CN102893393B - 用于集成电路的电学上断开但机械上连续的裸片密封件 - Google Patents

Abstract

一种半导体裸片具有布置在所述半导体裸片的周边周围的多个不连续导电区段，以及在所述导电区段之间的不连续部分内的电绝缘屏障。所述导电区段和所述屏障形成所述半导体裸片周围的机械上连续的密封环。

Description

用于集成电路的电学上断开但机械上连续的裸片密封件

技术领域

本发明大体上涉及具有密封环的半导体裸片，且更具体地说，涉及机械上连续但电学上不连续的密封环。

背景技术

图1是用于半导体裸片110的常规密封环100的说明，其以自上而下视图和横截面视图两者展示。密封环100环绕半导体裸片110的周边且有助于将半导体裸片110与湿气和污染隔离并阻止切割期间造成的裂纹。密封环100建置在硅衬底101上且包含接触件102、通孔104和106以及金属区段103、105和107。

半导体裸片110包含多种组件，例如数字逻辑电路111、模拟块112和射频(RF)块113、114。一些常规数字逻辑电路(例如，电路111)经受突然的电流尖脉冲，这些尖脉冲引起噪声，而一些常规模拟块和RF块(例如，块112到114)可能对噪声敏感。

一些常规密封环(未图示)在裸片的周边周围为电学上连续的，且裸片周边周围的直接电路径可将五到十分贝的噪声传送到敏感的模拟和RF块，这是不合需要的。一种用以防止噪声传送的常规解决方案在图1的自上而下视图中展示。具体地说，密封环100为电学上不连续的，进而抑制显著部分的噪声传送。图1的自上而下视图中展示的解决方案可有效消除一些噪声，但密封环100的不连续性允许半导体裸片110被有害的湿气和其它污染物穿透。当前，不存在减少上文描述的噪声现象同时还防止半导体裸片110被湿气和污染物穿透的可用解决方案。

发明内容

一种半导体裸片包括布置在所述半导体裸片的周边周围的多个不连续导电区段，以及在所述导电区段之间的不连续部分内的电绝缘屏障。所述导电区段和所述屏障形成所述半导体裸片周围的机械上连续的密封环。

一种用于制造半导体裸片的方法包括制造在半导体裸片的周边周围具有导电密封环的半导体裸片。所述导电密封环具有多个不连续部分和所述不连续部分内的电介质材料。所述方法进一步包含移除所述不连续部分内的至少一些电介质材料以在不连续部分内形成间隙，以及在所述间隙内沉积绝缘材料以在半导体裸片的周边周围形成机械上连续的密封环。

一种半导体裸片包括用于密封半导体裸片的周边的第一装置。所述第一密封装置为不连续且导电的。半导体裸片进一步包括用于密封半导体裸片的周边的第二装置。第二密封装置为绝缘的且位于第一密封装置的不连续部分内。第一和第二密封装置在半导体裸片周围形成机械上连续的密封环。

前述内容已相当广泛地概述了本发明的特征和技术优点，以便可更好地理解以下具体实施方式。下文将描述形成本发明的权利要求书的主题的额外特征和优点。所属领域的技术人员应了解，所揭示的概念和特定实施例可容易地用作用于修改或设计用于实行本发明的相同目的的其它结构的基础。所属领域的技术人员还应认识到，此类等效构造并不脱离在所附权利要求书中所阐述的本发明的技术。当结合附图进行考虑时，将从以下描述更好地理解据信为本发明的特性的新颖特征(均关于其组织和操作方法)连同另外的目标和优点。然而，应明确地理解，仅出于说明和描述的目的而提供各图中的每一者，且其不希望作为对本发明的限制的界定。

附图说明

为了更完整地理解本发明，现结合附图参考以下描述。

图1是以俯视图和横截面视图两者展示的用于半导体裸片的常规密封环的说明。

图2展示其中可有利地采用本发明的实施例的示范性无线通信系统。

图3是根据本发明的一个实施例改动的示范性密封环的说明。

图4A是根据本发明的一个实施例改动的示范性过程的说明。

图4B是根据本发明的一个实施例改动的在图4A的框401的动作期间的示范性密封环的俯视图说明。

图4C是根据本发明的一个实施例改动的在图4A的框402的动作期间的示范性密封环的俯视图说明。

图4D是根据本发明的一个实施例改动的在图4A的框402的动作期间的示范性密封环的俯视图说明。

图4E是根据本发明的一个实施例改动的在图4A的框403的动作期间的示范性密封环的俯视图说明。

具体实施方式

图2展示其中可有利地采用本发明的实施例的示范性无线通信系统200。出于说明的目的，图2展示三个远程单元220、230和240以及两个基站250、260。将认识到，无线通信系统可具有更多远程单元和基站。远程单元220、230和240分别包含改进的半导体芯片封装225A、225B和225C，其使用根据下文更详细论述的实施例的具有密封环的半导体裸片。虽然图2未展示，但应理解，根据下文论述的实施例的具有密封环的半导体裸片也可包含在基站250、260中。图2展示从基站250、260到远程单元220、230和240的前向链路信号280以及从远程单元220、230和240到基站250、260的反向链路信号290。

在图2中，远程单元220展示为移动电话，远程单元230展示为便携式计算机，且远程单元240展示为无线本地回路系统中的计算机。举例来说，远程单元220可包含移动装置，例如蜂窝式电话、手持式个人通信系统(PCS)单元、便携式数据单元(例如，个人数据助理)。远程单元220还可包含例如仪表读取设备等固定位置数据单元。尽管图2说明根据本发明的教示的远程单元，但本发明不限于这些示范性的所说明的单元。本发明可适当用于包含半导体芯片封装的任何装置中。

图3是根据本发明的一个实施例改动的示范性密封环300的说明。密封环300为机械上连续但电学上不连续的。具体地说，密封环300包含不连续的导电区段301到304，且所述导电区段之间是由绝缘区段305到308组成的电绝缘屏障。密封环300的电学上不连续性质减少密封环300周围的噪声传播，进而改善上文关于图1描述的噪声现象。

在此实例中，电绝缘屏障还大体上是湿气不可渗透的。即，电绝缘屏障在半导体裸片110的正常使用期间可能有理由预期会遭遇的情形中对湿气进行防护。另外，电绝缘屏障还大体上是例如钠离子等多种污染物不可渗透的。绝缘区段305到308可包含多种材料中的任一者，例如氮化硅、碳化硅、氮氧化硅、碳氧化硅、聚酰亚胺等。图3所示的导电区段301到304和绝缘屏障的配置仅为一个实例，且实施例可包含例如图4E所示的其它配置。

图4A是根据本发明的一个实施例改动的示范性过程400的说明。过程400可例如在半导体裸片的制造期间以及在芯片封装的制造和芯片封装的安装期间执行。

在框401中，制造在半导体裸片的周边周围具有导电密封环的半导体裸片，所述导电密封环中具有多个不连续部分且所述不连续部分内具有电介质材料。所述半导体裸片和导电密封环可使用常规裸片制造方法或稍后开发的方法来制造。在一个实例中，导电密封环包含多个金属层和通孔，但实施例可在导电密封环中包含多种结构中的任一者。可在导电密封环中使用的金属的实例包含铝、铜、钨等。电介质材料的实例包含二氧化硅、氟化硅酸盐玻璃等。框401中的动作的实例在图4B中展示。

在框402中，移除不连续部分内的至少一些电介质材料以在不连续部分内形成间隙。举例来说，一些实施例包含在裸片上安置暴露电介质材料的区域的掩模，以及蚀刻电介质材料的暴露区域。框402中的动作的实例在图4C和4D中展示。

在框403中，在间隙内沉积绝缘材料以在半导体裸片的周边周围形成机械上连续的密封环。举例来说，可执行一个或一个以上沉积过程以在间隙内沉积绝缘体(例如，氮化硅)。密封环的实例在图3中展示，其中绝缘材料作为部分306沉积在导电区段301与302之间。框403中的动作的实例在图4E中展示。在各种实施例中，框401到403的动作是正常半导体制造过程的一部分，而非后处理的一部分。

在框404中，在形成机械上连续的密封环之后切割裸片。在此实例中，密封环的机械上连续性质操作以防止在切割过程期间细微裂纹到达半导体裸片。下文中关于图4E更详细描述此“裂纹阻止”功能。

在框405中，将半导体裸片安装在芯片封装内。举例来说，半导体裸片可与一个或一个以上其它裸片堆叠以形成芯片封装，在框406中，接着将芯片封装安装在例如音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航装置、通信装置、个人数字助理(PDA)、固定位置数据单元、计算机等装置中。虽然过程400展示为一系列离散动作，但实施例的范围不限于此。实施例可添加、省略、重新布置或修改过程400的动作。

图4B是根据本发明的一个实施例改动的在图4A的框401的动作期间的示范性密封环500的俯视图说明。图4B展示示范性不连续部分501的更详细视图。不连续部分501并非为简单的间隙，而是具有以下配置：末端502和末端503横向重叠，使得不存在经由不连续部分501从半导体裸片110的内部到半导体裸片110的外部的直线路径。不连续部分501还可包含系带固持形间隙505和506。

在一个实例过程中，制造半导体裸片110，如在图4A的框401中，其中密封环500具有不连续部分501。电介质材料510占据末端502、503之间的空间。

图4C是根据本发明的一个实施例改动的在图4A的框402的动作期间的示范性密封环500的俯视图说明。具体地说，在图4C中，施加掩模515，从而使空间420暴露。

图4D是根据本发明的一个实施例改动的在图4A的框402的动作期间的示范性密封环500的俯视图说明。执行蚀刻以移除空间420中的至少一些电介质材料510。在一个实例中，利用反应性离子蚀刻(RIE)来蚀刻电介质材料510，但实施例的范围不限于任何特定蚀刻工艺。常规电介质移除过程(例如，蚀刻)通常不用于移除金属材料(例如，图3的金属层和通孔的材料)。因此，在此实例中，在半导体裸片110的制造期间图案化针对末端502、503展示的形状，使得随着移除电介质材料510而显露不连续部分501的系带固持形间隙505、506。在执行蚀刻之后，可移除掩模415。

图4E是根据本发明的一个实施例改动的在图4A的框403的动作期间的示范性密封环500的俯视图说明。继续所述实例过程，接着执行沉积以形成绝缘材料的插塞601，进而在不连续部分501中形成湿气和其它污染物的屏障。在一个实例中，利用化学气相沉积(CVD)来沉积插塞601。实施例的范围不限于CVD，因为可使用其它工艺，例如溅镀沉积、低压CVD、大气CVD和等离子体增强CVD。在图4E的实例实施例中值得注意的是末端502、503与插塞601的系带固持形状的互锁配置。不连续部分501和插塞601的设计提供机械稳定性，从而有助于确保末端502、503不被外力迫使而与插塞601分开或分离。

在此实例中，末端502、503与插塞601的互锁配置也是值得注意的，因为其能够防止切割过程中的裂纹。如上文提及，不存在经由不连续部分501从半导体裸片110的内部到半导体裸片110的外部的直线接入。此配置有助于减小裂纹可能穿透半导体裸片110的内部的机会。

虽然图3到4E展示不连续部分和绝缘屏障的两个实例设计，但实施例的范围不限于此。举例来说，给定不连续部分的形状可不同于图3到4E所示的形状。另外，可出于多种原因(包含裸片的特性)中的任一者选择给定裸片的不连续部分的数目。举例来说，不连续部分通常放置在密封环的对应于裸片内的功能块的边界的部分处，且裸片中的块的数目和块的类型可引导工程师选择不连续部分的放置和数目。此外，虽然以上实例展示用于给定裸片的单一密封环，但其它实施例可具有用于裸片的一个以上密封环。

各个实施例提供优于常规技术的一个或一个以上优点。举例来说，一些常规设计使用容易经受湿气和污染的电学上和物理上不连续的密封环。相比之下，本发明的各个实施例提供大体上湿气和污染不可渗透且减少裸片中的功能块之间的干扰传送的密封环。

本文描述的方法可依据应用由各种组件来实施。举例来说，这些方法可以硬件、固件、软件或其任何组合来实施。对于硬件实施方案，处理单元可实施在一个或一个以上专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、电子装置、经设计以执行本文描述的功能的其它电子单元或其组合内。

对于固件和/或软件实施方案，所述方法可用执行本文描述的功能的模块(例如，程序、函数等)来实施。任何有形地体现指令的机器可读媒体可用于实施本文描述的方法。举例来说，软件代码可存储在存储器中并由处理器单元执行。存储器可实施在处理器单元内或处理器单元外部。如本文所使用，术语“存储器”指代任何类型的长期、短期、易失性、非易失性或其它存储器，且不应限于任何特定类型的存储器或特定数目的存储器或上面存储存储器的特定类型的媒体。

如果以固件和/或软件实施，那么所述功能可作为一个或一个以上指令或代码存储在计算机可读媒体上。实例包含以数据结构编码的计算机可读媒体和以计算机程序编码的计算机可读媒体。计算机可读媒体包含物理计算机存储媒体。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。借助实例而非限制，此类计算机可读媒体可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或任何其它可用于存储呈指令或数据结构形式的所要程序代码且可由计算机存取的媒体；如本文使用，磁盘(disk)与光盘(disc)包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软性磁盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘利用激光以光学方式再现数据。以上各项的组合也应包含在计算机可读媒体的范围内。

除了存储在计算机可读媒体上之外，指令和/或数据还可作为信号提供在包含在通信设备中的发射媒体上。举例来说，通信设备可包含具有指示指令和数据的信号的收发器。所述指令和数据经配置以致使一个或一个以上处理器实施权利要求书中概述的功能。

虽然已详细描述了本发明及其优点，但应理解，在不脱离如所附权利要求书所界定的本发明的技术的情况下，可在本文中作出各种改变、替代和变更。此外，本申请案的范围既定不限于说明书中所描述的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法和步骤的特定实施例。如所属领域的技术人员将容易从本发明了解的，可根据本发明利用目前现有或稍后将开发的执行与本文中所描述的对应实施例大体上相同的功能或实现与其大体上相同的结果的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤。因此，所附权利要求书既定在其范围内包括此些过程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤。

Claims (21)

1.一种半导体裸片，其包括：

布置在所述半导体裸片的周边周围的多个不连续导电区段；以及

并排位于所述导电区段之间的不连续部分内的电绝缘屏障和至少一个邻近的电介质，所述至少一个电介质部分和所述电绝缘屏障形成所述半导体裸片周围的机械上连续的密封环。

2.根据权利要求1所述的半导体裸片，其中所述电绝缘屏障与邻近的导电区段互锁。

3.根据权利要求1所述的半导体裸片，其中所述机械上连续的密封环为湿气不可渗透的。

4.根据权利要求1所述的半导体裸片，其中所述不连续导电区段包括至少一个金属层和至少一个通孔。

5.根据权利要求1所述的半导体裸片，其中所述电绝缘屏障包括以下各项中的至少一者：氮化硅、碳化硅、氮氧化硅、碳氧化硅和聚酰亚胺。

6.根据权利要求1所述的半导体裸片，其中所述半导体裸片包括至少一个数字逻辑块和至少一个模拟块。

7.根据权利要求1所述的半导体裸片，其安装在音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航装置、通信装置、个人数字助理PDA、固定位置数据单元和/或计算机。

8.一种用于制造半导体裸片的方法，所述方法包括：

提供具有周边的半导体裸片，

在所述半导体裸片的所述周边的周围提供不连续的导电密封环；

在所述导电密封环的不连续部分内提供电介质材料；

移除所述不连续部分内的至少一些所述电介质材料以在所述不连续部分内形成间隙；以及

在所述间隙内沉积绝缘材料以在所述半导体裸片的所述周边周围形成机械上连续的密封环，在所述不连续部分内并排地形成所述绝缘材料和至少一个邻近的电介质材料部分。

9.根据权利要求8所述的方法，其中移除至少一些所述电介质材料包括：

施加掩模以暴露沿着所述导电密封环的区域；以及

蚀刻暴露区域中的所述至少一些所述电介质材料。

10.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括：

在形成所述机械上连续的密封环之后切割所述半导体裸片。

11.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括：

将所述半导体裸片安装在芯片封装内。

12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：

将所述芯片封装安装在音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航装置、通信装置、个人数字助理PDA、固定位置数据单元和/或计算机。

13.根据权利要求8所述的方法，其中沉积所述绝缘材料包括：

将所述绝缘材料沉积在相应不连续部分的系带固持形凹座内。

14.一种半导体裸片，其包括：

用于密封所述半导体裸片的周边的第一密封装置，所述第一密封装置为不连续且导电的；以及

用于密封所述半导体裸片的所述周边的第二密封装置，所述第二密封装置为绝缘的且与至少一个电介质部分并排地位于所述第一密封装置的所述不连续部分内，所述至少一个电介质部分、所述第一密封装置和所述第二密封装置在所述半导体裸片周围形成机械上连续的密封环。

15.根据权利要求14所述的半导体裸片，其中所述第二密封装置与所述第一密封装置互锁。

16.根据权利要求14所述的半导体裸片，其中所述第二密封装置包括密封所述不连续部分的多个插塞。

17.根据权利要求14所述的半导体裸片，其中所述机械上连续的密封环为湿气不可渗透的。

18.根据权利要求14所述的半导体裸片，其中所述第一密封装置包括至少一个金属层和至少一个通孔。

19.根据权利要求14所述的半导体裸片，其中所述第二密封装置包括以下各项中的至少一者：氮化硅、碳化硅、氮氧化硅、碳氧化硅和聚酰亚胺。

20.根据权利要求14所述的半导体裸片，其中所述半导体裸片包括至少一个数字逻辑块和至少一个模拟块。

21.根据权利要求14所述的半导体裸片，其安装在音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航装置、通信装置、个人数字助理PDA、固定位置数据单元和/或计算机。