JP7679654B2 - Semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing a semiconductor device.
従来から、チップを識別するためのチップ識別部を備える半導体装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1 特開平9-45593号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, semiconductor devices having a chip identification portion for identifying a chip have been known (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-233663).
Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-45593
半導体装置の製造において、工程数を削減することが好ましい。 In the manufacture of semiconductor devices, it is preferable to reduce the number of steps.
上記課題を解決するために、本発明の一つの態様においては、半導体装置を提供する。半導体装置は、半導体基板を備えてよい。半導体装置は、絶縁膜を備えてよい。絶縁膜は、半導体基板上に設けられてよい。半導体装置は、金属配線を備えてよい。金属配線は、絶縁膜上に設けられてよい。金属配線は、シリコン元素を含んでよい。半導体装置は、チップ識別部を備えてよい。チップ識別部は、絶縁膜上に設けられてよい。チップ識別部は、シリコン元素が主成分であってよい。 In order to solve the above problem, one aspect of the present invention provides a semiconductor device. The semiconductor device may include a semiconductor substrate. The semiconductor device may include an insulating film. The insulating film may be provided on the semiconductor substrate. The semiconductor device may include metal wiring. The metal wiring may be provided on the insulating film. The metal wiring may contain silicon elements. The semiconductor device may include a chip identification portion. The chip identification portion may be provided on the insulating film. The chip identification portion may be mainly composed of silicon elements.
チップ識別部は、シリコン粒子の集合であってよい。チップ識別部において、それぞれのシリコン粒子が離れていてよい。シリコン粒子は、絶縁膜の上面に入りこんでいてよい。 The chip identification portion may be a collection of silicon particles. In the chip identification portion, each silicon particle may be separate. The silicon particles may be embedded in the upper surface of the insulating film.
チップ識別部は、金属配線に含まれる金属元素を含んでよい。チップ識別部の高さは、金属配線の高さの60%以下であってよい。 The chip identification portion may include a metal element contained in the metal wiring. The height of the chip identification portion may be 60% or less of the height of the metal wiring.
半導体装置は、隣接部を備えてよい。隣接部は、金属配線に隣接して設けられてよい。隣接部は、シリコン元素が主成分であってよい。隣接部の高さは、チップ識別部の高さと同一であってよい。 The semiconductor device may include an adjacent portion. The adjacent portion may be provided adjacent to the metal wiring. The adjacent portion may be mainly composed of silicon elements. The height of the adjacent portion may be the same as the height of the chip identification portion.
チップ識別部は、多結晶シリコンを含んでよい。チップ識別部は、アモルファスシリコンを含んでよい。 The chip identification portion may include polycrystalline silicon. The chip identification portion may include amorphous silicon.
半導体装置は、保護膜を備えてよい。保護膜は、チップ識別部を覆ってよい。 The semiconductor device may include a protective film. The protective film may cover the chip identification portion.
金属配線の高さは、0.5μm以上でかつ5μm以下であってよい。金属配線に含まれるシリコン元素の質量パーセント濃度は、0.5%以上でかつ10%以下であってよい。 The height of the metal wiring may be 0.5 μm or more and 5 μm or less. The mass percentage concentration of silicon element contained in the metal wiring may be 0.5% or more and 10% or less.
本発明の第2の態様においては、半導体装置の製造方法を提供する。半導体装置の製造方法は、半導体基板上に絶縁膜を形成する段階を備えてよい。半導体装置の製造方法は、絶縁膜上にシリコン元素を含む金属膜を形成する段階を備えてよい。半導体装置の製造方法は、金属膜をエッチングし、金属配線を形成する段階を備えてよい。半導体装置の製造方法は、金属配線を形成する段階において生じたシリコン残渣をエッチングし、チップ識別部を形成する段階を備えてよい。 In a second aspect of the present invention, a method for manufacturing a semiconductor device is provided. The method for manufacturing a semiconductor device may include a step of forming an insulating film on a semiconductor substrate. The method for manufacturing a semiconductor device may include a step of forming a metal film containing silicon elements on the insulating film. The method for manufacturing a semiconductor device may include a step of etching the metal film to form metal wiring. The method for manufacturing a semiconductor device may include a step of etching silicon residue generated in the step of forming the metal wiring to form a chip identification portion.
チップ識別部を形成する段階において、金属配線をレジストにより保護した状態でチップ識別部を形成してよい。 In the step of forming the chip identification part, the chip identification part may be formed while the metal wiring is protected by resist.
金属配線を形成する段階において、金属膜をウェットエッチングしてよい。チップ識別部を形成する段階において、シリコン残渣をドライエッチングしてよい。 In the step of forming the metal wiring, the metal film may be wet etched. In the step of forming the chip identification portion, the silicon residue may be dry etched.
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 Note that the above summary of the invention does not list all of the features of the present invention. Also, subcombinations of these features may also be inventions.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、又、本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。また、1つの図面において、同一の機能、構成を有する要素については、代表して符合を付し、その他については符合を省略する場合がある。 The present invention will be described below through the embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Furthermore, not all of the combinations of features described in the embodiments are necessarily essential to the solution of the invention. In this specification and drawings, elements that have substantially the same function and configuration are given the same reference numerals to avoid repeated explanation, and elements that are not directly related to the present invention are not shown. Furthermore, in one drawing, elements that have the same function and configuration may be given the same reference numerals as a representative, and the reference numerals may be omitted for the others.
本明細書においては半導体基板の深さ方向と平行な方向における一方の側を「上」、他方の側を「下」と称する。基板、層またはその他の部材の2つの主面のうち、一方の面を上面、他方の面を下面と称する。「上」、「下」の方向は、重力方向または半導体モジュールの実装時における方向に限定されない。 In this specification, one side in a direction parallel to the depth direction of the semiconductor substrate is referred to as "upper" and the other side as "lower." Of the two main surfaces of a substrate, layer, or other member, one surface is referred to as the upper surface and the other surface is referred to as the lower surface. The directions of "upper" and "lower" are not limited to the direction of gravity or the directions when the semiconductor module is mounted.
本明細書では、X軸、Y軸およびZ軸の直交座標軸を用いて技術的事項を説明する場合がある。直交座標軸は、構成要素の相対位置を特定するに過ぎず、特定の方向を限定するものではない。例えば、Z軸は地面に対する高さ方向を限定して示すものではない。なお、+Z軸方向と-Z軸方向とは互いに逆向きの方向である。正負を記載せず、Z軸方向と記載した場合、+Z軸および-Z軸に平行な方向を意味する。本明細書では、半導体基板の上面および下面に平行な直交軸をX軸およびY軸とする。また、半導体基板の上面および下面と垂直な軸をZ軸とする。本明細書では、Z軸の方向を深さ方向と称する場合がある。また、本明細書では、X軸およびY軸を含めて、半導体基板の上面および下面に平行な方向を、水平方向と称する場合がある。 In this specification, technical matters may be explained using orthogonal coordinate axes of the X-axis, Y-axis, and Z-axis. The orthogonal coordinate axes merely identify the relative positions of components, and do not limit a specific direction. For example, the Z-axis does not limit the height direction relative to the ground. The +Z-axis direction and the -Z-axis direction are opposite directions. When the Z-axis direction is described without indicating positive or negative, it means a direction parallel to the +Z-axis and -Z-axis. In this specification, the orthogonal axes parallel to the upper and lower surfaces of the semiconductor substrate are the X-axis and the Y-axis. Also, the axis perpendicular to the upper and lower surfaces of the semiconductor substrate is the Z-axis. In this specification, the direction of the Z-axis may be referred to as the depth direction. Also, in this specification, the direction parallel to the upper and lower surfaces of the semiconductor substrate, including the X-axis and the Y-axis, may be referred to as the horizontal direction.
本明細書において「同一」または「等しい」のように称した場合、製造ばらつき等に起因する誤差を有する場合も含んでよい。当該誤差は、例えば10%以内である。 When terms such as "same" or "equal" are used in this specification, this may include cases in which there is an error due to manufacturing variations, etc. The error is, for example, within 10%.
図1は、本発明の一つの実施形態に係る半導体装置100の一例を示す図である。本例において、半導体装置100は、半導体基板10、絶縁膜20、金属配線30およびチップ識別部40を備える。図1において、半導体基板10、絶縁膜20、金属配線30およびチップ識別部40以外の半導体装置100の構成を省略している。
Figure 1 is a diagram showing an example of a
半導体装置100は、一例として、インバータ等の電力変換装置として機能する。半導体装置100は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)、FWD(Free Wheel Diode)等のダイオードおよびこれらを組み合わせたRC(Reverse Conducting)-IGBT、並びにMOSトランジスタ等を備えてもよい。また、半導体装置100は、一例として、圧力センサとして機能する。半導体装置100は、これらの例に限定されなくてよい。
As an example, the
半導体基板10は、半導体材料で形成された基板である。一例として半導体基板10はシリコン基板であるが、半導体基板10の材料はシリコンに限定されない。
The
絶縁膜20は、半導体基板10上に設けられている。絶縁膜20は、いわゆる層間絶縁膜であってよい。絶縁膜20は、一例として、シリコン酸化膜である。絶縁膜20は、ホウ素元素やリン元素を含んでいてもよい。なお、絶縁膜20には、半導体基板10と金属配線30を接続するコンタクトホールを有していてもよい。また、絶縁膜20の上面を上面21とする。
The insulating
金属配線30は、半導体基板10と接続する配線である。金属配線30は、絶縁膜20上に設けられている。本例において、金属配線30は、アルミニウムシリコン合金(AlSi)である。つまり、金属配線30は、シリコン元素を含む。金属配線30に含まれるシリコン元素の質量パーセント濃度は、一例として、0.5%以上でかつ1.5%以下である。なお、本明細書において、金属配線30および金属膜は、ハッチングで示している。また、金属配線30の上面を上面31とする。
The
チップ識別部40は、上面視において識別可能な文字、記号等がパターニングされてよい。識別可能な文字、記号等とは、例えば、文字、規則的な形状、直線、曲線を含む。具体的には、チップ識別部40には、複数の半導体装置100を識別できるように半導体装置100毎に割り振られた数字等がパターニングされている。例えば、チップ識別部40には、半導体装置100毎にナンバリングされた数字がパターニングされていてよい。また、チップ識別部40には、複数の半導体装置100の種類毎に割り振られた数字がパターニングされていてもよい。チップ識別部40には、複数の半導体装置100の性能毎に割り振られた数字がパターニングされていてもよい。チップ識別部40を設けることにより、複数の半導体装置100を識別可能である。
The
チップ識別部40は、絶縁膜20上に設けられる。チップ識別部40は、金属配線30が設けられない領域に設けられてよい。チップ識別部40は、金属配線30と離れて設けられてよい。チップ識別部40は、後述するシリコン粒子44で構成されている。
The
図2は、半導体装置100の製造方法の一部を説明する図である。半導体装置100の製造方法は、絶縁膜形成段階S101、金属膜形成段階S102、金属配線用レジスト形成段階S103、金属配線形成段階S104、チップ識別部用レジスト形成段階S105およびチップ識別部形成段階S106を備える。
Figure 2 is a diagram illustrating a part of the manufacturing method of the
まず絶縁膜形成段階S101において、半導体基板10上に絶縁膜20を形成する。絶縁膜20は、湿式化学酸化により形成されてよい。絶縁膜20は、化学気相成長(Chemical Vapor Deposition)により形成されてよい。絶縁膜20は、シリコンの熱酸化により形成されてよい。絶縁膜20は、その他公知の方法により形成されてよい。なお、絶縁膜形成段階S101より前に、IGBT、MOSトランジスタ等が半導体基板10に形成されてよい。
First, in the insulating film formation step S101, an insulating
次に金属膜形成段階S102において、絶縁膜20の上面21に金属膜32を形成する。本例において、金属膜32は、スパッタリングにより形成される。金属膜32は、一例として、アルミニウムシリコン合金(AlSi)である。つまり、金属膜32は、金属配線30と同一の材料で形成されている。金属膜32は、シリコン元素を含んでよい。金属配線30は、金属膜32を加工することにより形成される。形成される金属膜32の厚みは、1.0μm以下であってよい。金属膜32の高さ(厚み)は、一例として、0.5μmである。
Next, in the metal film formation step S102, a
金属配線用レジスト形成段階S103において、フォトリソグラフィーを実施する。つまり、金属膜32の上面33にレジスト60のパターンを形成する。本例の金属配線用レジスト形成段階S103のフォトリソグラフィーでは、縮小マスクが用いられる。本明細書において、マスクパターンを縮小して露光するマスクを、縮小マスクとする。具体的には、レンズ縮小率が5倍で、縮小マスクを露光する。つまり、マスクパターンを1/5に縮小し、露光することができる。縮小マスクを用いることにより、微細な金属配線30を形成することができる。縮小マスクを用いる場合は、ウェハ状の半導体基板10に対して複数回露光してよい。
In the metal wiring resist formation step S103, photolithography is performed. That is, a pattern of resist 60 is formed on the
金属配線形成段階S104において、金属配線30を形成する。本例において、金属膜32をエッチングすることにより、金属配線30を形成する。本例では、金属配線形成段階S104において、金属膜32をウェットエッチングする。本例において、ウェットエッチングに用いられる溶液は、酢酸である。ウェットエッチングに用いられる溶液は、酢酸に限定されない。なお、金属配線30を形成した後、レジスト60を除去する。
In the metal wiring formation step S104, the
金属膜32は、シリコン元素を含む。したがって、金属膜32をウェットエッチングすることにより、絶縁膜20の上面21にシリコン残渣42が形成される。シリコン残渣42は、シリコン粒子44の集合である。絶縁膜20の上面21にシリコン残渣42が残った状態であると、金属配線30間を接続し、金属配線30間がショートしてしまう恐れがある。したがって、シリコン残渣42は、除去することが好ましい。なお、金属配線30の近傍に形成されたシリコン残渣42をシリコン残渣42-1、チップ識別部40が設けられる領域におけるシリコン残渣42をシリコン残渣42-2とする。
The
チップ識別部用レジスト形成段階S105において、フォトリソグラフィーを実施する。つまり、シリコン残渣42-2上にレジスト62のパターンを形成する。本例のチップ識別部用レジスト形成段階S105のフォトリソグラフィーでは、通常マスクが用いられる。本明細書において、レンズ縮小率を1倍にして露光するマスクを、通常マスクとする。具体的には、レンズ縮小率が1倍で、通常マスクを露光する。つまり、マスクパターンを縮小せず、露光する。通常マスクを用いる場合は、ウェハ状の半導体基板10に対して1回の露光としてよい。縮小マスクを使用した場合は、露光毎にチップ認識部が繰り返されて形成されるため、チップ識別ができない。通常マスクを用いることで、複数の半導体装置100に対して1回の露光で個別のチップ認識部を形成することができる。また、金属配線30を保護するため、金属配線30の上面31にも、レジスト62のパターンが形成される。一方、シリコン残渣42-1を除去するため、シリコン残渣42-1上には、レジスト62のパターンは形成されない。
In the resist formation step S105 for chip identification parts, photolithography is performed. That is, a pattern of resist 62 is formed on silicon residue 42-2. In the photolithography in the resist formation step S105 for chip identification parts in this example, a normal mask is used. In this specification, a mask that is exposed with a lens reduction ratio of 1 is defined as a normal mask. Specifically, the normal mask is exposed with a lens reduction ratio of 1. That is, the mask pattern is exposed without being reduced. When a normal mask is used, a single exposure may be performed on the wafer-
そして、チップ識別部形成段階S106において、チップ識別部40を形成する。本例において、金属配線形成段階S104において生じたシリコン残渣42-2をエッチングすることにより、チップ識別部40を形成する。本例では、チップ識別部形成段階S106において、シリコン残渣42-2をドライエッチングする。ドライエッチングは、例えば、フッ素や塩素を含むガス、プラズマ等を用いて実施される。ドライエッチングは、公知の方法で実施されてよい。なお、チップ識別部40を形成した後、レジスト62を除去する。
Then, in chip identification part formation step S106, the
チップ識別部形成段階S106において、金属配線30をレジスト62により保護した状態でチップ識別部40を形成する。金属配線30をレジスト62により保護することにより、ドライエッチングによる金属配線30へのダメージを抑制することができる。また、シリコン残渣42-1上には、レジスト62のパターンは形成されないため、シリコン残渣42-1を除去することができる。
In the chip identification part formation step S106, the
本例において、チップ識別部形成段階S106において、シリコン残渣42-2により、チップ識別部40を形成する。したがって、チップ識別部40の形成と金属膜32間のシリコン残渣42-1の除去を同一の工程で実施することができる。そのため、工程数を削減することができる。つまり、金属配線30間のシリコン残渣42-1を除去する工程において、シリコン残渣42-2を使ってチップ識別部40を形成することができる。
In this example, in chip identification part formation step S106, the
チップ識別部形成段階S106の後、熱処理により、金属配線30を活性化させてよい。また、別途金属配線30上に、層間絶縁膜、金属膜、ポリイミド膜等のパッシベーション膜を設けてもよい。
After the chip identification part formation step S106, the
チップ識別部40は、シリコン残渣42-2によって形成される。したがって、チップ識別部40は、シリコン元素が主成分である。チップ識別部40の主成分がシリコン元素であるとは、チップ識別部40の質量パーセント濃度の50%以上がシリコン元素であることであってよい。チップ識別部40の主成分がシリコン元素であるとは、チップ識別部40の質量パーセント濃度の90%以上がシリコン元素であることであってよい。また、チップ識別部40の主成分がシリコン元素であるとは、チップ識別部40の質量パーセント濃度の95%以上がシリコン元素であることであってよい。本例において、チップ識別部40は、シリコン粒子44の集合である。つまり、チップ識別部40は、略全部がシリコン元素で形成されている。図1で示すように、それぞれのシリコン粒子44は、離れている。一部のシリコン粒子44は、他のシリコン粒子44と接していてもよい。
The
また、チップ識別部40は、金属配線30に含まれる金属元素を含んでよい。本例において、チップ識別部40は、アルミニウム元素を含んでもよい。他の例として、チップ識別部40は、銅元素等、その他金属配線を構成する金属元素を含んでよい。チップ識別部40は、シリコン残渣42-2から形成されるため、金属配線30に含まれる金属元素を含む。
The
チップ識別部40は、多結晶シリコン(ポリシリコン)を含んでよい。つまり、シリコン残渣42は、多結晶シリコンを含んでよい。チップ識別部40は、アモルファスシリコン(非晶質シリコン)を含んでよい。つまり、シリコン残渣42は、アモルファスシリコンを含んでよい。シリコン残渣42が多結晶シリコンやアモルファスシリコンの場合でも、適宜エッチングすることによりチップ識別部40を形成することができる。また、形成されたシリコン残渣42が後の工程で酸化される、または常温で酸化することにより酸素を含んでもよい。
The
また、図1で示すようにシリコン残渣42の高さT1は、金属配線30の高さT2と比べて小さい。つまり、チップ識別部40の高さT1は、金属配線30の高さT2と比べて小さくてよい。ここで、チップ識別部40の高さT1は、チップ識別部40の最大の高さであってよい。また、金属配線30の高さT2は、金属配線30の最大の高さであってよい。チップ識別部40の高さT1は、金属配線30の高さT2の60%以下であってよい。チップ識別部40の高さT1は、金属配線30の高さT2の10%以下であってよい。チップ識別部40の高さT1は、金属配線30の高さT2の5%以下であってよい。チップ識別部40の高さT1は、金属配線30の高さT2の1%以下であってよい。チップ識別部40がシリコン残渣42で形成されているため、チップ識別部の高さT1は、金属配線30の高さT2と比べて小さい。
Also, as shown in FIG. 1, the height T1 of the silicon residue 42 is smaller than the height T2 of the
本例では金属膜32(つまり、金属配線30)の高さT2は0.5μmであると説明したが、金属配線30の高さは、1μm以上であってよい。金属配線30の高さT2を大きくすることにより、形成されるシリコン残渣42の高さT1を大きくすることができる。シリコン残渣42の高さT1を大きくすることで、チップ識別部40を認識しやすくなる。またこの場合、金属配線30の高さT2は、5μm以下にすることが好ましい。
In this example, the height T2 of the metal film 32 (i.e., the metal wiring 30) is described as 0.5 μm, but the height of the
本例では金属配線30に含まれるシリコン元素の質量パーセント濃度は、0.5%以上でかつ1.5%以下であると説明したが、金属配線30に含まれるシリコン元素の質量パーセント濃度は、2%以上であってよい。金属配線30に含まれるシリコン元素の質量パーセント濃度を大きくすることで、形成されるシリコン残渣42の高さT1を大きくすることができる。したがって、チップ識別部40を認識しやすくなる。また、金属配線30に含まれるシリコン元素の質量パーセント濃度を大きくしすぎると、金属配線30の特性が劣化する可能性がある。したがって、金属配線30に含まれるシリコン元素の質量パーセント濃度は、10%以下にすることが好ましい。
In this example, the mass percent concentration of silicon elements contained in the
図3は、本発明の他の実施形態に係る半導体装置200の一例を示す図である。図3の半導体装置200は、隣接部50を備える点で、図1の半導体装置100とは異なる。図3の半導体装置200のそれ以外の構成は、図1の半導体装置100と同一であってよい。なお、図3の半導体装置200では、説明のため、図1の半導体装置100から金属配線30の一部を省略している。
Figure 3 is a diagram showing an example of a
図2のチップ識別部用レジスト形成段階S105において、金属配線30の上面31にレジスト62のパターンが形成され、シリコン残渣42-1上には、レジスト62のパターンは形成されないと説明した。金属配線30は、縮小マスクで形成された微細なパターンであり、チップ識別部用レジスト形成段階S105の通常マスクを使用し金属配線30の上面31にのみレジスト62のパターンを設けた場合、レジスト62のパターンにずれが生じる可能性がある。レジスト62のパターンにずれが生じた場合、エッチングの際、金属配線30にダメージを与えてしまう。したがって、金属配線30に隣接したシリコン残渣42-1上にも、レジスト62が設けられることが好ましい。
In the step S105 of forming a resist for the chip identification part in FIG. 2, it has been explained that the pattern of resist 62 is formed on the
本例において、隣接部50は、金属配線30に隣接して設けられる。隣接部50は、金属配線30からの距離が5μm以下である範囲に設けられることが好ましい。つまり、隣接部50と隣接部50と最も近い金属配線30との最長距離D1は、5μm以下である。この場合、例えば金属配線30間の距離D2が10μmの場合でも、それぞれの隣接部50が接続することがなく、金属配線30間がショートするのを防ぐことができる。
In this example, the
隣接部50は、チップ識別部40と同一の工程により形成されてよい。つまり、隣接部50も、シリコン残渣42により形成されてよい。したがって、隣接部50は、シリコン元素が主成分であってよい。つまり、隣接部50は、シリコン粒子44の集合であってよい。
The
また、隣接部50の高さT3は、チップ識別部の高さT1と同一であってよい。隣接部50の高さT3は、隣接部50の最大の高さであってよい。また、隣接部50の高さT3とチップ識別部の高さT1が同一であるとは、50%以上の誤差を含んでよい。
The height T3 of the
図4は、半導体装置200の製造方法の一部を説明する図である。図4において、図2のチップ識別部用レジスト形成段階S105の他の例を示している。
Figure 4 is a diagram illustrating a part of the manufacturing method of the
本例において、図2のチップ識別部用レジスト形成段階S105と異なり、レジスト62は、金属配線30に隣接したシリコン残渣42-1上にも形成されている。このようにレジスト62を形成することにより、隣接部50を設けることができる。
In this example, unlike the resist formation step S105 for the chip identification portion in FIG. 2, the resist 62 is also formed on the silicon residue 42-1 adjacent to the
図5は、本発明の他の実施形態に係る半導体装置300の一例を示す図である。図5の半導体装置300は、シリコン粒子44が絶縁膜20の上面21に入りこんでいる点で、図1の半導体装置100とは異なる。図5の半導体装置300のそれ以外の構成は、図1の半導体装置100と同一であってよい。
Figure 5 is a diagram showing an example of a
本例では、シリコン粒子44が絶縁膜20の上面21に入りこんでいる。本例のように、チップ識別部40を形成するすべてのシリコン粒子44が絶縁膜20の上面21に入り込んでもよい。チップ識別部40を形成する一部のシリコン粒子44が絶縁膜20の上面21に入り込み、他の一部のシリコン粒子44が図1のように絶縁膜20の上面21に設けられてもよい。
In this example, the
図6は、本発明の他の実施形態に係る半導体装置400の一例を示す図である。図6の半導体装置400は、チップ識別部40を覆う保護膜70を備える点で、図1の半導体装置100とは異なる。図6の半導体装置400のそれ以外の構成は、図1の半導体装置100と同一であってよい。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a
本例では、半導体装置400は、チップ識別部40を覆う保護膜70を備える。保護膜70は、絶縁膜20および金属配線30を覆っていてよい。保護膜70は、金属配線30と電気的に接続するボンディングパット部(不図示)を露出する開口を備えていてよい。保護膜70は、ポリイミド膜等であってよい。保護膜70を備えることで、チップ識別部40を保護することができる。保護膜70は、チップ識別部40の形状に沿った凹凸を有してよい。また、保護膜70を備えることで、チップ識別部40の視認性を向上することができる。
In this example, the
図7は、比較例にかかる半導体装置500の一例を示す図である。図7の半導体装置500は、チップ識別部80が金属膜32で形成されている(チップ識別部80がハッチングで示されている)点で、図1の半導体装置100とは異なる。図7の半導体装置500のそれ以外の構成は、図1の半導体装置100と同一であってよい。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a
図8、図9は半導体装置500の製造方法の一部を説明する図である。半導体装置500の製造方法は、絶縁膜形成段階S201、金属膜形成段階S202、金属配線用レジスト形成段階S203、金属配線形成段階S204、チップ識別部用レジスト形成段階S205、チップ識別部形成段階S206、シリコン残渣除去用レジスト形成段階S207およびシリコン残渣除去段階S208を備える。図8では、絶縁膜形成段階S201、金属膜形成段階S202、金属配線用レジスト形成段階S203および金属配線形成段階S204を示している。また、図9では、チップ識別部用レジスト形成段階S205、チップ識別部形成段階S206、シリコン残渣除去用レジスト形成段階S207およびシリコン残渣除去段階S208を示している。
8 and 9 are diagrams for explaining a part of the manufacturing method of the
図8の絶縁膜形成段階S201は、図2の絶縁膜形成段階S101と同一であってよい。図8の金属膜形成段階S202は、図2の金属膜形成段階S102と同一であってよい。 The insulating film formation step S201 of FIG. 8 may be the same as the insulating film formation step S101 of FIG. 2. The metal film formation step S202 of FIG. 8 may be the same as the metal film formation step S102 of FIG. 2.
図8の金属配線用レジスト形成段階S203において、フォトリソグラフィーを実施する。つまり、金属膜32の上面33にレジスト60のパターンを作成する。本例の金属配線用レジスト形成段階S203のフォトリソグラフィーでは、縮小マスクが用いられる。縮小マスクを用いることにより、微細な金属配線30を形成することができる。また、本例において、図2の金属配線用レジスト形成段階S103と異なり、チップ識別部80が形成される領域もレジスト60で覆われる。
In the metal wiring resist formation step S203 of FIG. 8, photolithography is performed. That is, a pattern of resist 60 is created on the
図8の金属配線形成段階S204において、金属配線30を形成する。本例において、金属膜32をエッチングすることにより、金属配線30を形成する。本例では、金属配線形成段階S204において、金属膜32をウェットエッチングする。本例において、ウェットエッチングに用いられる溶液は、酢酸である。ウェットエッチングに用いられる溶液は、酢酸に限定されない。また、本例において、図2の金属配線形成段階S104と異なり、チップ識別部80が形成される領域にも金属膜32が設けられている。本例では、チップ識別部80が形成される領域の金属膜32を金属膜32-1とする。なお、金属配線30を形成した後、レジスト60を除去する。
In the metal wiring formation step S204 of FIG. 8, the
図9のチップ識別部用レジスト形成段階S205において、フォトリソグラフィーを実施する。本例では、金属膜32-1の上面33にレジスト62のパターンを形成する。本例のチップ識別部用レジスト形成段階S205のフォトリソグラフィーでは、通常マスクが用いられる。また、金属配線30を保護するため、金属配線30の上面31にも、レジスト62のパターンが作成される。
In the chip identification part resist formation step S205 in FIG. 9, photolithography is performed. In this example, a resist 62 pattern is formed on the
そして、図9のチップ識別部形成段階S206において、チップ識別部80を形成する。本例において、金属配線形成段階S204と同様に、金属膜32-1をエッチングすることにより、金属配線30を形成する。本例では、金属配線形成段階S206において、金属膜32-1をウェットエッチングする。本例において、ウェットエッチングに用いられる溶液は、酢酸である。ウェットエッチングに用いられる溶液は、酢酸に限定されない。なお、チップ識別部80を形成した後、レジスト62を除去する。
Then, in the chip identification part formation step S206 of FIG. 9, the
図9のチップ識別部用レジスト形成段階S207において、フォトリソグラフィーを実施する。本例では、金属配線30の上面31およびチップ識別部80の上面41にレジスト64のパターンを形成する。本例のチップ識別部用レジスト形成段階S207のフォトリソグラフィーでは、通常マスクまたは縮小マスクが用いられる。
In the step S207 of forming a resist for the chip identification part in FIG. 9, photolithography is performed. In this example, a pattern of resist 64 is formed on the
シリコン残渣除去段階S208において、金属配線形成段階S204およびチップ識別部形成段階S206において生じたシリコン残渣42をエッチングする。本例では、シリコン残渣除去段階S208において、シリコン残渣42をドライエッチングする。ドライエッチングは、例えば、フッ素や塩素を含むガス、プラズマ等を用いて実施される。ドライエッチングは、公知の方法で実施されてよい。 In the silicon residue removal step S208, the silicon residue 42 generated in the metal wiring formation step S204 and the chip identification portion formation step S206 is etched. In this example, in the silicon residue removal step S208, the silicon residue 42 is dry etched. Dry etching is performed using, for example, a gas or plasma containing fluorine or chlorine. Dry etching may be performed by a known method.
半導体装置100の製造方法と半導体装置500の製造方法を比較すると、半導体装置500の製造方法は、工程数が多い。これは、半導体装置500の製造方法ではチップ識別部形成段階S206およびシリコン残渣除去段階S208を実施するために、2回のフォトリソグラフィー工程を実施しているためである。一方、半導体装置100の製造方法では、チップ識別部形成段階S106において、チップ識別部40の形成とシリコン残渣42の除去を同一の工程で実施している。したがって、フォトリソグラフィー工程を少なくすることができ、工程数を削減することが可能である。
Comparing the manufacturing method of
なお、金属配線用レジスト形成段階S203とチップ識別部用レジスト形成段階S205を同一の工程で実施すれば、工程数を削減できるが、レジスト60のパターンは複数の半導体装置100で共通なのに対し、レジスト62のパターンは半導体装置100毎に異なる。このため、レジスト60のマスクと、レジスト62のマスクをそれぞれ用意して、それぞれフォトリソグラフィーを行わなければならない。また、金属配線用レジスト形成段階S203において使用される縮小マスクとチップ識別部用レジスト形成段階S205において使用される通常マスクで、露光する場合のレンズ縮小率がそれぞれ異なる。したがって、金属配線用レジスト形成段階S203とチップ識別部用レジスト形成段階S205を通常マスクを用いて同一の工程で実施すると、金属配線30の加工精度が落ちてしまう。本例の半導体装置100の製造方法では、金属配線30の加工精度を低下させずに工程数の削減が可能である。
If the metal wiring resist formation step S203 and the chip identification part resist formation step S205 are performed in the same process, the number of steps can be reduced, but while the pattern of the resist 60 is common to
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 The present invention has been described above using an embodiment, but the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiment. It is clear to those skilled in the art that various modifications and improvements can be made to the above embodiment. It is clear from the claims that forms with such modifications or improvements can also be included in the technical scope of the present invention.
10・・半導体基板、20・・絶縁膜、21・・上面、30・・金属配線、31・・上面、32・・金属膜、33・・上面、40、80・・チップ識別部、41・・上面、42・・シリコン残渣、44・・シリコン粒子、50・・隣接部、60・・レジスト、62・・レジスト、64・・レジスト、70・・保護膜、100・・半導体装置、200・・半導体装置、300・・半導体装置、400・・半導体装置、500・・半導体装置 10: semiconductor substrate, 20: insulating film, 21: upper surface, 30: metal wiring, 31: upper surface, 32: metal film, 33: upper surface, 40, 80: chip identification part, 41: upper surface, 42: silicon residue, 44: silicon particles, 50: adjacent part, 60: resist, 62: resist, 64: resist, 70: protective film, 100: semiconductor device, 200: semiconductor device, 300: semiconductor device, 400: semiconductor device, 500: semiconductor device
Claims (15)
前記半導体基板上に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜上に設けられ、シリコン元素を含む金属配線と、
前記絶縁膜上に設けられ、シリコン元素が主成分であるチップ識別部と
を備え、
前記チップ識別部は、シリコン粒子の集合である
半導体装置。 A semiconductor substrate;
an insulating film provided on the semiconductor substrate;
a metal wiring including silicon element provided on the insulating film;
a chip identification part provided on the insulating film and mainly composed of silicon elements ;
The chip identification portion is a collection of silicon particles.
Semiconductor device.
請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 , wherein the silicon particles are spaced apart from each other in the chip identification portion.
請求項1または2に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 , wherein the silicon particles are embedded in an upper surface of the insulating film.
請求項1から3のいずれか一項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 , wherein the chip identification portion includes a metal element contained in the metal wiring.
請求項1から4のいずれか一項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 , wherein the height of the chip identification portion is 60% or less of the height of the metal wiring.
前記隣接部の高さは、前記チップ識別部の高さと同一である
請求項1から5のいずれか一項に記載の半導体装置。 Further comprising an adjacent portion provided adjacent to the metal wiring and mainly composed of silicon element,
The semiconductor device according to claim 1 , wherein a height of the adjacent portion is the same as a height of the chip identification portion.
請求項1から6のいずれか一項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 , wherein the chip identification portion includes polycrystalline silicon.
請求項1から7のいずれか一項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 , wherein the chip identification portion includes amorphous silicon.
請求項1から8のいずれか一項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 , further comprising a protective film covering the chip identification portion.
請求項1から9のいずれか一項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 , wherein the height of the metal wiring is not less than 0.5 μm and not more than 5 μm.
請求項1から10のいずれか一項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 , wherein a mass percent concentration of silicon contained in the metal wiring is 0.5% or more and 10% or less.
前記絶縁膜上にシリコン元素を含む金属膜を形成する段階と、
前記金属膜をエッチングし、金属配線を形成する段階と、
前記金属配線を形成する段階において生じたシリコン残渣をエッチングし、チップ識別部を形成する段階と
を備える半導体装置の製造方法。 forming an insulating film on a semiconductor substrate;
forming a metal film containing silicon on the insulating film;
etching the metal film to form a metal wiring;
and forming a chip identification portion by etching silicon residue generated in the step of forming the metal wiring.
請求項12に記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 12 , wherein in the step of forming the chip identification portion, the chip identification portion is formed in a state in which the metal wiring is protected by a resist.
請求項12または13に記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 12 or 13 , wherein in the step of forming the metal wiring, the metal film is wet-etched.
請求項12から14のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 12 , wherein in the step of forming the chip identification portion, the silicon residue is dry etched.
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