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JP2002217198A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
JP2002217198A
JP2002217198A JP2001011912A JP2001011912A JP2002217198A JP 2002217198 A JP2002217198 A JP 2002217198A JP 2001011912 A JP2001011912 A JP 2001011912A JP 2001011912 A JP2001011912 A JP 2001011912A JP 2002217198 A JP2002217198 A JP 2002217198A
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JP
Japan
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insulating film
semiconductor
interlayer insulating
film
semiconductor device
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001011912A
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Japanese (ja)
Inventor
Jun Tanaka
順 田中
Yoshiharu Otani
美晴 大谷
Katsuhiko Hotta
勝彦 堀田
Yasumichi Suzuki
康道 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi Solutions Technology Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi ULSI Systems Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Hitachi ULSI Systems Co Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2001011912A priority Critical patent/JP2002217198A/en
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device, an interlayer film for which is made of organic polymer material, porous inorganic material, or porous organic polymer material, of a small relative dielectric constant, where the moisture resistance of elements themselves of the semiconductor device is improved more reliable. SOLUTION: When interlayer insulation films 213, 216 are made of organic polymer material, porous inorganic material, or porous organic polymer material, the lower part of a partition (guard ring) 227 is formed in an inner part 206 of a semiconductor substrate so as to surround an element, where the partition (guard ring) 227 is made of material from which a wiring layer is formed so as to surround the periphery of the element in order to prevent moisture from coming into and getting through from the periphery of the element. Otherwise, a passivation film 225 formed on the top surface on the element is formed up to the outer periphery of an end of the element, so as to coat the element, or the passivation film 225 is formed at the outer periphery of an end of the element so as to embed the element in the semiconductor substrate.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に係り、
特に比誘電率が3.0以下の低誘電率材料である有機絶
縁膜あるいは多孔質無機膜を層間絶縁膜に用いた半導体
装置の耐湿信頼性向上に好適な構造を有する半導体装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device,
In particular, the present invention relates to a semiconductor device having a structure suitable for improving moisture resistance reliability of a semiconductor device using an organic insulating film or a porous inorganic film which is a low dielectric constant material having a relative dielectric constant of 3.0 or less as an interlayer insulating film.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子の高集積化とチップサイズの
縮小に伴い、配線の微細化、狭ピッチ化および多層化が
進められている。一方、設計ルールが微細になるに従っ
て、配線遅延が素子全体の信号遅延に占める割合は増加
する。
2. Description of the Related Art With the increase in the degree of integration of semiconductor devices and the reduction in chip size, finer wirings, narrower pitches, and multilayers have been promoted. On the other hand, as the design rule becomes finer, the ratio of the wiring delay to the signal delay of the entire device increases.

【0003】信号速度は、配線抵抗(R)と配線間容量
(C)の積(RC)によって決まり、配線抵抗Rを下げる
か、配線間容量Cを小さくすることでRCを減少させるこ
とが、配線遅延を低減するために必要な技術である。
The signal speed is determined by the product (RC) of the wiring resistance (R) and the capacitance between wirings (C), and it is possible to reduce RC by lowering the wiring resistance R or reducing the capacitance C between wirings. This is a technique necessary to reduce wiring delay.

【0004】このため、配線間容量Cを小さく抑制する
ための層間絶縁膜の低誘電率化は、半導体装置の低消費
電力化、高速化などの要求に伴い必須となっている。
[0004] For this reason, a reduction in the dielectric constant of the interlayer insulating film for suppressing the capacitance C between wirings is indispensable in accordance with demands for lower power consumption and higher speed of the semiconductor device.

【0005】そこで、半導体装置の層間絶縁膜として、
従来のCVD法(化学的気相堆積法)で形成されるシリ
コン酸化膜に替わって、より誘電率の低い材料が必要と
され、比誘電率が3.0以下の層間絶縁膜材料が盛んに
検討されている。この様な材料としては、有機芳香族系
ポリマ材料や膜中の密度を低減させた多孔質無機系材
料、あるいは多孔化有機ポリマが挙げられる。
Therefore, as an interlayer insulating film of a semiconductor device,
Instead of the silicon oxide film formed by the conventional CVD method (chemical vapor deposition method), a material having a lower dielectric constant is required, and an interlayer insulating film material having a relative dielectric constant of 3.0 or less is actively used. Are being considered. Examples of such a material include an organic aromatic polymer material, a porous inorganic material having a reduced density in a film, and a porous organic polymer.

【0006】このような材料の一つである有機ポリマを
層間絶縁膜として使った場合の半導体素子の配線形成方
法を、図1の工程図にしたがって順次説明する。
A method for forming a wiring of a semiconductor device when an organic polymer, which is one of such materials, is used as an interlayer insulating film will be sequentially described with reference to the process chart of FIG.

【0007】まず、絶縁基板101上にアルミニウム製の
配線102を形成し(図1(a)工程)、次いで、有機ポリ
マ低誘電率膜103を塗布、加熱し、成膜する(図1(b)
工程)。
First, an aluminum wiring 102 is formed on an insulating substrate 101 (step (a) in FIG. 1), and then an organic polymer low dielectric constant film 103 is applied and heated to form a film (FIG. 1 (b)). )
Process).

【0008】次に、窒化シリコン膜104をCVD法により成
膜する(図1(c)工程)。次いで、窒化シリコン膜104
に開口を形成し、窒化シリコン膜をハードマスクとして
有機ポリマ低誘電率膜103に開口(ビアホール)105を形
成する(図1(d)工程)。
Next, a silicon nitride film 104 is formed by a CVD method (FIG. 1C). Next, the silicon nitride film 104
An opening (via hole) 105 is formed in the organic polymer low dielectric constant film 103 using the silicon nitride film as a hard mask (step (d) in FIG. 1).

【0009】次に、TiNバリア層106を形成した後、
タングステン配線107を開口部に埋め込み、配線層を形
成する(図1(e)工程)。
Next, after forming the TiN barrier layer 106,
The tungsten wiring 107 is buried in the opening to form a wiring layer (FIG. 1E).

【0010】このとき、タングステン配線107をビアホ
ール105に埋め込む際に、有機ポリマ絶縁膜103の透湿に
より、ビアホール105内で水分の脱ガスが起こり、ポイ
ズンドビアとよばれる配線の埋め込み不良によるビアホ
ール105内での配線間接続不良の原因となるので、有機
ポリマ絶縁膜103の透湿性を問題としている。
At this time, when the tungsten wiring 107 is buried in the via hole 105, moisture is degassed in the via hole 105 due to the moisture permeation of the organic polymer insulating film 103, and the inside of the via hole 105 due to a poor filling of the wiring called a poisoned via is generated. Therefore, the moisture permeability of the organic polymer insulating film 103 is a problem.

【0011】なお、この種の技術に関連するものとして
は、例えば2000年インターナショナル・インターコ
ネクト・テクノロジー・コンンファレンス講演集、P1
58〜P160(Proceedings of the 2000 Internatio
nal Interconnect Technology Conference、 P158-P16
8)が挙げられる。
[0011] Incidentally, those related to this kind of technology include, for example, the 2000 International Interconnect Technology Conference Lecture Book, P1
58-P160 (Proceedings of the 2000 Internatio
nal Interconnect Technology Conference, P158-P16
8).

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の素子形成方
法では、上部タングステン配線107を埋め込む際の水分
の透過や脱ガスのみを課題としているが、有機芳香族系
ポリマ材料や膜中の密度を低減させた多孔質無機系材
料、あるいは多孔化有機ポリマを層間絶縁膜として半導
体素子に用いる場合に、配線を形成する際の層間絶縁膜
の透湿性だけでなく、形成後の素子自体の耐湿信頼性が
重要な課題となると言える。
In the above-described conventional device forming method, only the permeation and degassing of moisture when the upper tungsten wiring 107 is buried is a problem, but the density in the organic aromatic polymer material or film is reduced. When a reduced porous inorganic material or porous organic polymer is used as an interlayer insulating film for a semiconductor device, not only the moisture permeability of the interlayer insulating film when forming wiring, but also the moisture resistance of the device itself after formation. Sex is an important issue.

【0013】CVD法で成膜するシリコン酸化膜やシリ
コン窒化膜などの絶縁膜とは異なり、有機絶縁膜自体に
は、水分の透過を遮断することも、水分の吸着を抑制す
る機能はなく、また、多孔質化した無機材料でも孔内部
への水分の透過、吸着が懸念される。
Unlike an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film formed by a CVD method, the organic insulating film itself does not have a function of blocking the permeation of moisture or suppressing the adsorption of moisture. In addition, even with a porous inorganic material, there is a concern about permeation and adsorption of moisture into the pores.

【0014】更に、民生利用の半導体製品の場合には、
半導体素子の大半は樹脂封止のパッケージ製品として使
用される。封止樹脂の主成分はエポキシ系材料でできて
おり、これ自体も水分の透過、吸着するので、内部の半
導体素子に対して、水分の透過を遮断する効果は全くな
い。
Further, in the case of semiconductor products for consumer use,
Most semiconductor elements are used as resin-sealed package products. The main component of the sealing resin is an epoxy-based material, which itself permeates and adsorbs moisture, and thus has no effect of blocking the permeation of moisture to the internal semiconductor element.

【0015】以上のような水分の透過、吸着により、半
導体素子内部にて配線の腐食が引き起こされ、半導体素
子の信頼性不良が重要な問題となる。
The permeation and adsorption of moisture as described above cause corrosion of wiring inside the semiconductor element, and the poor reliability of the semiconductor element becomes an important problem.

【0016】本発明はこのような課題を背景に提案する
ものであり、層間絶縁膜の低誘電率化を図り、配線間容
量を抑制して、低消費電力化、高速化を押し進める上で
必要不可欠である有機ポリマ材料や多孔質無機系材料、
あるいは多孔化有機ポリマを層間絶縁膜に用いた半導体
装置において、上記問題点を解決し、素子自体の耐湿信
頼性を向上させた半導体装置を提供することを目的とす
る。
The present invention is proposed in view of such a problem, and is necessary for reducing the dielectric constant of an interlayer insulating film, suppressing the capacitance between wirings, and promoting low power consumption and high speed. Indispensable organic polymer materials and porous inorganic materials,
Alternatively, it is an object of the present invention to provide a semiconductor device using a porous organic polymer for an interlayer insulating film, which solves the above problems and improves the humidity resistance of the element itself.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
下記により、上記課題を解決する。すなわち、配線層と
層間絶縁膜層を含む半導体装置において、周辺部からの
吸湿、透湿を防ぐ目的で素子周辺を囲うように配線層を
形成する材料から構成された隔壁部(本発明ではガード
リング部と称する)の下部が、半導体基板の内部に埋め
込むように形成することを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
The following problems are solved by the following. That is, in a semiconductor device including a wiring layer and an interlayer insulating film layer, in order to prevent moisture absorption and moisture permeation from a peripheral portion, a partition wall portion formed of a material for forming a wiring layer so as to surround an element periphery (in the present invention, a guard portion) The lower portion of the ring portion is formed so as to be embedded in the semiconductor substrate.

【0018】なお、上記隔壁部が形成される素子周辺と
は、トランジスタやキャパシタ等が形成される主面に対
するその周辺の意であることは言うまでもない。これに
より、素子周辺や基板と層間絶縁膜の界面から層間絶縁
膜内を透過してくる水分を遮蔽し、素子自体の耐湿信頼
性を向上する。
It is needless to say that the periphery of the element on which the partition wall is formed refers to the periphery with respect to the main surface on which transistors, capacitors, etc. are formed. This shields moisture permeating the inside of the interlayer insulating film from around the element or from the interface between the substrate and the interlayer insulating film, thereby improving the humidity resistance reliability of the element itself.

【0019】また、本発明の半導体装置は、吸湿、透湿
を防ぐ目的で素子最表面に形成されるパッシベーション
膜が、素子端部の外周辺部まで素子を被覆するように形
成することを特徴とする。これにより、素子表面のみな
らず素子周辺から層間絶縁膜内を透過してくる水分を遮
蔽し、素子自体の耐湿信頼性を向上する。
Further, the semiconductor device of the present invention is characterized in that a passivation film formed on the outermost surface of the element for preventing moisture absorption and moisture permeation is formed so as to cover the element up to the outer peripheral portion of the element end. And This shields the moisture permeating the inside of the interlayer insulating film not only from the element surface but also from the element periphery, thereby improving the humidity resistance reliability of the element itself.

【0020】また、本発明の半導体装置は、吸湿、透湿
を防ぐ目的で素子最表面に形成されるパッシベーション
膜が、素子端部の外周辺部にて半導体基板の内部に埋め
込むように形成されて素子を被覆することを特徴とす
る。これにより、素子表面のみならず素子周辺や基板と
層間絶縁膜の界面から層間絶縁膜内を透過してくる水分
を遮蔽し、素子自体の耐湿信頼性を向上する。
Further, in the semiconductor device of the present invention, a passivation film formed on the outermost surface of the element for preventing moisture absorption and moisture permeation is formed so as to be buried in the inside of the semiconductor substrate at the outer periphery of the element end. The element is covered with the element. This shields not only the element surface but also the moisture permeating through the inside of the interlayer insulating film from around the element and from the interface between the substrate and the interlayer insulating film, thereby improving the humidity resistance reliability of the element itself.

【0021】また、本発明の半導体装置は、半導体素子
周辺のガードリングの下部が半導体基板の内部に埋め込
むように形成されて、かつ最表面のパッシベーション膜
が素子端部の外周辺部まで素子を被覆するように形成す
ることを特徴とする。
Further, in the semiconductor device of the present invention, the lower part of the guard ring around the semiconductor element is formed so as to be embedded in the inside of the semiconductor substrate, and the passivation film on the outermost surface extends the element to the outer peripheral part of the element end. It is characterized by being formed so as to cover.

【0022】また、本発明の半導体装置は、半導体素子
周辺のガードリングの下部が半導体基板の内部に埋め込
むように形成されて、かつ素子端部の外周辺部にて半導
体基板の内部に埋め込むように形成されて素子を被覆す
るように形成することを特徴とする。
Further, in the semiconductor device of the present invention, the lower part of the guard ring around the semiconductor element is formed so as to be embedded in the semiconductor substrate, and the guard ring is embedded inside the semiconductor substrate at the outer periphery of the element end. Formed so as to cover the element.

【0023】また、本発明で用いられる層間絶縁膜は、
有機ポリマ材料や膜中の密度を低減させた多孔質無機系
材料、あるいは多孔化有機ポリマを用いて形成すること
を特徴とする。
The interlayer insulating film used in the present invention is:
It is characterized by being formed using an organic polymer material, a porous inorganic material whose density in the film is reduced, or a porous organic polymer.

【0024】有機ポリマ材料の例としては、ポリイミ
ド、ポリパラキシリレン、ポリアリーレンエーテル、ポ
リアリーレン、ベンズシクロブテン、ポリナフタレン等
の材料が挙げられる。
Examples of the organic polymer material include materials such as polyimide, polyparaxylylene, polyarylene ether, polyarylene, benzcyclobutene, and polynaphthalene.

【0025】多孔質無機系材料の例としては、Hydrogen
Silsesquioxane(H−SiO)構造の無機SOG(S
pin on Glass)材やMethyl Silsesquioxan
e(CH3―SiO)構造の有機SOGを基本として膜内
部を多孔質化することで比誘電率を3.0未満に下げた
材料が挙げられる。
Examples of porous inorganic materials include Hydrogen
Silesquioxane (H-SiO) structured inorganic SOG (S
pin on Glass) material or Methyl Silsesquioxan
A material whose relative dielectric constant is reduced to less than 3.0 by making the inside of the film porous based on an organic SOG having an e (CH 3 —SiO) structure is exemplified.

【0026】また、本発明で用いられるパッシベーショ
ン膜が窒化シリコンを主成分として形成することを特徴
とする。窒化シリコンが、水分を遮断することは周知の
ことであり、素子を被覆して水分の透過を防ぐための膜
に対しては、最適の材料である。
Further, the present invention is characterized in that the passivation film used in the present invention is formed mainly of silicon nitride. It is well known that silicon nitride blocks moisture, and is an optimal material for a film for covering an element to prevent moisture from permeating.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施例を図面に
したがって具体的に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

【0028】[0028]

【実施例】<実施例1>図2は、第1の実施例である半
導体DRAM(Dynamic Random Access Memory)素子を
説明するための断面図である。p型半導体基板201上
の素子分離領域に、良く知られたドライエッチング法を
用いて深さ300〜400nm程度の溝202を選択的
に形成する。
<Embodiment 1> FIG. 2 is a sectional view for explaining a semiconductor DRAM (Dynamic Random Access Memory) element according to a first embodiment. A groove 202 having a depth of about 300 to 400 nm is selectively formed in a device isolation region on a p-type semiconductor substrate 201 by using a well-known dry etching method.

【0029】次に、溝202の内壁に生じたエッチング
ダメージ層を除去するために、例えば850℃〜900
℃程度のウエット酸化法による薄い酸化膜(10nm程
度)203を形成し、その後、溝202内を含む基板2
01の主面に、例えばオゾンおよびテトラエトキシシラ
ンをソースガスに用いたプラズマCVD法で300〜4
00nm程度の酸化膜204を形成する。
Next, in order to remove the etching damage layer formed on the inner wall of the groove 202, for example, 850 ° C. to 900 ° C.
A thin oxide film (about 10 nm) 203 is formed by a wet oxidation method at about
01 is formed on the main surface by plasma CVD using, for example, ozone and tetraethoxysilane as a source gas.
An oxide film 204 of about 00 nm is formed.

【0030】次に、酸化膜204を化学機械研磨(CM
P)法を用いて研磨を行い、溝202以外の領域の酸化
膜204を除去して、溝202中に酸化膜204を残存
させる。
Next, the oxide film 204 is subjected to chemical mechanical polishing (CM).
Polishing is performed using the P) method to remove the oxide film 204 in a region other than the groove 202 and leave the oxide film 204 in the groove 202.

【0031】次に、基板201のメモリアレイ形成領域
にリンを選択的にイオン打ち込みを行い、n型ウエル領
域205を形成する。その後、n型ウエル領域205の
主面にボロンを選択的にイオン打ち込み、p型ウエル領
域206を形成する。次に、基板201上に850℃程
度のウエット酸化処理を施して、p型ウエル領域206
の表面に7nm程度の酸化膜からなるゲート絶縁膜20
7を形成する。そして、ゲート絶縁膜207上にゲート
電極208を形成する。この工程において、ゲート電極
208と一体化されたワード線も一緒に形成される。
Next, phosphorus is selectively ion-implanted into the memory array formation region of the substrate 201 to form an n-type well region 205. Thereafter, boron is selectively ion-implanted into the main surface of the n-type well region 205 to form a p-type well region 206. Next, a wet oxidation process at about 850 ° C.
Gate insulating film 20 made of an oxide film of about 7 nm
7 is formed. Then, a gate electrode 208 is formed over the gate insulating film 207. In this step, a word line integrated with the gate electrode 208 is also formed.

【0032】ゲート電極208およびワード線(WL)
は、70nm程度のリンが導入された多結晶シリコン膜
をCVD法で形成してから、その上に50nm程度のタ
ングステンナイトライド膜および100nm程度のタン
グステン膜をスパッタ法で形成する。そして、更にその
上に150nm程度の窒化シリコン膜からなるキャップ
絶縁膜209をCVD法で形成した後、これらの膜をパ
ターニングすることによって完成する。次に、p型ウエ
ル領域206の主面上に50nm〜100nm程度の窒
化シリコン膜をCVD法で形成した後、窒化シリコン膜
に良く知られたRIE(Reactive Ion Etching)を用い
て異方性エッチングを施し、ゲート電極208の側壁に
サイドウオールスペーサ211を形成する。この工程に
おいて、サイドウオールスペーサ211はワード線(W
L)の側壁にも形成される。
Gate electrode 208 and word line (WL)
Is to form a polycrystalline silicon film into which phosphorus of about 70 nm is introduced by a CVD method, and then form a tungsten nitride film of about 50 nm and a tungsten film of about 100 nm thereon by a sputtering method. Then, a cap insulating film 209 made of a silicon nitride film of about 150 nm is further formed thereon by a CVD method, and then these films are patterned to complete the process. Next, after a silicon nitride film of about 50 nm to 100 nm is formed on the main surface of the p-type well region 206 by a CVD method, anisotropic etching is performed on the silicon nitride film using well-known RIE (Reactive Ion Etching). To form a sidewall spacer 211 on the side wall of the gate electrode 208. In this step, the side wall spacers 211 are connected to the word lines (W
L) is also formed on the side wall.

【0033】次に、n型半導体領域210の主面にヒ素
をイオン打ち込みし、n型半導体領域212を形成す
る。この工程により、LDD構造(Lightly Doped Drai
n)のメモリセル選択用電界効果トランジスタが形成さ
れる。
Next, arsenic is ion-implanted into the main surface of the n-type semiconductor region 210 to form an n-type semiconductor region 212. By this step, the LDD structure (Lightly Doped Drai
The n) field effect transistor for memory cell selection is formed.

【0034】次に、p型半導体基板201の主面上に第
1の層間絶縁膜213を形成する。第1の層間絶縁膜2
13は、多孔質無機SOG材((株)東京応化製、商品
名OCL−T32)を用いて、スピン塗布し、最終加熱
条件として400℃で60分間加熱して形成する。
Next, a first interlayer insulating film 213 is formed on the main surface of the p-type semiconductor substrate 201. First interlayer insulating film 2
No. 13 is formed by spin coating using a porous inorganic SOG material (trade name: OCL-T32, manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) and heating at 400 ° C. for 60 minutes as a final heating condition.

【0035】次に、n型半導体領域212上の第1の層
間絶縁膜213を選択的に除去する。即ち、第1の層間
絶縁膜213上に接続孔形成用のレジストTDUR−P
036(東京応化工業(株)製の商品名)を用いて、接
続孔1214Aおよび接続孔1214B形成用のレジス
トパターンを形成する。
Next, the first interlayer insulating film 213 on the n-type semiconductor region 212 is selectively removed. That is, a resist TDUR-P for forming a connection hole is formed on the first interlayer insulating film 213.
Using 036 (trade name, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), a resist pattern for forming the connection holes 1214A and 1214B is formed.

【0036】次に、上記レジストパターンをマスクにし
て、少なくともCF4を含むプラズマガスを用いて第1
の層間絶縁膜213をエッチングし、接続孔214Aお
よび接続孔214Bを形成する。その後、レジスト膜を
酸素アッシングにより完全に除去し、接続孔214A、
接続孔214Bのそれぞれの内部に導電プラグ215を
形成する。このとき、アッシングによる除去は、高周波
誘導結合型アッシング装置を用いる。
Next, using the resist pattern as a mask, a first gas is formed using a plasma gas containing at least CF 4 .
Is etched to form a connection hole 214A and a connection hole 214B. Thereafter, the resist film is completely removed by oxygen ashing, and the connection holes 214A,
A conductive plug 215 is formed inside each of the connection holes 214B. At this time, the removal by ashing uses a high frequency inductive coupling type ashing device.

【0037】導電プラグ215は、第1の層間絶縁膜2
13上に不純物が導入された多結晶シリコン膜をCVD
法で形成した後、この多結晶シリコン膜をCMP法を用
いて研磨することによって接続孔内にのみ選択的に形成
される。
The conductive plug 215 is formed on the first interlayer insulating film 2.
13 is a polycrystalline silicon film doped with impurities.
After being formed by the method, the polycrystalline silicon film is selectively formed only in the connection hole by polishing using a CMP method.

【0038】次に、接続孔214A内の導電プラグ21
5と電気的に接続されるビット線(BL)を形成する。
そして、ビット線(BL)上を含む第1の層間絶縁膜2
13上に第2の層間絶縁膜216を形成する。この第2
の層間絶縁膜216は、第1の層間絶縁膜213と同様
の方法で形成される。
Next, the conductive plug 21 in the connection hole 214A
Then, a bit line (BL) electrically connected to the bit line 5 is formed.
Then, the first interlayer insulating film 2 including on the bit line (BL)
A second interlayer insulating film 216 is formed on 13. This second
Is formed in the same manner as the first interlayer insulating film 213.

【0039】次に、導電プラグ215上の第2の層間絶
縁膜216をドライエッチング法で選択的に除去して接
続孔217を形成し、その後、接続孔217の内部に導
電プラグ218を形成する。導電プラグ218は、導電
プラグ215と同様の方法で形成される。
Next, the second interlayer insulating film 216 on the conductive plug 215 is selectively removed by a dry etching method to form a connection hole 217, and thereafter, a conductive plug 218 is formed inside the connection hole 217. . The conductive plug 218 is formed in the same manner as the conductive plug 215.

【0040】次に、導電プラグ218を含む第2の層間
絶縁膜216上に、既知の手法によりキャパシタ219
を形成する。次に、第3の層間絶縁膜220としてSi
LK(米Dow Chemical製の商品名)をスピ
ン塗布し、180℃、320℃のホットプレート上で順
次各1分間の加熱を行い、次に、炉体加熱炉にて400
℃で60分間熱硬化して(膜厚600nm)を形成す
る。
Next, a capacitor 219 is formed on the second interlayer insulating film 216 including the conductive plug 218 by a known method.
To form Next, Si is used as the third interlayer insulating film 220.
LK (trade name, manufactured by Dow Chemical Co., USA) is spin-coated, heated on a hot plate at 180 ° C. and 320 ° C. for 1 minute each, and then heated in a furnace heating furnace for 400 minutes.
Heat cured at 60 ° C. for 60 minutes (film thickness: 600 nm).

【0041】次に、第3の層間絶縁膜220上に、窒化
シリコンにて第4の層間絶縁膜221(膜厚100n
m)を形成する。次に、第4の層間絶縁膜221上に接
続孔形成用のレジストTDUR−P036(東京応化工
業(株)製の商品名)を用いて、接続孔形成用のレジス
トパターンを形成する。レジストパターンをマスクとし
て、第4の層間絶縁膜221に開口を形成する。
Next, on the third interlayer insulating film 220, a fourth interlayer insulating film 221 (film thickness 100
m). Next, a resist pattern for forming a connection hole is formed on the fourth interlayer insulating film 221 using a resist TDUR-P036 (trade name, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) for forming a connection hole. An opening is formed in the fourth interlayer insulating film 221 using the resist pattern as a mask.

【0042】次に、第4の層間絶縁膜221をマスクと
して、アンモニアガスを主成分とするエッチングガスを
用いて第3の層間絶縁膜220に開口を形成する。次
に、接続孔にCVD法を用いてタングステン222を埋
め込む。そして、研磨剤としてSEMI−SPERSE
(R) W2000(Cabot社製の商品名)を用いた化
学機械研磨(CMP)を行うことにより、第4の層間絶
縁膜221上の不要なタングステンを除去する。その結
果、第4の層間絶縁膜221の表面はほとんど研磨され
ず、即ち、第4の層間絶縁膜221が研磨ストッパとし
て働き、研磨は第4の層間絶縁膜221が露出した時点
で実質的に停止する。
Next, using the fourth interlayer insulating film 221 as a mask, an opening is formed in the third interlayer insulating film 220 using an etching gas containing ammonia gas as a main component. Next, tungsten 222 is buried in the connection hole by using the CVD method. And SEMI-SPERSE as an abrasive
(R) Unnecessary tungsten on the fourth interlayer insulating film 221 is removed by performing chemical mechanical polishing (CMP) using W2000 (trade name of Cabot). As a result, the surface of the fourth interlayer insulating film 221 is hardly polished, that is, the fourth interlayer insulating film 221 functions as a polishing stopper, and the polishing is substantially performed when the fourth interlayer insulating film 221 is exposed. Stop.

【0043】次に、最上層の配線としてアルミ合金膜を
形成し、このアルミ合金膜をパターニングして、上層配
線223を形成する。次に、上層配線223を含む第4
の層間絶縁膜221の表面を覆うようにしてCVD法に
よるSiO絶縁膜224(膜厚1000nm)を形成す
る。
Next, an aluminum alloy film is formed as the uppermost wiring, and the aluminum alloy film is patterned to form an upper wiring 223. Next, the fourth layer including the upper wiring 223 is formed.
An SiO insulating film 224 (thickness: 1000 nm) is formed by a CVD method so as to cover the surface of the interlayer insulating film 221.

【0044】そして、パッシベーション膜として、Si
O絶縁膜224の表面を覆うようにしてSiN膜225
(膜厚1200nm)を形成し、更に、その上にチップ
コート膜としての感光性ポリイミド膜PL−H708
(日立化成工業(株)製の商品名)226を形成する。
尚、このポリイミド膜226には、スクライブラインと
ボンディングパッド部に対応させた開口が予め形成され
ている。
Then, as a passivation film, Si
SiN film 225 so as to cover the surface of O insulating film 224
(Thickness: 1200 nm), and a photosensitive polyimide film PL-H708 as a chip coat film is further formed thereon.
(Trade name of Hitachi Chemical Co., Ltd.) 226 is formed.
The polyimide film 226 has an opening formed in advance corresponding to the scribe line and the bonding pad portion.

【0045】最後に、良く知られたブレードダイシング
法により、先のスクライブラインに沿って個々のチップ
に切り出し、半導体メモリ装置が完成する。
Finally, by a well-known blade dicing method, individual chips are cut out along the aforementioned scribe lines to complete a semiconductor memory device.

【0046】このとき、本発明のメモリ装置の特徴とし
て、その周辺部には素子内部を囲う隔壁となるガードリ
ング部227が形成されている。即ち、ガードリング部
227は、第1の絶縁膜213、第2の絶縁膜216、
第3の絶縁膜220、第4の絶縁膜221を貫通して設
けられた導電プラグや配線と同じ材料で形成され、一方
の端がSiO絶縁膜224内にあり、他方の一端がp型
ウエル領域206の内部に埋め込まれるようにして形成さ
れている。
At this time, as a feature of the memory device of the present invention, a guard ring portion 227 serving as a partition surrounding the inside of the element is formed in a peripheral portion thereof. That is, the guard ring portion 227 includes the first insulating film 213, the second insulating film 216,
It is formed of the same material as a conductive plug or wiring provided through the third insulating film 220 and the fourth insulating film 221. One end is in the SiO insulating film 224, and the other end is a p-type well. It is formed so as to be embedded inside the region 206.

【0047】このガードリング227の構造により、端部
から層間絶縁膜の内部や基板との下面部分において透過
する水分を完全に遮断することができ、素子内部領域に
は水分は進入することができなくなる。これにより素子
自体の耐湿信頼性を向上させるため効果的に作用する。 <実施例2>図3は、第2の実施例である半導体DRA
Mの断面図である。第1の実施例との違いは、周辺部
(素子端部)に設けられたガードリング327の一端がp
型ウエル領域306に接するようにして設けられ、素子
表面と素子端部周辺までパッシベーション膜であるSi
N膜325に被覆されていることを特徴とする。
By the structure of the guard ring 227, it is possible to completely block moisture permeating from the end into the inside of the interlayer insulating film and the lower surface with respect to the substrate, so that moisture can enter the element internal region. Disappears. This effectively acts to improve the humidity resistance reliability of the element itself. <Embodiment 2> FIG. 3 shows a semiconductor DRA according to a second embodiment.
It is sectional drawing of M. The difference from the first embodiment is that one end of the guard ring 327 provided at the peripheral portion (the end of the element) is p
Si which is provided in contact with the mold well region 306 and is a passivation film
It is characterized by being covered with the N film 325.

【0048】このパッシベーション膜325の構造によ
り、素子端部から層間絶縁膜の内部を透過する水分を完
全に遮断することができ、素子内部には水分は進入する
ことができなくなる。これにより素子自体の耐湿信頼性
を向上させるため効果的に作用する。 <実施例3>図4は、第3の実施例である半導体ロジッ
ク素子の断面図である。半導体基板401上に既知のS
TI(Shallow Trench Isolation)を用いて素子分離膜
領域402を形成し、この素子分離膜領域402内部に
MOSトランジスタ403を形成する。
With the structure of the passivation film 325, it is possible to completely block moisture that permeates the inside of the interlayer insulating film from the end of the device, and it is impossible for the moisture to enter the inside of the device. This effectively acts to improve the humidity resistance reliability of the element itself. <Embodiment 3> FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor logic device according to a third embodiment. A known S on a semiconductor substrate 401
An element isolation film region 402 is formed using TI (Shallow Trench Isolation), and a MOS transistor 403 is formed inside the element isolation film region 402.

【0049】そして、既知のCVD法を用いて50nm
程度のシリコン酸化膜404と500nm程度のBPS
G(ボロン・リン・シリケイトガラス)膜405とを、
MOSトランジスタ403を含み、半導体基板401の
表面に順次形成した後、例えば800〜900℃の窒素
雰囲気でリフローアニールする。
Then, 50 nm is formed using a known CVD method.
Silicon oxide film 404 and BPS of about 500 nm
G (boron phosphorus silicate glass) film 405
After sequentially forming on the surface of the semiconductor substrate 401 including the MOS transistor 403, reflow annealing is performed in a nitrogen atmosphere at, for example, 800 to 900 ° C.

【0050】次に、例えばシリカ砥粒を用いた化学機械
研磨法(CMP法)を用いてBPSG膜405の表面を
平坦化研磨した後、コンタクトホールを形成し、このコ
ンタクトホール内に、CVD法によりタングステンの埋
め込みを行い、導電プラグ406を形成する。この時、
BPSG膜405の表面上に存在する不要なタングステ
ンは既知のエッチバック法により除去されている。
Next, the surface of the BPSG film 405 is flattened and polished using, for example, a chemical mechanical polishing method (CMP method) using silica abrasive grains, and then a contact hole is formed. To form conductive plugs 406. At this time,
Unnecessary tungsten existing on the surface of the BPSG film 405 has been removed by a known etch-back method.

【0051】次に、BPSG膜405の上に、パターニ
ングされたアルミ合金からなる上層配線層407を形成
する。次に、多孔質無機SOG材((株)東京応化製の
商品名OCL−T32)を用いて、スピン塗布し、最終
加熱条件として400℃で60分間加熱して、第1の絶
縁膜408(膜厚500nm)を形成する。
Next, an upper wiring layer 407 made of a patterned aluminum alloy is formed on the BPSG film 405. Next, using a porous inorganic SOG material (trade name: OCL-T32 manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.), spin coating is performed, and heating is performed at 400 ° C. for 60 minutes as a final heating condition, so that the first insulating film 408 ( (Thickness: 500 nm).

【0052】配線形成用レジストTDUR−P080
(東京応化工業(株)製の商品名)を用いて、第1の実
施例と同じように、第1の絶縁膜408に開口を形成す
る。次に、上記した接続孔に、CVD法を用いてタング
ステンを埋め込み、導電プラグ409を形成する。
Wiring forming resist TDUR-P080
An opening is formed in the first insulating film 408 in the same manner as in the first embodiment using (trade name of Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.). Next, tungsten is buried in the above-mentioned connection hole by using the CVD method, and a conductive plug 409 is formed.

【0053】次に、導電プラグ409と電気的な接続を
行なうようにしてアルミ合金からなるパターン化された
上層配線410を形成する。以下、上記の工程を繰り返
して2層目の層層間絶縁膜411(第2の層間絶縁膜)を
形成する。
Next, a patterned upper wiring 410 made of an aluminum alloy is formed so as to be electrically connected to the conductive plug 409. Hereinafter, the above steps are repeated to form a second layer interlayer insulating film 411 (second interlayer insulating film).

【0054】次に、上層配線413を含む第2の層間絶
縁膜411の表面を覆うようにして通常のCVD法による
SiO絶縁膜414(膜厚1000nm)を第3の層間絶縁
膜として形成する。
Next, an SiO insulating film 414 (thickness: 1000 nm) is formed as a third interlayer insulating film by a normal CVD method so as to cover the surface of the second interlayer insulating film 411 including the upper wiring 413.

【0055】そして、通常のCVD法を用いてSiN膜
からなるパッシベーション膜415(膜厚1200n
m)及び感光性ポリイミドPL−H708(日立化成工
業(株)製の商品名)からなるチップコート膜416
(2.5μm)を、上記した積層層間絶縁膜を包み覆う
ようにして順次形成する。
Then, a passivation film 415 (1200 nm thick) made of a SiN film is formed by using a normal CVD method.
m) and a photosensitive polyimide PL-H708 (trade name, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.)
(2.5 μm) are sequentially formed so as to cover the above-mentioned laminated interlayer insulating film.

【0056】チップコート膜416には、スクライブラ
インとボンディングパッド部に対応する位置に開口が予
め形成されており、既知のブレードダイシング法を用い
て個々のチップを切り出して分離することにより、半導
体ロジック装置が完成する。
Openings are formed in the chip coat film 416 in advance at positions corresponding to the scribe lines and the bonding pad portions, and individual chips are cut out and separated by a known blade dicing method, thereby forming a semiconductor logic. The device is completed.

【0057】このとき、半導体ロジック装置において、
その周辺部(素子端部)には素子内部を囲う隔壁となる
ガードリング部417が形成されている。即ち、BPS
G膜405、第1の絶縁膜408、第2の絶縁膜41
1、第3の絶縁膜414を貫通して設けられた導電プラ
グや配線と同じ材料で形成され、一方の端がSiO絶縁
膜414内にあり、他方の一端が半導体基板401に接す
るように形成されている。
At this time, in the semiconductor logic device,
A guard ring portion 417 is formed in a peripheral portion (device end portion) as a partition surrounding the inside of the device. That is, BPS
G film 405, first insulating film 408, second insulating film 41
First, the first insulating film 414 is formed of the same material as the conductive plug and the wiring provided through the third insulating film 414. One end is in the SiO insulating film 414 and the other end is in contact with the semiconductor substrate 401. Have been.

【0058】そして、吸湿、透湿を防ぐ目的で素子最表
面に形成されるパッシベーション膜と同じSiN415を
素子端部の外周辺部にて半導体基板の内部に埋め込むよ
うに形成し、パッシベーション膜と一体化して素子全体
を被覆するように形成されている。
Then, the same SiN415 as the passivation film formed on the uppermost surface of the element is formed so as to be buried in the inside of the semiconductor substrate at the outer peripheral portion of the element end in order to prevent moisture absorption and moisture permeation, and integrated with the passivation film. And is formed so as to cover the entire element.

【0059】このパッシベーション膜415の構造によ
り、素子端部から層間絶縁膜の内部を透過する水分を完
全に遮断することができ、素子内部には水分は進入する
ことができなくなる。これにより素子自体の耐湿信頼性
を向上させるため効果的に作用する。 <実施例4>図5は、第4の実施例である半導体ロジッ
ク素子の断面図である。第3の実施例との違いは、素子
端部におけるガードリング部517の一端が半導体基板
501の内部に埋め込まれるように形成されていることに
ある。即ち第3の実施例ではプラグ406の一端が半導体
基板401に接するように形成されているのに対し、本実
施例ではガードリング部517の一部を構成する導電プ
ラグ506の一端を半導体基板501の内部に埋め込んでい
る。
With the structure of the passivation film 415, it is possible to completely shut off the moisture permeating the inside of the interlayer insulating film from the end of the element, and it is impossible for the moisture to enter the inside of the element. This effectively acts to improve the humidity resistance reliability of the element itself. <Embodiment 4> FIG. 5 is a sectional view of a semiconductor logic device according to a fourth embodiment. The difference from the third embodiment is that one end of the guard ring 517 at the end of the element is connected to the semiconductor substrate.
That is, it is formed so as to be embedded inside the 501. That is, in the third embodiment, one end of the plug 406 is formed so as to be in contact with the semiconductor substrate 401, whereas in the present embodiment, one end of the conductive plug 506 forming a part of the guard ring portion 517 is connected to the semiconductor substrate 501. Embedded inside.

【0060】このガードリングの構造とパッシベーショ
ン膜の構造により、素子端部から層間絶縁膜の内部や基
板との下面部分において透過する水分を完全に遮断する
ことができ、素子内部には水分は進入することができな
くなる。これにより素子自体の耐湿信頼性を向上させる
ため効果的に作用する。 <実施例5>図6は、第5の実施例である半導体ロジッ
ク素子の断面図である。半導体基板601上に既知のS
TI(Shallow Trench Isolation)を用いて素子分離膜
領域602を形成し、この素子分離膜領域602内部に
MOSトランジスタ603を形成する。
By the structure of the guard ring and the structure of the passivation film, it is possible to completely block moisture permeating from the end of the device into the inside of the interlayer insulating film and the lower surface of the substrate, and the moisture enters the inside of the device. You can't do that. This effectively acts to improve the humidity resistance reliability of the element itself. <Embodiment 5> FIG. 6 is a sectional view of a semiconductor logic element according to a fifth embodiment. A known S on a semiconductor substrate 601
An element isolation film region 602 is formed by using TI (Shallow Trench Isolation), and a MOS transistor 603 is formed inside the element isolation film region 602.

【0061】そして、既知のCVD法を用いて50nm
程度のシリコン酸化膜604と500nm程度のBPS
G(ボロン・リン・シリケイトガラス)膜605とを、
MOSトランジスタ603を含み、半導体基板601の
表面に順次形成した後、例えば800〜900℃の窒素
雰囲気でリフローアニールする。
Then, 50 nm is formed by using a known CVD method.
Silicon oxide film 604 and BPS of about 500 nm
G (boron phosphorus silicate glass) film 605
After sequentially forming on the surface of the semiconductor substrate 601 including the MOS transistor 603, reflow annealing is performed in a nitrogen atmosphere at 800 to 900 ° C., for example.

【0062】次に、例えばシリカ砥粒を用いた化学機械
研磨法(CMP法)を用いてBPSG膜605の表面を
平坦化研磨した後、コンタクトホールを形成し、このコ
ンタクトホール内に、CVD法によりタングステンの埋
め込みを行い、導電プラグ606を形成する。この時、
BPSG膜605の表面上に存在する不要なタングステ
ンは既知のエッチバック法により除去されている。
Next, the surface of the BPSG film 605 is flattened and polished by using, for example, a chemical mechanical polishing method (CMP method) using silica abrasive grains, and then a contact hole is formed. To form a conductive plug 606. At this time,
Unnecessary tungsten existing on the surface of the BPSG film 605 has been removed by a known etch-back method.

【0063】次に、BPSG膜605の上に、パターニ
ングされたアルミ合金からなる上層配線層607を形成
する。その後、有機絶縁膜材料FLARE(米Hone
ywell社製の商品名)をスピン塗布し、 150
℃、200℃、250℃のホットプレート上で順次各1
分間の加熱処理を行ない、酸素濃度10ppm以下のN
2雰囲気中にて400℃で60分間の加熱を施し、最終
的な熱硬化を行なって、第1の絶縁膜608(膜厚50
0nm)を形成する。
Next, on the BPSG film 605,
Upper wiring layer 607 made of coated aluminum alloy
I do. Thereafter, the organic insulating film material FLARE (Hone, US)
ywell Co., Ltd.) and spin-coat 150
℃, 200 ℃, 250 ℃ on a hot plate for each one
Heat treatment for 10 minutes, and the oxygen concentration is 10 ppm or less.
TwoAfter heating at 400 ° C for 60 minutes in the atmosphere,
The first insulating film 608 (film thickness 50
0 nm).

【0064】次に、第1の絶縁膜608上に、開口のた
めのハードマスクとなるSiN膜(膜厚100nm)6
18をCVD法にて形成する。次に、SiN膜618上
に接続孔形成用のレジストTDUR−P036(東京応
化工業(株)製の商品名)を用いて、接続孔形成用のレ
ジストパターンを形成する。レジストパターンをマスク
として、CF4ガスを主成分にドライエッチング法にて
SiN膜618に開口を形成する。
Next, on the first insulating film 608, an SiN film (thickness: 100 nm) 6 serving as a hard mask for opening is formed.
18 is formed by a CVD method. Next, a resist pattern for forming a connection hole is formed on the SiN film 618 using a resist TDUR-P036 (trade name, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) for forming a connection hole. Using the resist pattern as a mask, an opening is formed in the SiN film 618 by a dry etching method using CF 4 gas as a main component.

【0065】次に、SiN膜618をマスクとして、ア
ンモニアガスを主成分とするエッチングガスを用いて第
1の絶縁膜608に開口を形成する。次に、上記した接
続孔に、CVD法を用いてタングステンを埋め込み、導
電プラグ609を形成する。この時、SiN膜618の上
部に存在する不要なタングステンは既知のエッチバック
法によって除去される。
Next, using the SiN film 618 as a mask, an opening is formed in the first insulating film 608 using an etching gas containing ammonia gas as a main component. Next, tungsten is buried in the above-mentioned connection hole by using the CVD method, and a conductive plug 609 is formed. At this time, unnecessary tungsten existing on the SiN film 618 is removed by a known etch-back method.

【0066】次に、導電プラグ609と電気的な接続を行
なうようにしてアルミ合金からなるパターン化された上
層配線610を形成する。
Next, a patterned upper wiring 610 made of an aluminum alloy is formed so as to be electrically connected to the conductive plug 609.

【0067】以下、上記の工程を繰り返して2層目の層
層間絶縁膜611(第2の絶縁膜)と上層配線層613とを形
成する。
Thereafter, the above steps are repeated to form a second-layer interlayer insulating film 611 (second insulating film) and an upper wiring layer 613.

【0068】次に、上層配線613を含むSiN膜61
9の表面を覆うようにして通常のCVD法により第3の
絶縁膜SiOF絶縁膜614(膜厚1000nm)を形
成する。
Next, the SiN film 61 including the upper wiring 613
A third insulating film SiOF insulating film 614 (thickness: 1000 nm) is formed by a normal CVD method so as to cover the surface of No. 9.

【0069】そして、通常のCVD法を用いてSiN膜
からなるパッシベーション膜615(膜厚1200n
m)及び感光性ポリイミドPL−H708(日立化成工
業(株)製の商品名)からなるチップコート膜616
(2.5μm)を、上記した積層層間絶縁膜を包み覆う
ようにして順次形成する。
Then, a passivation film 615 (1200 nm thick) made of a SiN film is formed by using a normal CVD method.
m) and photosensitive polyimide PL-H708 (trade name, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.)
(2.5 μm) are sequentially formed so as to cover the above-mentioned laminated interlayer insulating film.

【0070】チップコート膜616には、スクライブラ
インとボンディングパッド部に対応する位置に開口が予
め形成されており、既知のブレードダイシング法を用い
て個々のチップを切り出して分離することにより、半導
体ロジック装置が完成する。
Openings are formed in the chip coat film 616 at positions corresponding to the scribe lines and the bonding pad portions, and individual chips are cut out and separated by a known blade dicing method, thereby forming a semiconductor logic. The device is completed.

【0071】このとき、半導体ロジック装置において、
その周辺部には素子内部を囲う隔壁となるガードリング
部617が形成されている。即ち、BPSG膜605、
第1の絶縁膜608、第2の絶縁膜611、第3の絶縁
膜614を貫通して設けられた導電プラグや配線と同じ
材料で形成され、一方の端がSiOF絶縁膜614内に
あり、ガードリング部617の一端が半導体基板601の内部
に埋め込まれるようにして形成されている。
At this time, in the semiconductor logic device,
A guard ring portion 617 serving as a partition surrounding the inside of the element is formed in the peripheral portion. That is, the BPSG film 605,
The first insulating film 608, the second insulating film 611, and the third insulating film 614 are formed of the same material as a conductive plug or a wiring provided therethrough, and one end is in the SiOF insulating film 614, One end of the guard ring portion 617 is formed so as to be embedded inside the semiconductor substrate 601.

【0072】そして、さらには図示のように素子表面と
素子端部周辺までパッシベーション膜であるSiN膜6
15に被覆されている。このガードリング部617とパッ
シベーション膜615の構造により、素子端部から層間絶
縁膜の内部を透過する水分を完全に遮断することがで
き、素子内部には水分は進入することができなくなる。
これにより素子自体の耐湿信頼性を向上させるため効果
的に作用する。 <実施例6>図7は、第6の実施例である半導体ロジッ
ク素子の断面図である。半導体基板701上にSOI
(Silicon on Insulator)層71
8を形成し、その上に既知のSTI(Shallow Trench I
solation)を用いて素子分離膜領域702を形成し、こ
の素子分離膜領域702内部にMOSトランジスタ70
3を形成する。
Then, as shown in the figure, a SiN film 6 as a passivation film is formed up to the element surface and the periphery of the element end.
15. With the structure of the guard ring portion 617 and the passivation film 615, it is possible to completely block moisture permeating the inside of the interlayer insulating film from the end of the device, so that moisture cannot enter the inside of the device.
This effectively acts to improve the humidity resistance reliability of the element itself. <Embodiment 6> FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor logic device according to a sixth embodiment. SOI on semiconductor substrate 701
(Silicon on Insulator) layer 71
8 on which a known STI (Shallow Trench I
An element isolation film region 702 is formed by using the MOS transistor 70 inside the element isolation film region 702.
Form 3

【0073】そして、既知のCVD法を用いて50nm
程度のシリコン酸化膜704と500nm程度のBPS
G(ボロン・リン・シリケイトガラス)膜705とを、
MOSトランジスタ703を含み、半導体基板701の
表面に順次形成した後、例えば800〜900℃の窒素
雰囲気でリフローアニールする。
Then, 50 nm is formed using a known CVD method.
Silicon oxide film 704 and BPS of about 500 nm
G (boron phosphorus silicate glass) film 705
After the MOS transistors 703 are sequentially formed on the surface of the semiconductor substrate 701 including the MOS transistors 703, reflow annealing is performed in a nitrogen atmosphere at 800 to 900 ° C., for example.

【0074】次に、例えばシリカ砥粒を用いた化学機械
研磨法(CMP法)を用いてBPSG膜705の表面を
平坦化研磨した後、コンタクトホールを形成し、このコ
ンタクトホール内に、CVD法によりタングステンの埋
め込みを行い、導電プラグ706を形成する。この時、
BPSG膜705の表面上に存在する不要なタングステ
ンは既知のエッチバック法により除去されている。
Next, the surface of the BPSG film 705 is flattened and polished by, for example, a chemical mechanical polishing method (CMP method) using silica abrasive grains, and then a contact hole is formed. To form a conductive plug 706. At this time,
Unnecessary tungsten existing on the surface of the BPSG film 705 has been removed by a known etch-back method.

【0075】次に、BPSG膜705の上に、パターニ
ングされたアルミ合金からなる上層配線層707を形成
する。次に、多孔質無機SOG材XLK−25(米Do
w Corning製の商品名)を用いて、スピン塗布
し、最終加熱条件として酸素濃度10ppm以下のN 2
雰囲気中にて400℃で60分間の加熱を施し、第1の
絶縁膜708(膜厚500nm)を形成する。
Next, on the BPSG film 705,
Upper wiring layer 707 made of coated aluminum alloy
I do. Next, the porous inorganic SOG material XLK-25 (Rice Do
w Coming product name) and spin coating
And, as the final heating condition, N 2 Two
Heating is performed at 400 ° C. for 60 minutes in an atmosphere.
An insulating film 708 (thickness: 500 nm) is formed.

【0076】配線形成用レジストTDUR-P080
(東京応化工業(株)製の商品名)を用いて、第1の実
施例と同じように、接続孔として第1の絶縁膜708に
開口を形成する。次いで、上記した接続孔に、CVD法
を用いてタングステンを埋め込み、導電プラグ709を
形成する。
Wiring forming resist TDUR-P080
As in the first embodiment, an opening is formed in the first insulating film 708 as a connection hole using (trade name of Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.). Next, tungsten is buried in the above-described connection hole by using the CVD method, and a conductive plug 709 is formed.

【0077】次に、導電プラグ709と電気的な接続を
行なうようにしてアルミ合金からなるパターン化された
上層配線710を形成する。
Next, a patterned upper wiring 710 made of an aluminum alloy is formed so as to be electrically connected to the conductive plug 709.

【0078】以下、上記の工程を繰り返して2層目の層
層間絶縁膜711を形成する。次に、上層配線713を含
む第2の絶縁膜711の表面を覆うようにして通常のC
VD法により第3の絶縁膜SiOF絶縁膜714(膜厚
1000nm)を形成する。
Thereafter, the above steps are repeated to form a second interlayer insulating film 711. Next, a normal C is formed so as to cover the surface of the second insulating film 711 including the upper wiring 713.
A third insulating film SiOF insulating film 714 (thickness: 1000 nm) is formed by the VD method.

【0079】そして、通常のCVD法を用いてSiN膜
からなるパッシベーション膜715(膜厚1200n
m)及び感光性ポリイミドPL−H708(日立化成工
業(株)製の商品名)からなるチップコート膜716
(2.5μm)を、上記した積層層間絶縁膜を包み覆う
ようにして順次形成する。チップコート膜716には、
スクライブラインとボンディングパッド部に対応する位
置に開口が予め形成されており、既知のブレードダイシ
ング法を用いて個々のチップを切り出して分離すること
により、半導体ロジック装置が完成する。
Then, a passivation film 715 (1200 nm thick) made of a SiN film is formed by using a normal CVD method.
m) and a photosensitive polyimide PL-H708 (trade name, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.)
(2.5 μm) are sequentially formed so as to cover the above-mentioned laminated interlayer insulating film. In the chip coat film 716,
Openings are formed in advance at positions corresponding to the scribe lines and the bonding pad portions, and individual chips are cut out and separated using a known blade dicing method, thereby completing a semiconductor logic device.

【0080】このとき、本実施例ではガードリング部7
17の一部を構成する導電プラグ706の一端がSOI層
718の内部に埋め込まれるように形成する。
At this time, in the present embodiment, the guard ring 7
One end of a conductive plug 706 constituting a part of the SOI layer 17 is formed so as to be embedded in the SOI layer 718.

【0081】また、本実施例ではSOI基板を用いるこ
とにより、素子の特性を向上させ、更に高速、高性能の
半導体装置を得ることができる。
In this embodiment, by using the SOI substrate, the characteristics of the element can be improved, and a high-speed and high-performance semiconductor device can be obtained.

【0082】この様な半導体装置において、本実施例で
示すガードリング717の構造により、素子端部から層間
絶縁膜の内部や基板との下面部分において透過する水分
を完全に遮断することができ、素子内部には水分は進入
することができなくなる。これにより素子自体の耐湿信
頼性を向上させるため効果的に作用する。 <実施例7>図8は、第7の実施例である樹脂封止され
た半導体ロジック装置の断面図である。第3の実施例ま
たは第4、5、6の実施例で得られた半導体ロジック装
置801を、別途設けられているダイボンディング工程
におけるリードフレームに固定する。
In such a semiconductor device, the structure of the guard ring 717 shown in this embodiment makes it possible to completely block moisture permeating from the element end into the inside of the interlayer insulating film and the lower surface with the substrate. Water cannot enter the inside of the device. This effectively acts to improve the humidity resistance reliability of the element itself. <Embodiment 7> FIG. 8 is a sectional view of a resin-sealed semiconductor logic device according to a seventh embodiment. The semiconductor logic device 801 obtained in the third embodiment or the fourth, fifth and sixth embodiments is fixed to a separately provided lead frame in a die bonding step.

【0083】その後、半導体ロジック装置801に設け
られたボンディングパッド部とリードフレーム805の
外部端子806の間をワイヤーボンダーにより金線80
4で配線した。
Thereafter, the gold wire 80 is connected between the bonding pad portion provided on the semiconductor logic device 801 and the external terminal 806 of the lead frame 805 by a wire bonder.
Wired at 4.

【0084】次に、市販のシリカ含有ビフェニル系エポ
キシ樹脂を用いて、半導体ロジック装置801、外部端
子806等を包み込むように樹脂封止部803を形成し
た。封止条件は、成型温度180℃、成型圧力70kg
/cm2であるが、これに限定されるものではない。
Next, using a commercially available silica-containing biphenyl-based epoxy resin, a resin sealing portion 803 was formed so as to surround the semiconductor logic device 801 and the external terminals 806 and the like. The sealing conditions are a molding temperature of 180 ° C. and a molding pressure of 70 kg.
/ Cm 2 , but is not limited thereto.

【0085】最後に、外部端子806を所定の形に折り
曲げることにより、樹脂封止型半導体ロジック装置の完
成品が得られる。
Finally, by bending the external terminal 806 into a predetermined shape, a completed resin-sealed semiconductor logic device is obtained.

【0086】樹脂封止された半導体ロジック装置では、
内部素子の端部から層間絶縁膜の内部や基板との下面部
分において透過する水分を完全に遮断することができ、
素子内部には水分は進入することができなくなる構造を
有しているので、第3の実施例または第4、5、6の実
施例で説明した場合と同様の効果を奏することは言うま
でもなく、更に樹脂封止されているので外部環境に対し
て安定した高速動作特性を発揮することが可能である。
In a resin-sealed semiconductor logic device,
Moisture that permeates from the edge of the internal element to the inside of the interlayer insulating film or the lower surface with the substrate can be completely blocked,
Since the inside of the element has a structure in which moisture cannot enter, it is needless to say that the same effect as that described in the third embodiment or the fourth, fifth and sixth embodiments is obtained. Furthermore, since it is sealed with resin, it is possible to exhibit stable high-speed operation characteristics with respect to an external environment.

【0087】以上、実施例を用いて詳細に説明したが、
本発明並びに実施例を達成するための諸条件等はこれら
の実施例になんら限定されるものではない。
The above has been described in detail using the embodiments.
The conditions for achieving the present invention and the examples are not limited to these examples.

【0088】[0088]

【発明の効果】以上説明したように、本発明による半導
体装置では、層間絶縁膜の低誘電率化を図り、配線間容
量を抑制して、低消費電力化、高速化を押し進める上で
必要不可欠である有機ポリマ材料や多孔質無機系材料、
あるいは多孔化有機ポリマを層間絶縁膜に用いた場合
に、端部から層間絶縁膜の内部や基板との下面部分にお
いて透過する水分を完全に遮断することができ、素子内
部には水分は進入することができなくなり、これにより
素子自体の耐湿信頼性を向上させた半導体装置を得るこ
とができる。
As described above, the semiconductor device according to the present invention is indispensable for lowering the dielectric constant of the interlayer insulating film, suppressing the capacitance between wirings, and promoting low power consumption and high speed. Organic polymer materials and porous inorganic materials,
Alternatively, when the porous organic polymer is used for the interlayer insulating film, it is possible to completely block moisture permeating from the end portion into the inside of the interlayer insulating film or the lower surface portion with the substrate, and the moisture enters the inside of the element. This makes it possible to obtain a semiconductor device in which the humidity resistance reliability of the element itself is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来の半導体素子の一例を示す工程断面図であ
る。
FIG. 1 is a process sectional view showing an example of a conventional semiconductor device.

【図2】本発明の第1の実施例となる半導体メモリ装置
の断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention;

【図3】本発明の第2の実施例となるによる半導体メモ
リ装置の断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施例となる半導体ロジック装
置の断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor logic device according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4の実施例となる半導体ロジック装
置の断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of a semiconductor logic device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第5の実施例となる半導体ロジック装
置の断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of a semiconductor logic device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第6の実施例となる半導体ロジック装
置の断面図である。
FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor logic device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第7の実施例となる樹脂封止型半導体
装置を説明するための断面図である。
FIG. 8 is a sectional view illustrating a resin-sealed semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101、401、501、601、701…基板、 102…配線、 103…有機ポリマ低誘電率膜、 104…ハードマスク、 105…開口(ビアホール)、 106…バリア層、 107…タングステン配線、 201、301…p型半導体基板、 202、302…溝、 203、303、204、304…酸化膜、 205、305…n型ウエル領域、 206、306…p型ウエル領域、 207、307…ゲート絶縁膜、 208、308…ゲート電極、 209、309…キャップ絶縁膜、 210、310…n型半導体領域、 211、311…サイドウオールスペーサ、 212、312…n型半導体領域、 213、313…第1の層間絶縁膜、 214A、214B、314A、314B、217、3
17…接続孔、 215、315、218、318…導電プラグ、 BL…ビット線、 216、316…第2の層間絶縁膜、 219、319…キャパシタ、 220、320…第3の層間絶縁膜、 221、321…SiN膜、 222、322…接続プラグ、 223、323…上層配線、 224、324…絶縁膜、 225、325、415、515、615、715…パ
ッシベーション膜、 226、326、416、516、616、716、8
02…チップコート膜、 227、327、417、517、617、717…ガ
ードリング部、 402、502、602、702…素子分離膜領域、 403、503、603、703…MOSトランジス
タ、 404、504、604、704…シリコン酸化膜、 405、505、605、705…BPSG、 406、506、606、706、409、509、6
09、709、412、512、612、712…導電
プラグ、 407、507、607、707、410、510、6
10、710、413、513、613、713…配線
層、 408、508、608、708…第1の絶縁膜、 411、511、611、711…第2の絶縁膜、 414、514、614、714…第3の絶縁膜、 718…SOI層、 801…半導体素子、 803…エポキシ封止樹脂、 804…金線、 805…リードフレーム、 806…外部端子。
101, 401, 501, 601, 701: substrate, 102: wiring, 103: organic polymer low dielectric constant film, 104: hard mask, 105: opening (via hole), 106: barrier layer, 107: tungsten wiring, 201, 301 ... p-type semiconductor substrate, 202, 302 ... trench, 203, 303, 204, 304 ... oxide film, 205, 305 ... n-type well region, 206, 306 ... p-type well region, 207, 307 ... gate insulating film, 208 , 308 gate electrode, 209, 309 cap insulating film, 210, 310 n-type semiconductor region, 211, 311 sidewall spacer, 212, 312 n-type semiconductor region, 213, 313 first interlayer insulating film , 214A, 214B, 314A, 314B, 217, 3
Reference numeral 17: connection hole, 215, 315, 218, 318: conductive plug, BL: bit line, 216, 316: second interlayer insulating film, 219, 319: capacitor, 220, 320 ... third interlayer insulating film, 221 , 321: SiN film, 222, 322: connection plug, 223, 323: upper wiring, 224, 324: insulating film, 225, 325, 415, 515, 615, 715: passivation film, 226, 326, 416, 516, 616, 716, 8
02: chip coat film, 227, 327, 417, 517, 617, 717: guard ring portion, 402, 502, 602, 702: element isolation film region, 403, 503, 603, 703: MOS transistor, 404, 504, 604, 704: silicon oxide film, 405, 505, 605, 705: BPSG, 406, 506, 606, 706, 409, 509, 6
09, 709, 412, 512, 612, 712 ... conductive plug, 407, 507, 607, 707, 410, 510, 6
10, 710, 413, 513, 613, 713: wiring layer, 408, 508, 608, 708: first insulating film, 411, 511, 611, 711: second insulating film, 414, 514, 614, 714 ... Third insulating film, 718 SOI layer, 801 semiconductor element, 803 epoxy sealing resin, 804 gold wire, 805 lead frame, 806 external terminal.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大谷 美晴 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 堀田 勝彦 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立超エル・エス・アイ・システム ズ内 (72)発明者 鈴木 康道 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 Fターム(参考) 5F033 HH04 HH08 HH19 HH34 JJ04 JJ19 KK01 KK04 LL04 MM08 MM13 PP06 QQ09 QQ12 QQ37 QQ48 QQ74 QQ75 RR04 RR06 RR09 RR15 RR21 RR22 RR25 SS11 SS22 TT04 VV16 XX18 XX24 5F058 AA04 AH02 BA07 BC08 BJ02 BJ03 5F083 AD48 AD56 JA36 JA39 JA40 MA06 MA17 MA20 NA01 NA08 PR33 PR39 PR40  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Miharu Otani 292 Yoshidacho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Hitachi, Ltd. Production Technology Research Institute (72) Inventor Katsuhiko Hotta 5--22 Kamimizuhoncho, Kodaira-shi, Tokyo No. 1 Inside Hitachi Super LSI Systems Co., Ltd. (72) Inventor Yasumichi Suzuki 5-20-1, Josuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo F-term in the Hitachi, Ltd. Semiconductor Group (reference) 5F033 HH04 HH08 HH19 HH34 JJ04 JJ19 KK01 KK04 LL04 MM08 MM13 PP06 QQ09 QQ12 QQ37 QQ48 QQ74 QQ75 RR04 RR06 RR09 RR15 RR21 RR22 RR25 SS11 SS22 TT04 VV16 XX18 XX24 A02B04A08 MA08 PR33 PR39 PR40

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板上に半導体素子と配線層と複数
層の層間絶縁膜層とを含む半導体装置において、前記半
導体素子周辺を囲うように前記配線層を形成する材料か
ら構成された隔壁部の下部が、少なくとも前記半導体基
板上の複数層の層間絶縁膜層を貫通して配設されている
ことを特徴とする半導体装置。
In a semiconductor device including a semiconductor element, a wiring layer, and a plurality of interlayer insulating film layers on a semiconductor substrate, a partition portion made of a material forming the wiring layer so as to surround a periphery of the semiconductor element. Wherein a lower portion of the semiconductor device is disposed so as to penetrate at least a plurality of interlayer insulating film layers on the semiconductor substrate.
【請求項2】半導体基板上に半導体素子と配線層と層間
絶縁膜層とを含む半導体装置において、前記半導体素子
周辺を囲うように前記配線層を形成する材料から構成さ
れた隔壁部の下部が、前記層間絶縁膜層を貫通して半導
体基板の内部に埋め込むように形成されていることを特
徴とする半導体装置。
2. A semiconductor device comprising a semiconductor element, a wiring layer, and an interlayer insulating film layer on a semiconductor substrate, wherein a lower portion of a partition wall made of a material forming the wiring layer surrounds the periphery of the semiconductor element. A semiconductor device formed so as to penetrate through the interlayer insulating film layer and be embedded in a semiconductor substrate.
【請求項3】半導体基板上に半導体素子と配線層と複数
層の層間絶縁膜層とを含む半導体装置において、前記半
導体素子の最表面に形成されるパッシベーション膜が、
前記半導体素子端部の外周辺部に延在し、少なくとも前
記複数層の層間絶縁膜層の最下層の深さまで覆って前記
半導体素子を被覆するように形成されていることを特徴
とする半導体装置。
3. A semiconductor device including a semiconductor element, a wiring layer, and a plurality of interlayer insulating film layers on a semiconductor substrate, wherein a passivation film formed on the outermost surface of the semiconductor element includes:
A semiconductor device extending to an outer peripheral portion of an end of the semiconductor element and covering the semiconductor element so as to cover at least a depth of a lowermost layer of the plurality of interlayer insulating film layers. .
【請求項4】半導体基板上に半導体素子と配線層と層間
絶縁膜層とを含む半導体装置において、前記半導体素子
の最表面に形成されるパッシベーション膜が、前記半導
体素子端部の外周辺部に延在し半導体基板の内部に埋め
込むように形成されていることを特徴とする半導体装
置。
4. A semiconductor device including a semiconductor element, a wiring layer, and an interlayer insulating film layer on a semiconductor substrate, wherein a passivation film formed on an outermost surface of the semiconductor element is formed on an outer peripheral portion of an end of the semiconductor element. A semiconductor device which is formed so as to extend and be embedded in a semiconductor substrate.
【請求項5】半導体基板上に半導体素子と配線層と複数
層の層間絶縁膜層とを含む半導体装置において、前記半
導体素子周辺を囲うように前記配線層を形成する材料か
ら構成された隔壁部の下部が、少なくとも前記半導体基
板上の複数層の層間絶縁膜層を貫通して配設され、かつ
前記半導体素子の最表面に形成されるパッシベーション
膜が、前記半導体素子端部の外周辺部に延在し、少なく
とも前記複数層の層間絶縁膜層の最下層の深さまで覆っ
て前記半導体素子を被覆するように形成されていること
を特徴とする半導体装置。
5. In a semiconductor device including a semiconductor element, a wiring layer, and a plurality of interlayer insulating film layers on a semiconductor substrate, a partition portion made of a material forming the wiring layer so as to surround a periphery of the semiconductor element. Is disposed through at least a plurality of interlayer insulating film layers on the semiconductor substrate, and a passivation film formed on the outermost surface of the semiconductor element is formed on an outer peripheral portion of an end of the semiconductor element. A semiconductor device, wherein the semiconductor device is formed so as to extend and cover at least a depth of a lowermost layer of the plurality of interlayer insulating film layers to cover the semiconductor element.
【請求項6】半導体基板上に半導体素子と配線層と層間
絶縁膜層とを含む半導体装置において、前記半導体素子
周辺を囲うように前記配線層を形成する材料から構成さ
れた隔壁部の下部が、前記層間絶縁膜層を貫通して半導
体基板の内部に埋め込むように形成されており、かつ前
記半導体素子の最表面に形成されるパッシベーション膜
が、前記半導体素子端部の外周辺部に延在し半導体基板
の内部に埋め込むように形成されていることを特徴とす
る半導体装置。
6. A semiconductor device including a semiconductor element, a wiring layer, and an interlayer insulating film layer on a semiconductor substrate, wherein a lower portion of a partition wall made of a material forming the wiring layer surrounds the periphery of the semiconductor element. A passivation film formed so as to be embedded in the semiconductor substrate through the interlayer insulating film layer and formed on the outermost surface of the semiconductor element, extending to an outer peripheral portion of an end of the semiconductor element A semiconductor device formed to be embedded in a semiconductor substrate.
【請求項7】前記層間絶縁膜層が有機絶縁膜及び多孔質
無機膜の少なくとも1種の絶縁膜で形成されていること
を特徴とする請求項1乃至5のいずれか一つに記載の半
導体装置。
7. The semiconductor according to claim 1, wherein said interlayer insulating film layer is formed of at least one kind of insulating film of an organic insulating film and a porous inorganic film. apparatus.
【請求項8】前記パッシベーション膜が窒化シリコンを
主成分として形成されていることを特徴とする請求項3
乃至5のいずれか一つに記載の半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 3, wherein said passivation film is formed mainly of silicon nitride.
6. The semiconductor device according to any one of items 1 to 5,
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