是按图形排布的、在晶片制作期间形成于划片通道202和204之内的结构，并且被用于各种过程控制和监测用途，包括例如掩模对准、物理尺寸测量和寄生参数测量。使用SGPC特征件来控制及监测晶片制作过程是众所周知的，并且因而，关于它的详细描述对于本发明的全面理解并不是必要的。
[0027]在本实施例中，每个SGPC特征件309的至少一部分被布置于(i)锯片切口区域308以及(ii) 一个伪金属区域306两者之内，使得锯片在划片期间使用这些SGPC特征件309。
[0028]按常规，SGPC图形包含布置于划片通道之内中心的且沿着单一直线对齐的多个SGPC特征件。但是，在本发明的本实施例中，如同在图3中所最佳地看出的，SGPC特征件309反而被间隔开得更远并且于每个SGPC图形之内(规则或不规则地)左右(side to side)交错以在划片期间降低对硅的应力。这是因为，当划片锯片穿过相对于常规的布置于中心的SGPC图形具有密度降低的金属区域的硅时，作为硅芯片完整性的主要劣化来源的初生的裂纹和缺口不太可能发生。
[0029]在规则的交错图形中，在图形中的连续的SGPC特征件无例外地朝划片通道的不同侧面偏移。在图3所示的实施例中，每个SGPC图形包含按照不规则的交错图形沿着其各自的划片通道202、204布置的多个SGPC特征件309。在这些不规则的交错图形中，SGPC特征件309沿着两个不同的平行线(例如，图3所示的在划片通道202中的第一线310和第二线311)对齐。这些图形是不规则的交错图形，因为沿着给定的划片通道204布置的至少两个连续的SGPC特征件312朝划片通道的同一侧面偏移。
[0030]应当注意，通过避免使用居中布置于锯片划片通道(例如，202)之内的SGPC特征件309，本发明的实施例相对于SGPC特征件的已知布局降低了对锯片的机械压力。按常规，SGPC特征件通常密集地布置成单一直线，并且居中布置于锯片划片通道内，从而产生在划片期间锯片必须经过的金属的密集路径。但是，通过使用SGPC特征件309的一般为交错的较不密集的布局，例如，图3所示的布局，划片锯片行经较少的金属并且受到较少的机械应力。
[0031]如图4的局部截面图所示，半导体晶片100包含基板101以及布置于基板101上的多个上层102。
[0032]在有源区302中，上层102含有导电的和非导电的特征件(未示出)，这些特征件互连并被排布以形成微电子电路。用于在有源区302内形成微电子电路的过程和技术是众所周知的，并且因而，关于它的详细描述对于本发明的全面理解并不是必要的。
[0033]基板101典型为硅基板，尽管基板101能够由任意合适的半导体材料或材料的组合制成，例如，砷化镓、磷化铟、硅锗、绝缘体上硅(SOI)、硅、单晶硅等，以及它们的组合。
[0034]如图4所示，半导体晶片100包含多个第一管芯-边缘密封环304，每个第一管芯-边缘密封环304延伸于半导体晶片100的顶面405与基板101之间并直通到基板101，以致于围绕各自的有源区302和各自的第二管芯-边缘密封环305两者。
[0035]每个第一管芯-边缘密封环304最初可使用任意合适的制造工艺(例如，光刻、湿法或干法蚀刻、激光加工等)来形成为连续的沟槽。每个第一管芯-边缘密封环304的宽度可以为例如大约5?8 μ m。
[0036]在所示的实施例中，每个第一管芯-边缘密封环304具有一般为矩形的横截剖面。但是，也可以使用其他横截剖面，例如，楔形。
[0037]与完全空心的或含有金属特征件(例如，层叠的金属和层间介电层(ILD)材料的图形)的常规的密封环不同，在所示出的实施例中的每个第一管芯-边缘密封环304都以多孔的低K值介电材料(例如，具有小于大约4的介电常数(k)的材料)填充。低K值材料是在受到外部施加的电场时会展示出弱极化的绝缘材料并且基本上没有或完全没有金属。在第一管芯-边缘密封环304内使用低K值介电材料会通过增大自由表面能(称为“裂纹表面能”)的数量而允许每个第一管芯-边缘密封环304充当裂纹穿透屏障。裂纹表面能的增大由低K值材料的阻尼机械能引起，使得，当裂纹的前缘达到第一管芯-边缘密封环304时，其机械能并不足以克服第一管芯-边缘密封环304的表面能以允许裂纹进一步前进，由此保护有源区302。
[0038]另外，每个第一管芯-边缘密封环304充当防止湿气渗透到各自的有源区302之内的屏障。
[0039]用于填充第一管芯-边缘密封环304的示例性的低K值材料包括下列项中的一项或多项:具有大约3.0?3.7的K值的氟化(掺氟的)Si02、具有大约2.5?2.7的K值的有机硅烷，以及具有大约2.0?2.5的K值的非晶碳氟化合物。可以采用的其他低K值材料包括(但不限于)下列项中的一项或多项:碳掺杂的二氧化硅(具有大约3.0的K值)、多孔的二氧化硅(具有小于大约2.0的K值)、多孔的碳掺杂的二氧化硅、旋涂的(spin-on)有机聚合物电介质(例如，聚酰亚胺、聚降冰片烯、苯并环丁烯和聚四氟乙烯(PTFE))，以及旋涂的硅基聚合物电介质(例如，含氢倍半硅氧烷(HSQ)和甲基硅倍半硅氧烷(MSQ))。
[0040]以低K值材料填充第一管芯-边缘密封环304优选地发生于晶片制作期间。在一种实施例中，低K值材料在晶片制作期间被施加于半导体晶片100，作为最终的晶片表面。
[0041]第一管芯-边缘密封环304以低K值材料合意地完全填充或基本上完全填充，尽管在某些实施例中一个或多个第一管芯-边缘密封环304可以仅以低K值材料部分填充。在第一管芯-边缘密封环304仅以低K值材料部分填充的实施例中，第一管芯-边缘密封环304的剩余部分可以保留为空的或者以另外的材料填充。在可替换的实施例中，多于一种类型的低K值材料可以包含于单个第一管芯-边缘密封环304之内，并且这些不同类型的低K值材料可以相互混合或者单独施加，例如通过按层依次施加。在某些实施例中，不同的第一管芯-边缘密封环304可以包含不同的低K值材料。
[0042]同样如图4所示，半导体晶片100还包含多个第二管芯-边缘密封环305，每个第二管芯-边缘密封环305延伸于半导体晶片100的顶面405与基板101之间并直通到基板101，以致于围绕各自的有源区302。
[0043]每个第二管芯-边缘密封环305的宽度可以是例如大约5?8 μ m。
[0044]每个第二管芯-边缘密封环305由金属403 (该金属403可以包括铜、铝、钨、金中的一种或多种或者其他合适的金属)以及层间介电层(ILD)材料404(该层间介电层(ILD)材料404可以包括氧化物、氮化物、氧氮化物、二氧化硅、含氮氧化物、掺氮氧化物、氮化硅、氧氮化硅中的一种或多种或者另一种合适的介电材料)的交替层的垂直叠层形成。
[0045]尽管在本实施例中，金属403和ILD材料404的特征件一般地具有矩形或方形的截面，但是在其他实施例中，金属403和ILD材料404的特征件可以包括其他合适类型的形状，包括具有其他的规则的几何截面的那些形状以及甚至不规则的几何形状。
[0046]第二管芯-边缘密封环305提供布置于由第一管芯-边缘密封环304形成的屏障之内的附加的第二防护屏障，以在锯片划片过程期间进一步阻尼机械裂纹能，由此防止裂纹进入有源区302。另外，第二管芯-边缘密封环305还提供防止湿气渗透到有源区302之内的附加的第二屏障。
[0047]根据Griffith裂纹理论，在由机械划片机引起的初生裂纹的传播期间，裂纹的前缘将停止于其中裂纹的自由表面能大于由划片机产生的机械能的点处。基于该理论，本发明的实施例提供阶梯式结构，该阶梯式结构不仅会抑制裂纹等，而且可将湿气保持于有源区302之外。在图3和4的示例性实施例中，阶梯式结构包括下列四个构造级(structuralstage)，这四个构造级共同地阻尼并遏制在划片期间生成的初生裂纹，并且抑制湿气渗透进有源区302:
[0048]1.第一级，包括SGPC特征件309的不规则的交错式布局，该布局降低了在锯道内的金属密度，由此降低在硅上的来自划片锯片的机械应力，从而降低作为硅芯片完整性的主要劣化源的初生的裂纹和缺口的发生率。
[0049]2.第二级，包括伪金属区306，该伪金属区306含有多个垂直层叠的伪特征件307，从而提供用于阻尼在锯片划片过程期间生成的机械能的防护屏障，使得不具有足够能量的裂纹受到抑制以免朝有源区302传播。
[0050]3.第三级，包括第一管芯-边缘密封环304，该第一管芯-边缘密封环304以基本上没有或完全没有金属