当てて、製品または半製品の検査を行うことができる。したがって、第１パッドを傷付けることなく製品または半製品を検査できる。さらに具体的には、第２パッドをＰＣＭのための電極（端子）として用いることができる。

第２パッドをＰＣＭのための電極として用いる場合には、第２パッドはスクライブ領域に配置されることになる。この発明では、第２パッドは、銅以外の配線材料の下地配線層上に層間絶縁膜および表面保護膜を開口して形成されている。そのため、半導体ウエハのスクライブ領域上の第２パッドがダイシングブレードによって切断されたとしても、ダイシングブレードは銅を主成分とする膜を切断しない。したがって、ダイシングブレードに目詰まりが生じたり、ダイシングブレードが損傷したりしにくくなる。これにより、ダイシングブレードの寿命を延ばすことができる。また、ダイシングブレードの損傷を抑制できるので、半導体ウエハの切断を良好に行える。これにより、半導体装置のエッジ部へのダメージを低減できる。

前記第１メタル層と前記第２メタル層とは、同じ材料からなることが好ましい（請求項２）。前記第１メタル層と前記第２メタル層とは、同じ厚みを有することが好ましい（請求項３）。前記半導体装置は、前記表面保護膜上に形成され、前記表面保護膜の表面の段差を埋める有機膜を含んでもよい（請求項４）。
この発明の一実施形態においては、前記半導体装置は、当該半導体装置の機能を担う機能素子が形成された機能素子領域と、前記機能素子領域の周囲に配置されたスクライブ領域とを含む。そして、前記第１パッドが前記機能素子領域に配置されており、前記第２パッドが前記スクライブ領域に配置されている（請求項５）。
当該半導体装置が切り出される前の半導体ウエハのスクライブ領域に第２パッドが配置されている。そして、この半導体ウエハがスクライブ領域に設定された切断線に沿ってダイシングブレードによって切断される。これによって、当該半導体装置が切り出される。切り出された当該半導体装置の周囲にはスクライブ領域が残っており、このスクライブ領域に第２パッドが配置されている。第２パッドは、銅以外の配線材料の下地配線層上に層間絶縁膜および表面保護膜を開口して形成されている。したがって、半導体ウエハから当該半導体装置が切り出される際に、スクライブ領域上の第２パッドがダイシングブレードによって切断されたとしても、ダイシングブレードに目詰まりが生じたり、ダイシングブレードが損傷したりしにくくなる。これにより、ダイシングブレードの寿命を長くでき、かつ、半導体装置のエッジのダメージを抑制できる。

前記スクライブ領域に前記第１パッドが存在しないことが好ましい（請求項６）。この構成により、半導体ウエハから半導体装置を切り出すときに、第１パッドの部分の銅を主成分とする最上層配線がダイシングブレードによって切断されることを回避できる。これにより、ダイシングブレードの寿命を長くでき、かつ、半導体装置のエッジ部のダメージを低減できる。

前記スクライブ領域に銅を主成分とする膜が存在しないことが好ましい（請求項７）。この構成により、半導体ウエハから半導体装置を切り出すときに、銅を主成分とする膜がダイシングブレードによって切断されることを回避できる。これにより、ダイシングブレードの寿命を長くでき、かつ、半導体装置のエッジ部のダメージを低減できる。
前記半導体装置のエッジ部に銅を主成分とする膜が存在しないことが好ましい（請求項８）。半導体装置のエッジ部に銅を主成分とする膜が存在しなければ、半導体ウエハから当該半導体装置が切り出される際に、ダイシングブレードが当該膜を切断しなくてもよい。したがって、ダイシングブレードの寿命を長くでき、かつ、半導体装置のエッジ部のダメージを低減できる。

この発明の半導体ウエハは、半導体装置の機能を担う機能素子が形成される複数の機能素子領域と、前記機能素子領域を取り囲むように形成され、個別の半導体装置を切り出すための切断予定線を含むスクライブ領域と、層間絶縁膜上に突出して形成され、銅を主成分とする配線材料からなる最上層配線と、前記層間絶縁膜の下層に形成され、銅以外の配線材料からなる下地配線層と、前記最上層配線および前記層間絶縁膜を覆う表面保護膜と、前記機能素子領域において、前記最上層配線上で前記表面保護膜を開口して形成した第１パッドと、前記スクライブ領域において、前記下地配線層上で前記層間絶縁膜および前記表面保護膜を開口して形成した第２パッドとを含み、前記表面保護膜は、前記最上層配線に接続されて前記第１パッドをなす第１メタル層と、前記下地配線層に接続されて前記第２パッドをなす第２メタル層との両方を覆う（請求項９）。

この半導体ウエハは、そのスクライブ領域に設定された切断予定線に沿って切断される。これにより、個別の半導体装置が切り出される。スクライブ領域には第２パッドが形成されているので、当該半導体ウエハから個別の半導体装置が切り出される際に、第２パッドがダイシングブレードによって切断される場合がある。そこで、この発明では、第２パッドは、下地配線層上で層間絶縁膜および表面保護膜を開口して形成されている。そのため、第２パッドがダイシングブレードによって切断されたとしても、ダイシングブレードは銅を主成分とする膜を切断しない。したがって、ダイシングブレードに目詰まりが生じたり、ダイシングブレードが損傷したりしにくくなる。これにより、ダイシングブレードの寿命を延ばすことができる。また、ダイシングブレードの損傷を抑制できるので、半導体ウエハの切断を良好に行える。これにより、半導体装置のエッジ部へのダメージを低減できる。

前記第１メタル層と前記第２メタル層とは、同じ材料からなることが好ましい（請求項１０）。前記第１メタル層と前記第２メタル層とは、同じ厚みを有することが好ましい（請求項１１）。
前記第１パッドが、前記スクライブ領域に存在しないことが好ましい（請求項１２）。この構成により、半導体ウエハから半導体装置を切り出すときに、第１パッドの部分の銅を主成分とする最上層配線がダイシングブレードによって切断されることを回避できる。これにより、ダイシングブレードの寿命を長くでき、かつ、半導体装置のエッジ部のダメージを低減できる。

この発明の一実施形態においては、前記スクライブ領域に形成され、前記第２パッドに接続され、前記半導体ウエハの特性を検査するための検査素子をさらに含む（請求項１３）。この実施形態によれば、第２パッドを検査装置に接続することにより、半導体ウエハの特性を検査することができる。
また、この発明の一実施形態においては、前記検査素子は、銅を主成分とする配線材料からなる検査パターン配線をさらに含み、前記検査パターン配線が、前記切断予定線に沿って前記半導体ウエハを切断するダイシングブレードが通る帯状領域内に形成されている（請求項１４）。ダイシングブレードは、一対の主面と周端面とを有する円板形状に形成されている。ダイシングブレードの周端面に、切断歯部が形成されている。この切断歯部（周端面）は、たとえば、ダイシングブレードの半径方向に沿う断面がＶ字状またはＵ字状に凹んだ溝形状を有している。したがって、ダイシングブレードの切断歯部は、両主面側に一対の切断エッジを有している。ダイシングブレードが通る帯状領域内に検査パターン配線が形成されていると、この半導体ウエハから個々の半導体装置を切り出す際に、検査パターン配線に切断歯部の切断エッジが当たらない。したがって、ダイシングブレードの切断エッジは、銅を主成分とする配線材料からなる検査パターン配線を横切らないから、その目詰まりや損傷が生じにくい。したがって、ダイシングブレードの損傷を抑制しながら、スクライブ領域に銅を主成分とする配線材料からなる検査パターン配線を配置できる。

第２パッドは、銅を主成分とする膜を含まないので、帯状領域外に少なくとも一部を有していてもよい。たとえば、第２パッドは、帯状領域の幅よりも幅広に形成されていてもよい。
前記検査パターン配線が、配線の開放異常の有無を検査するための開放検査パターンを含んでいてもよい（請求項１５）。また、前記検査パターン配線が、配線の短絡異常の有無を検査するための短絡検査パターン配線を含んでいてもよい（請求項１６）。

この発明の半導体装置の製造方法は、銅以外の配線材料からなる下地配線上に層間絶縁膜を形成する工程と、半導体装置の機能を担う機能素子が形成される機能素子領域に配線パターンに対応する開口を有し、前記機能素子領域を取り囲むスクライブ領域には開口を有しないレジストで前記層間絶縁膜を覆う工程と、前記レジストをマスクとしためっきによって、前記レジストの開口内に、銅を主成分とする配線材料からなる最上層配線を、前記層間絶縁膜から突出するように形成する工程と、前記レジストを剥離した後、前記最上層配線および前記層間絶縁膜を覆う表面保護膜を形成する工程と、前記最上層配線上で前記表面保護膜を開口して第１パッドを形成する工程と、前記スクライブ領域において、前記下地配線層上で前記層間絶縁膜および前記表面保護膜を開口して第２パッドを形成する工程とを含み、前記表面保護膜は、前記最上層配線に接続されて前記第１パッドをなす第１メタル層と、前記下地配線層に接続されて前記第２パッドをなす第２メタル層との両方を覆う（請求項１７）。この方法により、請求項１に記載した半導体装置を作成できる。

前記第１メタル層と前記第２メタル層とは、同じ材料からなることが好ましい（請求項１８）。前記第１メタル層と前記第２メタル層とは、同じ厚みを有することが好ましい（請求項１９）。
この発明の一実施形態では、前記スクライブ領域内に設定した切断予定線に沿って行うダイシングによって、前記機能素子領域を含む個別の半導体装置を切り出す工程をさらに含む（請求項２０）。この工程により、半導体ウエハから、第１パッドおよび第２パッドを有する半導体装置を切り出すことができる。

図１は、この発明の一実施形態に係る半導体装置を作成するための、ウエハプロセス後の半導体ウエハを示す図解的な平面図である。 図２は、図１のII-II線に沿う模式的な断面図である。 図３は、図１のIII-III線に沿う模式的な断面図である。 図４Ａは、図１に示す部分IVＡの拡大平面図である。 図４Ｂは、図１に示す部分IVＢの拡大平面図である。 図５Ａは、図１〜図３に示す半導体装置の製造工程における模式的な断面図である。 図５Ｂは、図５Ａの次の工程における模式的な断面図である。 図５Ｃは、図５Ｂの次の工程における模式的な断面図である。 図５Ｄは、図５Ｃの次の工程における模式的な断面図である。 図５Ｅは、図５Ｄの次の工程における模式的な断面図である。 図５Ｆは、図５Ｅの次の工程における模式的な断面図である。 図５Ｇは、図５Ｆの次の工程における模式的な断面図である。 図５Ｈは、図５Ｇの次の工程における模式的な断面図である。 図５Ｉは、図５Ｈの次の工程における模式的な断面図である。 図５Ｊは、図５Ｉの次の工程における模式的な断面図である。 図６は、この発明の他の実施形態に係る半導体ウエハの一部の切断面を示す模式的な断面図である。 図７は、図６の実施形態に係る半導体ウエハの他の切断面を示す模式的な断面図。

以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体装置を作成するためのウエハプロセス後の半導体ウエハを示す図解的な平面図である。
半導体ウエハ１は、複数の機能素子領域２と、各機能素子領域２を取り囲むように形成されたスクライブ領域３とを有している。図１に示す平面視において、各機能素子領域２は矩形状である。図１に示す平面視において、複数の機能素子領域２は、縦方向および横方向に間隔をおいて行列状に整列して配置されている。隣接する機能素子領域２の間の部分がスクライブ領域３である。半導体ウエハ１のスクライブ領域３に切断予定線７が設定されている。半導体ウエハ１は、切断予定線７に沿ってダイシングブレードにより切断（ダイシング）される。これによって、機能素子領域２を含む個々の半導体装置（チップ）４が切り出される。半導体装置４は、周縁部にスクライブ領域３を有し、スクライブ領域３に囲まれた中央領域に機能素子領域２を有することになる。

ダイシングブレードは、一対の主面および周端面を有する円板状の切断具である。周端面が切断歯部となっている。切断歯部は、一般に、ダイシングブレードの半径方向に沿う断面がＶ字状またはＵ字状に凹んだ溝形状を有している。したがって、ダイシングブレードの切断歯部は、両主面側に一対の切断エッジを有している。
各機能素子領域２には、半導体装置４の機能を担う、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）その他の機能素子５（図２参照）と、機能素子５に接続された第１パッド６とが形成されている。一方、スクライブ領域３には、プロセスコントロールモジュール（ＰＣＭ）が作り込まれている。ＰＣＭは、検査素子と、検査素子に接続された第２パッド１０とを含む。検査素子としては、たとえば、トランジスタ、抵抗等の検査用半導体素子１１（図３参照）、オープンパターン１２（図１，図４Ａ参照）、ショートパターン１３（図１，図４Ｂ参照）を例示できる。これらの検査素子は、機能素子領域２内の同様の素子または配線の形成プロセスが完全であることを保証するために、検査装置（図示略）に接続して、その特性が測定される。スクライブ領域３に作り込まれたＰＣＭが所期の特性を有していれば、機能素子領域２内の機能素子５を作成するためのプロセスが完全であることを保証できる。検査は、第２パッド１０に針当てして行う。したがって、第２パッド１０は針当てできるだけの大きさを有している。

図２は、図１のII-II線に沿う模式的な断面図である。つまり、図２は、機能素子領域２内の第１パッド６の付近の模式的な断面図である。
半導体ウエハ１は、半導体基板２０を備えている。半導体基板２０は、たとえば、Ｓｉ（シリコン）基板である。半導体基板２０上には、機能素子５が作り込まれている。半導体基板２０上には、第１層間絶縁膜２１が積層されている。第１層間絶縁膜２１は、たとえば、ＳｉＯ_２（酸化シリコン）からなる。

第１層間絶縁膜２１上には、第１配線２２が形成されている。第１配線２２は、たとえば、アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金からなる主配線層２２ｂと、主配線層２２ｂの下面および上面にそれぞれ形成されたバリア層２２ａ，２２ｃとを含む。バリア層２２ａ，２２ｃは、アルミニウムの拡散に対するバリア性および層間絶縁膜に対する良好な密着性（付着性）を有しており、たとえば、ＴｉＮ（窒化チタン）からなる。第１配線２２と機能素子５とは、第１層間絶縁膜２１を貫通するプラグ（ビア）２３によって電気的に接続されている。プラグ２３は、たとえば、Ｗ（タングステン）からなる。

第１層間絶縁膜２１および第１配線２２上には、第２層間絶縁膜２４が積層されている。第２層間絶縁膜２４は、たとえば、ＳｉＯ_２からなる。この第２層間絶縁膜２４の表面は平坦化されている。
第２層間絶縁膜２４上には、第２配線（下地配線層。以下、「下配線」という。）２５が形成されている。下配線２５は、たとえば、アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金からなる主配線層２５ｂと、主配線層２５ｂの下面および上面にそれぞれ形成されたバリア層２５ａ，２５ｃとを含む。バリア層２５ａ，２５ｃは、アルミニウムの拡散に対するバリア性および層間絶縁膜に対する良好な密着性（付着性）を有しており、たとえば、ＴｉＮ（窒化チタン）からなる。下配線２５と第１配線２２とは、第２層間絶縁膜２４を貫通する複数のプラグ２６によって電気的に接続されている。プラグ２６は、たとえば、Ｗ（タングステン）からなる。

第２層間絶縁膜２４および下配線２５上には、第３層間絶縁膜２７が積層されている。第３層間絶縁膜２７は、たとえば、ＳｉＯ_２からなる。この第３層間絶縁膜２７の表面は平坦化されている。
第３層間絶縁膜２７には、下配線２５と厚さ方向に対向する部分（平面視において第１パッド６が形成される位置）に、第３層間絶縁膜２７を厚さ方向に貫通する複数のビアホール２８が形成されている。各ビアホール２８は、上側ほど開口面積が大きくなるようなテーパー形状に形成されている。

第３層間絶縁膜２７上には、最上層配線としての上配線２９が形成されている。上配線２９は、平面視で複数のビアホール２８を含む領域に形成され、第３層間絶縁膜２７から上方に突出して形成されている。上配線２９は、たとえば、第３層間絶縁膜２７の表面からの突出量が１０μｍ程度となるような厚さを有する厚膜配線である。上配線２９の下部は、各ビアホール２８内に入り込み、下配線２５に接続されている。上配線２９は、Ｃｕ（たとえば、純度９９．９％のＣｕ）からなる。

上配線２９と、下配線２５および第３層間絶縁膜２７との間には、ＣｕイオンおよびＡｕの拡散に対するバリア性を有するバリア膜３０が介在されている。バリア膜３０は、たとえば、Ｔｉ（チタン）またはＴｉＷ（チタン・タングステン合金）からなる。バリア膜３０は、上配線２９からＣｕ（Ｃｕイオン）が拡散するのを防止することができるので、上配線２９と他の最上層配線との間にリークパスが形成されるのを防止する。

上配線２９の表面（頂面および側面）は、ＣｕイオンおよびＡｕの拡散に対するバリア性を有するバリア膜３１によって被覆されている。バリア膜３１は、たとえば、Ｔｉ（チタン）またはＴｉＷ（チタン・タングステン合金）からなる。バリア膜３１の表面は、キャップメタル層３２によって被覆されている。キャップメタル層３２は、たとえば、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。

第３層間絶縁膜２７およびキャップメタル層３２上には、パッシベーション膜（表面保護膜）３３が形成されている。パッシベーション膜３３は、たとえば、ＳｉＮ（窒化シリコン）からなる。パッシベーション膜３３において、キャップメタル層３２上に形成された部分には、キャップメタル層３２の表面の一部を露出させるためのパッド開口３４が厚さ方向に貫通して形成されている。キャップメタル層３２においてパッド開口３４から露出している部分が第１パッド６である。第１パッド６は、たとえば、平面視において正方形状であり、その一辺の大きさは５０〜１５０μｍ程度であり、好ましくは１００μｍ程度である。

図３は、図１のIII-III線に沿う模式的な断面図である。図３は、スクライブ領域３内の第２パッド１０付近の模式的な断面図である。図３において、図２と同じ部分には、図２と同じ符号を付してある。
半導体基板２０上には、検査用半導体素子１１が作り込まれている。第１層間絶縁膜２１上には、第１配線２２が形成されている。第１配線２２と検査用半導体素子１１とは、第１層間絶縁膜２１を貫通するプラグ４３により電気的に接続されている。プラグ４３は、たとえば、Ｗ（タングステン）からなる。

第２層間絶縁膜２４上には、下配線（下地配線層）２５が形成されている。下配線２５と第１配線２２とは、第２層間絶縁膜２４を貫通する複数のプラグ４６により電気的に接続されている。プラグ４６は、たとえば、Ｗ（タングステン）からなる。
第３層間絶縁膜２７には、下配線２５と厚さ方向に対向する部分（平面視において第２パッド１０が形成される位置）に、第３層間絶縁膜２７を厚さ方向に貫通するビアホール４８が形成されている。ビアホール４８は、上側ほど開口面積が大きくなるようなテーパー形状に形成されている。

第３層間絶縁膜２７および下配線２５上には、バリア膜３１が形成されている。バリア膜３１は、平面視でビアホール４８を含む領域に形成されている。バリア膜３１の表面は、キャップメタル層３２によって被覆されている。キャップメタル層３２は、ビアホール４８の底面に沿う円板状部分と、ビアホール４８の内側面に沿う筒状部分と、ビアホール３８の周囲の第３層間絶縁膜２７表面に沿う環状部分とからなる。キャップメタル層３２は、バリア膜３１を介して、下配線２５に接続されている。

第３層間絶縁膜２７およびキャップメタル層３２上には、パッシベーション膜３３が形成されている。パッシベーション膜３３において、キャップメタル層３２上に形成された部分には、キャップメタル層３２の表面の一部を露出させるためのパッド開口４４が厚さ方向に貫通して形成されている。キャップメタル層３２においてパッド開口４４から露出している部分が第２パッド１０である。第２パッド１０は、たとえば、平面視において正方形状であり、その一辺の大きさは５０〜１５０μｍ程度である。

図３において、切断予定線７は、パッド１０のほぼ中心を通って、紙面に垂直な方向に延びている。この切断予定線７に沿って、半導体ウエハ１が切断される。この切断のために用いられるダンシングブレード５０の周端面に形成された切断歯部は、前述のように断面がＶ字状またはＵ字状に凹んだ溝形状を有している。切断歯部には、Ｖ字状またはＵ字状溝の両側（ダイシングブレード５０の両主面）に、一対の円周状の切断エッジ５０ａ，５０ｂが形成されている。これらの切断エッジ５０ａ，５０ｂの間隔（ブレード５０の厚さ）Ｄは、たとえば、５０μｍ程度である。ダイシング時に、切断予定線７に沿って切断歯部が通る帯状領域８の幅は、一対のダイシング歯５０ａ，５０ｂの間隔Ｄとほぼ等しい。

この実施形態では、図３に示したように、スクライブ領域３には、上配線２９および第１パッド６は存在しない。
なお、図２および図３に示される実施形態では、基板２０と最上層電極２９との間には、第１配線２２および第２配線２５の２層分の配線しか形成されていないが、それより多層の配線が形成されていてもよい。

図４Ａは、検査パターン配線としてのオープンパターンの一例を示している。オープンパターン１２は、配線の膜厚異常や寸法異常が生じているかどうかを検査するために用いられる検査パターン配線である。オープンパターン１２は、第３層間絶縁膜２７上において、２つの第２パッド１０間に形成される。
図４Ａに示す平面視において、オープンパターン１２は、切断予定線７に直交する縦方向に延びる複数の縦方向配線部と、切断予定線７に平行な横方向に延びる複数の横方向配線部とを含む１本の銅配線からなる。より具体的には、オープンパターン１２は、縦方向に微小間隔をおいて互いに平行に配された複数の横方向配線部を含み、それらが各一端部で隣接する横方向配線部に接続されて横配線領域を形成している。さらに、オープンパターン１２は、横方向に微小間隔をおいて互いに平行に配された複数の縦方向配線部を含み、それらが各一端部で隣接する縦方向配線部に接続されて縦配線領域を形成している。横配線領域の一つの横方向配線部の一端と、縦配線領域の一つの縦方向配線部の一端とが接続されている。オープンパターン１２を形成する銅配線の一端は、一つの第２パッド１０に接続され、他端は別の第２パッド１０に接続されている。

オープンパターン１２を形成する銅配線は、ダイシングブレード５０の切断歯部によって切除される帯状領域８内に形成されている。これにより、ダイシング時には、切断歯部の一対の切断エッジ５０ａ，５０ｂの間の溝内にオープンパターン１２が収まる。言い換えれば、切断エッジ５０ａ，５０ｂが通る一対のライン（切断予定線７を挟んで帯状領域８の幅だけ間隔を開けた一対のライン）上にはオープンパターン１２を形成する銅配線は存在しない。したがって、ダイシング時に、切断エッジ５０ａ，５０ｂはオープンパターン１２を形成する銅配線を切断しないので、切断エッジ５０ａ，５０ｂが損傷しにくくなる。

検査時には、オープンパターン１２の両端がそれぞれ接続された第２パッド１０間に針当てして電圧が印加される。このとき、第２パッド１０間に電流が流れるか否かを調べることによって、オープンパターン１２に断線が生じているか否かを検査することができる。これにより、オープンパターン１２と同じ工程で機能素子領域２に形成された配線に断線が生じているか否かを間接的に検査できる。

図４Ｂは、検査パターン配線としてのショートパターンの一例を示している。ショートパターン１３は、配線間に短絡異常が生じているかどうかを検査するために用いられる検査パターン配線である。ショートパターン１３は、第３層間絶縁膜２７上において、２つの第２パッド１０間に形成される。
図４Ｂに示す平面視において、ショートパターン１３は、切断予定線７に直交する縦方向の櫛歯部と、切断予定線に平行な横方向の櫛歯部とをそれぞれ有する２本の銅配線１３ａ，１３ｂを含む。両銅配線１３ａ，１３ｂは、それらの縦方向の櫛歯部どうしおよび横方向の櫛歯部どうしが嵌り合うように配置されている。一方の銅配線１３ａは、一つの第２パッド１０に接続され、他方の銅配線１３ｂは別の第２パッド１０に接続されている。

ショートパターン１３を形成する両銅配線１３ａ，１３ｂは、ダイシングブレード５０の切断歯部によって切除される帯状領域８内に形成されている。したがって、オープンパターン１２と同様に、ダイシング時に、一対の切断エッジ５０ａ，５０ｂはショートパターン１３を形成する両銅配線１３ａ，１３ｂを切断しない。これにより、切断エッジ５０ａ，５０ｂが損傷しにくくなる。

検査時には、ショートパターン１３を構成する２つの銅配線１３ａ，１３ｂがそれぞれ接続された第２パッド１０間に電圧がされる。このとき、第２パッド１０間に電流が流れるか否かを調べることによって、ショートパターン１３に短絡が生じているか否かを検査することができる。これにより、ショートパターン１３と同じ工程で機能素子領域２に形成された配線に短絡が生じているか否かを間接的に検査できる。

オープンパターン１２およびショートパターン１３は、同じ配線工程で形成された検査パターン配線であることが好ましい。これにより、それらと同工程で形成された配線に短絡および開放のうちの一方または両方が生じているか否かを検査することができる。
オープンパターン１２およびショートパターン１３は、いずれもダイシングブレード５０が通る帯状領域８内に収まっているので、半導体ウエハ１を切断して得られる半導体装置４は、スクライブ領域３に銅を主成分とする膜を含まない。また、第２パッド１０は、帯状領域８よりも幅広であり、したがって、ダイシングブレード５０の切断エッジ５０ａ，５０ｂによって切断されるものの、銅を主成分とする配線は第２パッド１０の領域に形成されていない。また、第１パッド６は、機能素子領域２内にのみ形成されていて、スクライブ領域３には第１パッド６は存在していない。よって、半導体ウエハ１から切り出された半導体装置４のエッジ部には、銅を主成分とする膜が存在しない。

図５Ａ〜図５Ｊは、図１〜図３に示す半導体装置の各製造工程における模式的な断面図である。より具体的には、図５Ａ〜図５Ｊの左側の図は、図２に対応する部分の断面を示し、図５Ａ〜図５Ｊの右側の図は、図３に対応する部分の断面を示している。
半導体装置４の製造工程では、機能素子５（図２参照）、検査用半導体素子１１（図３参照）等が作り込まれた半導体基板２０の表面に、第１層間絶縁膜２１、プラグ２３，４３、第１配線２２、第２層間絶縁膜２４、プラグ２６，４６、下配線２５および第３層間絶縁膜２７が形成される。

次に、図５Ａに示すように、第３層間絶縁膜２７にビアホール２８，４８を形成するためのレジストマスク６１が、フォトリソグラフィにより形成される。このレジストマスク６１は、機能素子領域２に複数のビアホール２８を形成するための複数の開口６１ａと、スクライブ領域３にビアホール４８を形成するための開口６１ｂとを有する。
次いで、図５Ｂに示すように、レジストマスク６１をマスクとしたドライエッチング（たとえば、ＲＩＥ：反応性イオンエッチング）により、第３層間絶縁膜２７が選択的に除去され、第３層間絶縁膜２７を厚さ方向に貫通するビアホール２８，４８が形成される。

次に、図５Ｃに示すように、スパッタ法により、ビアホール２８，４８の内面（底面および側壁）および第３層間絶縁膜２７上に、たとえば、Ｔｉからなるバリア膜３０が形成される。続いて、スパッタ法により、バリア膜３０上にＣｕのシード膜６２が形成される。
その後、図５Ｄに示すように、バリア膜３０およびシード膜６２上に、平面視で複数のビアホール２８を含む領域に開口６３ａを有するレジストマスク６３が形成される。スクライブ領域３においては、第２パッド１０を形成すべき領域を含めて、ほぼ全ての領域がレジストマスク６３で覆われる。ただし、上配線２９の形成プロセスを検査するためのオープンパターン１２およびショートパターン１３が形成される場合には、これらに対応した開口がスクライブ領域３においてレジストマスク６３に形成される。

次いで、図５Ｅに示すように、レジストマスク６３の開口６３ａ内に、Ｃｕがめっき成長される。これにより、レジストマスク６３の開口６３ａ内がＣｕに埋め尽くされ、Ｃｕからなる所定の配線パターンの上配線２９が形成される。レジストマスク６３の開口６３ａ内のシード膜６２は、上配線２９の一部となる。上配線２９が形成された後、図５Ｆに示すように、レジストマスク６３が除去される。上配線２９は、たとえば、膜厚が１０μｍ程度、幅が１０μｍ程度の厚膜配線である。すなわち、上配線２９は、第３層間絶縁膜２７から１０μｍ程度突出した状態で形成される。その後、図５Ｆに示すように、上配線２９をマスクとして用いるウェットエッチングにより、シード膜６２およびバリア膜３０が順にエッチングされる。これにより、シード膜６２およびバリア膜３０において、レジストマスク６３の下方に形成されていた部分が除去される。したがって、スクライブ領域３では、第２パッド１０の形成領域を含めたほぼ全域において、シード膜６２およびバリア膜３０がいずれも除去される。ただし、上配線２９の形成プロセスを検査するためのオープンパターン１２およびショートパターン１３が形成される場合には、これらを構成するバリア膜３０およびシード膜６２、ならびにその上にめっき成長した厚膜銅配線が、スクライブ領域３に残される。

次に、図５Ｇに示すように、スパッタ法により、第３層間絶縁膜２７上および上配線２９の表面に、バリア膜３１およびキャップメタル層３２がこの順に形成される。そして、フォトリソグラフィおよびドライエッチング（たとえば、ＲＩＥ）により、バリア膜３１およびキャップメタル層３２が選択的に除去される。これにより、図５Ｇに示すように、機能素子領域２においては平面視で上配線２９を含む領域に、バリア膜３１およびキャップメタル層３２が形成される。また、スクライブ領域３においては、平面視でビアホール４８を含む領域に、バリア膜３１およびキャップメタル層３２が形成される。

その後、図５Ｈに示すように、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition：化学的気相成長)法により、第３層間絶縁膜２７およびキャップメタル層３２上に、たとえば、窒化シリコンからなるパッシベーション膜３３が形成される。
そして、図５Ｉに示すように、フォトリソグラフィにより、パッシベーション膜３３上に、平面視において複数のビアホール２８を含む領域およびビアホール４８を含む領域に、それぞれ開口６４ａ，６４ｂを有するレジストマスク６４が形成される。

次に、図５Ｊに示すように、レジストマスク６４をマスクとして用いたドライエッチング（たとえばＲＩＦ）により、パッシベーション膜３３が除去されて、パッド開口３４，４４が形成される。キャップメタル層３２においてパッド開口３４から露出している部分が第１パッド６である。一方、キャップメタル層３２においてパッド開口４４から露出している部分が第２パッド１０である。

この後、半導体ウエハ１のスクライブ領域３がダイシングブレード５０によって切断予定線７に沿って切断されることにより、機能素子領域２を含む個々の半導体装置４が切り出される。
この実施形態では、半導体ウエハ１から個別の半導体装置４が切り出される際、第２パッド１０がダイシングブレード５０によって切断されるが、第２パッド１０の下側には上配線２９のような銅配線が存在しないので、ダイシングブレード５０に目詰まりが生じたり、ダイシングブレード５０が損傷したりしにくくなる。これにより、ダイシングブレード５０の寿命を延ばすことができるとともに、半導体装置４のエッジ部へのダメージを低減できる。

一方、この実施形態では、スクライブ領域２に、銅配線からなるオープンパターン１２や銅配線からなるショートパターン１３が形成されている。しかし、これらのパターン１２,１３を形成する銅配線は、ダイシングブレード５０の切断歯部によって切除される帯状領域８内に形成されている。このため、ダイシング時において、これらの銅配線はダイシングブレードの切断エッジ５０ａ，５０ｂによって切断されないので、切断エッジ５０ａ，５０ｂが損傷しにくくなる。

図６および図７は、この発明の第２の実施形態に係る半導体ウエハの模式的な断面図である。図６には図２に対応する断面を示し、図７には図３に対応する断面を示す。図６において図２に示す各部に相当する部分には、それらの各部に付した参照符号と同一の参照符号を付している。また、図７において図３に示す各部に相当する部分には、それらの各部に付した参照符号と同一の参照符号を付している。

図６および図７において、この実施形態に係る半導体ウエハにおいては、パッシベーション膜３３上に有機膜３５が形成されている。図６に示すように、機能素子領域２においては、上配線２９が第３層間絶縁膜２７上に突出して形成されているとともに、キャップメタル層３２が上配線２９の表面および第３層間絶縁膜２７上の上配線２９の周囲に形成されている。したがって、パッシベーション膜３３の表面には、キャップメタル層３２上に形成された部分と第３層間絶縁膜２７上に形成された部分との間に、上配線２９およびキャップメタル層３２の厚さにほぼ等しい段差がついている。

また、図７に示すように、スクライブ領域３においては、キャップメタル層３２が第３層間絶縁膜２７上に突出して形成されているので、パッシベーション膜３３の表面には、キャップメタル層３２上に形成された部分と第３層間絶縁膜２７上に形成された部分との間に、キャップメタル層３２の厚さにほぼ等しい段差がついている。
有機膜３５は、パッシベーション膜３３の表面に生じている段差をなくすように形成されている。有機膜３５は、有機材料（たとえば、ポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂）からなる。また、有機膜３５には、平面視においてパッド開口３４，４４が形成されている部分を含む領域に、それぞれパッド開口３４，４４と連通する開口３６，４６が形成されている。

このような構成によっても、図１〜図３に示す半導体ウエハ１および半導体装置４と同様の効果を奏することができる。
さらに、パッシベーション膜３３上に有機膜３５が形成され、パッシベーション膜３３の表面の段差が有機膜３５により埋められているので、上配線２９(キャップメタル層３２)に応力が加わったときに、その応力を有機膜３５によって吸収することができる。

以上、本発明の２つの実施形態について説明したが、本発明は、さらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、第３層間絶縁膜２７の材料としてＳｉＯ_２を例示したが、代わりにＳｉＮを用いてもよい。
また、バリア膜３０，３１の材料として、ＴｉおよびＴｉＷを例示したが、バリア膜３０，３１は、導電性を有し、ＣｕイオンおよびＡｕの拡散に対するバリア性を有する他の材料で形成してもよい。このような材料としては、ＴｉおよびＴｉＷの他にも、ＴｉＮ（窒化チタン）、ＷＮ（窒化タングステン）、ＴａＮ（窒化タンタル）、Ｔａ（タンタル）、Ｗ（タングステン）などを例示することができる。図３および図７に示されるスクライブ領域３において、下配線２５および第３層間絶縁膜２７上に形成されているバリア膜３１は、省略することができる。

また、前記実施形態では、検査素子として、トランジスタ、抵抗等の半導体素子１１、銅配線からなるオープンパターン１２および銅配線からなるショートパターン１３が設けられているが、検査素子としてキャパシタが設けられていてもよい。また、検査素子として、アルミニウム配線で形成されたオープンパターンやアルミニウム配線で形成されたショートパターンが設けられていてもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ 半導体ウエハ
２ 機能素子領域
３ スクライブ領域
４ 半導体装置
５ 機能素子
６ 第１パッド
１０ 第２パッド
１１ 検査用半導体素子
１２ オープンパターン
１３ ショートパターン
２０ 半導体基板
２５ 下配線（下地配線層）
２７ 第３層間絶縁層
２９ 上配線（最上層配線）
３２ キャップメタル層

Claims (20)

1. 層間絶縁膜上に突出して形成され、銅を主成分とする配線材料からなる最上層配線と、
   前記層間絶縁膜の下層に形成され、銅以外の配線材料からなる下地配線層と、
   前記最上層配線および前記層間絶縁膜を覆う表面保護膜と、
   前記最上層配線上で前記表面保護膜を開口して形成した第１パッドと、
   前記最上層配線が形成されていない領域において、前記下地配線層上で前記層間絶縁膜および前記表面保護膜を開口して形成した第２パッドとを含み、
   前記表面保護膜は、前記最上層配線に接続されて前記第１パッドをなす第１メタル層と、前記下地配線層に接続されて前記第２パッドをなす第２メタル層との両方を覆う、半導体装置。
2. 前記第１メタル層と前記第２メタル層とは、同じ材料からなる、請求項１記載の半導体装置。
3. 前記第１メタル層と前記第２メタル層とは、同じ厚みを有する、請求項１または２に記載の半導体装置。
4. 前記表面保護膜上に形成され、前記表面保護膜の表面の段差を埋める有機膜を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置。
5. 前記半導体装置は、当該半導体装置の機能を担う機能素子が形成された機能素子領域と、前記機能素子領域の周囲に配置されたスクライブ領域とを含み、
   前記第１パッドが前記機能素子領域に配置されており、
   前記第２パッドが前記スクライブ領域に配置されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体装置。
6. 前記スクライブ領域に前記第１パッドが存在しない、請求項５に記載の半導体装置。
7. 前記スクライブ領域に銅を主成分とする膜が存在しない、請求項５または６に記載の半導体装置。
8. 前記半導体装置のエッジ部に銅を主成分とする膜が存在しない、請求項１〜７のいずれか一項に記載の半導体装置。
9. 半導体装置の機能を担う機能素子が形成される複数の機能素子領域と、
   前記機能素子領域を取り囲むように形成され、個別の半導体装置を切り出すための切断予定線を含むスクライブ領域と、
   層間絶縁膜上に突出して形成され、銅を主成分とする配線材料からなる最上層配線と、
   前記層間絶縁膜の下層に形成され、銅以外の配線材料からなる下地配線層と、
   前記最上層配線および前記層間絶縁膜を覆う表面保護膜と、
   前記機能素子領域において、前記最上層配線上で前記表面保護膜を開口して形成した第１パッドと、
   前記スクライブ領域において、前記下地配線層上で前記層間絶縁膜および前記表面保護膜を開口して形成した第２パッドとを含み、
   前記表面保護膜は、前記最上層配線に接続されて前記第１パッドをなす第１メタル層と、前記下地配線層に接続されて前記第２パッドをなす第２メタル層との両方を覆う、半導体ウエハ。
10. 前記第１メタル層と前記第２メタル層とは、同じ材料からなる、請求項９記載の半導体ウエハ。
11. 前記第１メタル層と前記第２メタル層とは、同じ厚みを有する、請求項９または１０に記載の半導体ウエハ。
12. 前記第１パッドが、前記スクライブ領域に存在しない、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の半導体ウエハ。
13. 前記スクライブ領域に形成され、前記第２パッドに接続され、前記半導体ウエハの特性を検査するための検査素子をさらに含む、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の半導体ウエハ。
14. 前記検査素子は、銅を主成分とする配線材料からなる検査パターン配線をさらに含み、
    前記検査パターン配線が、前記切断予定線に沿って前記半導体ウエハを切断するダイシングブレードが通る帯状領域内に形成されている、請求項１３記載の半導体ウエハ。
15. 前記検査パターン配線が、配線の開放異常の有無を検査するための開放検査パターンを含む、請求項１４に記載の半導体ウエハ。
16. 前記検査パターン配線が、配線の短絡異常の有無を検査するための短絡検査パターン配線を含む、請求項１４または１５に記載の半導体ウエハ。
17. 銅以外の配線材料からなる下地配線上に層間絶縁膜を形成する工程と、
    半導体装置の機能を担う機能素子が形成される機能素子領域に配線パターンに対応する開口を有し、前記機能素子領域を取り囲むスクライブ領域には開口を有しないレジストで前記層間絶縁膜を覆う工程と、
    前記レジストをマスクとしためっきによって、前記レジストの開口内に、銅を主成分とする配線材料からなる最上層配線を、前記層間絶縁膜から突出するように形成する工程と、
    前記レジストを剥離した後、前記最上層配線および前記層間絶縁膜を覆う表面保護膜を形成する工程と、
    前記最上層配線上で前記表面保護膜を開口して第１パッドを形成する工程と、
    前記スクライブ領域において、前記下地配線層上で前記層間絶縁膜および前記表面保護膜を開口して第２パッドを形成する工程とを含み、
    前記表面保護膜は、前記最上層配線に接続されて前記第１パッドをなす第１メタル層と、前記下地配線層に接続されて前記第２パッドをなす第２メタル層との両方を覆う、半導体装置の製造方法。
18. 前記第１メタル層と前記第２メタル層とは、同じ材料からなる、請求項１７記載の半導体装置の製造方法。
19. 前記第１メタル層と前記第２メタル層とは、同じ厚みを有する、請求項１７または１８に記載の半導体装置の製造方法。
20. 前記スクライブ領域内に設定した切断予定線に沿って行うダイシングによって、前記機能素子領域を含む個別の半導体装置を切り出す工程をさらに含む、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

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