專(zhuān)利名稱(chēng)：集成電路結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路，且特別涉及密封環(huán)的結(jié)構(gòu)與形成方法。
背景技術(shù)：
密封環(huán)的形成為半導(dǎo)體后段工藝的重要部分。密封環(huán)為環(huán)繞集成電路的 應(yīng)力保護(hù)結(jié)構(gòu)，可保護(hù)半導(dǎo)體芯片的內(nèi)部電路免于在從晶圓切割半導(dǎo)體芯片 時(shí)受到傷害。
傳統(tǒng)密封環(huán)通常由互連金屬線與連接導(dǎo)孔形成。圖1為密封環(huán)10的一部 分的示意圖，密封環(huán)IO形成在切割線12 (有時(shí)稱(chēng)為裸片切割線12)的內(nèi)側(cè)， 一般而言，在圖l的左側(cè)有電路區(qū)(未示出)。
密封環(huán)10包括互相連接的金屬元件，互相連接的金屬元件由金屬線14 與導(dǎo)孔18形成，而金屬線14與導(dǎo)孔18均形成于介電層16中。金屬線14 與導(dǎo)孔18為實(shí)體連接。此外，在密封環(huán)10的上層形成保護(hù)膜20。
由于提供了密封環(huán)10與保護(hù)膜20的保護(hù)，在密封環(huán)10內(nèi)側(cè)的電路區(qū)可 免于受到外部環(huán)境的影響，而此外部影響可導(dǎo)致半導(dǎo)體芯片的破裂，因此提 供密封環(huán)10與保護(hù)膜20可確保半導(dǎo)體芯片性能的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定。通常密封環(huán) 為電性接地。為了具有較大的強(qiáng)度，如圖2所示，導(dǎo)孔18優(yōu)選為互相連接， 形成連續(xù)的導(dǎo)孔條。
密封環(huán)IO進(jìn)一步的功能為保護(hù)在密封環(huán)10內(nèi)側(cè)的保護(hù)集成電路免于受 到濕氣引起的劣化。介電層16—般由多孔低介電數(shù)材料形成，濕氣可輕易地 滲透低介電常數(shù)的介電層16而到達(dá)集成電路。密封環(huán)10則由金屬形成，其 封鎖了濕氣滲透途徑，且可實(shí)質(zhì)上排除任何濕氣滲透。
雖然導(dǎo)孔條18與金屬線14結(jié)合可避免破裂延伸進(jìn)入電路區(qū)，但常見(jiàn)的 密封環(huán)具有一些缺點(diǎn)。首先， 一般只形成一個(gè)密封環(huán)。若此密封環(huán)受損，就
可能會(huì)沒(méi)有結(jié)構(gòu)可避免破裂延伸進(jìn)入個(gè)別的半導(dǎo)體芯片中。第二，連續(xù)的導(dǎo) 孔條的寬度實(shí)質(zhì)上小于位于導(dǎo)孔條上的金屬線的寬度，且因此在裸片切割時(shí)，導(dǎo)孔條的功能不足以阻止破裂傳播。第三，破裂可延伸穿過(guò)介于保護(hù)膜20
與其下層之間的分界面22并進(jìn)入電路區(qū)。所以目前業(yè)界亟需新的密封環(huán)結(jié)構(gòu) 與其形成方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種集成電路結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體芯片，該半導(dǎo)體芯片包括多 個(gè)介電層，其中所述多個(gè)介電層包括頂層介電層；且第一密封環(huán)與該半導(dǎo)體 芯片的邊緣相鄰。該第一密封環(huán)包括多個(gè)金屬線，位于所述多個(gè)介電層中， 其中所述多個(gè)金屬線包括位于該頂層介電層中的頂層金屬線；以及多個(gè)導(dǎo)孔， 位于所述多個(gè)介電層中，且與所述多個(gè)金屬線互相連接，其中所述多個(gè)導(dǎo)孔 包括與該頂層金屬線實(shí)體連接的頂層導(dǎo)孔。該集成電路結(jié)構(gòu)還包括第一保 護(hù)層，位于該頂層介電層上；以及溝槽，從該第一保護(hù)層的上表面延伸進(jìn)入 該第一保護(hù)層以形成環(huán)，且該環(huán)的每一側(cè)與該半導(dǎo)體芯片的相應(yīng)的邊緣相鄰。 至少一個(gè)該導(dǎo)孔的寬度大于該導(dǎo)孔上的該金屬線的寬度的約70%。
上述集成電路結(jié)構(gòu)中，至少所述多個(gè)金屬線其中之一，或至少所述多個(gè) 導(dǎo)孔其中之一可具有錐狀輪廓，且該錐狀輪廓的頂部寬度大于底部寬度。
上述集成電路結(jié)構(gòu)中，實(shí)質(zhì)上所有所述多個(gè)金屬線與所述多個(gè)導(dǎo)孔的頂 部寬度都可大于底部寬度。
上述集成電路結(jié)構(gòu)中，至少所述多個(gè)金屬線其中之一，或所述多個(gè)導(dǎo)孔 其中之一可具有小于約86。的傾斜角。
上述集成電路結(jié)構(gòu)中，該溝槽可包括至少一部分直接位于該第一密封環(huán)上。
上述集成電路結(jié)構(gòu)中，該溝槽可位于該半導(dǎo)體芯片的邊緣與該第一密封 環(huán)之間。
上述集成電路結(jié)構(gòu)還可包括第二密封環(huán)，介于該第一密封環(huán)與該半導(dǎo) 體芯片的邊緣之間。
上述集成電路結(jié)構(gòu)中，該第二密封環(huán)可位于該溝槽下方且垂直隔開(kāi)該溝槽。
上述集成電路結(jié)構(gòu)中，該第一保護(hù)層可實(shí)際上與該頂層介電層接觸，且 該第二密封環(huán)直接位于該溝槽下且經(jīng)由該溝槽露出，且該溝槽的下表面實(shí)質(zhì)上低于該頂層金屬線的上表面。
上述集成電路結(jié)構(gòu)中，該第二密封環(huán)的頂層導(dǎo)孔可包括兩個(gè)平行的各形 成一個(gè)環(huán)的導(dǎo)孔條；且在該第二密封環(huán)中的剩余導(dǎo)孔為單一導(dǎo)孔，該單一導(dǎo) 孔的寬度大于位于該單一導(dǎo)孔上的金屬線的寬度的約70% 。
上述集成電路結(jié)構(gòu)中，該頂層介電層的上表面可凹陷，從而低于該頂層 金屬線的上表面。
上述集成電路結(jié)構(gòu)還可包括第二保護(hù)層，介于該頂層介電層與該第一
保護(hù)層之間。
上述集成電路結(jié)構(gòu)還可包括鋁焊盤(pán)環(huán)，位于該頂層金屬線上，且實(shí)際 上與該頂層金屬線連接，其中該鋁焊盤(pán)環(huán)包括位于該第一保護(hù)層上的一部分。
上述集成電路結(jié)構(gòu)中，該溝槽的下表面可不高于該第一保護(hù)層與第二保 護(hù)層的分界面。
上述集成電路結(jié)構(gòu)中，該溝槽的下表面可實(shí)質(zhì)上水平于或低于該頂層介 電層的上表面。
本發(fā)明提供另一種集成電路結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體芯片，該半導(dǎo)體芯片包括 多個(gè)介電層，其中頂層介電層位于所述多個(gè)介電層中，該頂層介電層的介電 常數(shù)大于剩余的所述多個(gè)介電層其中之一；第一密封環(huán)，與該半導(dǎo)體芯片的 邊緣相鄰；以及第二密封環(huán)，介于該第一密封環(huán)與該半導(dǎo)體芯片的邊緣之間。 該第一密封環(huán)包括第一多個(gè)金屬線，位于所述多個(gè)介電層中，其中所述第
一多個(gè)金屬線包括位于該頂層介電層中的第一頂層金屬線；以及第一多個(gè)導(dǎo)
孔，位于所述多個(gè)介電層中，且與所述第一多個(gè)金屬線互相連接。該第二密
封環(huán)包括第二多個(gè)金屬線，位于所述多個(gè)介電層中，其中該第二多個(gè)金屬
線包括位于該頂層介電層中的第二頂層金屬線；以及第二多個(gè)導(dǎo)孔，位于所
述多個(gè)介電層中，且與所述第二多個(gè)金屬線互相連接，其中所述第二多個(gè)導(dǎo)
孔包括實(shí)際上與該第二頂層金屬線連接的頂層導(dǎo)孔。該集成電路結(jié)構(gòu)還包括
第一保護(hù)層，位于該頂層介電層上并與該頂層介電層相鄰；第二保護(hù)層，位 于該第一保護(hù)層上并與該第一保護(hù)層相鄰；以及溝槽，從該第二保護(hù)層的上
表面延伸進(jìn)入該第二保護(hù)層，其中該溝槽實(shí)質(zhì)上形成環(huán)且該環(huán)的每側(cè)與該半 導(dǎo)體芯片各別的邊緣相鄰。至少所述第一多個(gè)導(dǎo)孔與第二多個(gè)導(dǎo)孔其中之一
的寬度大于位于其上的該金屬線的寬度的約70%，而該金屬線位于所述第一多個(gè)金屬線與第二多個(gè)金屬線中。
本發(fā)明又提供一種集成電路結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體芯片，該半導(dǎo)體芯片包括-
多個(gè)介電層，其中所述多個(gè)介電層包括頂層介電層；第一密封環(huán)，與該半導(dǎo) 體芯片的邊緣相鄰；以及第二密封環(huán)，介于該第一密封環(huán)與該半導(dǎo)體芯片的 邊緣之間。該第一密封環(huán)包括第一多個(gè)金屬線，位于所述多個(gè)介電層中， 其中所述第一多個(gè)金屬線包括位于該頂層介電層中的第一頂層金屬線，而該 頂層介電層的介電常數(shù)大于剩余的多個(gè)介電層其中之一；以及第一多個(gè)導(dǎo)孔， 位于所述多個(gè)介電層中，且與所述第一多個(gè)金屬線互相連接。該第二密封環(huán) 包括位于所述多個(gè)介電層中的第二多個(gè)金屬線，其中所述第二多個(gè)金屬線包 括位于該頂層介電層中的第二頂層金屬線，且該頂層介電層的表面凹陷低于 該第一金屬線與第二金屬線的上表面；以及第二多個(gè)導(dǎo)孔，位于所述多個(gè)介 電層中，且與所述第二多個(gè)金屬線互相連接，其中所述第二多個(gè)導(dǎo)孔包括與 該第二頂層金屬線連接的頂層導(dǎo)孔。該集成電路結(jié)構(gòu)還包括保護(hù)層，該保護(hù) 層位于該頂層介電層之上且與該頂層介電層相鄰。
本發(fā)明還提供一種形成集成電路結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟形成半導(dǎo) 體芯片，該半導(dǎo)體芯片包括多個(gè)介電層，其中所述多個(gè)介電層包括頂層介電 層，該頂層介電層的介電常數(shù)大于剩余的所述多個(gè)介電層其中之一；形成與 該半導(dǎo)體芯片的邊緣相鄰的第一密封環(huán)；形成介于該第一密封環(huán)與該半導(dǎo)體 芯片的邊緣之間的第二密封環(huán)。上述形成該第一密封環(huán)的步驟包括以下步驟 在所述多個(gè)介電層中形成第一多個(gè)金屬線，其中所述第一多個(gè)金屬線包括位 于該頂層介電層中的第一頂層金屬線；以及在所述多個(gè)介電層中形成第一多 個(gè)導(dǎo)孔，且所述第一多個(gè)導(dǎo)孔與所述第一多個(gè)金屬線互相連接。上述形成該 第二密封環(huán)的步驟包括以下步驟:在所述多個(gè)介電層中形成第二多個(gè)金屬線， 其中所述第二多個(gè)金屬線包括位于該頂層介電層中的第二頂層金屬線；以及 在所述多個(gè)介電層中形成第二多個(gè)導(dǎo)孔，且所述第二多個(gè)導(dǎo)孔與所述第二多 個(gè)金屬線互相連接，其中形成所述第二多個(gè)導(dǎo)孔包括形成與該第二頂層金屬 線實(shí)體連接的頂層導(dǎo)孔。
借助本發(fā)明，能夠減少因芯片切割造成的破裂增加。
為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下特舉 優(yōu)選實(shí)施例并配合附圖進(jìn)行詳細(xì)。


圖1與圖2示出傳統(tǒng)密封環(huán)。
圖3A-圖4B與圖6為本發(fā)明的雙保護(hù)層實(shí)施例的剖面圖，其中形成溝槽 接近于兩個(gè)密封環(huán)。
圖5為本發(fā)明的一實(shí)施例，其中只形成密封環(huán)，并形成溝槽在其附近。
圖7-圖8B為本發(fā)明的單保護(hù)層實(shí)施例的剖面圖，其中形成兩個(gè)密封環(huán)， 并形成溝槽在兩密封環(huán)附近。
圖9A與圖9B為本發(fā)明的單保護(hù)層實(shí)施例的剖面圖，其中將頂層介電層 的上表面凹陷，以低于頂層金屬線的上表面。
其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下
10~密封環(huán)
12 切割線
14~金屬線
16~介電層
18 導(dǎo)孔
20 保護(hù)膜
22~保護(hù)膜20與其下層的分界面
30-半導(dǎo)體襯底
32 重?fù)诫sp型(p+)區(qū)
34 層間介電層
36~接觸孔
38 切割線
40 切割線界線
42 第一密封環(huán)
44 第二密封環(huán)
46、 54、 58~金屬線
48、 56、 60~導(dǎo)孔
50 低介電常數(shù)介電層
52 頂層介電層(未摻雜硅酸鹽玻璃)
Pass-1 第一保護(hù)層AP 鋁環(huán)(鋁焊盤(pán))
Pass-1 第二保護(hù)層 Wl 導(dǎo)孔48的寬度 W2 金屬線46的寬度
W' 金屬線(46、 54或58)、導(dǎo)孔(48、 56或60)和/或鋁環(huán)AP的上
寬度
W" 金屬線(46、 54或58)、導(dǎo)孔(48、 56或60)和/或鋁環(huán)AP的下
寬度
a 金屬線46、 54與58的傾斜角 P 導(dǎo)孔48、 56與60的傾斜角
62 未摻雜硅酸鹽玻璃52與第一保護(hù)層Pass-l的分界面(未摻雜硅酸鹽 玻璃52的上表面)
64 第一保護(hù)層Pass-l與第二保護(hù)層Pass-2的分界面 66 溝槽
68 溝槽66的底部
W3 溝槽66的寬度
d 密封環(huán)44與切割線38隔開(kāi)的距離
70 細(xì)導(dǎo)孔條
W4 細(xì)導(dǎo)孔條70的寬度
D 溝槽66的底部68與金屬線54的上表面的差距距離 D' 溝槽66的底部68與未摻雜硅酸鹽玻璃52與第一保護(hù)層Pass-l的分 界面62的差距距離
D" 未摻雜硅酸鹽玻璃52的上表面62的凹陷距離
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供不易破裂的密封環(huán)及其形成方法。以下將討論各優(yōu)選實(shí)施例。 在本發(fā)明的多個(gè)圖示實(shí)施例中，相同的符號(hào)代表相同的元件。
圖3A示出本發(fā)明的第一實(shí)施例。半導(dǎo)體晶圓的一部分包括半導(dǎo)體襯底 30，半導(dǎo)體襯底30優(yōu)選由硅或其他第III族、第IV族和/或第V族元素形成。 優(yōu)選以p型雜質(zhì)輕摻雜半導(dǎo)體襯底30。在半導(dǎo)體襯底30的上表面形成重?fù)诫sp型(p+)區(qū)32。層間介電層(inter-layer dielectric, ILD) 34形成于半導(dǎo) 體襯底30之上。層間介電層34可由磷硼硅酸玻璃(phosphoborosilicate glass, PBGS)或其他一般使用材料來(lái)形成。
在一實(shí)施例中，在層間介電層34中形成接觸孔36，且接觸孔36與重?fù)?雜p型(p+)區(qū)32電性連接。接觸孔36連接至電性地(未示出)。圖3A 中示出切割線界線40，其中切割線38位于切割線界線40的左側(cè)，而半導(dǎo)體 芯片則位于切割線界線40的右側(cè)。
形成兩個(gè)密封環(huán)42與44。在一優(yōu)選實(shí)施例中，第一密封環(huán)(或者稱(chēng)為 犧牲密封環(huán))42比第二密封環(huán)44更接近切割線38，且優(yōu)選為比第二密封環(huán) 44 (主密封環(huán))窄。密封環(huán)42與44包括多個(gè)形成于低介電常數(shù)介電層50 中的金屬線46與導(dǎo)孔48。
在介電層50之上形成頂層介電層52，而在頂層介電層52中形成金屬線 54與58以及導(dǎo)孔56與60。頂層介電層52可由未摻雜硅酸鹽玻璃(un-d叩ed silicate glass, USG)來(lái)形成，以改善機(jī)械特性與避免濕氣滲透，因此在本說(shuō) 明書(shū)中是以未摻雜硅酸鹽玻璃52進(jìn)行說(shuō)明的，雖然頂層介電層52也有可能 由其他材料形成。金屬線46、 54與58以及導(dǎo)孔48、 56與60優(yōu)選包含銅或 銅合金。在頂層介電層52之上形成第一保護(hù)層Pass-l。第一保護(hù)層Pass-l 優(yōu)選包括介電材料，例如氧化物或氮化物。
第一密封環(huán)44包括鋁環(huán)(或者在本說(shuō)明書(shū)中也稱(chēng)為鋁焊盤(pán)或AP)，鋁 環(huán)AP在金屬線58之上并與金屬線58實(shí)體連接。鋁環(huán)AP包括位于第一保 護(hù)層Pass-l之上的部分，且上述部分穿透第一保護(hù)層Pass-l。在第一保護(hù)層 Pass-l與鋁環(huán)AP上形成第二保護(hù)層Pass-2。保護(hù)層Pass-l與Pass-2可由氧 化物、氮化物與上述材料的組合來(lái)形成，且保護(hù)層Pass-l與Pass-2可由相同 或不同的材料來(lái)形成。
在優(yōu)選實(shí)施例中，導(dǎo)孔48、 56與60為導(dǎo)孔條，且其寬度優(yōu)選為大于位 于其上的金屬線46、 54與58的寬度約70%。更優(yōu)選為導(dǎo)孔48的寬度Wl 與金屬線46的寬度W2實(shí)質(zhì)上彼此相等。在另一實(shí)施例中，導(dǎo)孔48、 56與 60為導(dǎo)孔條組，其包括兩個(gè)或更多的平行細(xì)導(dǎo)孔條(以圖9B所示的導(dǎo)孔56 的導(dǎo)孔條組為例)。需注意的是第一密封環(huán)42與第二密封環(huán)44為形成于接 近對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體芯片邊緣的環(huán)。因此金屬線46、 54與58和導(dǎo)孔48、 56與60和鋁環(huán)AP各自形成一個(gè)環(huán)。且每個(gè)環(huán)具有四個(gè)邊緣，每個(gè)邊緣接近半導(dǎo) 體芯片對(duì)應(yīng)的邊緣，且每個(gè)邊緣至對(duì)應(yīng)側(cè)的切割線的距離優(yōu)選為10pm或更 小。
在優(yōu)選實(shí)施例中，金屬線46、 54與58和導(dǎo)孔48、 56與60以及鋁環(huán)AP 優(yōu)選為具有錐狀輪廓，此錐狀輪廓具有傾斜邊緣，且因此金屬線46、 54與 58具有傾斜角a而導(dǎo)孔48、 56與60具有傾斜角P。因此錐狀金屬線(46、 54或58)、錐狀導(dǎo)孔(48、 56或60)和/或鋁環(huán)AP的上寬度大于下寬度， 如附圖中的上寬度W'與下寬度W"。傾斜角a與(3優(yōu)選為約84-87。。更優(yōu)選 為傾斜角a與卩為約86°。當(dāng)傾斜角a與卩小于90°，金屬線46、 54與58和 導(dǎo)孔48、 56與60以及鋁環(huán)AP對(duì)于傳播向下的應(yīng)力更有效。因此由于裸片 切割所產(chǎn)生的應(yīng)力更容易借助健全的密封環(huán)吸收。可借助調(diào)整工藝條件來(lái)達(dá) 到形成金屬線46、 54與58和導(dǎo)孔48、 56與60以及鋁環(huán)的傾斜角，例如增 加蝕刻氣體如C4F8、 CHF的百分比、降低包含氧與氮的氣體的百分比和/或 減少偏壓(biaspower)等。圖3B示出本發(fā)明的其他實(shí)施例，其中金屬線46、 54與58和導(dǎo)孔48、 56與60以及鋁環(huán)實(shí)質(zhì)上具有垂直的邊緣。在接下來(lái)的 附圖中將會(huì)示出各個(gè)實(shí)施例，金屬線46、 54與58和導(dǎo)孔48、 56與60以及 鋁環(huán)可各具有實(shí)質(zhì)上垂直的邊緣，上述邊緣以實(shí)線示出，或者是具有傾斜角，
上述傾斜角以虛線示出。
可以了解的是，先前討論的附圖也可用于本發(fā)明的其他實(shí)施例，除非特 別說(shuō)明不適用。為了簡(jiǎn)化，結(jié)構(gòu)與材料的細(xì)部將不再于接下來(lái)討論的實(shí)施例 中重復(fù)。
由于切割晶圓，破裂可能發(fā)生在切割線處且傳播進(jìn)入半導(dǎo)體芯片中。發(fā) 明人的實(shí)驗(yàn)顯示，半導(dǎo)體芯片的頂部發(fā)生顯著破裂的百分比有時(shí)甚至高于50 % ，例如發(fā)生在未摻雜硅酸鹽玻璃52、第一保護(hù)層Pass-l與第二保護(hù)層Pass-2 中。特別是未摻雜硅酸鹽玻璃52與第一保護(hù)層Pass-l的分界面62、第一保 護(hù)層Pass-l與第二保護(hù)層Pass-2的分界面64容易受到破裂的傷害，且破裂 沿著分界面62與64傳播至半導(dǎo)體芯片中。根據(jù)此發(fā)現(xiàn)，提供本發(fā)明的實(shí)施
在示于圖3A與圖3B的實(shí)施例中，第一密封環(huán)42與切割線38相鄰，且 優(yōu)選為實(shí)質(zhì)上與切割線38鄰接。在晶圓的裸片切割前，在犧牲密封環(huán)42的上形成溝槽66。若從上往下看，溝槽66也形成溝槽環(huán)，其具有四個(gè)邊緣， 每個(gè)與半導(dǎo)體芯片對(duì)應(yīng)的邊緣接近。溝槽66的底部68優(yōu)選至少與第一保護(hù) 層Pass-l與第二保護(hù)層pass-2的分界面64呈水平。更優(yōu)選為，溝槽66的底 部68延伸低于第一保護(hù)層Pass-l與第二保護(hù)層Pass-2的分界面64，例如比 分界面64低至大于約200A。然而，第一保護(hù)層Pass-l的材料需要保護(hù)金屬 線54以避免金屬線54露出。溝槽66的優(yōu)點(diǎn)為若在裸片切割時(shí)發(fā)生破裂且破 裂沿著第二保護(hù)層Pass-2的分界面64傳播，則此破裂將由于溝槽66而停止。 即使破裂傳播穿過(guò)溝槽66，破裂的應(yīng)力也實(shí)質(zhì)上通過(guò)溝槽66而釋放，且第 二密封環(huán)44將有效地避免破裂任何更進(jìn)一步的傳播。此對(duì)避免破裂提供了雙 重保證。可以了解的是，發(fā)生在高于溝槽66的底部68的任何破裂將被停止， 包括發(fā)生在第二保護(hù)層Pass-2中的破裂。溝槽66的寬度W3大于約2 |im。圖4A示出本發(fā)明的第二實(shí)施例，其中第一密封環(huán)42與切割線38遠(yuǎn)離。 溝槽66包括至少一部分水平介于第一密封環(huán)與切割線38之間。更進(jìn)一步而 言，整個(gè)溝槽66可介于第一密封環(huán)與切割線38之間。在此實(shí)施例中，溝槽 66的底部68可延伸低于未摻雜硅酸鹽玻璃52與第一保護(hù)層Pass-l的分界面 62，其中，溝槽66的底部68的相對(duì)應(yīng)位置以虛線示出?；蛘撸瑴喜?6的底 部68可實(shí)質(zhì)上與第一保護(hù)層Pass-l與第二保護(hù)層Pass-2的分界面64水平， 或介于未摻雜硅酸鹽玻璃52與第一保護(hù)層Pass-l的分界面62以及第一保護(hù) 層Pass-l與第二保護(hù)層Pass-2的分界面64之間。然而，若溝槽66包括一部 分直接位于第一密封環(huán)42之上，則溝槽66的底部68優(yōu)選高于未摻雜硅酸鹽 玻璃52與第一保護(hù)層Pass-l的分界面62，以使得至少一個(gè)薄保護(hù)層即第一 保護(hù)層Pass-l維持在金屬線54之上。溝槽66可位于任何介于切割線38與主密封環(huán)44之間的地方。圖4B示 出另一實(shí)施例，其中溝槽66介于第一密封環(huán)42與第二密封環(huán)44之間。在此 實(shí)施例中，溝槽66的底部68也可低于未摻雜硅酸鹽玻璃52與第一保護(hù)層 Pass-l的分界面62，或在其他虛線所示的位置。有利的是，溝槽66的底部 68低于未摻雜硅酸鹽玻璃52與第一保護(hù)層Pass-l的分界面62，這樣可停止 沿著未摻雜硅酸鹽玻璃52與第一保護(hù)層Pass-l的分界面62傳播的破裂。圖5示出本發(fā)明的第三實(shí)施例，其中并沒(méi)有形成犧牲密封環(huán)42。密封環(huán) 44與切割線38隔開(kāi)。密封環(huán)44與切割線38隔開(kāi)的距離d至少要足夠的大，以容納溝槽66。在一實(shí)施例中，距離d大于約2,。溝槽66實(shí)質(zhì)上與切割 線38相鄰，但在切割線38的外面，這是優(yōu)選的，因?yàn)樵诼闫懈顣r(shí)，切口 不會(huì)切穿溝槽66。溝槽66的底部68優(yōu)選至少與第一保護(hù)層Pass-l與第二保 護(hù)層Pass-2的分界面64水平，且更優(yōu)選為介于未摻雜硅酸鹽玻璃52與第一 保護(hù)層Pass-l的分界面62以及第一保護(hù)層Pass-l與第二保護(hù)層Pass-2的分 界面64之間，甚至更優(yōu)選為低于分界面62。溝槽66的底部68可甚至延伸 低于金屬線58，但高于上低介電常數(shù)層50。虛線示出幾個(gè)溝槽66的底部68 的可能位置。有利的是，在未摻雜硅酸鹽玻璃52或其上的破裂傳播將可借助 溝槽66來(lái)停止，而密封環(huán)44則提供額外的保護(hù)。圖6示出本發(fā)明的第四實(shí)施例，其中鋁環(huán)AP形成在密封環(huán)42之上，而 不是形成在密封環(huán)44之上。因此溝槽66可形成在切割線38與密封環(huán)44的 右邊邊界之間的任何地方，溝槽66與其底部68的位置以虛線示出。此外， 根據(jù)溝槽66的位置，其底部68可處于第二保護(hù)層Pass-2、第一保護(hù)層Pass-l、 未摻雜硅酸鹽玻璃52或在上述的分界面中。先前討論的附圖中的實(shí)施例示出雙保護(hù)層，包括第一保護(hù)層Pass-l與第 二保護(hù)層Pass-2。圖7-圖9B示出單保護(hù)層，其中只形成一個(gè)保護(hù)層。因此 沒(méi)有形成鋁焊盤(pán)AP。此形式的密封環(huán)可用于直接焊接到銅(direct-bump-on) 的應(yīng)用。在圖7中，在未摻雜硅酸鹽玻璃52以及金屬線54與58之上形成保 護(hù)層Pass-l。優(yōu)選在密封環(huán)42與切割線38之間形成溝槽66。因此破裂在到 達(dá)密封環(huán)42之前就已被封鎖住?；蛘邷喜?6可形成在切割線38與第二密封 環(huán)44的右緣(內(nèi)緣)之間的任何地方。根據(jù)溝槽66的位置，溝槽66的底部 68也可形成在不同位置，如虛線所示。在圖8A與圖8B中，導(dǎo)孔56包括至少兩個(gè)或者可以包括更多個(gè)細(xì)導(dǎo)孔 條70來(lái)取代單一的寬導(dǎo)孔條?？山柚c用于形成介電層52的相同的材料來(lái) 分隔細(xì)導(dǎo)孔條70，分隔材料優(yōu)選為未摻雜硅酸鹽玻璃。各細(xì)導(dǎo)孔條70也形 成環(huán)。細(xì)導(dǎo)孔條70的寬度W4優(yōu)選小于約0.4 pm。另外寬度W4優(yōu)選小于金 屬線54的寬度W2的約20X?？闪私獾氖牵诼闫懈钪?，且在接著的 凸塊底金屬層(under-bump-metallurgy, UBM)蝕刻工藝中，若酸與金屬線 54接觸，則金屬線54可能會(huì)被蝕刻。然而因細(xì)導(dǎo)孔條70非常細(xì)，所以細(xì)導(dǎo) 孔條70的蝕刻明顯較慢，并且也因此密封環(huán)42的位于細(xì)導(dǎo)孔條70下的部分免于受到蝕刻。由于細(xì)導(dǎo)孔條70的優(yōu)點(diǎn)，溝槽66可直接形成在密封環(huán)42 之上，伴隨著金屬線54的一部分或全部穿過(guò)溝槽66而露出。優(yōu)選為，溝槽 66的底部68低于金屬線54的上表面，且具有大于約200 A的差距距離D。 有利的是，溝槽66與金屬線54重疊，封鎖了沿著未摻雜硅酸鹽玻璃52與第 一保護(hù)層Pass-l的分界面62的破裂途徑，及任何其他高于分界面62的破裂 途徑。在圖8B中，溝槽66至少一部分位于密封環(huán)42與切割線38之間。或者， 整個(gè)溝槽66可介于密封環(huán)42與切割線38之間。此外溝槽66的底部68優(yōu)選 與未摻雜硅酸鹽玻璃52與第一保護(hù)層Pass-l的分界面62水平，更優(yōu)選為低 于分界面62，且具有大于約200A的差距距離D'。圖8B也示出其他溝槽66 與其底部68的可能位置。圖9A也示出另一個(gè)具有單保護(hù)層的實(shí)施例。在此實(shí)施例中，在介電層 50中形成金屬線46與48之后，再形成未摻雜硅酸鹽玻璃52。之后借助在未 摻雜硅酸鹽玻璃52中形成開(kāi)口 、填滿開(kāi)口并執(zhí)行化學(xué)機(jī)械研磨以除去超出的 填充材料，留下金屬線54與58以及導(dǎo)孔56與60，以形成金屬線54與58 以及導(dǎo)孔56與60。之后執(zhí)行干蝕刻或濕蝕刻以使得未摻雜硅酸鹽玻璃52的 上表面62凹陷。此凹陷的深度D"優(yōu)選大于約200 A。有利的是，若破裂沿 著未摻雜硅酸鹽玻璃52與第一保護(hù)層Pass-l的分界面62傳播，則將遇到金 屬線54的突出部分而被停止。在圖9B中，溝槽66更進(jìn)一步形成在切割線38與密封環(huán)42之間。溝槽 66的底部68優(yōu)選至少低于金屬線54的上表面，且更優(yōu)選與未摻雜硅酸鹽玻 璃52與第一保護(hù)層pass-l的分界面62水平。底部68也可在任何低于分界 面62但高于未摻雜硅酸鹽玻璃52的下表面的地方。優(yōu)選為導(dǎo)孔56包括至少 兩個(gè)細(xì)導(dǎo)孔條70，其實(shí)質(zhì)上與圖8A與圖8B相同。因此，即使裸片切割造 成的破裂導(dǎo)致金屬線54穿過(guò)溝槽66而露出，細(xì)導(dǎo)孔條70也將在接下來(lái)的凸 塊底金屬層蝕刻中保護(hù)密封環(huán)42免于受到蝕刻。需注意的是，在示于圖3-圖8B的各實(shí)施例中，可使用實(shí)質(zhì)上與圖9A與 圖9B相同的方法來(lái)使得分界面62凹陷。因此溝槽66與分界面62結(jié)合以使 得破裂更不容易穿透進(jìn)入集成電路。在裸片切割后的半導(dǎo)體芯片封裝中，依照封裝工藝，溝槽66可使用底部填充或模制化合物來(lái)填滿。本發(fā)明的實(shí)施例可進(jìn)一步防止破裂傳播至電路區(qū)。特別是加強(qiáng)保護(hù)結(jié)構(gòu) 提供了雙重的保護(hù)， 一重保護(hù)為溝槽，另一重保護(hù)為實(shí)心的密封環(huán)。因此可 顯著減少破裂傳播至電路區(qū)的可能性。雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例公開(kāi)如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，任 何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作一定的更動(dòng)與 修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種集成電路結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體芯片，包括多個(gè)介電層，其中所述多個(gè)介電層包括頂層介電層；第一密封環(huán)，與該半導(dǎo)體芯片的邊緣相鄰，其中該第一密封環(huán)包括多個(gè)金屬線，位于所述多個(gè)介電層中，其中所述多個(gè)金屬線包括位于該頂層介電層中的頂層金屬線；多個(gè)導(dǎo)孔，位于所述多個(gè)介電層中，且與所述多個(gè)金屬線互相連接，其中所述多個(gè)導(dǎo)孔包括與該頂層金屬線實(shí)體連接的頂層導(dǎo)孔，且至少一個(gè)該導(dǎo)孔的寬度大于該導(dǎo)孔上的金屬線的寬度的約70％；以及第一保護(hù)層，位于該頂層介電層上，其中溝槽從該第一保護(hù)層的上表面延伸進(jìn)入該第一保護(hù)層以形成環(huán)，且該環(huán)的每一側(cè)與該半導(dǎo)體芯片的對(duì)應(yīng)的邊緣相鄰。
2. 如權(quán)利要求1所述的集成電路結(jié)構(gòu)，其中至少所述多個(gè)金屬線其中之 一，或至少所述多個(gè)導(dǎo)孔其中之一具有錐狀輪廓，且該錐狀輪廓的頂部寬度 大于底部寬度。
3. 如權(quán)利要求2所述的集成電路結(jié)構(gòu)，其中實(shí)質(zhì)上所有所述多個(gè)金屬線 與所述多個(gè)導(dǎo)孔的頂部寬度都大于底部寬度。
4. 如權(quán)利要求1所述的集成電路結(jié)構(gòu)，至少所述多個(gè)金屬線其中之一， 或所述多個(gè)導(dǎo)孔其中之一具有小于約86。的傾斜角。
5. 如權(quán)利要求1所述的集成電路結(jié)構(gòu)，其中該溝槽包括至少一部分直接 位于該第一密封環(huán)上。
6. 如權(quán)利要求1所述的集成電路結(jié)構(gòu)，其中該溝槽位于該半導(dǎo)體芯片的 邊緣與該第一密封環(huán)之間。
7. 如權(quán)利要求6所述的集成電路結(jié)構(gòu)，還包括第二密封環(huán)，介于該第 一密封環(huán)與該半導(dǎo)體芯片的邊緣之間。
8. 如權(quán)利要求7所述的集成電路結(jié)構(gòu)，其中該第二密封環(huán)在該溝槽下方 且垂直隔開(kāi)該溝槽。
9. 如權(quán)利要求7所述的集成電路結(jié)構(gòu)，其中該第一保護(hù)層實(shí)際上與該頂 層介電層接觸，且該第二密封環(huán)直接位于該溝槽下且經(jīng)由該溝槽露出，且該溝槽的下表面實(shí)質(zhì)上低于該頂層金屬線的上表面。
10. 如權(quán)利要求9所述的集成電路結(jié)構(gòu)，其中該第二密封環(huán)的頂層導(dǎo)孔 包括兩個(gè)平行的各形成一個(gè)環(huán)的導(dǎo)孔條；且在該第二密封環(huán)中的剩余導(dǎo)孔為 單一導(dǎo)孔，該單一導(dǎo)孔的寬度大于位于該單一導(dǎo)孔上的金屬線的寬度的約70/b 。
11. 如權(quán)利要求9所述的集成電路結(jié)構(gòu)，其中該頂層介電層的上表面凹 陷，低于該頂層金屬線的上表面。
12. 如權(quán)利要求l所述的集成電路結(jié)構(gòu)，還包括第二保護(hù)層，介于該頂層介電層與該第一保護(hù)層之間。
13. 如權(quán)利要求12所述的集成電路結(jié)構(gòu)，還包括鋁焊盤(pán)環(huán)，位于該頂 層金屬線上，且實(shí)際上與該頂層金屬線連接，其中該鋁焊盤(pán)環(huán)包括位于該第 一保護(hù)層上的一部分。
14. 如權(quán)利要求12所述的集成電路結(jié)構(gòu)，其中該溝槽的下表面不高于該 第一保護(hù)層與第二保護(hù)層的分界面。
15. 如權(quán)利要求14所述的集成電路結(jié)構(gòu)，其中該溝槽的下表面實(shí)質(zhì)上水 平于或低于該頂層介電層的上表面。
全文摘要
一種集成電路結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體芯片，包括多個(gè)介電層，其中所述多個(gè)介電層包括頂層介電層；以及第一密封環(huán)，與該半導(dǎo)體芯片的邊緣相鄰，包括位于所述多個(gè)介電層中的多個(gè)金屬線和多個(gè)導(dǎo)孔，所述多個(gè)金屬線包括位于頂層介電層中的頂層金屬線，所述多個(gè)導(dǎo)孔與多個(gè)金屬線互連且包括與該頂層金屬線實(shí)體連接的頂層導(dǎo)孔。該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括第一保護(hù)層，位于該頂層介電層上；以及溝槽，從該第一保護(hù)層的上表面延伸進(jìn)入該第一保護(hù)層，其中該溝槽實(shí)質(zhì)上形成環(huán)。該環(huán)的每一側(cè)與該半導(dǎo)體芯片的各邊緣相鄰。至少一個(gè)該導(dǎo)孔的寬度大于該導(dǎo)孔上的金屬線的寬度的約70％。本發(fā)明能夠減少因芯片切割造成的破裂增加。
文檔編號(hào)H01L23/58GK101308825SQ20071030531
公開(kāi)日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2007年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月14日
發(fā)明者余振華, 侯上勇, 蔡豪益, 許仕勛, 鄭心圃 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司