一种芯片的密封环制造技术

本申请提供了一种芯片的密封环。该密封环包括多层金属层叠结构，各层金属层叠结构包括：金属布线层，包括金属层和介质材料部；层间介质层；过孔，贯穿层间介质层设置，将相邻的金属层叠结构耦连，密封环还包括一个或多个金属墙，金属墙包括：主体部，贯通各金属层叠结构；卡接部，与主体部一体设置，卡接部向层间介质层内部延伸且与相邻的金属布线层中的金属层卡接。本申请所设置的金属墙“切断”了划片过程中机械应力在层间介质层中传输的路线，避免了金属布线层与过孔之间的粘附力被机械应力破坏造成芯片边缘发生的分层现象的发生。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及半导体制造
，具体而言，涉及一种芯片的密封环。
技术介绍
在半导体制造工艺中，通过光刻、刻蚀以及沉积等工艺可以在半导体衬底上形成包括半导体有源器件以及设置在器件上的互连结构的半导体芯片。通常，在一个晶圆上可以形成多个芯片，最后再将这些芯片从晶圆上切割下来，进行封装工艺，形成集成电路。在切割芯片的过程中，切割刀所产生的应力会对芯片的边缘造成损害，甚至会导致芯片发生崩塌。现有为了防止芯片在切割时受到损伤，在芯片的有源器件区域外围设置密封环，该密封环可以阻挡切割刀产生的应力造成有源器件区域不想要的应力破裂，并且芯片密封环可以阻挡水汽渗透例如含酸物质、含碱物质或污染源的扩散造成的化学损害。在现今的半导体技术中，越来越多采用双重芯片密封环来解决更严重的破裂问题，如图1所示的现有技术中具有密封环的半导体芯片结构示意图。该密封环包括内密封环(边缘密封区)和外密封环(裂纹停止区)，内密封环和外密封环均包括多层金属层的层叠结构，其中，如图1所示的层叠结构的每一层包括层间介质层300’以及位于层间介质层300’内且与层间介质层300’表面齐平的分立金属布线层100’，上下相邻的金属布线层100’之间通过过孔500’相连接。但是，利用现有技术的密封环进行密封时，仍然存在芯片边缘部分分层的问题。这是由于，划片(die sawing)过程中产生的机械应力通过层间介质层300’进入到密封环内的芯片中，进而突破金属布线层100’与过孔500’之间的粘附力，最终导致在芯片边缘产生分层的问题。
技术实现思路
本申请旨在提供一种芯片的密封环，以解决现有技术的划片过程中芯片边缘部分容易分层的问题。为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种芯片的密封环，包括多层金属层叠结构，各层金属层叠结构包括:金属布线层，包括金属层和介质材料部；层间介质层；过孔，贯穿层间介质层设置，将相邻的金属层叠结构耦连，密封环还包括一个或多个金属墙，金属墙包括:主体部，贯通各金属层叠结构；卡接部，与主体部一体设置，卡接部向层间介质层内部延伸且与相邻的金属布线层中的金属层卡接。进一步地，上述过孔的特征尺寸为Di，主体部的特征尺寸为D2，卡接部的特征尺寸D3,其中，D2+D3 = D4,且 D2:D3 = 0.9:1.1 ?1.1: 0.9, D!:D4 = 0.9:1 ?1:1.1。进一步地，上述金属墙为一个且设置在密封环的远离芯片的一侧边缘。进一步地，上述金属墙为两个且分别设置在密封环的两侧边缘。进一步地，上述金属层叠结构为4?8层，优选6?8层。进一步地，上述密封环为多个，优选2?5个。进一步地，上述各层金属层叠结构还包括金属粘附层，设置在层间介质层与金属布线层之间。进一步地，形成上述金属粘附层的材料为含碳的氮化硅。进一步地，上述金属层和介质材料部之间、过孔与层间介质层之间、金属墙的侧壁上设置有金属扩散阻挡层。进一步地，形成上述金属扩散阻挡层的材料为钽或氮化钽。进一步地,上述介质材料部和形成层间介质层的材料为S1CH、氧化娃、氮化娃、氟硅玻璃或掺杂碳的氧化硅。进一步地，上述密封环为内密封环。应用本申请的技术方案，金属墙的主体部贯穿所有的金属层叠结构，使得划片过程中产生的机械应力在通过金属墙时没有了应力传输的突破点，卡接部向层间介质层内延伸，保证了整个密封环结构的整体性，即本申请所设置的金属墙“切断” 了划片过程中机械应力在层间介质层中传输的路线，避免了金属布线层与过孔之间的粘附力被机械应力破坏造成芯片边缘发生的分层现象的发生。【附图说明】构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中:图1示出了现有技术中密封环的剖面结构示意图；图2示出了本申请一种优选实施方式提供的密封环的剖面结构示意图；图3示出了将图2中A部分放大后的剖面结构示意图；图4示出了制作具有图2所示剖面结构的密封环的流程示意图；图5至图9示出了执行图4所示各步骤后的剖面结构示意图,其中，图5 TJK出了形成第一层金属布线层后的剖面结构TJK意图；图6示出了在图5所示的金属布线层上依次设置金属粘附层和层间介质层后的剖面结构示意图；以及图7示出了依次刻蚀图6所示的层间介质层和金属粘附层形成第一凹槽和第二凹槽后的剖面结构示意图；图8示出了在图7所示的第一凹槽和第二凹槽中填充导电材料并对所填充的导电材料进行平坦化，形成过孔和第一层金属墙后的剖面结构示意图；以及图9不出了在图8所不的过孔、第一层金属墙和层间介质层的表面上形成第二层金属布线层后的剖面结构示意图。【具体实施方式】应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述【具体实施方式】，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。正如
技术介绍
所介绍的，目前的划片过程中产生的机械应力通过层间介质层进入到密封环内的芯片中，进而突破金属布线层与过孔之间的粘附力，最终导致在芯片边缘产生分层，为了解决如上的划片过程中芯片容易分层的问题，本申请提出了一种芯片的密封环。图2示出了一种优选的芯片的密封环的剖面结构示意图，该密封环包括多层金属层叠结构，各层金属层叠结构包括金属布线层100、层间介质层300、过孔500，金属布线层100包括金属层101和介质材料部102 ;过孔500贯穿层间介质层300设置，将相邻的金属层叠结构耦连，其中该密封环还包括一个或多个金属墙600，金属墙600包括主体部601和卡接部602 (参见图3)，主体部601贯通各金属层叠结构；卡接部602与主体部601 —体设置，卡接部602向层间介质层300内部延伸且与相邻的金属布线层100中的金属层101稱连。具有上述结构的密封环，其中的金属墙600的主体部601贯穿所有的金属层叠结构，使得划片过程中产生的机械应力在通过金属墙600时没有了应力传输的突破点，卡接部602向层间介质层300内延伸，保证了整个密封环结构的整体性，即本申请所设置的金属墙600 “切断”了划片过程中机械应力在层间介质层300中传输的路线，避本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芯片的密封环，包括多层金属层叠结构，各所述金属层叠结构包括：金属布线层，包括金属层和介质材料部；层间介质层；过孔，贯穿所述层间介质层设置，将相邻的所述金属层叠结构耦连，其特征在于，所述密封环还包括一个或多个金属墙，所述金属墙包括：主体部，贯通各所述金属层叠结构；卡接部，与所述主体部一体设置，所述卡接部向所述层间介质层内部延伸且与相邻的所述金属布线层中的所述金属层卡接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓东，张贺丰，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31