專利名稱：多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)與具有此結(jié)構(gòu)的晶片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶片，特別是涉及一種具有多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)的晶片，此多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)環(huán)繞有源電路區(qū)域，并位于有源電路區(qū)域與切割道之間，可讓此晶片在切割時避免對有源電路區(qū)域有所損傷，可大幅提升可靠度。
背景技術(shù)：
隨著科技日新月異，集成電路(Integrated Circuits，IC)元件已廣泛地應(yīng)用于我們?nèi)粘Ｉ町斨小Ｒ话愣?，集成電路的生產(chǎn)，主要分為三個階段硅晶片的制造、集成電路的制作及集成電路的封裝(package)等。而以集成電路的封裝而言，其首要步驟就是要先進行小片切割(Die Saw)。
在一硅晶片上，通常具有多個相互平行的水平切割道(Scribe line)與多個相互垂直的垂直切割道，用以將多個小片(die)彼此分隔開。當晶片上的元件制作完成后，利用鉆石刀具(Diamond Blade)沿著晶片的切割道切割，以得到多個小片。由于晶片上覆蓋有多種不同材料層，因此在晶片切割操作期間，位于切割道上的材料層，會因彼此材料性質(zhì)有所差異，而在切割道上產(chǎn)生龜裂(chipping)或裂痕(peeling)等損傷(damage)。
現(xiàn)有另一種切割技術(shù)為使用激光切割(laser grooving)替代鉆石刀切割(blade sawing)。然而，此激光切割技術(shù)仍具有一些問題。例如，在晶片切割操作期間，晶片上覆蓋的材料層若為含有金屬的材料層，則金屬在激光熔化過程中不易被清除干凈，而在晶片上殘留一些殘骸(debris)，進而造成小片污染。另外，激光切割亦會在切割道的周圍形成熱影響區(qū)(heat effect area)，而此熱影響區(qū)過大則會影響小片的可靠度(reliability)。而且，一般激光切割設(shè)備的價格為鉆石刀切割設(shè)備的2～3倍，因此會耗費更多的成本。
另外，美國專利第5,530,280號(U.S.Pat.No.5,530,280)內(nèi)容已揭露一種在元件上制作裂縫防止(crack stop)的結(jié)構(gòu)的方法，如圖1所示。在基底100上形成兩個有源元件區(qū)域(Active Device Region)110與120。而后，介電層(Dielectric Layer)132與134形成于基底100上。介電層132內(nèi)有接觸窗金屬層(Metal Contact)112與鎢金屬環(huán)(Tungsten Metal Ring)142與152。而介電層134內(nèi)有接觸窗金屬層116、內(nèi)連接金屬層(Interconnect Metal)114、144與154、與分別具有孔洞環(huán)145與155的鎢金屬環(huán)146與156。而介電層134上分別形成另一內(nèi)連接金屬層118、148與158。而在內(nèi)連接金屬層148與158之間的區(qū)域則是切割道(Scribe line)區(qū)域160。
在此專利中所提出，用以防止裂縫而影響有源元件區(qū)域110的結(jié)構(gòu)是由鎢金屬環(huán)142、內(nèi)連接金屬層144、鎢金屬環(huán)146與內(nèi)連接金屬層148所構(gòu)成。而用以防止裂縫而影響有源元件區(qū)域120的結(jié)構(gòu)是由鎢金屬環(huán)152、內(nèi)連接金屬層154、鎢金屬環(huán)156與內(nèi)連接金屬層158所構(gòu)成。此使用不同材料所構(gòu)成裂縫防止(crack stop)的結(jié)構(gòu)，將因為不同材料之間有不同的應(yīng)力反應(yīng)，造成對水平切割道區(qū)域160切割時無法迅速而有效地防止裂縫影響有源元件區(qū)域的結(jié)構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在一實施例中，提出一種多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)，此多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)可位于小片密封環(huán)與切割道之間，或是位于雙小片密封環(huán)之間而不需占用切割道的空間。
本發(fā)明在一選擇實施例中，提供一種具有錯位的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)，使用本實施例的具有錯位的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)。
上述的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)，可有效避免切割道上產(chǎn)生龜裂、脫層或裂痕等損傷。并可使切割出小片較為完整，以大幅提升封裝體的可靠度。
為達上述的目的，本發(fā)明的一實施例提出一種晶片，具有多個小片形成于其上。小片之間由多個切割道相隔，每個小片之間由上述切割道所環(huán)繞。每一小片包括一有源區(qū)域、一環(huán)繞在上述有源區(qū)域的小片密封環(huán)(Die SealRing)結(jié)構(gòu)以及一多層裂縫防止環(huán)(Crack Stop Ring)結(jié)構(gòu)環(huán)繞上述有源區(qū)域。而多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)由多個具有中空特性的裂縫防止環(huán)(Crack Stop Ring)堆棧而成。
在上述實施例的晶片，其中多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)位于上述小片密封環(huán)結(jié)構(gòu)與切割道之間，或是位于上述小片密封環(huán)結(jié)構(gòu)與有源區(qū)域之間。
在上述實施例的晶片，其中多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)是由多個具有相同材料的裂縫防止環(huán)堆棧而成。
在上述實施例的晶片，其中在另一實施例中，多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)亦可是由上述裂縫防止環(huán)以錯位的方式堆棧而成。
在上述實施例的晶片，其中小片密封環(huán)結(jié)構(gòu)是由多個金屬層與接觸窗插塞(VIA)交錯堆棧而成，而其中每個金屬層與接觸窗插塞(VIA)對應(yīng)一個上述的裂縫防止環(huán)(Crack Stop Ring)。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，以下配合附圖以及優(yōu)選實施例，以更詳細地說明本發(fā)明。
圖1所繪示為傳統(tǒng)在元件上制作裂縫防止(crack stop)的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2所繪示為具有多個小片(Die)排列而成的晶片結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3所繪示為本發(fā)明實施例的具有錯位的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)。
圖4所繪示為本發(fā)明一優(yōu)選實施例的具有相同材料的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)。
簡單符號說明100基底110、120有源元件區(qū)域132、134介電層112、116接觸窗金屬層142、152、146與156鎢金屬環(huán)114、144、154、118、148與158內(nèi)連接金屬層160切割道200晶片205切割道210小片220有源元件區(qū)域230、240小片密封環(huán)212多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)214貼近切割道邊緣310裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)區(qū)域
320小片密封環(huán)區(qū)域305切割道M1～M9金屬層VIA1～VIA8接觸窗插塞331接觸窗350鋁金屬層360保護層312B、312A與312C裂縫防止環(huán)314B、314A與314C孔洞環(huán)410裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)區(qū)域420小片密封環(huán)區(qū)域405切割道430基底431連接的接觸窗450鋁金屬層460保護層412B、412A與412C裂縫防止環(huán)414A孔洞環(huán)具體實施方式
一般在晶片上所形成的元件通常是由多層材料層所構(gòu)成，而在制作這些元件的過程中，這些材料層亦同樣會形成于切割道上。因此，在進行晶片切割時，位于切割道上的材料層，容易因為各個材料層之間的材料性質(zhì)差異，而在切割道上造成龜裂或裂痕等問題。若是切割具有低介電值/銅(Low-k/Cu)的結(jié)構(gòu)時，裂痕(peeling)與內(nèi)層(Interlayer)脫層(Delamination)的問題將更嚴重。而當元件的尺寸越來越小時，相對地切割道的寬度也越來越小，此種因切割而產(chǎn)生裂縫(Crack)穿透進入操作金屬或是有源元件區(qū)域的問題將越來越嚴重。因此，此種隱藏的可靠性問題將經(jīng)常發(fā)生。
本發(fā)明在一實施例中，提出一種具有相同材料的多層裂縫防止環(huán)(CrackStop Ring)結(jié)構(gòu)，此多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)可位于小片密封環(huán)(Die Seal Ring)與切割道(Scribe line)之間。此小片密封環(huán)(Die Seal Ring)環(huán)繞在小片(Die)四周，可以視為小片(Die)外圍的保護圍墻，以防止切割小片時所造成可能的碎裂，而切割道則是位于小片與小片之間，用以切割后分離每個小片，可以視為小片外圍的保護圍墻外的巷道。
在另外一實施例中，本發(fā)明所提出的具有相同材料的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)亦可位于雙小片密封環(huán)(Dual Die Seal Ring)之間，此可視設(shè)計上的需要而定。使用本實施例的具有相同材料的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)，不需占用切割道的空間，另外，在切割(Sawing)可有效避免切割道上產(chǎn)生龜裂(chipping)、脫層(Delamination)或裂痕(peeling)等損傷(damage)。
本發(fā)明在一選擇實施例中，提供一種具有錯位的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)，此裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)可位于小片密封環(huán)與切割道之間。在另外一實施例中，亦可位于雙小片密封環(huán)之間，此可視設(shè)計上的需要而定。使用本實施例的具有錯位的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)，可有效避免切割道上產(chǎn)生龜裂、脫層或裂痕等損傷。在此與底下的描述中所提出的錯位，主要是多層裂縫防止環(huán)的堆棧結(jié)構(gòu)中，每層與每層之間，存在著交錯的部分，以防止切割時所產(chǎn)生的龜裂，會由其中的一層或是數(shù)層撕裂而來，此錯位的部分將可避免此情形，以提供更佳的保護，底下將配合圖示說明。
本發(fā)明在一選擇實施例中，可提供一種具有相同材料且具有錯位結(jié)構(gòu)的多層裂縫防止環(huán)，亦可有效地避免切割時所產(chǎn)生切割道上的龜裂、脫層或裂痕等損傷。
底下將根據(jù)本發(fā)明的實施例，列舉圖示說明，然并非限制本發(fā)明的范圍。
首先，請參照圖2，在晶片200中，具有多個小片(Die)排列而成，每個小片之間以切割道205分隔，以便在切割后可形成獨立的小片。而在此以小片210說明之，其它的小片亦有相同的結(jié)構(gòu)。在小片210內(nèi)的有源元件(ActiveCircuit)區(qū)域220外圍，包括焊接點金屬(Pad Metal)，形成小片密封環(huán)(Die SealRing)230與240的雙小片密封環(huán)(Dual Die Seal Ring)結(jié)構(gòu)所環(huán)繞，而在小片密封環(huán)(Die Seal Ring)230與240的轉(zhuǎn)角區(qū)域235則是在切割時應(yīng)力最大處，一般會以45度角彎曲。當然，在一實施例中亦可選擇小片密封環(huán)230與240其中之一即可，并不在此限。而本發(fā)明實施例的具有相同材料的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)或是具有錯位的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)212，可形成于切割道205與雙小片密封環(huán)230與240之間，而貼近切割道邊緣(Scribe Line Edge)214。
底下將詳細介紹此小片密封環(huán)(Die Seal Ring)結(jié)構(gòu)與本發(fā)明實施例的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)的詳細圖標，請參照圖3與圖4說明。
圖3是說明本發(fā)明實施例的具有錯位的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)，此裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)區(qū)域310例如位于小片密封環(huán)區(qū)域320與切割道305之間。此具有錯位的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)由多層的裂縫防止環(huán)(Crack Stop Ring)所堆棧而成。而此堆棧的結(jié)構(gòu)可根據(jù)在小片密封環(huán)區(qū)域320的小片密封環(huán)形成而同時形成。因此，此具有錯位的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)可具有相同的材料。而隨著在小片密封環(huán)區(qū)域320由金屬層M1～M9及每兩層之間的接觸窗插塞(VIA)VIA1～VIA8所形成的小片密封環(huán)而同時形成。此小片密封環(huán)建構(gòu)在基底330之上，而由連接的接觸窗(Contact)331所連接，而在其上則形成例如鋁金屬層350后鋪上一層保護層(Passivation Layer)360。
而在每個相鄰的裂縫防止環(huán)之間，則存在著重疊的部分，此為錯位的結(jié)構(gòu)。例如圖示中相鄰的裂縫防止環(huán)312B、312A與312C堆棧結(jié)構(gòu)中，以箭頭318所標示的方向來看，分別存在錯位而重疊的部分316A與316B。此具有錯位的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)，在進行切割時，可讓產(chǎn)生的機械應(yīng)力快速地將此具有錯位的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)切斷，可防止切割時所產(chǎn)生的龜裂，以提供更佳的保護。
而在本實施例的具有錯位的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)中，每個裂縫防止環(huán)皆存在著一個孔洞環(huán)(Hollow Ring)。而在一實施例中，這些孔洞環(huán)(Hollow Ring)在箭頭318所指的方向，有相互重疊的部分，也就是在相鄰的裂縫防止環(huán)312B、312A與312C堆棧結(jié)構(gòu)中，其孔洞環(huán)314B、314A與314C在箭頭318所指的方向有其重疊的部分，此可更有效地防止切割時所產(chǎn)生的龜裂而得到更佳的保護。
圖4是說明本發(fā)明實施例的相同材料的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)，此裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)區(qū)域410例如位于小片密封環(huán)區(qū)域420與切割道405之間。此多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)由多層的裂縫防止環(huán)(Crack Stop Ring)所直接堆棧而成。而此堆棧的結(jié)構(gòu)可根據(jù)在小片密封環(huán)區(qū)域420的小片密封環(huán)形成而同時形成。因此，此多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)可具有相同的材料。而隨著在小片密封環(huán)區(qū)域420由多層金屬層及每兩層之間的接觸窗插塞(VIA)交錯堆棧所形成的小片密封環(huán)而同時形成。此小片密封環(huán)建構(gòu)在基底430之上，而由連接的接觸窗(Contact)431所連接，而在其上則形成例如鋁金屬層450后鋪上一層保護層460。而每個相鄰的裂縫防止環(huán)之間相互堆棧。例如圖示中相鄰的裂縫防止環(huán)412B、412A與412C相互堆棧的結(jié)構(gòu)。此多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)，在進行切割時，可讓產(chǎn)生的機械應(yīng)力快速地將此多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)切斷，可防止切割時所產(chǎn)生的龜裂，以提供更佳的保護。而在本實施例的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)中，每個裂縫防止環(huán)皆存在著一個孔洞環(huán)(Hollow Ring)。例如裂縫防止環(huán)412A具有孔洞環(huán)414A，此可更有效地防止切割時所產(chǎn)生的龜裂而得到更佳的保護。
綜上所述，本發(fā)明所提出的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)，此多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)可位于小片密封環(huán)與切割道之間?；蚴俏挥陔p小片密封環(huán)之間。使用本實施例的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)，不需占用切割道的空間，另外，在切割(Sawing)可有效避免切割道上產(chǎn)生龜裂(chipping)、脫層(Delamination)或裂痕(peeling)等損傷(damage)，可使得切割出小片較為完整，以大幅提升封裝體的可靠度。
雖然本發(fā)明以優(yōu)選實施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當以后附的權(quán)利要求所界定者為準。
權(quán)利要求
1.一種晶片，具有多個小片，上述的小片之間由多個切割道相隔，每個小片之間由上述切割道所環(huán)繞，每一上述的小片包括一有源區(qū)域、一環(huán)繞在上述有源區(qū)域的小片密封環(huán)結(jié)構(gòu)以及一多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)環(huán)繞上述有源區(qū)域，其中上述的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)由多個具有中空特性的裂縫防止環(huán)堆棧而成。
2.如權(quán)利要求1所述的晶片，其中上述的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)位于上述小片密封環(huán)結(jié)構(gòu)與切割道之間。
3.如權(quán)利要求1所述的晶片，其中上述的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)位于上述小片密封環(huán)結(jié)構(gòu)與有源區(qū)域之間。
4.如權(quán)利要求1所述的晶片，其中上述的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)是由多個具有相同材料的裂縫防止環(huán)堆棧而成。
5.如權(quán)利要求1所述的晶片，其中上述的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)是由上述裂縫防止環(huán)以錯位的方式堆棧而成。
6.如權(quán)利要求1所述的晶片，其中上述的小片密封環(huán)結(jié)構(gòu)是由單一的小片密封環(huán)所組成。
7.如權(quán)利要求1所述的晶片，其中上述的小片密封環(huán)結(jié)構(gòu)是由雙小片密封環(huán)所組成。
8.如權(quán)利要求1所述的晶片，其中上述的小片密封環(huán)結(jié)構(gòu)是由多個金屬層與接觸窗插塞交錯堆棧而成，而其中每個金屬層與接觸窗插塞對應(yīng)一個上述的裂縫防止環(huán)。
9.一種多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)，位于一小片上，上述的小片由一切割道環(huán)繞，上述的小片包括一有源區(qū)域與一環(huán)繞在上述有源區(qū)域的小片密封環(huán)結(jié)構(gòu)，其中上述的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)環(huán)繞上述有源區(qū)域，其中上述的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)由多個具有中空特性的裂縫防止環(huán)堆棧而成。
10.如權(quán)利要求9所述的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)，其中上述的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)位于上述小片密封環(huán)結(jié)構(gòu)與切割道之間。
11.如權(quán)利要求9所述的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)，其中上述的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)位于上述小片密封環(huán)結(jié)構(gòu)與有源區(qū)域之間。
12.如權(quán)利要求9所述的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)，其中上述的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)是由多個具有相同材料的裂縫防止環(huán)堆棧而成。
13.如權(quán)利要求9所述的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)，其中上述的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)是由上述裂縫防止環(huán)以錯位的方式堆棧而成。
14.如權(quán)利要求9所述的多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)，其中上述的小片密封環(huán)結(jié)構(gòu)是由多個金屬層與接觸窗插塞交錯堆棧而成，而其中每個金屬層與接觸窗插塞對應(yīng)一個上述的裂縫防止環(huán)。
全文摘要
一種多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)，此多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)可位于小片密封環(huán)與切割道之間，或是位于雙小片密封環(huán)之間而不需占用切割道的空間。此多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)可為相同材料的裂縫防止環(huán)堆棧而成，或是由多層的裂縫防止環(huán)以錯位的方式堆棧而成。此多層裂縫防止環(huán)結(jié)構(gòu)，可有效避免切割道上產(chǎn)生龜裂、脫層或裂痕等損傷。并可使切割出小片較為完整，以大幅提升封裝體的可靠度。
文檔編號H01L23/00GK1971887SQ20051012685
公開日2007年5月30日 申請日期2005年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月24日
發(fā)明者吳炳昌 申請人:聯(lián)華電子股份有限公司