用于晶圓密封環(huán)的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的一種方法包括可以在晶圓上形成晶圓密封環(huán)，該晶圓密封環(huán)具有帶圖案密度的圖案結(jié)構(gòu)。晶圓密封環(huán)圖案結(jié)構(gòu)可以包括具有寬度和間隔約等于晶圓上管芯接合環(huán)的寬度和間隔的多條線。具有形成在其上的晶圓密封環(huán)的晶圓可以接合至不具有晶圓密封環(huán)的晶圓。一對(duì)晶圓可以形成為具有以相應(yīng)的方式形成的對(duì)應(yīng)晶圓密封環(huán)?？梢詫⒃搶?duì)晶圓接合在一起并且具有對(duì)準(zhǔn)并接合在一起的晶圓密封環(huán)以在接合的晶圓之間形成密封環(huán)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還公開了用于晶圓密封環(huán)的方法和裝置。
【專利說明】用于晶圓密封環(huán)的方法和裝置
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
[0002]本申請(qǐng)涉及共同轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人的共同未決美國專利申請(qǐng)(代理檔案號(hào)TSM12-0732):2013年2月5日提交、申請(qǐng)序列號(hào)為13/759，549、名稱為“Method andApparatus for a Seal Ring Structure”,其全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及用于晶圓密封環(huán)的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]在半導(dǎo)體制造工藝中，在半導(dǎo)體晶圓上的管芯內(nèi)制造集成電路。在通過切割半導(dǎo)體晶圓來分離管芯之前半導(dǎo)體晶圓經(jīng)歷了許多工藝步驟。工藝步驟可以包括光刻、蝕刻、摻雜、研磨和/或沉積不同的材料。工藝步驟可以包括濕法和干法工藝步驟?？梢詫雽?dǎo)體晶圓堆疊或者接合在相互的頂部上并且沿劃線分開以形成三維(“3D”)1C。還可以對(duì)接合的晶圓實(shí)施上述工藝步驟。滲入接合的晶圓的管芯區(qū)域的污染物、化學(xué)物質(zhì)或者殘留物(來自各種工藝步驟)可能限制其中所形成的管芯的產(chǎn)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種方法，包括:
[0006]在第一晶圓的管芯區(qū)域中，在所述第一晶圓上形成多個(gè)第一管芯；
[0007]在所述第一晶圓上形成多個(gè)第一管芯接合環(huán)，所述多個(gè)第一管芯接合環(huán)具有第一寬度和第一間隔；以及
[0008]在所述第一晶圓的密封環(huán)區(qū)域中，在所述第一晶圓上形成第一晶圓密封環(huán)，所述第一晶圓密封環(huán)包括多條具有第二寬度和第二間隔的線，其中所述多個(gè)第一管芯接合環(huán)的第一寬度和第一間隔的截面約等于所述第一晶圓密封環(huán)的第二寬度和第二間隔的截面。
[0009]在可選實(shí)施例中，所述多個(gè)第一管芯接合環(huán)形成為具有第一高度并且所述第一晶圓密封環(huán)形成為具有第二高度，所述第一高度約等于第二高度。
[0010]在可選實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括:在所述第一晶圓的密封環(huán)區(qū)域中形成所述多個(gè)第一管芯。
[0011]在可選實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括:沿所述第一晶圓的管芯區(qū)域中的多條劃線形成所述第一晶圓密封環(huán)。
[0012]在可選實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括:將所述第一晶圓接合至第二晶圓。
[0013]在可選實(shí)施例中，所述第一晶圓密封環(huán)由低共熔合金或者低熔點(diǎn)金屬制成。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種方法，包括:
[0015]在基本上整個(gè)第一晶圓上形成多個(gè)第一管芯；
[0016]在所述第一晶圓上形成多個(gè)第一管芯接合環(huán)，所述多個(gè)第一管芯接合環(huán)具有第一寬度和第一間隔；以及[0017]在基本上整個(gè)所述第一晶圓上形成第一晶圓密封環(huán)，所述第一晶圓密封環(huán)包括多條具有第二寬度和第二間隔的線，其中所述多個(gè)第一管芯接合環(huán)的第一寬度的截面約等于所述第一晶圓密封環(huán)的第二寬度的截面。
[0018]在可選實(shí)施例中，沿所述第一晶圓的多條劃線形成所述第一晶圓密封環(huán)。
[0019]在可選實(shí)施例中，所述多個(gè)第一管芯接合環(huán)形成為具有第一高度并且所述第一晶圓密封環(huán)形成為具有第二高度，所述第一高度約等于第二高度。
[0020]在可選實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括:將所述第一晶圓接合至第二晶圓。
[0021]在可選實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括:在基本上整個(gè)第二晶圓上形成第二晶圓密封環(huán)，所述第二晶圓密封環(huán)包括多條具有第三寬度和第三間隔的線，其中所述第三寬度和所述第三間隔約等于所述第一晶圓密封環(huán)的第二寬度和第二間隔。
[0022]在可選實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括:將所述第一晶圓對(duì)準(zhǔn)至所述第二晶圓；以及，將所述第一晶圓接合至所述第二晶圓。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，還提供了一種方法，包括:
[0024]在第一晶圓上形成第一晶圓密封環(huán)，所述第一晶圓密封環(huán)具有多條第一線，所述多條第一線具有第一寬度和第一間隔；
[0025]在第二晶圓上形成第二晶圓密封環(huán)，所述第二晶圓密封環(huán)具有多條第二線，所述多條第二線具有第二寬度和第二間隔，所述第二寬度和所述第二間隔約等于所述第一寬度和所述第一間隔；
[0026]將所述第一晶圓對(duì)準(zhǔn)至所述第二晶圓；以及
[0027]將所述第一晶圓接合至所述第二晶圓。
[0028]在可選實(shí)施例中，所述接合進(jìn)一步包括:對(duì)所述第一晶圓和所述第二晶圓施加壓力。
[0029]在可選實(shí)施例中,所述接合進(jìn)一步包括:對(duì)所述第一晶圓和所述第二晶圓施加熱。
[0030]在可選實(shí)施例中，所述第一晶圓密封環(huán)的多條第一線的第一寬度和第一間隔的截面約等于所述第一晶圓上的管芯接合環(huán)的寬度和間隔的截面。
[0031]在可選實(shí)施例中，所述多條第一線形成的高度約等于所述第一晶圓上的管芯接合環(huán)的高度。
[0032]在可選實(shí)施例中，所述第一晶圓密封環(huán)的多條第一線交叉成正方形圖案。
[0033]在可選實(shí)施例中，所述第一晶圓密封環(huán)的多條第一線交叉成菱形圖案。
[0034]在可選實(shí)施例中，所述第一晶圓密封環(huán)的多條第一線布置成多邊形圖案。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]為了更充分地理解本發(fā)明和優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)將結(jié)合附圖所作的以下描述作為參考，其中:
[0036]圖1A示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的晶圓密封環(huán)的平面視圖；
[0037]圖1B示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的沿圖1A的線A-A’獲得的用于一對(duì)接合晶圓的一對(duì)晶圓密封環(huán)的截面圖；
[0038]圖2示出根據(jù)另一實(shí)施例的用于接合結(jié)構(gòu)的晶圓密封環(huán)的截面圖；
[0039]圖3A-圖3B示出根據(jù)各種實(shí)施例的用于晶圓密封環(huán)的圖案結(jié)構(gòu)；[0040]圖4示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的形成一種器件的方法；以及
[0041]圖5示出根據(jù)另一實(shí)施例的形成另一器件的另一種方法。
【具體實(shí)施方式】
[0042]以下詳細(xì)論述實(shí)施例的制造和使用。然而，應(yīng)該理解，實(shí)施例提供了許多可以在各種具體環(huán)境中實(shí)現(xiàn)的可應(yīng)用的發(fā)明構(gòu)思。所論述的具體實(shí)施例僅僅是制造和使用本發(fā)明主題的示例性具體方式，而不用于限制不同實(shí)施例的范圍。
[0043]圖1A示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的晶圓密封環(huán)110的平面視圖。如圖1A所示，可以在晶圓100上的密封環(huán)區(qū)域IlOa (陰影的)內(nèi)形成晶圓密封環(huán)110。晶圓100可以具有形成在其上的一個(gè)或多個(gè)管芯120。晶圓100的可包括一個(gè)或多個(gè)管芯120的區(qū)域可以被稱為晶圓100的有效管芯區(qū)域120a。密封環(huán)區(qū)域IlOa可以與有效管芯區(qū)域120a相關(guān)。例如，密封環(huán)區(qū)域IlOa可以是晶圓100的環(huán)繞有效管芯區(qū)域120a的未使用部分。
[0044]應(yīng)該理解，有效管芯區(qū)域120a可以根據(jù)可在晶圓100上形成的管芯120的數(shù)目而變化。因此，取決于晶圓100的有效管芯區(qū)域120a，密封環(huán)區(qū)域IlOa可以是不規(guī)則的形狀。圖1A所示的有效管芯區(qū)域120a僅用于示例說明的目的并且不打算限制本文所描述的實(shí)施例的范圍?？梢栽诠苄?20之間形成劃線(未示出)，其可以提供一種用于將管芯120從晶圓100分離的機(jī)制。
[0045]如圖1A所示，可以根據(jù)圖案結(jié)構(gòu)112來形成晶圓密封環(huán)110。如圖1A所示的圖案結(jié)構(gòu)112可以包括多個(gè)第一結(jié)構(gòu)部分112.1和多個(gè)第二結(jié)構(gòu)部分112.2?？梢酝ㄟ^第一間隔SI將第一結(jié)構(gòu)部分112.1隔開并且第一結(jié)構(gòu)部分112.1可以形成為具有第一寬度W1?？梢酝ㄟ^第二間隔S2將第二結(jié)構(gòu)部分112.2隔開并且第二結(jié)構(gòu)部分112.2可以形成為具有第二寬度W2。第一結(jié)構(gòu)部分112.1和第二結(jié)構(gòu)部分112.2還可以被稱為具有上述的寬度和間隔的第一線條和第二線條，從而可以形成圖案結(jié)構(gòu)112。雖然各第一結(jié)構(gòu)部分112.1和第二結(jié)構(gòu)部分112.2的第一間隔SI和第二間隔S2示出為具有規(guī)則的間隔，然而第一間隔SI和/或第二間隔S2還可以形成為具有不規(guī)則的間隔。
[0046]如圖1A所示的第一結(jié)構(gòu)部分112.1和第二結(jié)構(gòu)部分112.2可以交叉以形成圖案結(jié)構(gòu)112。例如，如圖1A所示的圖案結(jié)構(gòu)112示出為正方形的圖案。雖然圖1A示出了第一結(jié)構(gòu)部分112.1和第二結(jié)構(gòu)部分112.2之間的大致垂直的交叉角以形成正方形圖案，但是也可以形成其他不大致垂直的交叉角。在各種實(shí)施例中，根據(jù)晶圓設(shè)計(jì)者的確定，交叉角可以是銳角和/或鈍角以形成菱形或者梯形的圖案。在其他實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)部分可能不交叉，而是可以形成另外的結(jié)構(gòu)部分(未示出)進(jìn)而形成多邊形圖案的結(jié)構(gòu)。
[0047]可以形成包括第一結(jié)構(gòu)部分寬度Wl和第二結(jié)構(gòu)部分寬度W2以及相應(yīng)的第一間隔SI和第二間隔S2的圖案結(jié)構(gòu)112，使得:在晶圓100可接合至另一晶圓(未示出)的操作期間，可以在穿過有效管芯區(qū)域120a和密封環(huán)區(qū)域IlOa的交接點(diǎn)(在此也稱為接觸界面)處施加相似的有效接合壓力(comparable effective boding pressure)。例如，可以形成管芯接合環(huán)(未示出)，其可以環(huán)繞形成在有效管芯區(qū)域120a內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)管芯120的每一個(gè)。管芯接合環(huán)可以形成用于有效管芯區(qū)域120a的管芯接合環(huán)圖案密度(未示出)?？梢栽O(shè)置第一和第二結(jié)構(gòu)部分寬度W1、W2的尺寸以及第一和第二結(jié)構(gòu)部分間隔S1、S2的尺寸以提供用于晶圓密封環(huán)110的圖案結(jié)構(gòu)112的圖案密度，其與管芯接合環(huán)圖案密度相關(guān)。[0048]例如，第一結(jié)構(gòu)部分112.1和第二結(jié)構(gòu)部分112.2可以形成為具有第一寬度Wl和第二寬度W2并且被第一間隔SI和第二間隔S2隔開，該第一寬度Wl和第二寬度W2以及第一間隔SI和第二間隔S2約等于晶圓100上的管芯接合環(huán)(未示出)的相對(duì)應(yīng)寬度和間隔。通過將用于晶圓密封環(huán)110的圖案結(jié)構(gòu)112的圖案密度與管芯接合環(huán)的圖案密度關(guān)聯(lián)，在用于將晶圓100接合至另一晶圓(未示出)的接合工藝期間可以在整個(gè)晶圓100上施加大約一致的有效接合壓力。以下參考圖1B更詳細(xì)地論述有效接合壓力。
[0049]在一個(gè)實(shí)施例中，晶圓密封環(huán)110可以與管芯接合環(huán)(未示出)同時(shí)形成。以下更詳細(xì)地論述有效管芯區(qū)域120a中的管芯接合環(huán)(未示出)的圖案密度和晶圓密封環(huán)110的圖案結(jié)構(gòu)112之間的圖案密度的關(guān)系。
[0050]在另一實(shí)施例中，可以在晶圓100的密封環(huán)區(qū)域IlOa和有效管芯區(qū)域120a中都形成晶圓密封環(huán)110。在晶圓100的有效管芯區(qū)域120a內(nèi)，可以在管芯120之間設(shè)置的劃線(未示出)和/或分隔區(qū)域(未示出)周圍形成晶圓密封環(huán)110。以這種方式，晶圓密封環(huán)110和管芯接合環(huán)(未示出)的寬度和/或間隔在整個(gè)晶圓100上大致相等。通過大致相等，這意味著本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，可以設(shè)置晶圓密封環(huán)和管芯接合環(huán)的寬度和/或間隔的尺寸以提供或提高晶圓接合工藝期間可施加在整個(gè)晶圓100上的有效接合壓力的均勻性。
[0051]在又一實(shí)施例中，除有效管芯區(qū)域120a之外，可以在密封環(huán)區(qū)域IlOa中形成管芯120。在這樣的實(shí)施例中，可以在密封環(huán)區(qū)域IlOa中的管芯120之間的劃線(未示出)和/或分隔區(qū)域(未示出)周圍形成晶圓密封環(huán)110。以這種方式，在整個(gè)晶圓100上的晶圓密封環(huán)110和管芯接合環(huán)(未示出)的寬度和/或間隔可以大致相等。通過大致相等，這意味著本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，可以設(shè)置晶圓密封環(huán)和管芯接合環(huán)的寬度和/或間隔的尺寸以提供或者提高晶圓接合工藝期間可施加在整個(gè)晶圓100上的有效接合壓力的均勻性。
[0052]在各種實(shí)施例中，晶圓密封環(huán)110可以是諸如AlCu、AlGe或者其他類似材料的低共熔合金(eutectic alloy)。在一個(gè)實(shí)施例中，晶圓密封環(huán)可以由聚合物形成。在各種實(shí)施例中，晶圓密封環(huán)110可以是諸如In、Au、Sn、N1、Cu或者其他類似材料的低熔點(diǎn)金屬層。可以通過熱化學(xué)汽相沉積(“CVD”)、物理汽相沉積(“PVD”)(諸如濺射或蒸發(fā)、電子槍、離子束、能量束、電鍍、一種或多種金屬蝕刻工藝、單鑲嵌技術(shù)和/或雙鑲嵌技術(shù)等或者其他可接受的方法)來形成低共熔合金或者低熔點(diǎn)金屬層。
[0053]在一個(gè)實(shí)施例中，例如可以使用一種或多種金屬蝕刻工藝來形成第一結(jié)構(gòu)部分112.1和第二結(jié)構(gòu)部分112.2。在各種實(shí)施例中，可以用由晶圓設(shè)計(jì)者確定的一個(gè)或多個(gè)連續(xù)工藝步驟來形成第一結(jié)構(gòu)部分112.1和第二結(jié)構(gòu)部分112.2。
[0054]在各種實(shí)施例中，晶圓100可以是襯底或者中介層。在一個(gè)實(shí)施例中，晶圓100可以包括塊狀硅。在其他實(shí)施例中，晶圓100可以包括任何半導(dǎo)體襯底、陶瓷襯底、石英襯底等。在一些實(shí)施例中，晶圓100可以包括絕緣體上硅(“SOI”)或者其他類似襯底?？墒褂玫钠渌r底包括多層襯底、梯度襯底或者混合取向襯底。
[0055]圖1B示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的沿圖1A的線A-A’獲得的用于接合結(jié)構(gòu)140的一對(duì)晶圓密封環(huán)的截面圖。如圖1B所示，接合結(jié)構(gòu)140可以包括第一晶圓141和第二晶圓144，第一晶圓141包括第一晶圓密封環(huán)142，第二晶圓144包括第二晶圓密封環(huán)145，第一晶圓141和第二晶圓144接合在一起形成密封環(huán)結(jié)構(gòu)150。第一晶圓密封環(huán)142可以包括具有相應(yīng)的寬度并且被相應(yīng)的間隔分隔開的多個(gè)第一結(jié)構(gòu)部分142.1-142.N。第二晶圓密封環(huán)145可以包括具有相應(yīng)的寬度并且被相應(yīng)的間隔分隔開的多個(gè)第二結(jié)構(gòu)部分145.1-145.N0
[0056]第一晶圓141可以包括多個(gè)第一管芯接合環(huán)143。第一管芯接合環(huán)143可以環(huán)繞位于第一晶圓141上的管芯(未示出)。第二晶圓144可以包括第二管芯接合環(huán)146。第二管芯接合環(huán)146可以環(huán)繞位于第二晶圓144上的管芯(未示出)。第一晶圓密封環(huán)142可以形成為具有第一高度H1。第二晶圓密封環(huán)145可以形成為具有第二高度H2。
[0057]在各種實(shí)施例中，如圖1B所示的第一晶圓密封環(huán)142和/或第二晶圓密封環(huán)145可以由例如一種或多種低共熔合金(諸如AlCu、AlGe)、低熔點(diǎn)金屬層(諸如In、Au、Sn、N1、Cu或者其他類似材料)形成。在各種實(shí)施例中，第一管芯接合環(huán)143、第二管芯接合環(huán)146和第一晶圓密封環(huán)142、第二晶圓密封環(huán)145可以由相同或相似的材料形成。各個(gè)第一晶圓密封環(huán)142和第二晶圓密封環(huán)145的第一高度Hl和第二高度H2與對(duì)應(yīng)的第一管芯接合環(huán)143和第二管芯接合環(huán)146的高度(未標(biāo)記)可以是相同的。
[0058]如圖1B所示，第一結(jié)構(gòu)部分142.1-142.N的寬度和間隔可以大約等于第二結(jié)構(gòu)部分145.1-145.N的寬度和間隔，使得當(dāng)?shù)谝痪A141和第二晶圓144對(duì)準(zhǔn)以用于接合時(shí)，各個(gè)第一晶圓密封環(huán)142和第二晶圓密封環(huán)145以及它們的相應(yīng)結(jié)構(gòu)部分都可對(duì)準(zhǔn)并且接合以形成密封環(huán)結(jié)構(gòu)150。因此，可以形成分別具有第一圖案結(jié)構(gòu)和第二圖案結(jié)構(gòu)(未示出)的第一晶圓密封環(huán)142和第二晶圓密封環(huán)145，第一圖案結(jié)構(gòu)和第二圖案結(jié)構(gòu)可以是彼此的(大約)鏡像。交接點(diǎn)或者接觸界面可以位于在用于接合第一晶圓141和第二晶圓144的工藝期間第一晶圓密封環(huán)142、第二晶圓密封環(huán)145和第一管芯接合環(huán)143、第二管芯接合環(huán)146可以相互接觸的位置。
[0059]在示例性的實(shí)例中，可以使用外部接合器件(未示出)將第一晶圓141和第二晶圓144接合在一起，這可以對(duì)晶圓施加壓力和/或熱。該壓力可以傳至每一晶圓的表面，該表面與第一晶圓141和第二晶圓144之間的接觸界面相對(duì)。
[0060]如圖1B所示，用于各個(gè)第一密封環(huán)142和第二密封環(huán)145的相應(yīng)的第一結(jié)構(gòu)部分142.1-142.N和相應(yīng)的第二結(jié)構(gòu)部分145.1-145.N的寬度和間隔可以與各個(gè)第一晶圓141和第二晶圓144上的第一管芯接合環(huán)143和第二管芯接合環(huán)146的寬度和間隔相關(guān)。以這種方式，如上所述，第一晶圓密封環(huán)142和第二晶圓密封環(huán)145的圖案結(jié)構(gòu)(圖1B中未示出)可以與第一管芯接合環(huán)143和第二管芯接合環(huán)146的圖案結(jié)構(gòu)(圖1B中未示出)相關(guān)。而且，第一晶圓密封環(huán)142的第一高度Hl和第二晶圓密封環(huán)145的第二高度H2與各個(gè)第一管芯接合環(huán)143和第二管芯接合環(huán)146的相應(yīng)高度可以是相同的。因此，可以在接合工藝期間在整個(gè)有效管芯區(qū)域120a和晶圓密封環(huán)區(qū)域IlOa上以大致均勻的方式沿第一晶圓141和第二晶圓144之間的接觸表面施加如圖1B所示的有效接合壓力。雖然圖1B示出了用于第一晶圓密封環(huán)142結(jié)構(gòu)部分和第二晶圓密封環(huán)145結(jié)構(gòu)部分的規(guī)則的間隔，然而由于該間隔與第一管芯接合環(huán)143和第二管芯接合環(huán)146的間隔相關(guān)，因此該間隔也可以是不規(guī)則的。
[0061]大致相同的有效接合壓力可以通過第一晶圓141和第二晶圓144之間的密封環(huán)結(jié)構(gòu)150導(dǎo)致形成良好的密封(hermetic seal)。先前的用于在接合的晶圓之間形成密封的技術(shù)利用了有效管芯區(qū)域的全部未使用部分來形成晶圓密封環(huán)。先前的技術(shù)導(dǎo)致了不規(guī)則形狀的密封環(huán)，單一密封環(huán)具有與晶圓的有效管芯區(qū)域的管芯接合環(huán)圖案密度無關(guān)的形狀。因此，對(duì)于先前的技術(shù)來說，沿一對(duì)晶圓的有效管芯區(qū)域和晶圓密封環(huán)區(qū)域之間的接觸界面的有效接合壓力是不均勻的，這通常導(dǎo)致晶圓之間較差的接合密封。
[0062]而且，先前技術(shù)的密封環(huán)實(shí)質(zhì)上通常是單一的，例如僅晶圓的非管芯區(qū)域的剩余部分。因此，根據(jù)先前技術(shù)形成的密封環(huán)的一個(gè)區(qū)域中的單一開口或者較差的接合確保了后續(xù)的工藝步驟期間形成在一對(duì)接合的晶圓的有效管芯區(qū)域中的器件、管芯和/或管芯接合環(huán)的完整性。例如，接合的晶圓之一可以通過化學(xué)機(jī)械拋光(“CMP”)工藝步驟來減薄或者在蝕刻工藝步驟中蝕刻。如果根據(jù)先前技術(shù)形成的密封環(huán)在后續(xù)的工藝步驟期間被隔開或者未接合，那么污染物、化學(xué)物質(zhì)或者殘留物可能損壞晶圓管芯區(qū)域中的器件、管芯和/或管芯接合環(huán)。
[0063]相比之下，根據(jù)本實(shí)施例本文描述的晶圓密封環(huán)可以包括多個(gè)結(jié)構(gòu)部分或線(例如如圖1A所示的部分112.1和112.2)。根據(jù)本實(shí)施例的晶圓密封環(huán)的多個(gè)結(jié)構(gòu)部分與先前技術(shù)形成的密封環(huán)相比可以提供雙重的優(yōu)點(diǎn)。第一，如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的晶圓密封環(huán)的多個(gè)結(jié)構(gòu)部分或線可形成的圖案密度可以約等于有效管芯區(qū)域中的管芯接合環(huán)的圖案密度。以這種方式，根據(jù)本實(shí)施例的晶圓密封環(huán)可以提供或者提高接合工藝期間可沿在整個(gè)有效管芯區(qū)域和晶圓密封環(huán)區(qū)域上的一對(duì)晶圓之間的接觸界面施加的有效接合壓力的均勻性。這可導(dǎo)致接合的晶圓之間的密封環(huán)結(jié)構(gòu)具有良好的密封性能。在另一實(shí)施例中，如上所述，可以橫穿整個(gè)晶圓形成晶圓密封環(huán)，進(jìn)而在整個(gè)晶圓上提供均勻的圖案密度，這可以進(jìn)一步提供或者提高用于接合一對(duì)晶圓的有效接合壓力的均勻性。
[0064]第二，根據(jù)本實(shí)施例的晶圓密封環(huán)的多個(gè)結(jié)構(gòu)部分可以提供用于密封環(huán)結(jié)構(gòu)的多余的保護(hù)層或者阻擋物。因而，如果說結(jié)構(gòu)部分中之一在局部區(qū)域中被分隔開或者未接合，則可能不能確保密封環(huán)結(jié)構(gòu)的完整性，甚至在分隔可能發(fā)生的局部區(qū)域中，也可能不能確保密封結(jié)構(gòu)的完整性。剩余的接合的結(jié)構(gòu)部分可以提供多個(gè)多余的保護(hù)層，因此可以通過用于接合結(jié)構(gòu)的后續(xù)的工藝步驟來保持有效管芯區(qū)域中形成的器件、管芯和/或管芯接合環(huán)的完整性。
[0065]圖2示出了根據(jù)另一實(shí)施例的用于接合結(jié)構(gòu)的晶圓密封環(huán)的截面圖。如圖2所示，第一晶圓210可以包括晶圓密封環(huán)212和管芯接合環(huán)213，管芯接合環(huán)213可以環(huán)繞位于第一晶圓210上的管芯(未不出)。在一個(gè)實(shí)施例中，可以在第一晶圓210的晶圓密封環(huán)區(qū)域210a中形成晶圓密封環(huán)212，并且可以在第一晶圓的有效管芯區(qū)域210b中形成管芯接合環(huán)213。與圖1B (示出形成在第一晶圓141和第二晶圓144上的一對(duì)晶圓密封環(huán)142和145)的接合結(jié)構(gòu)140相比，圖2的接合結(jié)構(gòu)240示出了晶圓密封環(huán)212可以僅形成在一個(gè)晶圓(例如第一晶圓210)上，這可以用來提供用于接合結(jié)構(gòu)240的密封。
[0066]第一晶圓210可以接合至第二晶圓220以形成接合結(jié)構(gòu)240。第一晶圓210與第二晶圓220的接合可以形成在第一晶圓210和第二晶圓220之間的密封環(huán)結(jié)構(gòu)230。
[0067]晶圓密封環(huán)212可以包括具有相應(yīng)的寬度并且被相應(yīng)的間隔隔開的多個(gè)結(jié)構(gòu)部分212.1-212.N。晶圓密封環(huán)212可以形成為具有高度H。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)部分212.1-212.N的寬度和間隔可以與管芯接合環(huán)213的寬度和間隔相關(guān)。在一個(gè)實(shí)施例中，晶圓密封環(huán)212可以與管芯接合環(huán)213同時(shí)形成。
[0068]在另一實(shí)施例中，可以形成晶圓密封環(huán)212來代替管芯接合環(huán)213，使得晶圓密封環(huán)212可以形成在有效管芯區(qū)域210b和晶圓密封環(huán)區(qū)域210a內(nèi)。例如，晶圓密封環(huán)可以形成在有效管芯區(qū)域210b內(nèi)的設(shè)置在管芯(未示出)之間的劃線(未示出)和/或分隔區(qū)域(未示出)周圍。以這種方式，可以在整個(gè)第一晶圓210上均勻地形成晶圓密封環(huán)212，這可以提高在用于將第一晶圓210接合至第二晶圓220的接合工藝期間可以在晶圓210上施加的有效接合壓力的均勻性。
[0069]在各種實(shí)施例中，晶圓密封環(huán)212是由例如一個(gè)或多個(gè)低共熔合金(諸如AlCu、AlGe)、低熔點(diǎn)金屬層(In、Au、Sn、N1、Cu或者其他類似材料)或者聚合物形成。
[0070]圖3A至圖3B示出了根據(jù)各種實(shí)施例的用于晶圓密封環(huán)的圖案結(jié)構(gòu)。如圖3A所示，可以形成具有圖案結(jié)構(gòu)312的晶圓密封環(huán)310，圖案結(jié)構(gòu)312可以具有菱形圖案。圖案結(jié)構(gòu)312可以包括多個(gè)第一結(jié)構(gòu)部分312.1和多個(gè)第二結(jié)構(gòu)部分312.2。第一結(jié)構(gòu)部分312.1和第二結(jié)構(gòu)部分312.2可以形成具有第一寬度和第二寬度(未示出)?？梢酝ㄟ^第一間隔S312.1分隔開多個(gè)第一結(jié)構(gòu)部分312.1?？梢酝ㄟ^第一間隔S312.2分隔開多個(gè)第二結(jié)構(gòu)部分312.2。圖案結(jié)構(gòu)312可以形成的圖案密度與可形成在晶圓的有效管芯區(qū)域內(nèi)的管芯接合環(huán)(未示出)的圖案密度相關(guān)。第一間隔312.1和第二間隔312.2可以形成為具有規(guī)則或不規(guī)則的間隔。
[0071]可以通過例如熱化學(xué)汽相沉積(“CVD”)、物理汽相沉積(“PVD”)(諸如濺射或蒸發(fā)、電子槍、離子束、能量束、電鍍、一種或多種金屬蝕刻工藝、單鑲嵌技術(shù)和/或雙鑲嵌技術(shù)等或者其他可接受的方法)來形成多個(gè)第一結(jié)構(gòu)部分312.1和多個(gè)第二結(jié)構(gòu)部分312.2。
[0072]如圖3B所示，晶圓密封環(huán)320可以形成為具有圖案結(jié)構(gòu)322，圖案結(jié)構(gòu)322具有多邊形圖案。多邊形圖案可以包括多個(gè)互連的多邊形P322.1-P322.N (如圖3B所示)。圖案結(jié)構(gòu)322可形成的圖案密度可以與可形成在晶圓(未示出)的有效管芯區(qū)域內(nèi)的管芯接合環(huán)的圖案密度相關(guān)?？梢酝ㄟ^例如熱化學(xué)汽相沉積(“CVD”)、物理汽相沉積(“PVD”)(諸如濺射或蒸發(fā)、電子槍、離子束、能量束、電鍍、一個(gè)或多個(gè)金屬蝕刻工藝、單鑲嵌技術(shù)和/雙鑲嵌技術(shù)等或者其他可接受的方法)來形成圖案結(jié)構(gòu)322。
[0073]圖4示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于形成一種器件的方法400。如框410中所示，方法400可以在第一晶圓上形成多個(gè)第一管芯。在一個(gè)實(shí)施例中，管芯可以形成在第一晶圓的有效管芯區(qū)域中。如框420中所示，方法400可以在第一晶圓上形成多個(gè)第一管芯接合環(huán)。第一管芯接合環(huán)可以形成為具有第一寬度和第一間隔。如框430中所示，方法400可以在第一晶圓上形成第一晶圓密封環(huán)。第一晶圓密封環(huán)可以形成為具有多條線，所述線具有第二寬度和第二間隔。第一晶圓密封環(huán)的第二寬度和第二間隔可以約等于第一管芯接合環(huán)的第一寬度和第一間隔。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)第一管芯接合環(huán)可以與第一晶圓密封環(huán)同時(shí)形成。在一個(gè)實(shí)施例中，方法400可以將第一晶圓接合至第二晶圓(框440 )。
[0074]在另一實(shí)施例中，方法400可以在第二晶圓上形成多個(gè)第二管芯接合環(huán)(框450)。第二管芯接合環(huán)可以具有第三寬度和第三間隔。第三寬度和第三間隔可以與第一晶圓上的第一管芯接合環(huán)的第一寬度和第一間隔對(duì)準(zhǔn)。方法400可以在第二晶圓上形成第二晶圓密封環(huán)(框452)。第二晶圓密封環(huán)可以形成為具有多條線，所述線具有第四寬度和第四間隔。第二晶圓密封環(huán)的第四寬度和第四間隔可以與第一晶圓密封環(huán)的第二寬度和第二間隔對(duì)準(zhǔn)。方法400可以將第一晶圓接合至第二晶圓以形成接合結(jié)構(gòu)(框454)。
[0075]圖5示出了根據(jù)另一實(shí)施例的用于形成另一種器件的方法500。如框510中所示，方法500可以在第一晶圓上形成第一晶圓密封環(huán)。第一晶圓密封環(huán)可以形成具有多條第一線，該第一線具有第一寬度和第一間隔。方法500可以在第二晶圓上形成第二晶圓密封環(huán)(框520)。第二晶圓密封環(huán)可以具有多條第二線，該第二線具有第二寬度和第二間隔。第一晶圓密封環(huán)的多條第一線的第一寬度和第一間隔可以約等于第二晶圓密封環(huán)的多條第二線的相對(duì)應(yīng)的第二寬度和第二間隔。寬度和間隔可以大致相等，從而本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到設(shè)置寬度和間隔的尺寸以提供或者提高在接合期間整個(gè)晶圓上的接合壓力的均勻性。該方法可以將第一晶圓與第二晶圓對(duì)準(zhǔn)(框530)。方法500可以將第一晶圓接合至第二晶圓(框540)。
[0076]在一個(gè)實(shí)施例中，第一晶圓密封環(huán)的多條第一線的第一寬度和第一間隔的截面可以形成為大致等于第一晶圓上形成的管芯接合環(huán)的寬度和間隔的截面。在一個(gè)實(shí)施例中，方法500可以形成多條第一線為第一高度，該第一高度可大致等于第一晶圓上形成的管芯接合環(huán)的高度。在一個(gè)實(shí)施例中，可以形成第二晶圓密封環(huán)的多條第二線的第二寬度和第二間隔的截面可以形成為大致等于第二晶圓上形成的管芯接合環(huán)的寬度和間隔的截面。在一個(gè)實(shí)施例中，方法500可以形成多條第二線為第二高度，該第二高度可大致等于第一晶圓上形成的管芯接合環(huán)的高度。
[0077]在一個(gè)實(shí)施例中，方法500可以對(duì)第一晶圓和第二晶圓施加熱和/或壓力以將第一晶圓接合至第二晶圓。在一個(gè)實(shí)施例中，方法500可以形成在第一晶圓上交叉成正方形圖案的多條第一線。在另一實(shí)施例中，方法500可以形成在第一晶圓上交叉成菱形圖案的多條第一線。在又一實(shí)施例中，方法500可以形成呈多邊形圖案的多條第一線。
[0078]在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種方法。該方法可以包括在用于第一晶圓的管芯區(qū)域中形成在第一晶圓上的多個(gè)第一管芯；在第一晶圓上形成多個(gè)第一管芯接合環(huán)；多個(gè)第一管芯接合環(huán)具有第一寬度和第一間隔；以及在所述第一晶圓的密封環(huán)區(qū)域中形成在第一晶圓上的第一晶圓密封環(huán)，第一晶圓密封環(huán)具有多條線，所述多條線具有第二寬度和第二間隔，其中多個(gè)第一管芯接合環(huán)的第一寬度和第一間隔的截面大致等于第一晶圓密封環(huán)的第二寬度和第二間隔的截面。
[0079]在另一實(shí)施例中，提供了另一種方法。該方法可以包括在基本整個(gè)第一晶圓上形成多個(gè)第一管芯；在第一晶圓上形成多個(gè)第一管芯接合環(huán)，多個(gè)第一管芯接合環(huán)具有第一寬度和第一間隔；以及在基本整個(gè)第一晶圓上形成第一晶圓密封環(huán)，第一晶圓密封環(huán)具有多條線，所述多條線具有第二寬度和第二間隔，其中多個(gè)第一管芯接合環(huán)的第一寬度的截面約等于第一晶圓密封環(huán)的第二寬度的截面。
[0080]在一個(gè)實(shí)施例中，提供了另一種方法。該方法可以包括在第一晶圓上形成第一晶圓密封環(huán)，該第一晶圓密封環(huán)具有多條第一線，該第一線具有第一寬度和第一間隔；在第二晶圓上形成第二晶圓密封環(huán)，第二晶圓密封環(huán)具有多條第二線，該第二線具有第二寬度和第二間隔，第二寬度和第二間隔約等于第一寬度和第一間隔；將第一晶圓對(duì)準(zhǔn)至第二晶圓；以及將第一晶圓接合至第二晶圓。
[0081]盡管已經(jīng)詳細(xì)地描述了實(shí)施例及其優(yōu)勢，但應(yīng)該理解，可以在不背離所附權(quán)利要求限定的實(shí)施例的構(gòu)思和范圍的情況下，進(jìn)行各種改變、替換和更改。例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該容易理解以上所述的結(jié)構(gòu)和步驟的順序可以改變并且仍保持在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0082]而且，本申請(qǐng)的范圍并不僅限于本說明書中描述的工藝、機(jī)器、制造、材料組分、裝置、方法和步驟的特定實(shí)施例。作為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明應(yīng)很容易理解，根據(jù)本發(fā)明可以利用現(xiàn)有的或今后開發(fā)的用于執(zhí)行與本文所述相應(yīng)實(shí)施例基本上相同的功能或者獲得基本上相同的結(jié)果的工藝、機(jī)器、制造、材料組分、裝置、方法或步驟。因此，所附權(quán)利要求旨在其范圍內(nèi)包括這樣的工藝、機(jī)器、制造、材料組分、裝置、方法或步驟。
【權(quán)利要求】
1.一種方法，包括: 在第一晶圓的管芯區(qū)域中，在所述第一晶圓上形成多個(gè)第一管芯； 在所述第一晶圓上形成多個(gè)第一管芯接合環(huán)，所述多個(gè)第一管芯接合環(huán)具有第一寬度和第一間隔；以及 在所述第一晶圓的密封環(huán)區(qū)域中，在所述第一晶圓上形成第一晶圓密封環(huán)，所述第一晶圓密封環(huán)包括多條具有第二寬度和第二間隔的線，其中所述多個(gè)第一管芯接合環(huán)的第一寬度和第一間隔的截面約等于所述第一晶圓密封環(huán)的第二寬度和第二間隔的截面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多個(gè)第一管芯接合環(huán)形成為具有第一高度并且所述第一晶圓密封環(huán)形成為具有第二高度，所述第一高度約等于第二高度。
3.一種方法，包括: 在基本上整個(gè)第一晶圓上形成多個(gè)第一管芯； 在所述第一晶圓上形成多個(gè)第一管芯接合環(huán)，所述多個(gè)第一管芯接合環(huán)具有第一寬度和第一間隔；以及 在基本上整個(gè)所述第一晶圓上形成第一晶圓密封環(huán)，所述第一晶圓密封環(huán)包括多條具有第二寬度和第二間隔的線，其中所述多個(gè)第一管芯接合環(huán)的第一寬度的截面約等于所述第一晶圓密封環(huán)的第二寬度的截面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，沿所述第一晶圓的多條劃線形成所述第一晶圓密封環(huán)。
5.一種方法，包括: 在第一晶圓上形成第一晶圓密封環(huán)，所述第一晶圓密封環(huán)具有多條第一線，所述多條第一線具有第一寬度和第一間隔； 在第二晶圓上形成第二晶圓密封環(huán)，所述第二晶圓密封環(huán)具有多條第二線，所述多條第二線具有第二寬度和第二間隔，所述第二寬度和所述第二間隔約等于所述第一寬度和所述第一間隔； 將所述第一晶圓對(duì)準(zhǔn)至所述第二晶圓；以及 將所述第一晶圓接合至所述第二晶圓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，所述接合進(jìn)一步包括: 對(duì)所述第一晶圓和所述第二晶圓施加壓力。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，所述接合進(jìn)一步包括: 對(duì)所述第一晶圓和所述第二晶圓施加熱。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述第一晶圓密封環(huán)的多條第一線的第一寬度和第一間隔的截面約等于所述第一晶圓上的管芯接合環(huán)的寬度和間隔的截面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述多條第一線形成的高度約等于所述第一晶圓上的管芯接合環(huán)的高度。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述第一晶圓密封環(huán)的多條第一線交叉成正方形圖案。
【文檔編號(hào)】H01L21/76GK103972144SQ201310395517
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月5日
【發(fā)明者】鄧伊筌, 彭榮輝, 蔡尚穎, 黃信錠, 洪麗閔, 黃耀德, 卓晉逸 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司