JP2011108750A - Semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体基板のクラックを検知することが可能な半導体装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置は、第1導電型の半導体基板10と、外部に露出した第1露出部26及び第2露出部26とを具備する。半導体基板10は、第1導電型の第1半導体領域12と、第1導電型の逆の第2導電型の第2半導体領域13Aとを含む。第1半導体領域12と第2半導体領域13Aとの間にPNジャンクションが形成される。第1露出部26及び第2露出部26を介してPNジャンクションのダイオード特性が計測可能なように、第1半導体領域12及び第2半導体領域13Aがそれぞれ第1露出部26及び第2露出部26に接続される。第2半導体領域13Aは、半導体基板10の外周11に沿って延びる帯状に形成される。第2半導体領域13Aの外側端は、半導体基板10の外周端より内側に位置する。
【選択図】図3A semiconductor device capable of detecting cracks in a semiconductor substrate and a method for manufacturing the same are provided.
A semiconductor device includes a first conductivity type semiconductor substrate, and a first exposed portion and a second exposed portion exposed to the outside. The semiconductor substrate 10 includes a first conductivity type first semiconductor region 12 and a second conductivity type second semiconductor region 13A opposite to the first conductivity type. A PN junction is formed between the first semiconductor region 12 and the second semiconductor region 13A. The first semiconductor region 12 and the second semiconductor region 13A have the first exposed portion 26 and the second exposed portion 26, respectively, so that the diode characteristics of the PN junction can be measured via the first exposed portion 26 and the second exposed portion 26. Connected to. The second semiconductor region 13 </ b> A is formed in a strip shape extending along the outer periphery 11 of the semiconductor substrate 10. The outer end of the second semiconductor region 13 </ b> A is located inside the outer peripheral end of the semiconductor substrate 10.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、半導体装置に関し、特に、半導体装置のクラックの検知に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to detection of a crack in a semiconductor device.
円形のウェーハと呼ばれる基板は、各々が半導体装置(チップ)に対応する多数のチップ領域を含む。各々のチップ領域に半導体回路が形成され、これらのチップ領域を切り離すダイシング工程を経て、半導体装置が製造される。ダイシングの影響が半導体回路に及ばないようにするために半導体回路とスクライブ線との距離を離すことが望ましい。しかし近年は、ボンディングパッド下にも半導体回路を形成するなど、チップ外周から半導体回路までの距離が縮まる傾向がある。 A substrate called a circular wafer includes a large number of chip regions each corresponding to a semiconductor device (chip). A semiconductor circuit is formed in each chip region, and a semiconductor device is manufactured through a dicing process for separating these chip regions. In order to prevent the influence of dicing from affecting the semiconductor circuit, it is desirable to increase the distance between the semiconductor circuit and the scribe line. However, in recent years, there is a tendency that the distance from the outer periphery of the chip to the semiconductor circuit is shortened, such as by forming a semiconductor circuit under the bonding pad.
スクライブ線と半導体回路との距離が縮まったことにより、ダイシング時にチップ外周で発生したクラックが半導体回路に達しやすくなり、半導体回路の電気的特性や信頼性の低下といった問題が生じやすくなった。 As the distance between the scribe line and the semiconductor circuit is shortened, cracks generated on the outer periphery of the chip during dicing easily reach the semiconductor circuit, and problems such as deterioration in electrical characteristics and reliability of the semiconductor circuit are likely to occur.
従来、肉眼や顕微鏡による外観検査によるクラックの検出が行われていた。外観検査では、微細なクラックが見逃される場合があり、クラックが入ったチップが良品とされる問題が生じていた。容易に且つ確実にクラックが入ったチップを除去できる検査方法が求められている。 Conventionally, cracks have been detected by visual inspection using the naked eye or a microscope. In the appearance inspection, a fine crack may be overlooked, and there is a problem that a chip having a crack is regarded as a non-defective product. There is a need for an inspection method that can easily and reliably remove cracked chips.
特許文献1は、クラックを電気的に検知可能な技術を開示している。図1は、特許文献1に開示された二重バリア201を示す。二重バリア201は、クラックの拡大及びクラックを経由する汚染の移動を阻止するためにチップ内のチップ端部近傍に形成される。二重バリア201の完全性のモニタが可能である。二重バリア201は、低誘電率(低k)材料内に形成され、上部金属層から下方の底部金属層までの金属層と、上部金属層から下方の底部金属層までの連続的電気パスをもたらすビア・パスとを含む。二重バリア201がクラックの拡大を阻止できない場合、クラックが二重バリア201を通過し、これにより二重バリア201の電気的特性は検知可能な影響を受ける。モニタ・デバイス202を二重バリア201に接続してキャパシタンス及び/又は抵抗の大きさを測定することにより、その影響をモニタ及び検出できる。
Patent Document 1 discloses a technique capable of electrically detecting a crack. FIG. 1 shows a
本発明者の検討によれば、特許文献1に開示された技術においては、二重バリアが最上層メタルから最下層メタルまでの配線層とこれらを接続するビアとから形成されるため、半導体基板に生じたクラックを検知することが困難である。 According to the study of the present inventor, in the technique disclosed in Patent Document 1, since the double barrier is formed from the wiring layer from the uppermost metal to the lowermost metal and vias connecting them, the semiconductor substrate It is difficult to detect cracks that have occurred.
本発明者の検討によれば、特許文献1に開示された技術においては、二重バリアがチップの外周部に設けられるため、チップ内部に生じたクラックを検知することが困難である。更に、二重バリアが最下層メタルから最上層メタルまでの全ての配線層とこれらを接続するビアとから形成されるため、二重バリアと他の配線とを交差させる場合には二重バリアの一部配線層を欠き取る必要があり、配線配置が制約される。そのため、二重バリアをチップ外周部以外に設けることが難しい。 According to the study of the present inventor, in the technique disclosed in Patent Document 1, since a double barrier is provided on the outer peripheral portion of the chip, it is difficult to detect a crack generated in the chip. Furthermore, since the double barrier is formed from all the wiring layers from the lowermost layer metal to the uppermost layer metal and vias connecting them, the double barrier and the other wiring are crossed when the double barrier is crossed. A part of the wiring layer needs to be removed, and the wiring arrangement is restricted. Therefore, it is difficult to provide a double barrier other than the outer periphery of the chip.
半導体基板のクラックを検知することが可能な半導体装置及びその製造方法が求められている。 There is a demand for a semiconductor device capable of detecting cracks in a semiconductor substrate and a manufacturing method thereof.
以下に、(発明を実施するための形態)で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、(特許請求の範囲)の記載と(発明を実施するための形態)との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、(特許請求の範囲)に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 The means for solving the problem will be described below using the numbers used in the (DETAILED DESCRIPTION). These numbers are added to clarify the correspondence between the description of (Claims) and (Mode for Carrying Out the Invention). However, these numbers should not be used to interpret the technical scope of the invention described in (Claims).
本発明による半導体装置は、第1導電型の半導体基板(10)と、外部に露出した第1露出部(26、10b)及び第2露出部(26、10b)とを具備する。半導体基板(10)は、第1導電型の第1半導体領域(12)と、第1導電型の逆の第2導電型の第2半導体領域(13A、13C)とを含む。第1半導体領域(12)と第2半導体領域(13A、13C)との間にPNジャンクションが形成される。第1露出部(26、10b)及び第2露出部(26、10b)を介してPNジャンクションのダイオード特性が計測可能なように、第1半導体領域(12)及び第2半導体領域(13A、13C)がそれぞれ第1露出部(26、10b)及び第2露出部(26、10b)に接続される。第2半導体領域(13A、13C)は、半導体基板(10)の外周(11)に沿って延びる帯状に形成される。第2半導体領域(13A、13C)の外側端は、半導体基板(10)の外周端より内側に位置する。 The semiconductor device according to the present invention includes a first conductivity type semiconductor substrate (10), a first exposed portion (26, 10b) and a second exposed portion (26, 10b) exposed to the outside. The semiconductor substrate (10) includes a first conductivity type first semiconductor region (12) and a second conductivity type second semiconductor region (13A, 13C) opposite to the first conductivity type. A PN junction is formed between the first semiconductor region (12) and the second semiconductor region (13A, 13C). The first semiconductor region (12) and the second semiconductor region (13A, 13C) are configured so that the diode characteristics of the PN junction can be measured through the first exposed portion (26, 10b) and the second exposed portion (26, 10b). ) Are connected to the first exposed portion (26, 10b) and the second exposed portion (26, 10b), respectively. The second semiconductor regions (13A, 13C) are formed in a strip shape extending along the outer periphery (11) of the semiconductor substrate (10). The outer end of the second semiconductor region (13A, 13C) is located inside the outer peripheral end of the semiconductor substrate (10).
本発明による半導体装置の製造方法は、複数チップ領域を含む第1導電型の半導体ウェーハを加工するステップ(S1)と、ダイシングにより複数チップ領域を個々のチップ領域(10)に分離するステップ(S2)と、チップ領域(10)についてクラックを検査するステップ(S3)とを具備する。加工するステップ(S1)は、第1導電型の第1半導体領域(12)との間にPNジャンクションが形成されるように、チップ領域(10)に第1導電型と逆の第2導電型の第2半導体領域(13A、13C)を形成するステップを含む。第2半導体領域(13A、13C)は、チップ領域(10)の外周(11)に沿って延びる帯状形状を有するように、且つ、第2半導体領域(13A、13C)の外側端がダイシング後のチップ領域の外周端の内側に位置するように、形成される。検査するステップ(S3)は、PNジャンクションのダイオード特性を電気的に計測するステップと、ダイオード特性に基づいてクラックの有無を判定するステップとを含む。 The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step (S1) of processing a first conductivity type semiconductor wafer including a plurality of chip regions, and a step of separating the plurality of chip regions into individual chip regions (10) by dicing (S2). And a step (S3) of inspecting the chip region (10) for cracks. In the processing step (S1), a second conductivity type opposite to the first conductivity type is formed in the chip region (10) so that a PN junction is formed between the first conductivity type and the first semiconductor region (12). Forming a second semiconductor region (13A, 13C). The second semiconductor regions (13A, 13C) have a strip shape extending along the outer periphery (11) of the chip region (10), and the outer ends of the second semiconductor regions (13A, 13C) are after dicing. It is formed so as to be located inside the outer peripheral edge of the chip region. The step of inspecting (S3) includes a step of electrically measuring the diode characteristics of the PN junction and a step of determining the presence or absence of cracks based on the diode characteristics.
本発明によれば、半導体基板のクラックを検知することが可能な半導体装置及びその製造方法が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the semiconductor device which can detect the crack of a semiconductor substrate, and its manufacturing method are provided.
添付図面を参照して、本発明による半導体装置及びその製造方法を実施するための形態を以下に説明する。 With reference to the accompanying drawings, embodiments for carrying out a semiconductor device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described below.
(第1の実施形態)
図2は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の平面図を示す。半導体装置は、導電型がP型の半導体基板10と、半導体基板10上に形成されたトランジスタ50A及び50Bと、半導体装置の上面の周囲部に配置されたP型領域引き出しパッド41、N型領域引き出しパッド42、及び一般配線引き出しパッド43とを備える。P型領域引き出しパッド41、N型領域引き出しパッド42、及び一般配線引き出しパッド43は、ボンディングパッドである。半導体基板10には、クラックを検知するためにN型領域13Aが形成されている。半導体基板10のP型領域12とN型領域13Aとの間にはPNジャンクションが形成される。P型領域引き出しパッド41はP型領域12に接続され、N型領域引き出しパッド42はN型領域13Aに接続される。各一般配線引き出しパッド43は、通常の配線に使用され、トランジスタ50Aやトランジスタ50Bのような半導体装置の内部回路に接続される。内部回路は、例えば、トランジスタ、ダイオード、サブコンタクト、ESD(Electrostatic Discharge)保護素子である。トランジスタ50A及び50Bは、半導体装置の外周部分に囲まれた内部に配置され、N型領域13Aに囲まれている。
(First embodiment)
FIG. 2 is a plan view of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. The semiconductor device includes a P-
P型領域引き出しパッド41及びN型領域引き出しパッド42は、説明の都合上、図2に示されるように半導体装置の相対する位置に配置されているが、P型領域12及びN型領域13Aに接続可能であれば、他の位置に配置してもよい。また、半導体装置にフリップチップ実装を適用する場合、P型領域引き出しパッド41、N型領域引き出しパッド42、及び一般配線引き出しパッド43を半導体装置の上面の中央部分に配置することも可能である。
For convenience of explanation, the P-type
N型領域13Aは、半導体装置の矩形外周を形成している半導体基板10の外周11に沿って延びる帯状形状を有する。N型領域13Aは、外周11から半導体基板10の内部に向かって進展するクラックを検知しやすいように、外周11に沿ってできるだけ長く延びていることが好ましい。しかし、N型領域13Aが閉じたループを形成することによる弊害を考慮すると、N型領域13Aは、閉じたループを形成しないように外周11の3/4周以上にわたって形成されること(例えば外周11の3辺にわたって形成されていること)が好ましい。なお、弊害が許容される場合は、N型領域13Aは図2に示されるように閉じたループを形成してもよい。N型領域13Aは、外周11の3/4周未満、例えば、外周11の1/2周にわたって形成されてもよい。
N-
図3は、図2のA−A’線に沿った本実施形態に係る半導体装置の断面図を示す。半導体装置は、半導体基板10と、半導体基板10上に形成された配線形成層20と、配線形成層20上に形成されたカバー膜30とを備える。半導体基板10は、表面10aと、その反対側の裏面10bとを備える。配線形成層20は、表面10a上に形成され、層間絶縁膜28を備える。半導体基板10の表面10a近傍には素子分離領域16が形成されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment taken along the line A-A ′ of FIG. 2. The semiconductor device includes a
半導体基板10において、表面10a近傍に絶縁性の素子分離領域16が形成され、素子分離領域16の直下にN型領域13Aが形成される。N型領域13Aの幅W1は、例えば、1μm以上である。幅W1は、1μmより狭くてもよい。N型領域13Aは、N型領域13Aの上面が表面10aより下になるように形成されている。N型領域13Aの上面と表面10aとの距離D1は、例えば、0.2μm以上である。
In the
P型領域引き出しパッド41及びN型領域引き出しパッド42の各々は、コンタクト21と、第1配線22と、第1ビア23と、第2配線24と、パッドビア25と、カバー膜30のカバー開口部31から外部に露出する露出部としてのパッドメタル26を備える。コンタクト21、第1配線22、第1ビア23、第2配線24、パッドビア25、及びパッドメタル26は、配線形成層20に形成されている。P型領域引き出しパッド41のパッドメタル26は、コンタクト21と、第1配線22と、第1ビア23と、第2配線24と、パッドビア25により、素子分離領域16の開口を介して、P型領域12に接続されている。P型領域引き出しパッド41のコンタクト21と接するP型領域12の表層部にP+型領域17が形成されている。N型領域引き出しパッド42のパッドメタル26は、コンタクト21と、第1配線22と、第1ビア23と、第2配線24と、パッドビア25により、素子分離領域16の開口を介してN型領域13Aに接続されている。N型領域引き出しパッド42のコンタクト21と接するN型領域13Aの表層部にN+型領域18が形成されている。
Each of the P-type
トランジスタ50Aは、NMOS(N−Metal−Oxide−Silicon)トランジスタであり、N型のドレイン領域51Aと、N型のソース領域52Aと、ゲート電極53Aとを備える。ドレイン領域51A及びソース領域52Aは、素子分離領域16の開口内のP型領域12に形成されている。ゲート電極53Aは、配線形成層20に形成されている。
The
トランジスタ50Bは、PMOS(P−Metal−Oxide−Silicon)トランジスタであり、P型のドレイン領域51Bと、P型のソース領域52Bと、ゲート電極53Bとを備える。ドレイン領域51B及びソース領域52Bは、素子分離領域16の開口に形成されたN型領域14に形成されている。N型領域14の直下にはN型領域15が形成されている。ゲート電極53Bは、配線形成層20に形成されている。
The
N型領域14及び15は、P型領域12及び素子分離領域16により、N型領域13Aから分離されている。
N-
図4は、一般配線引き出しパッド43の断面図を示す。一般配線引き出しパッド43は、第2配線24と、パッドビア25と、カバー膜30のカバー開口部31から外部に露出する露出部としてのパッドメタル26を備える。第2配線24、パッドビア25、及びパッドメタル26は、配線形成層20に形成されている。パッドメタル26は、第2配線24及びパッドビア25により、トランジスタ50Aやトランジスタ50Bのような内部回路に接続される。
FIG. 4 is a sectional view of the general
P型領域引き出しパッド41、N型領域引き出しパッド42、及び一般配線引き出しパッド43は、層間絶縁膜28により互いに分離されている。
The P-type
本実施形態に係る半導体装置の配線金属層(第1配線22を含む配線層、第2配線24を含む配線層)の数は、2つに限定されない。配線金属層の数は、1つでも良く、10を超えてもよい。また、トランジスタ50A及び50Bの両方がNMOSトランジスタ又はPMOSトランジスタであってもよい。
The number of wiring metal layers (a wiring layer including the
PNジャンクションのダイオード特性を計測し、その結果に基づいて半導体基板10のクラックの有無を判定する。ダイオード特性の計測に用いる検査装置100を図5に示す。検査装置100は、P型領域引き出しパッド41のパッドメタル26を介してP型領域12に接続され、N型領域引き出しパッド42のパッドメタル26を介してN型領域13Aに接続される。検査装置100は、PNジャンクションに可変電圧を印加する可変電圧源101と、PNジャンクションに流れる電流を測定する電流計102と、このときPNジャンクションに印加されている電圧を測定する電圧計103とを備える。
The diode characteristics of the PN junction are measured, and the presence or absence of cracks in the
図6のグラフを参照して、PNジャンクションがクラックにより破壊されている場合と破壊されていない場合のダイオード特性の違いを説明する。図6において、横軸はPNジャンクションに印加される電圧Vを示し、縦軸はPNジャンクションに流れる電流Iを示す。PNジャンクションがクラックにより破壊されていない場合、リーク電流が小さいため、ダイオード特性は曲線61で示される。PNジャンクションがクラックにより破壊されている場合、リーク電流が大きいため、ダイオード特性は曲線62で示される。
With reference to the graph of FIG. 6, the difference in diode characteristics between the case where the PN junction is destroyed by a crack and the case where the PN junction is not destroyed will be described. In FIG. 6, the horizontal axis represents the voltage V applied to the PN junction, and the vertical axis represents the current I flowing through the PN junction. When the PN junction is not broken by a crack, the leakage current is small and the diode characteristic is shown by a
N型領域13Aが外周11に達している場合、クラックがなくてもリーク電流が大きくなるので、PNジャンクションのダイオード特性に基づくクラックの検知が難しくなる。したがって、N型領域13Aの外側端が半導体基板10の外周端より内側に位置することが好ましい。N型領域13Aの外側端と半導体基板10の外周端との距離L1は、例えば、0.2μm以上である。
When the N-
次に、図7を参照して、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。半導体装置の製造方法は、ウェーハ加工ステップS1、ダイシングステップS2、クラック検査ステップS3を含む。ウェーハ加工ステップS1において、複数チップ領域を含むP型の半導体ウェーハを加工する。ダイシングステップS2において、複数チップ領域を個々のチップ領域に分離する。外周11は、ダイシングにおける切り口に形成される。個々のチップ領域が、図2乃至図4に示された半導体装置に対応し、チップ領域の外周が外周11に対応する。クラック検査ステップS3において、個々の半導体装置、すなわちチップ領域について、クラックの有無を検査する。
Next, with reference to FIG. 7, a method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described. The method for manufacturing a semiconductor device includes a wafer processing step S1, a dicing step S2, and a crack inspection step S3. In the wafer processing step S1, a P-type semiconductor wafer including a plurality of chip regions is processed. In the dicing step S2, the plurality of chip regions are separated into individual chip regions. The
ウェーハ加工ステップS1において、チップ領域に、トランジスタ50A、トランジスタ50B、N型領域13A、素子分離領域16を形成した後、チップ領域の上に配線形成層20及びカバー膜30を形成する。N型領域13Aは、P型領域12との間にPNジャンクションが形成されるように、チップ領域の外周(外周11)に沿って延びる帯状形状を有するように、且つ、N型領域13Aの外側端がダイシング後のチップ領域の外周端の内側に位置するように、形成される。その結果、外周11とN型領域13Aの外側端との間にP型領域12の一部が挟まれ、N型領域13Aが外周11に達しない。N型領域14及び15を形成するためのフォトリソグラフィ工程で使用するマスクを変更するだけでN型領域13Aを形成することが可能であり、N型領域13Aを形成するための追加の工程が必要とされない。
In the wafer processing step S1, the
クラック検査ステップS3は、上述のようにPNジャンクションのダイオード特性を計測するステップと、ダイオード特性に基づいてクラックの有無を判定するステップとを含む。 The crack inspection step S3 includes a step of measuring the diode characteristics of the PN junction as described above and a step of determining the presence or absence of cracks based on the diode characteristics.
なお、裏面10bが外部に露出している場合、クラック検査ステップS3において、検査装置100をP型領域引き出しパッド41のパッドメタル26に接続するかわりに裏面10bに接続してもよい。N型領域13Aが露出した裏面10bに達するように形成されている場合、検査装置100をN型領域引き出しパッド42のパッドメタル26に接続するかわりにN型領域13Aの裏面10bの一部を形成している表面に接続してもよい。
When the
次に、図8を参照して、本実施形態に係る半導体装置の変形例を説明する。上述の半導体装置に、N型領域13Aの内側に配置されたN型領域13Bが追加される。N型領域13Bは、P型領域12との間にPNジャンクションが形成されるように半導体基板10に形成される。N型領域13Bは、トランジスタ50A及び50Bのような内部回路が形成されていない場所や、内部回路の動作に影響しない場所に配置することが可能である。例えば、N型領域13Bは、素子分離領域16のトランジスタ50A及び50Bに挟まれた部分の直下に形成される。N型領域13Bは、素子分離領域16及びP型領域12によって上述のN型領域14及15から分離される。
Next, a modification of the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. An N-
N型領域13Bは、N型領域13Bの上面が表面10aより下になるように形成されている。N型領域13Bの上面と表面10aとの距離は、例えば、0.2μm以上である。N型領域13Bは、帯状形状を有することが好ましく、この場合のN型領域13Bの幅W2は1μm以上であることが好ましい。幅W2は、1μmより狭くてもよい。
The N-
N型領域13Bは、N型領域13Aのような同じ導電型の拡散層や配線を介してN型領域引き出しパッド42のパッドメタル26に接続される。本変形例においては、N型領域13Bに係るダイオード特性を上述のように計測することにより、半導体基板10の内部のクラックも検知することができる。N型領域13Bは、N型領域13Aと同時に形成することが可能である。
The N-
(第2の実施形態)
図9を参照して、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置を説明する。本実施形態に係る半導体装置は、第1の実施形態に係る半導体装置にN型領域13C及び13Dのいずれか一方又は両方が追加されたものである。N型領域13C及び13Dは、トランジスタ50A及び50Bのような内部回路に影響しないように半導体基板10の深層に形成される。N型領域13C及び13Dの各々の上面と素子分離領域16の下面との間に間隔が設けられている。N型領域13CとP型領域12との間にPNジャンクションが形成され、N型領域13DとP型領域12との間にPNジャンクションが形成される。N型領域13C及びN型領域13Dは、それぞれ、P型領域12によってN型領域14及び15から分離される。
(Second Embodiment)
A semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The semiconductor device according to the present embodiment is obtained by adding one or both of the N-
N型領域13Cは、N型領域13Aの下で外周11に沿って延びる帯状形状を有し、N型領域13Cの外側端は半導体基板10の外周端より内側に位置する。N型領域13Cの幅W3は、例えば、1μm以上である。幅W3は、1μmより狭くてもよい。N型領域13Cの上面と表面10aとの距離D3は、例えば、0.2μmより大きい。N型領域13Cの外側端と半導体基板10の外周端との距離L3は、例えば、0.2μm以上である。N型領域13Cの上にP型領域12の一部がオーバーハングし、P型領域12のオーバーハングした部分がN型領域13Cと素子分離領域16の間に挟まれる。N型領域13Cは、N型領域13Cと同じ導電型の拡散層としてのN型領域13Aや配線を介してN型領域引き出しパッド42のパッドメタル26に接続される。N型領域13Cは、外周11の3/4周以上にわたって形成されることが好ましいが、外周11の3/4周未満、例えば、外周11の1/2周にわたって形成されてもよい。
The N-type region 13 </ b> C has a strip shape extending along the
N型領域13Dは、素子分離領域16のトランジスタ50A及び50Bに挟まれた部分の下方に形成される。N型領域13Dは、N型領域13Dの上面が表面10aより下になるように形成されている。N型領域13Dの上面と表面10aとの距離は、例えば、0.2μm以上である。N型領域13Dは、帯状形状を有することが好ましく、この場合のN型領域13Dの幅W4は1μm以上であることが好ましい。幅W4は、1μmより狭くてもよい。N型領域13Dの上にP型領域12の一部がオーバーハングし、P型領域12のオーバーハングした部分がN型領域13dと素子分離領域16の挟まれた部分との間に挟まれる。N型領域13Dは、N型領域13Dと同じ導電型の拡散層としてのN型領域13Aや13C、又は配線を介してN型領域引き出しパッド42のパッドメタル26に接続される。N型領域13Dの上に上述のN型領域13Bが設けられてもよい。N型領域13Dにより、半導体基板10の内部のクラックも検知することができる。
N-
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるウェーハ加工ステップS1を変更したものである。例えば、高エネルギーイオンビーム注入法によりN型領域13C及び13Dを半導体ウェーハの深層に形成するステップが追加される。または、N型領域13C及び13Dを半導体ウェーハの表面近傍に形成し、その上にP型半導体層をエピタキシャル成長し、成長したP型半導体層に素子分離領域16やN型領域13Aを形成する。N型領域13CやN型領域13Dのような深層に形成されるN型半導体領域は、フォトリソグラフィによりパターニングされる。
The semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment is obtained by changing the wafer processing step S1 in the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment. For example, a step of forming the N-
深層に形成されるN型領域13C及び13Dは、トランジスタ50A及び50Bのような内部回路に影響を与えにくいため、N型領域13AやN型領域13Bに比べて配置が制限されない。したがって、本実施形態によれば、N型領域13C及び13Dに係るダイオード特性を上述のように計測することにより、クラックを高確率で検知することが可能であり、半導体装置の信頼性が向上する。
The N-
本実施形態においても、検査装置100との接続をパッドメタル26でとるかわりに、裏面10bで接続をとってもよい。また、本実施形態においては、N型領域13AのうちN型領域13C及び13Dをパッドメタル26に引き出すために必要な部分以外はなくてもよい。
Also in the present embodiment, the connection to the
深層に形成されるN型半導体領域は、半導体ウェーハの全面に形成されてもよい。チップ領域の外周部分から離れた部分はクラックが達する可能性が低いため、その部分に深層のN型半導体領域を形成しなくてもよい。チップ領域の外周部分から離れた部分を除いて深層のN型半導体領域を形成すれば、深層のN型半導体領域を形成しない場合と同様に裏面10bは接続をとることが可能である。
The N-type semiconductor region formed in the deep layer may be formed on the entire surface of the semiconductor wafer. Since there is a low possibility that a crack will reach a part away from the outer peripheral part of the chip region, it is not necessary to form a deep N-type semiconductor region in that part. If the deep N-type semiconductor region is formed except for the portion away from the outer peripheral portion of the chip region, the
上記技術は、SOI(Silicon On Insulator)基板を使用した半導体装置にも適用できる。SOI基板は、絶縁膜と、その直上のシリコンと、その上のシリコンとを備える。両シリコンは互いに逆の導電型を有する半導体である。両シリコンの間に形成されるPNジャンクションのダイオード特性に基づいて、クラックの有無が検知される。 The above technique can also be applied to a semiconductor device using an SOI (Silicon On Insulator) substrate. The SOI substrate includes an insulating film, silicon immediately above the insulating film, and silicon above the insulating film. Both silicons are semiconductors having opposite conductivity types. The presence or absence of cracks is detected based on the diode characteristics of a PN junction formed between the two silicons.
素子分離領域16の下にN型領域13A〜13Dのいずれかが設けられた構造は、半導体基板10の下から上に進展するクラックを検知するために好適である。
The structure in which any of the N-type regions 13 </ b> A to 13 </ b> D is provided under the
上記各実施形態において、半導体基板10の導電型はN型であってもよい。その場合、上述のP型及びN型がそれぞれ逆の導電型となる。
In each of the above embodiments, the conductivity type of the
上記各実施形態において、配線形成層20に上述の二重バリア201(図1参照)を設けてもよい。
In each of the above embodiments, the
10…半導体基板
10a…表面
10b…裏面
11…外周
12…P型領域
13A〜13D、14、15…N型領域
16…素子分離領域
17…P+型領域
18…N+型領域
20…配線形成層
21…コンタクト
22…第1配線
23…第1ビア
24…第2配線
25…パッドビア
26…パッドメタル
28…層間絶縁膜
30…カバー膜
31…カバー開口部
41…P型領域引き出しパッド
42…N型領域引き出しパッド
43…一般配線引き出しパッド
50A、50B…トランジスタ
51A、51B…ドレイン領域
52A、52B…ソース領域
53A、53B…ゲート電極
61…曲線
62…曲線
100…検査装置
101…可変電圧源
102…電流計
103…電圧計
201…二重バリア
202…モニタ・デバイス
DESCRIPTION OF
Claims (12)
外部に露出した第1露出部及び第2露出部と
を具備し、
前記半導体基板は、前記第1導電型の第1半導体領域と、前記第1導電型の逆の第2導電型の第2半導体領域とを含み、
前記第1半導体領域と前記第2半導体領域との間にPNジャンクションが形成され、
前記第1露出部及び前記第2露出部を介して前記PNジャンクションのダイオード特性が計測可能なように、前記第1半導体領域及び前記第2半導体領域がそれぞれ前記第1露出部及び前記第2露出部に接続され、
前記第2半導体領域は、前記半導体基板の外周に沿って延びる帯状に形成され、
前記第2半導体領域の外側端は、前記半導体基板の外周端より内側に位置する
半導体装置。 A first conductivity type semiconductor substrate;
A first exposed portion and a second exposed portion exposed to the outside;
The semiconductor substrate includes a first semiconductor region of the first conductivity type and a second semiconductor region of a second conductivity type opposite to the first conductivity type,
A PN junction is formed between the first semiconductor region and the second semiconductor region;
The first semiconductor region and the second semiconductor region may be the first exposed portion and the second exposed portion, respectively, so that the diode characteristics of the PN junction can be measured through the first exposed portion and the second exposed portion. Connected to the
The second semiconductor region is formed in a strip shape extending along the outer periphery of the semiconductor substrate,
A semiconductor device, wherein an outer end of the second semiconductor region is located inside an outer peripheral end of the semiconductor substrate.
請求項1の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the second semiconductor region is formed over 3/4 or more of the outer periphery.
前記第2半導体領域は、前記素子分離領域の直下に形成された
請求項2の半導体装置。 An element isolation region is formed near the surface of the semiconductor substrate,
The semiconductor device according to claim 2, wherein the second semiconductor region is formed immediately below the element isolation region.
前記第1半導体領域と前記第3半導体領域との間にPNジャンクションが形成され、
前記第3半導体領域は前記第2露出部に接続され、
前記第3半導体領域は、前記第2半導体領域の内側に配置され、
前記第1半導体領域は、前記第2半導体領域と前記第3半導体領域とに挟まれた部分を含む
請求項2又は3の半導体装置。 The semiconductor substrate includes a third semiconductor region of the second conductivity type,
A PN junction is formed between the first semiconductor region and the third semiconductor region,
The third semiconductor region is connected to the second exposed portion;
The third semiconductor region is disposed inside the second semiconductor region;
The semiconductor device according to claim 2, wherein the first semiconductor region includes a portion sandwiched between the second semiconductor region and the third semiconductor region.
前記第1半導体領域と前記深層領域の間にPNジャンクションが形成され、
前記深層領域は前記第2露出部に接続され、
前記第1半導体領域は、前記深層領域の上にオーバーハングする部分を含む
請求項2乃至4のいずれかに記載の半導体装置。 The semiconductor substrate includes a deep region of the second conductivity type,
A PN junction is formed between the first semiconductor region and the deep region,
The deep region is connected to the second exposed portion;
The semiconductor device according to claim 2, wherein the first semiconductor region includes a portion overhanging the deep region.
前記深層領域の外側端は、前記外周端より内側に位置する
請求項5の半導体装置。 The deep region is formed in a strip shape extending along the outer periphery under the second semiconductor region,
The semiconductor device according to claim 5, wherein an outer end of the deep region is located inside an outer peripheral end.
請求項1乃至6のいずれかに記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein each of the first exposed portion and the second exposed portion is a bonding pad.
請求項1乃至6のいずれかに記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein one of the first exposed portion and the second exposed portion is a bonding pad, and the other is a back surface of the semiconductor substrate.
ダイシングにより前記複数チップ領域を個々のチップ領域に分離するステップと、
前記チップ領域についてクラックを検査するステップと
を具備し、
前記加工するステップは、前記第1導電型の第1半導体領域との間にPNジャンクションが形成されるように、前記チップ領域に前記第1導電型と逆の第2導電型の第2半導体領域を形成するステップを含み、
前記第2半導体領域は、前記チップ領域の外周に沿って延びる帯状形状を有するように、且つ、前記第2半導体領域の外側端が前記ダイシング後の前記チップ領域の外周端の内側に位置するように、形成され、
前記検査するステップは、
前記PNジャンクションのダイオード特性を電気的に計測するステップと、
前記ダイオード特性に基づいて前記クラックの有無を判定するステップと
を含む
半導体装置の製造方法。 Processing a first conductivity type semiconductor wafer including a plurality of chip regions;
Separating the plurality of chip regions into individual chip regions by dicing; and
Inspecting the chip area for cracks,
In the processing step, a second conductivity type second semiconductor region opposite to the first conductivity type is formed in the chip region so that a PN junction is formed between the first conductivity type and the first semiconductor region. Comprising the steps of:
The second semiconductor region has a strip shape extending along the outer periphery of the chip region, and the outer end of the second semiconductor region is positioned inside the outer peripheral end of the chip region after the dicing. Formed,
The step of inspecting comprises:
Electrically measuring the diode characteristics of the PN junction;
Determining the presence or absence of the crack based on the diode characteristics.
請求項9の半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the second semiconductor region is formed over 3/4 or more of the outer periphery.
請求項10の半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein the step of processing includes a step of epitaxially growing the semiconductor layer of the first conductivity type on the second semiconductor region.
請求項10の半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein in the forming step, the second semiconductor region is formed by a high energy ion beam implantation method.
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| CN114093782A (en) * | 2020-08-24 | 2022-02-25 | 中国科学院微电子研究所 | Chip and manufacturing method thereof |
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