專利名稱：防裂結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造技術(shù)，特別涉及一種防裂結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前，伴隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件為了達(dá)到更快的運(yùn)算速度、 更大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量以及更多的功能，晶片朝向更高的元件密度、高集成度方向發(fā)展，晶片上芯片的數(shù)量逐漸增加。在半導(dǎo)體制程中，通常是將晶片切割成一個(gè)個(gè)芯片，然后將這些芯片做成功能不同的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)。圖1為晶片的俯視圖。晶片由多個(gè)芯片101組成，而芯片101間則以切割道(scribe line) 102相隔。每個(gè)芯片101通過沉積、微影、蝕刻、摻雜及熱處理等工藝，在半導(dǎo)體襯底上形成元件、疊層、互連線以及焊墊等；切割道102用于延此處分為一個(gè)個(gè)芯片，所以不存在功能元件。通過沿切割道的鋸割，把晶片切割成單個(gè)的芯片，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，需要將整個(gè)晶片切割完成后再進(jìn)行切割刀片的清洗，隨著晶片上芯片數(shù)量的增加，往往還沒有將一個(gè)晶片切割完，切割刀片上就黏附了很多金屬碎片，導(dǎo)致切割刀片無法使用。這些金屬碎片一般是處于切割道上的導(dǎo)電冗余結(jié)構(gòu)，由金屬銅構(gòu)成，用于增加切割道上空白區(qū)域的圖案密度，使得切割道上的圖案密度與芯片上的圖案密度相對(duì)稱，防止在研磨芯片上的各材料層時(shí)，出現(xiàn)研磨不平坦的問題。需要注意的是，現(xiàn)有一種解決切割刀片在還未完成一個(gè)晶片的切割就無法使用的方法，就是將切割道上的導(dǎo)電冗余結(jié)構(gòu)去除，這樣切割刀片沿切割道鋸割時(shí)，完全在切割切割道上的絕緣層，但是，此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)更為嚴(yán)重的問題一方面，由于切割道上不存在導(dǎo)電冗余結(jié)構(gòu)，切割道區(qū)域相比于芯片區(qū)域高度不一樣，所以在研磨芯片上的各材料層時(shí)，又出現(xiàn)之前所述的研磨不平坦的問題；另一方面，切割道上只存在絕緣層，所以在切割時(shí)，切割刀片所產(chǎn)生的應(yīng)力使得絕緣層劈裂的非?？?，很容易延伸到芯片區(qū)域，將芯片區(qū)域破壞掉， 即使芯片邊緣設(shè)置有密封環(huán)(seal ring)，也很可能將用于保護(hù)芯片的密封環(huán)沖垮，進(jìn)而破壞到芯片。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是同時(shí)克服研磨芯片上的各材料層不平坦以及芯片在切割時(shí)容易被破壞的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供了一種防裂結(jié)構(gòu)，位于晶片切割道內(nèi)的半導(dǎo)體襯底上，沿所述切割道將晶片間隔成多個(gè)芯片，該結(jié)構(gòu)沿芯片邊長方向呈平行排列的兩條線，每條線由上下交替排列的金屬線和連接孔線構(gòu)成，其中在切割道上交替排列的每一對(duì)金屬線和連接孔線與芯片上的各層相對(duì)應(yīng)設(shè)置。所述連接孔線為位于同一金屬線下的一排或者并行排列的多排。
所述芯片上的各層至下而上依次包括多個(gè)金屬互連層以及鋁墊層，其中每個(gè)金屬互連層包括填充有金屬的溝槽和連接孔，鋁墊層包括填充有金屬鋁的溝槽和連接孔。所述平行排列的兩條線之間的間距大于40微米。所述每條線的寬度為2 10微米。由上述的技術(shù)方案可見，本發(fā)明的防裂結(jié)構(gòu)，沿芯片邊長方向呈平行排列的兩條線，且該兩條線之間間隔一定的距離，刀片恰好可以在不接觸防裂結(jié)構(gòu)的情況下進(jìn)行芯片的切割，所以不會(huì)有金屬碎片黏附在刀片上；而且平行排列的兩條線具有一定圖案密度，克服了在研磨芯片上的各材料層時(shí)，出現(xiàn)研磨不平坦的問題；防裂結(jié)構(gòu)至下而上由金屬線和連接孔線交替排列設(shè)置于芯片的四周，可以很好地保護(hù)芯片在切割時(shí)不受破壞。


圖1為晶片的俯視圖。圖2為設(shè)置有本發(fā)明防裂結(jié)構(gòu)的晶片示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例防裂結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖4為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例防裂結(jié)構(gòu)的剖面圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案、及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例， 對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為了便于說明，表示結(jié)構(gòu)的示意圖會(huì)不依一般比例作局部放大，不應(yīng)以此作為對(duì)本發(fā)明的限定，此外，在實(shí)際的制作中，應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。本發(fā)明在切割道內(nèi)設(shè)置防裂結(jié)構(gòu)(crack stop structure)，該結(jié)構(gòu)沿芯片101邊長方向呈平行排列的兩條線，如圖2所示。圖2為設(shè)置有本發(fā)明防裂結(jié)構(gòu)的晶片示意圖。切割道102的寬度一般在50 80微米，本發(fā)明平行排列的兩條線200之間的間距大于40微米，每條線的寬度為2 10微米。根據(jù)公知常識(shí)可知，切割刀片的刀縫寬度大約為20微米， 因此本發(fā)明防裂結(jié)構(gòu)的兩條線之間的間距要大于40微米，以便于切割刀片的切割，不會(huì)像現(xiàn)有技術(shù)中處于切割道上的導(dǎo)電冗余結(jié)構(gòu)那樣，經(jīng)過切割刀片的切割黏附在刀片上；而且平行排列的兩條線具有一定圖案密度，克服了在研磨芯片上的各材料層時(shí)，出現(xiàn)研磨不平坦的問題。圖3為本發(fā)明實(shí)施例防裂結(jié)構(gòu)的剖面圖。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，芯片包括多層結(jié)構(gòu)，至下而上依次包括有源區(qū)(AA)、多個(gè)金屬互連層和鋁墊(Al pad)層。其中每個(gè)金屬互連層由填充有金屬例如金屬銅的連接孔和溝槽組成。頂層的鋁墊層由填充有金屬鋁的連接孔和溝槽組成，只是與金屬互連層相比溝槽的尺寸要大一些，用于連接芯片外部電路。本發(fā)明位于切割道內(nèi)的防裂結(jié)構(gòu)與芯片同時(shí)形成，防裂結(jié)構(gòu)的每條線，位于切割道內(nèi)的半導(dǎo)體襯底上，由上下交替排列的金屬線和連接孔線構(gòu)成，其中在切割道上交替排列的每一對(duì)金屬線和連接孔線與芯片上的各層相對(duì)應(yīng)設(shè)置，芯片上的各層指的是至下而上依次包括的多個(gè)金屬互連層和鋁墊層。與鋁墊層相應(yīng)的切割道內(nèi)包括鋁填充的金屬線和連接孔線；與金屬互連層相應(yīng)的切割道內(nèi)包括金屬填充的金屬線和連接孔線，具體地，與第一金屬互連層相應(yīng)的切割道內(nèi)包括第一金屬線和第一連接孔線，與第二金屬互連層相應(yīng)的切割道內(nèi)包括第二金屬線和第二連接孔線，依次類推，與頂層金屬互連層相應(yīng)的切割道內(nèi)包括頂層金屬線和頂層連接孔線。上下交替排列連接的金屬線和連接孔線像一堵堅(jiān)實(shí)的墻壁一樣樹立于切割道內(nèi)的絕緣層中，而且根據(jù)圖2可知，防裂結(jié)構(gòu)設(shè)置于芯片四周，當(dāng)切割芯片時(shí)，即使切割刀片所產(chǎn)生的應(yīng)力使得絕緣層劈裂的非?？?，劈裂也會(huì)在防裂結(jié)構(gòu)處被阻止，不至于延伸到芯片區(qū)域，也就是說本發(fā)明的防裂結(jié)構(gòu)可以很好地保護(hù)芯片區(qū)域在切割時(shí)不受破壞。需要說明的是，對(duì)于如何形成防裂結(jié)構(gòu)，與形成多個(gè)金屬互連層及鋁墊層的方法是相同的。舉例來說，形成第一金屬互連層時(shí)，首先在絕緣層中刻蝕第一溝槽和第一連接孔，然后在第一溝槽和第一連接孔內(nèi)填充金屬，并進(jìn)行研磨，經(jīng)過研磨后的金屬與絕緣層齊平。同理，在形成防裂結(jié)構(gòu)的第一金屬線和第一連接孔線時(shí)，首先在切割道的絕緣層中刻蝕第一金屬槽和第一連接孔槽，然后在第一金屬槽和第一連接孔槽內(nèi)填充金屬，并進(jìn)行研磨， 經(jīng)過研磨后的金屬與絕緣層齊平，從而形成第一金屬線和第一連接孔線。其中，連接孔線寬度基本可以忽略不計(jì)，所以本發(fā)明限定的金屬線的寬度為2 10微米。為更好地保護(hù)芯片在切割時(shí)不受破壞，即防止劈裂延伸到芯片區(qū)域，優(yōu)選將每一金屬線下所對(duì)應(yīng)的連接孔線設(shè)置為并行排列的多排，如圖4所示，圖4為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例防裂結(jié)構(gòu)的剖面圖，圖中位于同一金屬線下的連接孔線為兩排。多排連接孔線與單排的連接孔線相比可以更好地阻止劈裂的延伸。綜上，本發(fā)明的防裂結(jié)構(gòu)，沿芯片邊長方向呈平行排列的兩條線，且該兩條線之間間隔一定的距離，刀片恰好可以在不接觸防裂結(jié)構(gòu)的情況下進(jìn)行芯片的切割，所以不會(huì)有金屬碎片黏附在刀片上；而且平行排列的兩條線具有一定圖案密度，克服了在研磨芯片上的各材料層時(shí)，出現(xiàn)研磨不平坦的問題；防裂結(jié)構(gòu)至下而上由金屬線和連接孔線交替排列設(shè)置于芯片的四周，可以很好地保護(hù)芯片在切割時(shí)不受破壞。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種防裂結(jié)構(gòu)，位于晶片切割道內(nèi)的半導(dǎo)體襯底上，沿所述切割道將晶片間隔成多個(gè)芯片，其特征在于，該結(jié)構(gòu)沿芯片邊長方向呈平行排列的兩條線，每條線由上下交替排列的金屬線和連接孔線構(gòu)成，其中在切割道上交替排列的每一對(duì)金屬線和連接孔線與芯片上的各層相對(duì)應(yīng)設(shè)置。
2.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述連接孔線為位于同一金屬線下的一排或者并行排列的多排。
3.如權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述芯片上的各層至下而上依次包括多個(gè)金屬互連層以及鋁墊層，其中每個(gè)金屬互連層包括填充有金屬的溝槽和連接孔，鋁墊層包括填充有金屬鋁的溝槽和連接孔。
4.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述平行排列的兩條線之間的間距大于40 微米。
5.如權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述每條線的寬度為2 10微米。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種防裂結(jié)構(gòu)，位于晶片切割道內(nèi)的半導(dǎo)體襯底上，沿所述切割道將晶片間隔成多個(gè)芯片，該結(jié)構(gòu)沿芯片邊長方向呈平行排列的兩條線，每條線由上下交替排列的金屬線和連接孔線構(gòu)成，其中在切割道上交替排列的每一對(duì)金屬線和連接孔線與芯片上的各層相對(duì)應(yīng)設(shè)置。采用本發(fā)明的防裂結(jié)構(gòu)同時(shí)克服研磨芯片上的各材料層不平坦以及芯片在切割時(shí)容易被破壞的問題。
文檔編號(hào)H01L23/00GK102569209SQ201010610019
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者卑多慧 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司