一種密封環(huán)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種密封環(huán)結(jié)構(gòu)，包括至少兩層金屬線，相鄰兩層金屬線之間通過導電柱連接，所述金屬線或?qū)щ娭B接有緩沖部。本實用新型利用連接于金屬線或?qū)щ娭木彌_部來緩解來自于晶粒切割時產(chǎn)生的剪切應力，能夠避免由于分層原因造成的芯片報廢。其中，連接于導電柱的緩沖部為S型，使密封環(huán)區(qū)域的金屬柵欄具有一定的彈性作用，通過金屬的柔韌性特點再加上具有彈性功能的結(jié)構(gòu)設計，從而起到增強密封環(huán)的抵抗能力；連接于金屬線的緩沖部為魚刺狀金屬條，這種設計中的每根“魚刺”都可充當密封環(huán)抵抗外力的緩沖墻，可以大大提高密封環(huán)的性能。
【專利說明】
【技術(shù)領域】
[0001] 本實用新型屬于半導體制造領域，涉及一種密封環(huán)結(jié)構(gòu)。 一種密封環(huán)結(jié)構(gòu)

【背景技術(shù)】
[0002] 在半導體芯片制作中，芯片外圍需要通過密封環(huán)鍵合（seal ring bonding)，使芯 片內(nèi)部保持密封狀態(tài)。傳統(tǒng)的密封環(huán)一般采用多層金屬層疊加，通常為雙密封環(huán)（內(nèi)外共 兩圈）或單密封環(huán)（僅一圈），金屬的寬度約為10?20微米。密封環(huán)為連續(xù)的金屬線，圍 在芯片的外圈。密封環(huán)內(nèi)側(cè)的電路區(qū)可免于受到外部環(huán)境的影響，防止芯片破裂，確保半導 體芯片的性能長時間穩(wěn)定。另外，密封環(huán)還可以進一步保護其內(nèi)側(cè)的集成電路免于受到濕 氣引起的劣化，由于芯片內(nèi)部的介電層一般由多孔低介電常數(shù)材料形成，濕氣可輕易滲透 低介電常數(shù)介電層而到達集成電路，密封環(huán)則由金屬形成，其封鎖了濕氣滲透途徑，且可實 質(zhì)上排出任何濕氣滲透。
[0003] 目前，先進工藝（如65nm/40nm)的產(chǎn)品封裝過程中，經(jīng)常遭受芯片邊緣分層的問 題，主要原因是由于芯片本身的密封環(huán)不夠強大或者各薄膜層之間的粘附力不強。在切割 晶粒（Die Saw)時，芯片邊緣無法抗拒經(jīng)理切割制程（激光高溫以及刀片機械切割）所引 起的剪切應力，最終引起芯片從邊緣處破裂分層。
[0004] 失效分析顯示，傳統(tǒng)的密封環(huán)導電柱與金屬線之間接觸面積較小，且由于兩步制 成，烙合能力較弱，所以一旦外力破壞BD (黑鉆石，Black Diamond,主要成分為八甲基環(huán)化 四硅氧烷（0MCTS)和氧化物，BD的介電常數(shù)隨著0MCTS成分的增多而減?。优cNDC (摻 氮碳化娃，Nitrogen doped Silicon Carbite)層的粘合能力將二者撕開，導電柱與金屬層 的接觸面很難抵抗來自于這一界面的剪切外力，使得密封環(huán)破壞，裂縫最終進入芯片內(nèi)部， 對芯片本身造成致命的傷害。
[0005] 因此，提供一種新的密封環(huán)結(jié)構(gòu)以解決上述問題實屬必要。 實用新型內(nèi)容
[0006] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本實用新型的目的在于提供一種密封環(huán)結(jié)構(gòu)，用 于解決現(xiàn)有技術(shù)中密封環(huán)結(jié)構(gòu)容易在晶粒切割時因為剪切力產(chǎn)生分層現(xiàn)象，導致缺陷的問 題。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種密封環(huán)結(jié)構(gòu)，包括至少兩 層金屬線，相鄰兩層金屬線之間通過導電柱連接，所述金屬線或?qū)щ娭B接有緩沖部。
[0008] 可選地，所述緩沖部連接于所述導電柱，所述緩沖部為S型。
[0009] 可選地，所述導電柱為點狀，每一個導電柱連接有一個緩沖部。
[0010] 可選地，所述導電柱為線狀，每一個導電柱連接有至少一個緩沖部。
[0011] 可選地，所述緩沖部至少彎折延伸一次。
[0012] 可選地，所述密封環(huán)結(jié)構(gòu)為單密封環(huán)，包括一圈金屬線；所述緩沖部連接于所述金 屬線外側(cè)或兩側(cè)，所述緩沖部為若干條魚刺狀金屬條。
[0013] 可選地，所述密封環(huán)結(jié)構(gòu)為雙密封環(huán)，包括兩圈金屬線；所述緩沖部連接于每條金 屬線外側(cè)或兩側(cè)，所述緩沖部為若干條魚刺狀金屬條。
[0014] 可選地，兩圈金屬線中，內(nèi)圈金屬線與外圈金屬線通過所述魚刺狀金屬條連接。
[0015] 可選地，所述魚刺狀金屬條與所述金屬線呈銳角或鈍角連接。
[0016] 可選地，位于所述金屬線同一側(cè)的魚刺狀金屬條之間互相平行。
[0017] 可選地，相鄰兩層魚刺狀金屬條之間通過導電柱連接。
[0018] 如上所述，本實用新型的密封環(huán)結(jié)構(gòu)，具有以下有益效果：本實用新型的密封環(huán)結(jié) 構(gòu)利用連接于金屬線或?qū)щ娭木彌_部來緩解來自于晶粒切割時產(chǎn)生的剪切應力，能夠避 免由于分層原因造成的芯片報廢。其中，連接于導電柱的緩沖部為S型，使密封環(huán)區(qū)域的 金屬柵欄具有一定的彈性作用，通過金屬的柔韌性特點再加上具有彈性功能的結(jié)構(gòu)設計， 從而起到增強密封環(huán)的抵抗能力；連接于金屬線的緩沖部為魚刺狀金屬條，這種設計中的 每根"魚刺"都可充當密封環(huán)抵抗外力的緩沖墻，可以大大提高密封環(huán)的性能。本實用新型 的密封環(huán)結(jié)構(gòu)的制造過程中僅需要改變密封環(huán)區(qū)域的金屬線圖形或通孔層圖形，即光罩設 計，其它制程不變，從而盡可能用最小的成本去增強密封環(huán)對晶粒切割時產(chǎn)生的剪切外力 的抵抗能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1顯示為本實用新型的密封環(huán)結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
[0020] 圖2顯示為導電柱及連接于導電柱的緩沖部的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖3顯示為緩沖部至少彎折延伸一次的示意圖。
[0022] 圖4顯示為雙密封環(huán)結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
[0023] 圖5顯示為雙密封環(huán)結(jié)構(gòu)的俯視示意圖。
[0024] 圖6顯示為導電柱為線狀時每一個導電柱連接有至少一個緩沖部的示意圖。
[0025] 圖7顯示為導電柱為點狀時每一個導電柱連接有一個緩沖部的示意圖。
[0026] 圖8顯示為金屬線及連接于金屬線外側(cè)的緩沖部的示意圖。
[0027] 圖9顯示為金屬線及連接于金屬線兩側(cè)的緩沖部的示意圖。
[0028] 圖10顯示為相鄰兩層魚刺狀金屬條之間通過導電柱連接的示意圖。
[0029] 圖11顯示為緩沖部分別連接于內(nèi)圈金屬線及外圈金屬線外側(cè)的示意圖。
[0030] 圖12顯示為緩沖部分別連接于內(nèi)圈金屬線及外圈金屬線兩側(cè)的示意圖。
[0031] 圖13顯示為內(nèi)圈金屬線與外圈金屬線通過魚刺狀金屬條連接的示意圖。
[0032] 元件標號說明
[0033] 1 金屬線
[0034] 11 內(nèi)圈金屬線
[0035] 12 外圈金屬線
[0036] 2 導電柱
[0037] 3 緩沖部

【具體實施方式】
[0038] 以下由特定的具體實施例說明本實用新型的實施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本 說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點及功效。
[0039] 請參閱圖1至圖13。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅 用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實用 新型可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關系的改變或大 小的調(diào)整，在不影響本實用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本實用 新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如"上"、"下"、"左"、 "右"、"中間"及"一"等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實用新型可實施的 范圍，其相對關系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當亦視為本實用新型可實施的 范疇。
[0040] 實施例一
[0041] 請參閱圖1，本實用新型提供一種密封環(huán)結(jié)構(gòu)，包括至少兩層金屬線1，相鄰兩層 金屬線1之間通過導電柱2連接，所述導電柱2連接有緩沖部3。
[0042] 請參閱圖2,顯示為所述導電柱2及連接于導電柱2的緩沖部3的俯視結(jié)構(gòu)示意 圖。所述緩沖部為S型，可通過在改變通孔層的圖形設計使得所述緩沖部3與所述導電柱2 一體成型。所述緩沖部為S型，可起到類似于彈簧的作用，吸收外部應力，防止所述導電柱 2與下層金屬分離。
[0043] 具體的，所述緩沖部3可至少彎折延伸一次，進一步提高其緩沖能力，請參閱圖3， 顯示為緩沖部至少彎折延伸一次的示意圖，當然，其還可以進一步多次彎折延伸。
[0044] 圖1顯示的為單密封環(huán)結(jié)構(gòu)的剖視圖，本實用新型的密封環(huán)結(jié)構(gòu)也可以為雙密封 環(huán)，請參閱圖4及圖5,分別顯示為雙密封環(huán)結(jié)構(gòu)的剖面示意圖和俯視示意圖。所述雙密封 環(huán)包括兩圈金屬線：內(nèi)圈金屬線11及外圈金屬線12。
[0045] 具體的，所述導電柱2可以為線狀或點狀，對于線狀導電柱，其長度較長，數(shù)量較 少，每一個導電柱2可連接有至少一個緩沖部3,如圖6所示。對于點狀導電柱，其橫向?qū)挾?與縱向?qū)挾认嘟蛳嗟?，尺寸較小，數(shù)量較多，每一個導電柱2可僅連接一個緩沖部3,如圖 7所示。
[0046] 本實用新型的密封環(huán)結(jié)構(gòu)利用連接于導電柱的緩沖部來緩解來自于晶粒切割時 產(chǎn)生的剪切應力，能夠避免由于分層原因造成的芯片報廢，其中所述緩沖部為S型，使密封 環(huán)區(qū)域的金屬柵欄具有一定的彈性作用，通過金屬的柔韌性特點再加上具有彈性功能的結(jié) 構(gòu)設計，從而起到增強密封環(huán)的抵抗能力。本實用新型的密封環(huán)結(jié)構(gòu)的制造過程中僅需要 改變密封環(huán)區(qū)域的通孔層圖形，即光罩設計，其它制程不變，從而盡可能用最小的成本去增 強密封環(huán)對晶粒切割時產(chǎn)生的剪切外力的抵抗能力。
[0047] 實施例二
[0048] 本實施例與實施例一米用基本相同的技術(shù)方案，不同指出在于實施例一中，緩沖 部設置于導電柱上，而本實施例中，緩沖部設置于金屬線上。
[0049] 請參閱圖8,顯示為金屬線1及連接于金屬線1外側(cè)的緩沖部3的示意圖。本實用 新型的密封環(huán)結(jié)構(gòu)可以是單密封環(huán)或雙密封環(huán)，圖8顯示為單密封環(huán)的情形，包括一圈金 屬線1。需要指出的是，所述金屬線1外側(cè)指的是靠近切割道區(qū)域的一側(cè)，由于晶粒切割時 應力從切割道區(qū)域傳遞至密封環(huán)區(qū)域，所述緩沖部3設置于所述金屬線外側(cè)可分散外力。
[0050] 具體的，所述緩沖部3為若干條魚刺狀金屬條，所述魚刺狀金屬條與所述金屬線1 呈銳角或鈍角連接。所述魚刺狀金屬條與所述金屬線非直角連接更有利于外力的分散，避 免直接沖擊所述金屬線。
[0051] 當然，所述緩沖部3也可以連接于金屬線1兩側(cè)，如圖9所示。所述金屬線1兩 側(cè)均設有魚刺狀金屬條可達到"雙重保險"作用，最大限度防止外力導致導電柱與金屬線分 離。
[0052] 具體的，位于所述金屬線1同一側(cè)的魚刺狀金屬條之間優(yōu)選為互相平行。
[0053] 由于半導體工藝中在制作金屬層時通常會在金屬層下方形成導電柱，因此，本實 用新型中，相鄰兩層魚刺狀金屬條之間可通過導電柱2相互連接，如圖10所示（為了顯示 導電柱的分布情況，圖10中僅畫出了一層金屬線及一層魚刺狀金屬條，即緩沖部3)。相鄰 兩層魚刺狀金屬條之間通過導電柱2相互連接可進一步增強密封環(huán)的抵抗外力的能力，且 相鄰兩層魚刺狀金屬條之間的導電柱可與相鄰兩層金屬線之間的導電柱同時形成，不會增 加工藝復雜度。所述導電柱可進一步采用實施例一中的設計，或采用常規(guī)導電柱結(jié)構(gòu)。
[0054] 圖8、圖9及圖10均顯示的是所述密封環(huán)結(jié)構(gòu)為單密封環(huán)時的情形，對于所述密 封環(huán)結(jié)構(gòu)為雙密封環(huán)時，其包括兩圈金屬線：內(nèi)圈金屬線11及外圈金屬線12 ;所述緩沖部 3連接于每條金屬線外側(cè)（如圖11所示）或兩側(cè)（如圖12所示），所述緩沖部為若干條魚 刺狀金屬條。
[0055] 進一步地，請參閱圖13,兩圈金屬線中，內(nèi)圈金屬線與外圈金屬線可通過所述魚刺 狀金屬條連接。當外力突破外圈金屬線12的防線時，內(nèi)圈金屬線與外圈金屬線之間的魚刺 狀金屬條可起到第二道防御作用，提高密封環(huán)結(jié)構(gòu)對剪切外力的抵抗能力。
[0056] 本實用新型的密封環(huán)結(jié)構(gòu)利用連接于金屬線緩沖部來緩解來自于晶粒切割時產(chǎn) 生的剪切應力，能夠避免由于分層原因造成的芯片報廢。連接于金屬線的緩沖部為魚刺狀 金屬條，這種設計中的每根"魚刺"都可充當密封環(huán)抵抗外力的緩沖墻，可以大大提高密封 環(huán)的性能。本實用新型的密封環(huán)結(jié)構(gòu)的制造過程中僅需要改變密封環(huán)區(qū)域的金屬線圖形， 即光罩設計，其它制程不變，從而盡可能用最小的成本去增強密封環(huán)對晶粒切割時產(chǎn)生的 剪切外力的抵抗能力。
[0057] 綜上所述，本實用新型的密封環(huán)結(jié)構(gòu)利用連接于金屬線或?qū)щ娭木彌_部來緩解 來自于晶粒切割時產(chǎn)生的剪切應力，能夠避免由于分層原因造成的芯片報廢。其中，連接于 導電柱的緩沖部為S型，使密封環(huán)區(qū)域的金屬柵欄具有一定的彈性作用，通過金屬的柔韌 性特點再加上具有彈性功能的結(jié)構(gòu)設計，從而起到增強密封環(huán)的抵抗能力；連接于金屬線 的緩沖部為魚刺狀金屬條，這種設計中的每根"魚刺"都可充當密封環(huán)抵抗外力的緩沖墻， 可以大大提高密封環(huán)的性能。本實用新型的密封環(huán)結(jié)構(gòu)的制造過程中僅需要改變密封環(huán)區(qū) 域的金屬線圖形或通孔層圖形，即光罩設計，其它制程不變，從而盡可能用最小的成本去增 強密封環(huán)對晶粒切割時產(chǎn)生的剪切外力的抵抗能力。所以，本實用新型有效克服了現(xiàn)有技 術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0058] 上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新 型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行 修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領域】中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精 神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1. 一種密封環(huán)結(jié)構(gòu)，包括至少兩層金屬線，相鄰兩層金屬線之間通過導電柱連接，其特 征在于：所述金屬線或?qū)щ娭B接有緩沖部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述緩沖部連接于所述導電柱，所 述緩沖部為S型。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的密封環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述導電柱為點狀，每一個導電柱 連接有一個緩沖部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的密封環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述導電柱為線狀，每一個導電柱 連接有至少一個緩沖部。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的密封環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述緩沖部至少彎折延伸一次。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述密封環(huán)結(jié)構(gòu)為單密封環(huán)，包括 一圈金屬線；所述緩沖部連接于所述金屬線外側(cè)或兩側(cè)，所述緩沖部為若干條魚刺狀金屬 條。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述密封環(huán)結(jié)構(gòu)為雙密封環(huán)，包括 兩圈金屬線；所述緩沖部連接于每條金屬線外側(cè)或兩側(cè)，所述緩沖部為若干條魚刺狀金屬 條。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的密封環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于：兩圈金屬線中，內(nèi)圈金屬線與外圈 金屬線通過所述魚刺狀金屬條連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的密封環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述魚刺狀金屬條與所述金 屬線呈銳角或鈍角連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的密封環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于：位于所述金屬線同一側(cè)的魚 刺狀金屬條之間互相平行。
11. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的密封環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于：相鄰兩層魚刺狀金屬條之間 通過導電柱連接。
【文檔編號】H01L23/28GK203895433SQ201420329361
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】王曉東 申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司