本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種半導(dǎo)體器件及其制作方法和電子裝置。

背景技術(shù)：

在微電子器件的生產(chǎn)中，集成電路形成在半導(dǎo)體襯底上，所述襯底通常主要由硅構(gòu)成，也可使用諸如砷化鎵或銅、鋁金屬層等其他材料。隨著半導(dǎo)體工藝及集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，芯片的特征尺寸不斷減小，單個半導(dǎo)體襯底所包含的芯片單元越來越多。因此，采用劃片處理將襯底切割成可被封裝的微電子器件芯片。

然而隨著半導(dǎo)體器件尺寸的不斷縮小，40nm節(jié)點以下半導(dǎo)體工藝中，成品襯底在后期激光切槽和金剛石劃片切割工藝過程中極易出現(xiàn)分層現(xiàn)象(delamination defect)。

目前解決分層現(xiàn)象的方法主要有以下兩種，一是在切割道區(qū)域的最上層的鈍化層中打開一個開口；二是減小切割道中測試焊墊和銅金屬層的虛擬尺寸來避免被激光切割而受到應(yīng)力。然而上述方法均不能很好的避免分層現(xiàn)象的產(chǎn)生。

附圖1所示是現(xiàn)有技術(shù)中具有密封環(huán)的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖。在芯片區(qū)域的外圍具有劃片切割區(qū)域，在劃片切割區(qū)域和芯片區(qū)域之間，環(huán)繞整個芯片區(qū)域制作了密封環(huán)(seal ring)，以有效改善劃片引起的裂紋及剝離現(xiàn)象對芯片區(qū)域的傷害。密封環(huán)形成于半導(dǎo)體襯底表面的金屬與介質(zhì)層疊層中。密封環(huán)可以是通過介電層中的通孔連接起來的金屬堆疊結(jié)構(gòu)，也可以是其他可以緩沖機械應(yīng)力的結(jié)構(gòu)。

分層現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是因為當(dāng)激光切槽過程中遇到銅焊墊(pad)時會產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)力傳遞到芯片中被釋放，于是產(chǎn)生了分層現(xiàn)象。而目前的普通的密封環(huán)(seal ring)無法阻擋該應(yīng)力，低介電常數(shù)材料在新一代半導(dǎo)體工藝中的使用，大大降低了半導(dǎo)體襯底材料的斷裂韌度和不同介質(zhì)層間的粘附力，在劃片切割過程中各介質(zhì)層分層和裂紋的影響范圍因此而擴大了。切割引起的分層和裂紋通常產(chǎn)生在芯片邊 緣處，并向中間延伸，嚴重威脅到芯片上功能器件的完整性和成品率。

因此，有必要提出一種新的半導(dǎo)體器件，以解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術(shù)方案的保護范圍。

為了克服目前存在的問題，本發(fā)明實施例一提供一種半導(dǎo)體器件，包括：

半導(dǎo)體襯底；

位于所述半導(dǎo)體襯底上的若干芯片；

環(huán)繞每個所述芯片的密封環(huán)，其中所述密封環(huán)包括多層絕緣層和形成于每層所述絕緣層內(nèi)的若干空心的通孔結(jié)構(gòu)。

進一步，所述空心的通孔結(jié)構(gòu)包括形成于每層所述絕緣層內(nèi)的通孔，和依次形成于所述通孔的底部和側(cè)壁上并密封所述通孔的開口的擴散阻擋層和種子層。

進一步，所述擴散阻擋層和所述種子層的厚度之和小于所述通孔的半徑。

進一步，所述擴散阻擋層的材料為鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦、氮化鋯、氮化鈦鋯、鎢、氮化鎢、其合金或其組成物。

進一步，所述種子層為銅種子層。

進一步，所述通孔結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵尺寸小于45nm。

進一步，所述絕緣層為低k介電材料。

進一步，在所述密封結(jié)構(gòu)的兩側(cè)、所述芯片邊緣外側(cè)還形成有層疊的金屬互連結(jié)構(gòu)和位于金屬互連結(jié)構(gòu)上的測試焊墊。

本發(fā)明實施例二提供一種半導(dǎo)體器件的制作方法，包括：

提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有若干芯片；

形成環(huán)繞所述芯片的密封環(huán)，其中所述密封環(huán)包括多層絕緣層和形成于每層所述絕緣層內(nèi)的若干空心的通孔結(jié)構(gòu)。

進一步，在所述密封環(huán)的外側(cè)還設(shè)置有切割道，在形成所述密封結(jié)構(gòu)之后還包括沿切割道對所述半導(dǎo)體襯底進行切割的步驟。

進一步，形成所述若干空心的通孔結(jié)構(gòu)的方法包括以下步驟：

分別對所述切割道內(nèi)沉積的每層所述絕緣層進行刻蝕，以形成若干通孔。

依次在所述通孔的側(cè)壁和底部沉積形成擴散阻擋層和種子層，其中，位于所述通孔的頂部附近的所述擴散阻擋層和所述種子層密封所述通孔的開口，以形成所述空心的通孔結(jié)構(gòu)。

進一步，所述通孔的關(guān)鍵尺寸小于45nm。

進一步，所述擴散阻擋層的材料為鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦、氮化鋯、氮化鈦鋯、鎢、氮化鎢、其合金或其組成物。

進一步，所述種子層為銅種子層。

進一步，所述擴散阻擋層和所述種子層的厚度之和小于所述通孔的半徑。

本發(fā)明實施例三提供一種電子裝置，該電子裝置包括實施例一所述的半導(dǎo)體器件。

綜上所述，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的包括密封環(huán)，該密封環(huán)包括空心的若干通孔結(jié)構(gòu)，對于由于切割工藝或其他環(huán)境等產(chǎn)生的應(yīng)力有更好的緩沖作用，從而可有效避免應(yīng)力對芯片的傷害而產(chǎn)生的分層缺陷，更進一步提高了器件的良率和性能。

附圖說明

本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。

附圖中：

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中具有密封環(huán)的半導(dǎo)體器件的剖面示意圖。

圖2示出了本發(fā)明一具體實施例中半導(dǎo)體器件的剖面示意圖。

具體實施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進行描述。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的實施例。相反地，提供這些實施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。

應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為“在…上”、“與…相鄰”、“連接到”或“耦合到”其它元件或?qū)訒r，其可以直接地在其它元件或?qū)由?、與之相鄰、連接或耦合到其它元件或?qū)?，或者可以存在居間的元件或?qū)印Ｏ喾?，?dāng)元件被稱為“直接在…上”、“與…直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或?qū)訒r，則不存在居間的元件或?qū)?。?yīng)當(dāng)明白，盡管可使用術(shù)語第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區(qū)、層和/或部分，這些元件、部件、區(qū)、層和/或部分不應(yīng)當(dāng)被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅僅用來區(qū)分一個元件、部件、區(qū)、層或部分與另一個元件、部件、區(qū)、層或部分。因此，在不脫離本發(fā)明教導(dǎo)之下，下面討論的第一元件、部件、區(qū)、層或部分可表示為第二元件、部件、區(qū)、層或部分。

空間關(guān)系術(shù)語例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在這里可為了方便描述而被使用從而描述圖中所示的一個元件或特征與其它元件或特征的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)明白，除了圖中所示的取向以外，空間關(guān)系術(shù)語意圖還包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附圖中的器件翻轉(zhuǎn)，然后，描述為“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征將取向為在其它元件或特征“上”。因此，示例性術(shù)語“在…下面”和“在…下”可包括上和下兩個取向。器件可以另外地取向(旋轉(zhuǎn)90度或其它取向)并且在此使用的空間描述語相應(yīng)地被解釋。

在此使用的術(shù)語的目的僅在于描述具體實施例并且不作為本發(fā)明的限制。在此使用時，單數(shù)形式的“一”、“一個”和“所述/該”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚指出另外的方式。還應(yīng)明白術(shù)語“組成”和/或“包括”，當(dāng)在該說明書中使用時，確定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或更多其它的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或組的存在或添加。 在此使用時，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)所列項目的任何及所有組合。

為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細的結(jié)構(gòu)及步驟，以便闡釋本發(fā)明提出的技術(shù)方案。本發(fā)明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。

實施例一

下面，將參照圖2對本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)進行詳細描述。

如圖2所示，本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件包括：半導(dǎo)體襯底(未示出)。半導(dǎo)體襯底可以是以下所提到的材料中的至少一種：硅、絕緣體上硅(SOI)、絕緣體上層疊硅(SSOI)、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI)、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)以及絕緣體上鍺(GeOI)等。

還包括位于所述半導(dǎo)體襯底上的若干芯片(未示出)。每個芯片均包含完整的集成電路結(jié)構(gòu)，集成電路被設(shè)置在半導(dǎo)體襯底的有源區(qū)內(nèi)。在半導(dǎo)體工藝中，需要進行劃片過程以將半導(dǎo)體襯底切割成具有完整集成電路結(jié)構(gòu)的芯片，該切割過程可以是激光切槽和金剛石劃片切割等工藝，切割過程中的應(yīng)力可能損害芯片上的集成電路的元件(例如，晶體管、電阻器、電容器以及諸如此類的元件)。該應(yīng)力主要可能導(dǎo)致集成電路器件的分層。

還包括環(huán)繞每個所述芯片的密封環(huán)，其中所述密封環(huán)包括多層絕緣層和形成于每層所述絕緣層內(nèi)的若干空心的通孔結(jié)構(gòu)。在一個示例中，所述空心的通孔結(jié)構(gòu)包括形成于每層所述絕緣層內(nèi)的通孔，和依次形成于所述通孔的底部和側(cè)壁上并密封所述通孔的開口的擴散阻擋層和種子層。進一步，所述擴散阻擋層和所述種子層的厚度之和小于所述通孔的半徑，以保證通孔結(jié)構(gòu)為空心的。在密封環(huán)對應(yīng)的區(qū)域包含層疊的空心的通孔結(jié)構(gòu)若干，其數(shù)量可根據(jù)實際情況進行適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，例如可在每層設(shè)置一排或多排空心的通孔結(jié)構(gòu)，用來構(gòu)成完整的密封環(huán)結(jié)構(gòu)。該通孔結(jié)構(gòu)具有較小的尺寸，較佳地，所述通孔結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵尺寸小于45nm，或可更進一步地所述通孔結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵尺寸小于40nm。所述通孔結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵尺寸并不局限于上述尺寸，對于其它技術(shù)節(jié)點本發(fā)明也可適用。

所述絕緣層較佳地為低k介電材料，例如氟硅玻璃(FSG)、氧化硅(silicon oxide)、含碳材料(carbon-containing material)、孔洞性材料(porous-likematerial)或相似物。

所述擴散阻擋層的材料為鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦、氮化鋯、氮化鈦鋯、鎢、氮化鎢、其合金或其組成物。此外，阻擋層亦可能包括多個膜層。阻擋層借由如物理氣相沉積、原子層沉積、旋轉(zhuǎn)涂布(spin-on)沉積或其它適當(dāng)方法的制程所形成。所述種子層的材料為金屬，通常的，所述種子層為銅種子層。可采用物理氣相沉積、原子層沉積等方法形成所述種子層。

密封環(huán)圍繞著芯片邊緣對芯片提供保護，也即圍繞集成電路。密封環(huán)設(shè)置在切割道和芯片之間，將芯片與切割工藝和外部環(huán)境相關(guān)的應(yīng)力隔絕。

在一個示例中，在所述密封結(jié)構(gòu)的兩側(cè)、所述芯片邊緣外側(cè)還形成有層疊的金屬互連結(jié)構(gòu)和位于金屬互連結(jié)構(gòu)上的測試焊墊。

綜上所述，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的包括密封環(huán)，該密封環(huán)包括空心的若干通孔結(jié)構(gòu)，對于由于切割工藝或其他環(huán)境等產(chǎn)生的應(yīng)力有更好的緩沖作用，從而可有效避免應(yīng)力對芯片的傷害而產(chǎn)生的分層缺陷，更進一步提高了器件的良率和性能。

實施例二

本發(fā)明實施例提供一種半導(dǎo)體器件的制作方法，該方法可用于制作上述實施例一所述的半導(dǎo)體器件。

本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件的制作方法包括：

步驟A1：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有若干芯片。

半導(dǎo)體襯底可以是以下所提到的材料中的至少一種：硅、絕緣體上硅(SOI)、絕緣體上層疊硅(SSOI)、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI)、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)以及絕緣體上鍺(GeOI)等。

還包括位于所述半導(dǎo)體襯底上的若干芯片(未示出)。每個芯片均包含完整的集成電路結(jié)構(gòu)，集成電路被設(shè)置在半導(dǎo)體襯底的有源區(qū)內(nèi)。

步驟A2：形成環(huán)繞所述芯片的密封環(huán)，其中所述密封環(huán)包括多 層絕緣層和形成于每層所述絕緣層內(nèi)的若干空心的通孔結(jié)構(gòu)。

所述絕緣層較佳地為低k介電材料，例如氟硅玻璃(FSG)、氧化硅(silicon oxide)、含碳材料(carbon-containing material)、孔洞性材料(porous-likematerial)或相似物。

在一個示例中，形成所述若干空心的通孔結(jié)構(gòu)的方法包括以下步驟：分別對所述切割道內(nèi)沉積的每層所述絕緣層進行刻蝕，以形成若干通孔；依次在所述通孔的側(cè)壁和底部沉積形成擴散阻擋層和種子層，其中，位于所述通孔的頂部附近的所述擴散阻擋層和所述種子層密封所述通孔的開口，以形成所述空心的通孔結(jié)構(gòu)。較佳地，所述通孔的關(guān)鍵尺寸小于45nm，或更進一步地小于40nm。另外，可控制通孔的深寬比大于一定的數(shù)值，在此條件下擴散阻擋層和種子層的填充能力下降，而使得所述擴散阻擋層和所述種子層更容易密封所述通孔的開口，在不同技術(shù)節(jié)點下和相應(yīng)的沉積機臺條件下，該數(shù)值可能不同，因此，需根據(jù)具體的工藝技術(shù)節(jié)點和沉積機臺條件，選擇合適的通孔的深寬比，只要能夠?qū)崿F(xiàn)所述擴散阻擋層和所述種子層密封所述通孔的開口的深寬比數(shù)值均可適用于本發(fā)明。另外，在合適的通孔的深寬比下，再由于所述通孔的關(guān)鍵尺寸較小，因此在擴散阻擋層和種子層沉積的過程中，位于通孔頂部附近的擴散阻擋層和種子層易向通孔內(nèi)部聚攏而密封通孔的開口。

所述擴散阻擋層可能為一含硅層、一含碳層、一含氮層、一含氫層或一金屬或金屬化合物層。金屬或金屬化合物層的材質(zhì)例如鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦、氮化鋯、氮化鈦鋯、鎢、氮化鎢、其合金或其組成物。阻擋層借由如物理氣相沉積、原子層沉積、旋轉(zhuǎn)涂布(spin-on)沉積或其它適當(dāng)方法的制程所形成。阻擋層可于介于-40～400℃的溫度與約介于0.1～100毫托(mTorr)的壓力下形成。此外，擴散阻擋層亦可能包括多個膜層。所述種子層的材料為金屬，通常的，所述種子層為銅種子層。可采用物理氣相沉積、原子層沉積等方法形成所述種子層。在整個工藝過程中，控制所述擴散阻擋層和所述種子層的厚度之和小于所述通孔的半徑，以保證在通孔中形成空心。

在一個示例中，在所述密封環(huán)的外側(cè)還設(shè)置有切割道，在形成所述密封結(jié)構(gòu)之后還包括沿切割道對所述半導(dǎo)體襯底進行切割的步驟。

在半導(dǎo)體工藝中，需要進行劃片過程以將半導(dǎo)體襯底切割成具有完整集成電路結(jié)構(gòu)的芯片，該切割過程可以是激光切槽和金剛石劃片切割等工藝，切割過程中，由于本發(fā)明的密封環(huán)包括空心的若干通孔結(jié)構(gòu)，對于由于切割工藝或其他環(huán)境等產(chǎn)生的應(yīng)力有更好的緩沖作用，從而可有效避免應(yīng)力對芯片的傷害而產(chǎn)生的分層缺陷。

因此，本發(fā)明實施例的制作方法，可有效避免切割過程中產(chǎn)生的應(yīng)力損傷芯片，進而提高了器件的良率和性能。

實施例三

本發(fā)明另外還提供一種電子裝置，其包括實施例一所述的半導(dǎo)體器件或?qū)嵤┦纠械闹谱鞣椒ㄋ@得半導(dǎo)體器件。

由于包括的半導(dǎo)體器件具有更高的性能，該電子裝置同樣具有上述優(yōu)點。

該電子裝置，可以是手機、平板電腦、筆記本電腦、上網(wǎng)本、游戲機、電視機、VCD、DVD、導(dǎo)航儀、照相機、攝像機、錄音筆、MP3、MP4、PSP等任何電子產(chǎn)品或設(shè)備，也可以是具有上述半導(dǎo)體器件的中間產(chǎn)品，例如：具有該集成電路的手機主板等。

本發(fā)明已經(jīng)通過上述實施例進行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。