TW382755B - Chip crack stop - Google Patents
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Description
1.發明範圍 本發明一般地係關於用以預防龜裂傳播的結欉。更特別 地’本發明係關於沿者半導體晶片邊緣放f的龜裂阻 署 最主更特別地,本發明係關於沿著半導體晶片邊緣欲 以預防經由蓮膜層谁八晶g有效區的剝層龜裂佴揭。 2·發明背景 ^知切割半導體晶圓會引起可傳播穿過晶片的龜裂及導 ,晶启失效。如圖丨a與1 b所示,半導體晶圓丨〇係利用具有 里入鑽石顆粒1 6的高速圓形金屬或樹脂鋸刀1 4切成個別晶 片1 2 ’同時晶圓1 〇係以水1 8清洗。切割槽内高速鑽石或石夕 顆粒之撞擊與鋸刀1 4之側向移動(稱為鋸刀顫動及如圖1 b 所示)經常會傷害晶片邊緣2 0。傷害可能係在半導體基材 2 2中開始的龜裂。傷害亦可能係干導體基材2 2輿莖疊絕緣 網之間或任一奮春会眉屉盥絕緣層之間的界面上的剝層。 在重®膜3 2中一旦剝層龜裂開坊,兵刁能從透緣2 (j越過 曰曰片表面1 2傳播至晶片之有效區,如圖2所示。在切割期 間的顆趣與鋸刀撞擊可能結合半導體上薄膜層中固有的執 或冰榛口驅使釗居蟲裂進入晶片之有效裝置區。此 外’金屬與其它薄膜層封料如氧H爲^化物緙.羞體可能 與含水切割流體1 8或女ϋ、;县k反應而提供剝層增進之應力 腐姓機構。因此’剝層龜裂頃向於僂播聲、尚晶H , d及這 些龜裂可能引起雷氣勸·路或.短路,]^巧永久造成半導體晶 片失效。 為了改善晶片良率與信賴性’許多方法已提出用於預防
苐5頁 C:\Program Files\Patent\54640. ptd 五 '發明說明(2) 剝層龜裂開始 所示。例如, 所示。因此, 與相鄰絕緣層 切割槽40中所 可用於預防切 膜層,如圖3 b 一側蝕刻進入 如圖3 c所示。 會被圖3 c之淺 預防結構之任 播。 不幸地,導 製鋥步驟輿相 需的蝕刻步驟 的蝕刻劑必須 展材料42的任 添加延展材料 因此,需要一 裂傳播的解決 提供。 或減少 所有層 避免如 之間的 有薄膜 割期間 所示。 一或多 當然, 溝4 4阻 一層中 剝層龜_裂僖播之可能性,如圖3a_3cI 可在切割前自切割槽4〇移除,如圖3a 圖顯示的六層薄膜金屬化層之任一層 從切割刀開始的剝層森裂。此外,在 層移除之後,延展或衝擊吸收材料42 產生的顆粒接觸或干擾附近的易碎薄 可行地’淺溝4 4可在切割槽4 〇,之任 層頂層以阻止這些層中的龜裂傳播, 較低的底層D0-D6中開始的龜裂將不 止。比較起來’圖3d之深溝46可用於 於切割槽4 0,開始的剝層龜裂之傳 2像間隙40、44或46 —樣的間隙增加額外的 當的成本。特別是有效裝置區在形成間隙所 期間必須遮蔽或是不同的材料係層疊及不同 按順序用於層之移除的例子。並關於 何步驟又增加額外的成本,以二= 導致多餘的切割刀穿鑿及不良的切割品質。 個不增加製程步驟與成本而更有效地抑制龜 方法’以及此解決方法係由下面的本發明所 3.發明摘述 因此本發明之一目的係提供一個用以抑制止剝層龜裂傳 播·的結構.兵在总亂製i告中不需要額外的罩幕或製程步
五、發明說明(3) 驟。 本發明之另一目的係提供一個抑止釗層I玉傳播而不需 額外蝕刻或沉積步驟的填充龜裂阻止。 本發明之一特點係提供一種具有大界面面積的填充龜裂 阳也。 本發明之一特點係填充龜裂阻it具有一繞曲圖案。 本發明之一優點係充分地抑止龜裂而沒有任何/額外的成 本或製程步驟。 本發明之這些與其它目的、特點與優點係由一半導體結 構完成,其包含具有一邊緣與一有效區的半導體晶片。第 一充分填充的環延伸於有效區的四周,第一環具有第一圖 案形體以便降低從邊緣至有效區的剝層龜裂傳播。 在另一觀點中,本發明係一種半導體結構,包含一半導 體晶片,該晶片具有一邊緣及一有效區。一繞曲環延伸於 有效區四周。 在另一觀點中,本發明係一種在半導體晶片中形成一龜 裂阻止結構的方法,包含下列步驟:(a)培供一车導鞞晶 片,該晶片具右一邊緣及一有效區;以乃(b)提供一延伸於 有效區四周的第一允分填充環,該環钇含許多金屬化層, 該第一環具右用以U'你邊缝至有效區的剝層龜裂傅指的 W案形體。 4.圖式之簡述 本發明之前述的與其它的目的、特色及優點將根據下列 本發明之詳述而顯而易見,如附圖中說明的,其中:
C:\Program Files\Patent\54640. ptd 第7頁 五、發明說明(4) 圖1 a係鋸刀切割半導體晶圓成為晶片之橫截面圖,其顯 示晶片上導致半導體龜裂或半導體上薄膜層之剝層龜裂的 顆粒撞擊。 '圖1 b係鋸刀切割半導體晶圓成為晶片之橫截面圖,其顯 示導致半導體龜裂或半導體上薄膜層之剝層龜裂的鋸刀振 動。 圖 面 截 橫 之 片 晶 的 後 ¾口 切 係 裂 龜 層 剝 的 區 效 有 之- 片 晶 圖至 指 傳 緣 片 晶 從 示 顯 其 截 橫 之 片 晶 。的 圖料 面材 截收 橫吸 之動 片顫 日的有 的具 槽中 割槽 切宝a 淨切 乾淨 有乾 具在 係係 a b 3 3 圖圖 延 溝 亥 =° 圖 面 截 橫 之 片 晶 的 溝 充 填 氣 空 對 一 有 具 係 0C 3 圖圖 面 層 剝 的 驟 步 ¾口 切 之 間 其 自 來 免 避 以 層 膜 薄 層 1 0 、/ 0<9 少掮 至傳 過之 經裂 伸龜 延-裂 溝龜 該層 ,剝 圖之 面驟 截步 橫割 之切 片的 晶間 的其 溝自 充來 填免 氣避 空以 對層 一膜 有薄 具有 係所 d 3 3 i 圖經 伸 面 截 。橫 圖的 視環 上止 的阻 環裂 止龜 阻充 裂填 龜屬 充金 填形 屬線 金直 形之 線4a 直圖 示示 顯顯 。係係 番 a b t 4 4 傳圖圖 之 玄 =° 圖 視 上 之。 片緣 晶邊 明之 發片 本晶 的鄰 環相 止及 阻區 裂效 龜有 曲之 繞片 有晶 具圍 係包 5a伸 。圖延 圖 環 圖 面 。截 圖橫 面之 截環 視曲 上繞 之之 β 3 5 5 圖圖 係係 b C 5 5 圖圖
C:\Program Files\Patent\54640. ptd 第8頁
免於所有按順序的钱刻步驟的罩幕係必需ι本發明 現提供具有不同的層狀金屬的空氣填充型蝕刻阻止明 顯地增加成本。SU匕’本發明者提出提供更有效龜裂阻止 的問題,其不需填充蝕刻阻止環的層之移除。 發明人發現較大的龜裂阻止壁面積、多邊緣、多重堆曼 導體層及其匕圖案形體明顯地改善龜裂滲透之保護,太 發明建立於在磊#12之有效區62四周提供如導體6〇之繞曲 環的圖案的發明上,該圖案通常如圖5a所示的鄰接晶、之 遭緣20。環60係*堆疊的導體層與絕緣體層形成,包括金 屬化層Μϋ,Μ6、最後金屬虱接合蟄片巧、金屬化互聯間柱 V1-V5、以及絕緣層D0_D6與最後保護層以與^,如圖“所 不。這些金屬化、間柱及絕緣層係皆在用以提供於有效區 62的相同遮蔽與沉積步驟中提供給環6〇。衅而,本發明者 發現可簡單地利用提供幾何圖案的逸裂阻止環如繞曲環6 〇 而提供幾乎像傳統空氣填充型龜裂I止一樣有效的龜裂阻 也而不須添加任何額冰的摭蔽與蝕刻步驟。繞曲I案充份 地掩知龜裂阻止區及鬆驰龜裂随止周圍體積的應-力-,以致 於斷裂阻抗充分地增加及町聚驅動力充分地降低7如下列 表1之數據所示》 在故意將傷害導入切割晶七邊緣的實驗中,表1中裝置 3a之數據顯示距離晶片邊緣40微米的鋁填充繞曲圖案化龜 裂阻止幾乎像具有35與45微米寬間距的空氣填充直線形龜 裂阻止一樣的阻止龜裂渗透及實質地較佳於鎢填充直線形 龜裂阻止。數據亦與較寬切口提供比較窄切口大的保護之
五、發明說明(7) 預期一致。矣1 I - 裂百分比。因此二到達龜裂阻止而被龜裂阻正撞住的龜 裂阻止一樣地案裂阻止幾乎像空氣填充型龜 本。當然,若=沒有提供空氣填充型龜裂阻止之成 用於移除'”製程步驟如遮蔽與姓刻仍可 夕個金屬層以更進一步增加龜裂阻止效率。 表1
2A
3B 龜裂阻止 鎢層塡充 鍵進渔交替塡充 邊緣至龜裂阻止之間 题微米) 45_ 35_ 35_ I 16" 57% 51% 17% 45%~ 30% 除了繞曲之外,交錯填充環圖案6 形環66(圖73與圖7b)、以 ^…雙直線 供圖案,該圖宰盘單直二直Λ n 乂 交替提 口未,、早1線升,填充壞5〇(圖43盥411") A h " 加對龜裂傳播的阳γ从y θ ^ 、口 ^ ^ 4b〕比車父係増 Ϊ佳的,若需要的話,介電層可導入,如圖几與74“ 卜此如具有交錯圖案7G的多重繞曲(.圖8a#8b)或 夕二匕 -:2結合可用於更進—步增加對龜裂傳播的::重 錯係藉由例如在連婧遮蔽階埒利用大約箄 。父 ;度的量之
C:\Program Files\Patent\54640. ptd 第 11 頁
I 五、發明說明(8) 播張或收縮環60之裝置 一 ^ 微米厚的層而$,π ,成。因此,就約1微米寬與os 1邑緣體間的界^ #^微米的層重疊係較佳的。金屬與 龜裂沿著較順於:in續介電層,及提供龜裂結束或 因為應變能量降低的^的表面偏向的機會。 約等於龜裂阻止之古产)積係正比於龜裂阻止寬度(高至 的圖案提供大於較;^且正二形,牽涉到較寬龜裂阻止 止提供較少的晶片面積盘:=;;:,因為較寬龜 厫格限制經常係加上去的。、;、刀口測斌結構,寬度方面的 裂阻止比-對個別直線形龜ί:::發現因為-個繞曲龜 區域之阻止龜裂上表現較;裂阻止更順應,所以其、在較小 由屢屬如_農故、父錯、 層龜裂將遇到延伸於摘冬又躺環提供的構造增加剝 外,結構提供較大的心…的可能性。此 裂傳播。 驰材料體積,更雄-舟降低悉 雖然本發明之許多具體實施 ,及說明於附圖,但是相信:遠;=細地在這裡 各種其它改善係可能的。例如,龜;:::明之範圍下, =父錯的繞曲。期望上面的說明不會限:有多重連接 靖專利範圍。期望提供的實例σ B _發明於附屬申 j ^疋况明的而非唯一的。 Μ 第12頁 C:\Program Files\Patent\54640. ptd
Claims (1)
- 六、申請專利範圍 1. 一種半導體結構,其包含: 一個具有一邊緣及一有效區的半導體晶片;以及 一個延伸於該有效區四周的第一實質填f環,該第一 環具有一個用以降低從該逯緣至該有效區的剝層龜裂之傳 摺的第一圖案形體。 2. 根據申請專利範圍第1項之結構,其中該晶片包含四 個邊緣,該環延伸鄰接每個該邊緣。 3. 根據申請專利範圍第1項之結構,其中該環係部份空 氣填充的。 4. 根據申請專利範圍第1項之結構,其中該環係完全填 充的。 5. 根據申請專利範圍第4項之結構,其中該環係充分地 填充導體。 6. 根據申請專利範圍第5項之結構,其中該導體包含導 體層。 7. 根據申請專利範圍第5項之結構,其中該第一環圖案 形體包含交錯導體層。 8. 根據申請專利範圍第1項之結構,其中該第一環圖案 形體包含繞曲。 9. 根據申請專利範圍第1項之結構,其中該第一環圖案 形體在該有效區四周包含一個第二充分填充環。 1 0.根據申請專利範圍第9項之結構,其中該第二環具有 一個用以降低從該邊緣至該有效區的剝層龜裂之傳播的第 二圖案形體。C:\Program Files\Patent\54640. ptd 苐13頁 六、申請專利範圍 11.根據申請專利範圍第1 0項之結構,其中該第二環互 聯該第一環。 1 2.根據申請專利範圍第1項之結構,其中該第一環圖案 形體與直線形填充環比較起來係提供增加的界面面積以便 抑制龜裂傳播。 1 3. —種半導體結構,其包含: 一個具有一個緣與一個有效區的半導體晶片;以及 一個延伸於該右效區四周的繞曲環。 1 4.根據申請專利範圍第1 3項之結構,其中該繞曲環係 用以降低從該邊緣至該有效區的剝層龜裂之傳播。 1 5.根據申請專利範圍第1 3項之結構,其中該繞曲環係 鄰接該邊緣。 1 6.根據申請專利範圍第1 3項之結構,其中該繞曲環包 含金屬層。 1 7.根據申請專利範圍第1 3項之結構,其中該繞曲環係 完全填充導體。 1 8.根據申請專利範圍第1 3項之結構,其中該繞曲環係 充份地填充導體。 1 9.根據申請專利範圍第1 3項之結構,其中該繞曲環包 含交錯導體層。 2 0,根據申請專利範圍第1 3項之結構,其更進一步包含 一個通常延伸平行該第一環的第二充分填充環,該第二環 具有一個用以降低從該邊緣至該有效區的剝層龜裂之傳播 的第二圖案形體。C:\Program Files\Patent\54640. ptd 第14頁 六、申請專利範圍 2 1.根據申請專利範圍第2 0項之結構,其中該第二環互 聯該第一環。 2 2. —種在半導體晶片中形成龜裂阻止結構之方法,其 包含如下的步驟: (a)提供一個具有一邊緣與一有效區的半導體晶片;以 及 環 充 填 分 充一 第 的 周 四 區 效 有 該 於 伸 延 個一 供 提 該 從 〇 降體 以形 用案 個圖 一 一 有第 具的 環播 一傳 第之 該裂 ’龜 Μ Μ 化剝 屬的 金區 多效 許有 含該 包至 環緣 該邊 申 據 根 充 填 1 成 形 含 根 包 體 形 案 體 形 案 根, 據 據 中 青丨青 =°J=° 包 Λ»/ b ΐ 步 該 中 其 法 方 之 項 2 2 第 圍 利 專 步 的 圖 環 1 第 該 中 其 法 方 之 項 2 2 第 圍 範 利 專 曲 繞 含 第 圍 範 利 專 請 申 層 體 導 錯 交 含 包 法 方 之 項 第 玄 -'0 中 其 圖 環 罩 之 層 體 導 個 每 過 超 伸 延 錯 交 亥 -4-0 對 幕 供 提 第 _第 圍玄 範7 彳於 矛亍 專Ϊ 請巾 0 Jtt— 中4 差f延 公;Ξ常 位彳通 法 方 之 項 進 更 其 含 包 步 第 的 環 步 的 環 充 填 分 充 Φ. C 申 澴 Μ ^ 艮一艮 ^ ^ *身 7 亥 8 2 12 互 環 二 第 該 中 其 法 方 之 項 6 2 第 圍 範 利 專 請 圖 環一 第 該 中 其 法 方 之 項 2 2 第 圍 範 利 專 請 龜 制 抑 以 用 的 加 增 供 提 係 來 起 較 比 環 充。 填域 形區 線面 直界 與的 體播 形傳 案裂 I C:\Program Files\Patent\54640. ptd 第15頁
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