一种密封环结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种密封环结构，包括至少两层金属线，相邻两层金属线之间通过导电柱连接，所述金属线或导电柱连接有缓冲部。本实用新型利用连接于金属线或导电柱的缓冲部来缓解来自于晶粒切割时产生的剪切应力，能够避免由于分层原因造成的芯片报废。其中，连接于导电柱的缓冲部为S型，使密封环区域的金属栅栏具有一定的弹性作用，通过金属的柔韧性特点再加上具有弹性功能的结构设计，从而起到增强密封环的抵抗能力；连接于金属线的缓冲部为鱼刺状金属条，这种设计中的每根“鱼刺”都可充当密封环抵抗外力的缓冲墙，可以大大提高密封环的性能。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于半导体制造领域，涉及一种密封环结构。 一种密封环结构
【背景技术】
[0002] 在半导体芯片制作中，芯片外围需要通过密封环键合（seal ring bonding)，使芯 片内部保持密封状态。传统的密封环一般采用多层金属层叠加，通常为双密封环（内外共 两圈）或单密封环（仅一圈），金属的宽度约为10?20微米。密封环为连续的金属线，围 在芯片的外圈。密封环内侧的电路区可免于受到外部环境的影响，防止芯片破裂，确保半导 体芯片的性能长时间稳定。另外，密封环还可以进一步保护其内侧的集成电路免于受到湿 气引起的劣化，由于芯片内部的介电层一般由多孔低介电常数材料形成，湿气可轻易渗透 低介电常数介电层而到达集成电路，密封环则由金属形成，其封锁了湿气渗透途径，且可实 质上排出任何湿气渗透。
[0003] 目前，先进工艺（如65nm/40nm)的产品封装过程中，经常遭受芯片边缘分层的问 题，主要原因是由于芯片本身的密封环不够强大或者各薄膜层之间的粘附力不强。在切割 晶粒（Die Saw)时，芯片边缘无法抗拒经理切割制程（激光高温以及刀片机械切割）所引 起的剪切应力，最终引起芯片从边缘处破裂分层。
[0004] 失效分析显示，传统的密封环导电柱与金属线之间接触面积较小，且由于两步制 成，烙合能力较弱，所以一旦外力破坏BD (黑钻石，Black Diamond,主要成分为八甲基环化 四硅氧烷（0MCTS)和氧化物，BD的介电常数随着0MCTS成分的增多而减小）层与NDC (掺 氮碳化娃，Nitrogen doped Silicon Carbite)层的粘合能力将二者撕开，导电柱与金属层 的接触面很难抵抗来自于这一界面的剪切外力，使得密封环破坏，裂缝最终进入芯片内部， 对芯片本身造成致命的伤害。
[0005] 因此，提供一种新的密封环结构以解决上述问题实属必要。 实用新型内容
[0006] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种密封环结构，用 于解决现有技术中密封环结构容易在晶粒切割时因为剪切力产生分层现象，导致缺陷的问 题。
[0007] 为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种密封环结构，包括至少两 层金属线，相邻两层金属线之间通过导电柱连接，所述金属线或导电柱连接有缓冲部。
[0008] 可选地，所述缓冲部连接于所述导电柱，所述缓冲部为S型。
[0009] 可选地，所述导电柱为点状，每一个导电柱连接有一个缓冲部。
[0010] 可选地，所述导电柱为线状，每一个导电柱连接有至少一个缓冲部。
[0011] 可选地，所述缓冲部至少弯折延伸一次。
[0012] 可选地，所述密封环结构为单密封环，包括一圈金属线；所述缓冲部连接于所述金 属线外侧或两侧，所述缓冲部为若干条鱼刺状金属条。
[0013] 可选地，所述密封环结构为双密封环，包括两圈金属线；所述缓冲部连接于每条金 属线外侧或两侧，所述缓冲部为若干条鱼刺状金属条。
[0014] 可选地，两圈金属线中，内圈金属线与外圈金属线通过所述鱼刺状金属条连接。
[0015] 可选地，所述鱼刺状金属条与所述金属线呈锐角或钝角连接。
[0016] 可选地，位于所述金属线同一侧的鱼刺状金属条之间互相平行。
[0017] 可选地，相邻两层鱼刺状金属条之间通过导电柱连接。
[0018] 如上所述，本实用新型的密封环结构，具有以下有益效果：本实用新型的密封环结 构利用连接于金属线或导电柱的缓冲部来缓解来自于晶粒切割时产生的剪切应力，能够避 免由于分层原因造成的芯片报废。其中，连接于导电柱的缓冲部为S型，使密封环区域的 金属栅栏具有一定的弹性作用，通过金属的柔韧性特点再加上具有弹性功能的结构设计， 从而起到增强密封环的抵抗能力；连接于金属线的缓冲部为鱼刺状金属条，这种设计中的 每根"鱼刺"都可充当密封环抵抗外力的缓冲墙，可以大大提高密封环的性能。本实用新型 的密封环结构的制造过程中仅需要改变密封环区域的金属线图形或通孔层图形，即光罩设 计，其它制程不变，从而尽可能用最小的成本去增强密封环对晶粒切割时产生的剪切外力 的抵抗能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1显示为本实用新型的密封环结构的剖面示意图。
[0020] 图2显示为导电柱及连接于导电柱的缓冲部的俯视结构示意图。
[0021] 图3显示为缓冲部至少弯折延伸一次的示意图。
[0022] 图4显示为双密封环结构的剖面示意图。
[0023] 图5显示为双密封环结构的俯视示意图。
[0024] 图6显示为导电柱为线状时每一个导电柱连接有至少一个缓冲部的示意图。
[0025] 图7显示为导电柱为点状时每一个导电柱连接有一个缓冲部的示意图。
[0026] 图8显示为金属线及连接于金属线外侧的缓冲部的示意图。
[0027] 图9显示为金属线及连接于金属线两侧的缓冲部的示意图。
[0028] 图10显示为相邻两层鱼刺状金属条之间通过导电柱连接的示意图。
[0029] 图11显示为缓冲部分别连接于内圈金属线及外圈金属线外侧的示意图。
[0030] 图12显示为缓冲部分别连接于内圈金属线及外圈金属线两侧的示意图。
[0031] 图13显示为内圈金属线与外圈金属线通过鱼刺状金属条连接的示意图。
[0032] 元件标号说明
[0033] 1 金属线
[0034] 11 内圈金属线
[0035] 12 外圈金属线
[0036] 2 导电柱
[0037] 3 缓冲部
【具体实施方式】
[0038] 以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本 说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
[0039] 请参阅图1至图13。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅 用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用 新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大 小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用 新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如"上"、"下"、"左"、 "右"、"中间"及"一"等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的 范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的 范畴。
[0040] 实施例一
[0041] 请参阅图1，本实用新型提供一种密封环结构，包括至少两层金属线1，相邻两层 金属线1之间通过导电柱2连接，所述导电柱2连接有缓冲部3。
[0042] 请参阅图2,显示为所述导电柱2及连接于导电柱2的缓冲部3的俯视结构示意 图。所述缓冲部为S型，可通过在改变通孔层的图形设计使得所述缓冲部3与所述导电柱2 一体成型。所述缓冲部为S型，可起到类似于弹簧的作用，吸收外部应力，防止所述导电柱 2与下层金属分离。
[0043] 具体的，所述缓冲部3可至少弯折延伸一次，进一步提高其缓冲能力，请参阅图3， 显示为缓冲部至少弯折延伸一次的示意图，当然，其还可以进一步多次弯折延伸。
[0044] 图1显示的为单密封环结构的剖视图，本实用新型的密封环结构也可以为双密封 环，请参阅图4及图5,分别显示为双密封环结构的剖面示意图和俯视示意图。所述双密封 环包括两圈金属线：内圈金属线11及外圈金属线12。
[0045] 具体的，所述导电柱2可以为线状或点状，对于线状导电柱，其长度较长，数量较 少，每一个导电柱2可连接有至少一个缓冲部3,如图6所示。对于点状导电柱，其横向宽度 与纵向宽度相近或相等，尺寸较小，数量较多，每一个导电柱2可仅连接一个缓冲部3,如图 7所示。
[0046] 本实用新型的密封环结构利用连接于导电柱的缓冲部来缓解来自于晶粒切割时 产生的剪切应力，能够避免由于分层原因造成的芯片报废，其中所述缓冲部为S型，使密封 环区域的金属栅栏具有一定的弹性作用，通过金属的柔韧性特点再加上具有弹性功能的结 构设计，从而起到增强密封环的抵抗能力。本实用新型的密封环结构的制造过程中仅需要 改变密封环区域的通孔层图形，即光罩设计，其它制程不变，从而尽可能用最小的成本去增 强密封环对晶粒切割时产生的剪切外力的抵抗能力。
[0047] 实施例二
[0048] 本实施例与实施例一米用基本相同的技术方案，不同指出在于实施例一中，缓冲 部设置于导电柱上，而本实施例中，缓冲部设置于金属线上。
[0049] 请参阅图8,显示为金属线1及连接于金属线1外侧的缓冲部3的示意图。本实用 新型的密封环结构可以是单密封环或双密封环，图8显示为单密封环的情形，包括一圈金 属线1。需要指出的是，所述金属线1外侧指的是靠近切割道区域的一侧，由于晶粒切割时 应力从切割道区域传递至密封环区域，所述缓冲部3设置于所述金属线外侧可分散外力。
[0050] 具体的，所述缓冲部3为若干条鱼刺状金属条，所述鱼刺状金属条与所述金属线1 呈锐角或钝角连接。所述鱼刺状金属条与所述金属线非直角连接更有利于外力的分散，避 免直接冲击所述金属线。
[0051] 当然，所述缓冲部3也可以连接于金属线1两侧，如图9所示。所述金属线1两 侧均设有鱼刺状金属条可达到"双重保险"作用，最大限度防止外力导致导电柱与金属线分 离。
[0052] 具体的，位于所述金属线1同一侧的鱼刺状金属条之间优选为互相平行。
[0053] 由于半导体工艺中在制作金属层时通常会在金属层下方形成导电柱，因此，本实 用新型中，相邻两层鱼刺状金属条之间可通过导电柱2相互连接，如图10所示（为了显示 导电柱的分布情况，图10中仅画出了一层金属线及一层鱼刺状金属条，即缓冲部3)。相邻 两层鱼刺状金属条之间通过导电柱2相互连接可进一步增强密封环的抵抗外力的能力，且 相邻两层鱼刺状金属条之间的导电柱可与相邻两层金属线之间的导电柱同时形成，不会增 加工艺复杂度。所述导电柱可进一步采用实施例一中的设计，或采用常规导电柱结构。
[0054] 图8、图9及图10均显示的是所述密封环结构为单密封环时的情形，对于所述密 封环结构为双密封环时，其包括两圈金属线：内圈金属线11及外圈金属线12 ;所述缓冲部 3连接于每条金属线外侧（如图11所示）或两侧（如图12所示），所述缓冲部为若干条鱼 刺状金属条。
[0055] 进一步地，请参阅图13,两圈金属线中，内圈金属线与外圈金属线可通过所述鱼刺 状金属条连接。当外力突破外圈金属线12的防线时，内圈金属线与外圈金属线之间的鱼刺 状金属条可起到第二道防御作用，提高密封环结构对剪切外力的抵抗能力。
[0056] 本实用新型的密封环结构利用连接于金属线缓冲部来缓解来自于晶粒切割时产 生的剪切应力，能够避免由于分层原因造成的芯片报废。连接于金属线的缓冲部为鱼刺状 金属条，这种设计中的每根"鱼刺"都可充当密封环抵抗外力的缓冲墙，可以大大提高密封 环的性能。本实用新型的密封环结构的制造过程中仅需要改变密封环区域的金属线图形， 即光罩设计，其它制程不变，从而尽可能用最小的成本去增强密封环对晶粒切割时产生的 剪切外力的抵抗能力。
[0057] 综上所述，本实用新型的密封环结构利用连接于金属线或导电柱的缓冲部来缓解 来自于晶粒切割时产生的剪切应力，能够避免由于分层原因造成的芯片报废。其中，连接于 导电柱的缓冲部为S型，使密封环区域的金属栅栏具有一定的弹性作用，通过金属的柔韧 性特点再加上具有弹性功能的结构设计，从而起到增强密封环的抵抗能力；连接于金属线 的缓冲部为鱼刺状金属条，这种设计中的每根"鱼刺"都可充当密封环抵抗外力的缓冲墙， 可以大大提高密封环的性能。本实用新型的密封环结构的制造过程中仅需要改变密封环区 域的金属线图形或通孔层图形，即光罩设计，其它制程不变，从而尽可能用最小的成本去增 强密封环对晶粒切割时产生的剪切外力的抵抗能力。所以，本实用新型有效克服了现有技 术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0058] 上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新 型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行 修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精 神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1. 一种密封环结构，包括至少两层金属线，相邻两层金属线之间通过导电柱连接，其特 征在于：所述金属线或导电柱连接有缓冲部。
2. 根据权利要求1所述的密封环结构，其特征在于：所述缓冲部连接于所述导电柱，所 述缓冲部为S型。
3. 根据权利要求2所述的密封环结构，其特征在于：所述导电柱为点状，每一个导电柱 连接有一个缓冲部。
4. 根据权利要求2所述的密封环结构，其特征在于：所述导电柱为线状，每一个导电柱 连接有至少一个缓冲部。
5. 根据权利要求2所述的密封环结构，其特征在于：所述缓冲部至少弯折延伸一次。
6. 根据权利要求1所述的密封环结构，其特征在于：所述密封环结构为单密封环，包括 一圈金属线；所述缓冲部连接于所述金属线外侧或两侧，所述缓冲部为若干条鱼刺状金属 条。
7. 根据权利要求1所述的密封环结构，其特征在于：所述密封环结构为双密封环，包括 两圈金属线；所述缓冲部连接于每条金属线外侧或两侧，所述缓冲部为若干条鱼刺状金属 条。
8. 根据权利要求7所述的密封环结构，其特征在于：两圈金属线中，内圈金属线与外圈 金属线通过所述鱼刺状金属条连接。
9. 根据权利要求6或7所述的密封环结构，其特征在于：所述鱼刺状金属条与所述金 属线呈锐角或钝角连接。
10. 根据权利要求6或7所述的密封环结构，其特征在于：位于所述金属线同一侧的鱼 刺状金属条之间互相平行。
11. 根据权利要求6或7所述的密封环结构，其特征在于：相邻两层鱼刺状金属条之间 通过导电柱连接。
【文档编号】H01L23/28GK203895433SQ201420329361
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】王晓东 申请人:中芯国际集成电路制造(北京)有限公司