TWI467709B - 晶片密封環結構 - Google Patents

Description

晶片密封環結構

本發明係有關於一種晶片密封環結構，特別係有關於具有破裂阻擋功能且不需附加一金屬層於上的一種晶片密封環結構。

晶片密封環通常形成於一晶圓的每一個晶片的切割道(scribe line)和積體電路的周圍區域(periphery region)之間，而晶片密封環由介電層和金屬層交錯堆疊構成，且上述金屬層藉由穿過上述介電層的介層孔做內部互連。當沿著切割道進行一晶圓切割製程時，晶片密封環可以阻擋由上述晶圓切割製程造成從切割道至積體電路之不想要的應力破裂。並且，晶片密封環可以阻擋水氣滲透或例如含酸物、含鹼物或污染源的擴散之化學損害。在現今的半導體技術中，係研發雙重晶片密封環來解決更嚴重的破裂問題。然而，習知晶片密封環的最頂層會因為半導體元件的尺寸微縮和消費者產品之小尺寸及多功能的要求而使其破裂阻擋功能不佳。

因此，在此技術領域中，有需要一種破裂阻擋功能良好的晶片密封環結構。

有鑑於此，本發明提供一種新的晶片密封環結構。

本發明之一實施例係提供一種晶片密封環結構，上述 晶片密封環結構包括一內密封環部分，圍繞一積體電路區；一外密封環部分，被一切割道圍繞，且圍繞上述內密封環部分，其中上述外密封環部分具有一外部頂層金屬層圖案，上述外部頂層金屬層圖案具有一第一寬度，且上述外部頂層金屬層圖案延伸至上述內密封環部分上方，且連接至上述內密封環部分的一內部頂層下一層金屬層圖案；一第一重佈線圖案，位於上述外部頂層金屬層圖案上，具有窄於上述第一寬度的一第二寬度；一第二重佈線圖案，位於上述第一重佈線圖案上；一重佈線保護層，覆蓋上述第二重佈線圖案和上述內密封環部分，其中上述重佈線保護層與上述切割道以一第一距離隔開。

本發明之另一實施例係提供一種晶片密封環結構，上述晶片密封環結構包括一內密封環部分，圍繞一積體電路區；一外密封環部分，被一切割道圍繞，且圍繞上述內密封環部分，其中上述外密封環部分具有一外部頂層金屬層圖案；一第一重佈線圖案，位於上述外部頂層金屬層圖案上；一第二重佈線圖案，位於上述第一重佈線圖案上，其中上述外部頂層金屬層圖案、上述第一重佈線圖案和上述第二重佈線圖案與上述內密封環部分和上述外密封環部分兩者重疊；一重佈線保護層，覆蓋上述第二重佈線圖案和上述內密封環部分，其中上述外部頂層金屬層圖案、上述第一重佈線圖案和上述第二重佈線圖案與上述重佈線保護層皆與上述切割道隔開。

本發明提供之密封環結構，能夠在晶片切割製程期間，提供良好的破裂阻擋功能。

以下以各實施例詳細說明並伴隨著圖式說明之範例，做為本發明之參考依據。在圖式或說明書描述中，相似或相同之部分皆使用相同之圖號。且在圖式中，實施例之形狀或是厚度可擴大，並以簡化或是方便標示。再者，圖式中各元件之部分將以分別描述說明之，值得注意的是，圖中未繪示或描述之元件，為所屬技術領域中具有通常知識者所知的形式，另外，特定之實施例僅為揭示本發明使用之特定方式，其並非用以限定本發明。

第1圖為本發明一實施例之晶片密封環結構500的剖面圖。如第1圖所示，晶片密封環結構500係位於一半導體基板100的一積體電路區502和一切割道504之間。上述晶片密封環結構500包括一內密封環部分200和一外密封環部分202。上述內密封環部分200係圍繞積體電路區502，且密封環部分202圍繞上述內密封環部分200。並且，外密封環部分202被切割道504圍繞。在本實施例中，半導體基板100可為一p型半導體基板。內密封環部分200和外密封環部分202係分別具有位於半導體基板100頂部的p型重摻雜區(p+ diffusion region)206。內密封環部分200和外密封環部分202兩者皆包括複數個垂直堆疊的介電層208、308、310、312、314和316。上述介電層208、308、310、312、314和316係分別被從下而上的金屬層圖案M1、M2、M3、M4、M5、M6覆蓋。上述金屬層圖案M1、M2、M3、M4、M5、M6係設計為閉路(close-loop)圖案。而上述 金屬層圖案的數量由客戶對積體電路區502的設計而定義，然其並非用以限定本發明範圍。在內密封環部分200中，金屬層圖案M1藉由穿過位於金屬層圖案M1和p型重摻雜區206之間的介電層208的介層孔插塞210耦接至p型重摻雜區206。金屬層圖案M2藉由穿過位於金屬層圖案M1和金屬層圖案M2之間的介電層308的介層孔插塞212耦接至金屬層圖案M1。金屬層圖案M3藉由穿過位於金屬層圖案M2和金屬層圖案M3之間的介電層310的介層孔插塞214耦接至金屬層圖案M2。金屬層圖案M4藉由穿過位於金屬層圖案M3和金屬層圖案M4之間的介電層312的介層孔插塞216耦接至金屬層圖案M3。金屬層圖案M5藉由穿過位於金屬層圖案M4和金屬層圖案M5之間的介電層314的介層孔插塞218耦接至金屬層圖案M4。金屬層圖案M6藉由穿過位於金屬層圖案M5和金屬層圖案M6之間的介電層316的介層孔插塞220耦接至金屬層圖案M5。金屬層圖案M6也可視為一頂層金屬層圖案(top metal layer pattern)M6。金屬層圖案M5也可視為一頂層下一層金屬層圖案(next-to-top metal layer pattern)M5，其餘類推。注意內密封環部分200和外密封環部分202除了頂層金屬層圖案M6之外具有相似的結構。內密封環部分200的金屬層圖案M1、M2、M3、M4、M5分別與外密封環部分202的金屬層圖案M1、M2、M3、M4、M5以一距離S1隔開。並且，外密封環部分202的頂層金屬層圖案M6係設計往內密封環部分200位移，突出穿過於內密封環部分200和外密封環部分202之間的空隙S1。意即外密封環部分202 的頂層金屬層圖案M6延伸於內密封環部分200的上方，且藉由介層孔插塞220連接至內密封環部分200的頂層下一層金屬層圖案M5。外密封環部分202的頂層金屬層圖案M6與切割道504以一距離d3隔開。內密封環部分200的頂層金屬層圖案M6具有寬度W1，寬度W1係設計窄於外密封環部分202的頂層金屬層圖案M6的寬度W2。並且，距離S1大於外密封環部分202的頂層金屬層圖案M6與內密封環部分200的頂層金屬層圖案M6之間的距離S2。

形成一保護層226，覆蓋內部頂層金屬層圖案和外部頂層金屬層圖案。可利用沉積和微影製程，形成穿過保護層226的第一重佈線圖案224。如第1圖所示，第一重佈線圖案224係形成於外密封環部分202的頂層金屬層圖案M6上。在本實施例中，第一重佈線圖案224也可視為一終端介層孔重佈線層圖案(TMV RDL pattern)224。利用一電鍍製程，於第一重佈線圖案224上形成一第二重佈線圖案228。在本實施例中，第二重佈線圖案228也可視為一鋁重佈線層圖案(Al RDL pattern)228。在本實施例中，利用圖案化相同的鋁(Al)層的方式來形成第二重佈線圖案228和接合墊(圖未顯示)。鋁重佈線層圖案228係藉由終端介層孔重佈線層圖案224電性連接至外密封環部分202的頂層金屬層圖案M6。在本發明一實施例中，終端介層孔重佈線層圖案224的寬度W3小於外密封環部分202的頂層金屬層圖案M6的寬度W2，但大於內密封環部分200的頂層金屬層圖案M6的寬度W1。本發明一實施例中，鋁重佈線層圖案228寬度W4等於外密封環部分202的頂層金屬層圖案 M6的寬度W2。並且，終端介層孔重佈線層圖案224係設置位於外密封環部分202的頂層金屬層圖案M6的中間。因此，終端介層孔重佈線層圖案224的邊緣係凹陷於與其相鄰之外密封環部分202的頂層金屬層圖案M6的邊緣。意即終端介層孔重佈線層圖案224的邊緣與相鄰之外密封環部分202的頂層金屬層圖案M6的邊緣相距一距離d2。在本發明一實施例中，接近於切割道504的鋁重佈線層圖案228的邊緣232係對齊接近於切割道504的外密封環部分202的頂層金屬層圖案M6的邊緣。意即外密封環部分202的頂層金屬層圖案M6與鋁重佈線層圖案228完全重疊。另外，鋁重佈線層圖案228與切割道504以一距離d4隔開，而距離d3與距離d4相同。並且終端介層孔重佈線層圖案224與切割道504以一距離d5隔開，而距離d5大於距離d3與距離d4。

請再參考第1圖，形成一重佈線保護層230，覆蓋鋁重佈線層圖案228和內密封環部分200。注意重佈線保護層230也會包圍鋁重佈線層圖案228的邊緣232。保護層226和重佈線保護層230皆與內密封環部分200和外密封環部分202兩者重疊。如第1圖所示，外密封環部分202的頂層金屬層圖案M6、終端介層孔重佈線層圖案224、鋁重佈線層圖案228和重佈線保護層230皆設計與切割道504隔開，因而允許設置用以將重佈線保護層230與切割道504隔開的一空隙234。在本發明一實施例中，空隙234具有一寬度d1(也可視為重佈線保護層230與切割道504之間的一距離d1)，且保護層226的一部分從空隙234暴露出來。 在本發明一實施例中，寬度d1係設計小於切割道504和外密封環部分202的頂層金屬層圖案M6之間的距離d3，小於切割道504和鋁重佈線層圖案228之間的距離d4且小於切割道504和終端介層孔重佈線層圖案224之間的距離d5。進行上述製程之後，係完成本發明一實施例之晶片密封環結構500。

本發明一實施例之晶片密封環結構500係具有下述優點。外密封環部分202的頂層金屬層圖案M6、終端介層孔重佈線層圖案224、鋁重佈線層圖案228和重佈線保護層230皆設計朝內密封環部分200位移，因而允許設置用以將重佈線保護層230與切割道504隔開的一空隙234且不會暴露出任何的金屬層。在晶片切割製程期間，空隙234可對晶片密封環結構500提供破裂阻擋功能。在使用酸性溶液進行的後續接合墊清潔製程期間，上述具有空隙234的晶片密封環結構500可避免上述酸性溶液攻擊金屬圖案(包括內密封環部分和外密封環部分的重佈線層圖案和金屬層圖案)。另外，如果接合墊清潔製程期間發生過蝕刻(over-etching)情形時，空隙234的設計可以提供足夠的蝕刻安全範圍(空隙234底部和其下的外密封環部分202的金屬層圖案M5之間足夠大的距離d6)。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定為準。

100‧‧‧半導體基板

200‧‧‧內密封環部分

202‧‧‧外密封環部分

206‧‧‧p型重摻雜區

208、308、310、312、314、316‧‧‧介電層

210、212、214、216、218、220‧‧‧介層孔插塞

224‧‧‧第一重佈線圖案

226‧‧‧保護層

228‧‧‧第二重佈線圖案

230‧‧‧重佈線保護層

232‧‧‧邊緣

234‧‧‧空隙

500‧‧‧晶片密封環

502‧‧‧積體電路區

504‧‧‧切割道

M1、M2、M3、M4、M5、M6‧‧‧金屬層圖案

S1、S2、d1、d2、d3、d4、d5、d6‧‧‧距離

W1、W2、W3、W4‧‧‧寬度

第1圖為本發明一實施例之晶片密封環結構的剖面圖。

100‧‧‧半導體基板

200‧‧‧內密封環部分

202‧‧‧外密封環部分

206‧‧‧p型重摻雜區

208、308、310、312、314、316‧‧‧介電層

210、212、214、216、218、220‧‧‧介層孔插塞

224‧‧‧第一重佈線圖案

226‧‧‧保護層

228‧‧‧第二重佈線圖案

230‧‧‧重佈線保護層

232‧‧‧邊緣

234‧‧‧空隙

500‧‧‧晶片密封環

502‧‧‧積體電路區

504‧‧‧切割道

M1、M2、M3、M4、M5、M6‧‧‧金屬層圖案

S1、S2、d1、d2、d3、d4、d5、d6‧‧‧距離

W1、W2、W3、W4‧‧‧寬度

Claims (22)

1. 一種晶片密封環結構，包括：一內密封環部分，圍繞一積體電路區；一外密封環部分，被一切割道圍繞，且該外密封環部分圍繞該內密封環部分，其中該外密封環部分具有一外部頂層金屬層圖案，該外部頂層金屬層圖案具有一第一寬度，且該外部頂層金屬層圖案延伸至該內密封環部分上方，且連接至該內密封環部分的一內部頂層下一層金屬層圖案；一第一重佈線圖案，位於該外部頂層金屬層圖案上，具有窄於該第一寬度的一第二寬度；一第二重佈線圖案，位於該第一重佈線圖案上；以及一重佈線保護層，覆蓋該第二重佈線圖案和該內密封環部分，其中該重佈線保護層與該切割道以一第一距離隔開。
2. 如申請專利範圍第1項所述之晶片密封環結構，其中該第二重佈線圖案具有與該第一寬度相同的一第三寬度。
3. 如申請專利範圍第1項所述之晶片密封環結構，其中該內密封環部分具有一內部頂層金屬層圖案，該內部頂層金屬層圖案具有窄於該第一寬度的一第四寬度。
4. 如申請專利範圍第3項所述之晶片密封環結構，更包括一保護層，覆蓋該內部頂層金屬層圖案和該外部頂層金屬層圖案，其中該第一重佈線圖案係穿過於該保護層形成。
5. 如申請專利範圍第1項所述之晶片密封環結構，其中該第一重佈線圖案的一邊緣和相鄰之該外部頂層金屬層圖案的一邊緣以一第二距離隔開。
6. 如申請專利範圍第1項所述之晶片密封環結構，其中該外部頂層金屬層圖案和該切割道以一第三距離隔開。
7. 如申請專利範圍第6項所述之晶片密封環結構，其中該第一距離小於該第三距離。
8. 如申請專利範圍第1項所述之晶片密封環結構，其中相鄰於該切割道的該第二重佈線圖案的一邊緣對齊相鄰於該切割道的該外部頂層金屬層圖案的一邊緣。
9. 如申請專利範圍第4項所述之晶片密封環結構，其中該保護層的一部分從該重佈線保護層暴露出來。
10. 如申請專利範圍第1項所述之晶片密封環結構，其中該第一重佈線圖案和該第二重佈線圖案與該內密封環部分和該外密封環部分兩者重疊。
11. 如申請專利範圍第3項所述之晶片密封環結構，其中該外部頂層金屬層圖案和該內部頂層金屬層圖案位於相同層別，且該外部頂層金屬層圖案和該內部頂層金屬層圖案以一第四距離隔開。
12. 如申請專利範圍第11項所述之晶片密封環結構，其中該外密封環部分具有一外部頂層下一層金屬層圖案，其與該內部頂層下一層金屬層圖案以一第五距離隔開，其中該第五距離比該第四距離大。
13. 一種晶片密封環結構，包括：一內密封環部分，圍繞一積體電路區； 一外密封環部分，被一切割道圍繞，且該外密封環部分圍繞該內密封環部分，其中該外密封環部分具有一外部頂層金屬層圖案；一第一重佈線圖案，位於該外部頂層金屬層圖案上；一第二重佈線圖案，位於該第一重佈線圖案上，其中該外部頂層金屬層圖案、該第一重佈線圖案和該第二重佈線圖案與該內密封環部分和該外密封環部分兩者重疊；以及一重佈線保護層，覆蓋該第二重佈線圖案和該內密封環部分，其中該外部頂層金屬層圖案、該第一重佈線圖案和該第二重佈線圖案與該重佈線保護層皆與該切割道隔開。
14. 如申請專利範圍第13項所述之晶片密封環結構，其中該外部頂層金屬層圖案與該第二重佈線圖案完全重疊。
15. 如申請專利範圍第13項所述之晶片密封環結構，其中該第一重佈線圖案的寬度窄於該外部頂層金屬層圖案的寬度，且該第一重佈線圖案的寬度窄於該第二重佈線圖案的寬度。
16. 如申請專利範圍第13項所述之晶片密封環結構，其中該第二重佈線圖案完全覆蓋該第一重佈線圖案。
17. 如申請專利範圍第13項所述之晶片密封環結構，其中該重佈線保護層與該切割道以一空隙隔開，該空隙具有一寬度，且該寬度小於該外部頂層金屬層圖案與該切割道之間的一第一距離。
18. 如申請專利範圍第17項所述之晶片密封環結構，其中該外部頂層金屬層圖案與該切割道之間的一第二距離小於該第一距離。
19. 如申請專利範圍第17項所述之晶片密封環結構，其中該第二重佈線圖案與該切割道以一第三距離隔開，其中該第三距離與該第一距離相同。
20. 如申請專利範圍第13項所述之晶片密封環結構，其中該外部頂層金屬層圖案與該第二重佈線圖案具有相同的寬度。
21. 如申請專利範圍第13項所述之晶片密封環結構，其中該內密封環部分具有一內部頂層金屬層圖案，且該內部頂層金屬層圖案的寬度窄於該外部頂層金屬層圖案的寬度。
22. 如申請專利範圍第19項所述之晶片密封環結構，更包括一保護層，覆蓋該內部頂層金屬層圖案和該外部頂層金屬層圖案，其中該第一重佈線圖案係穿過於該保護層形成。