專利名稱：堆棧結(jié)構(gòu)及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法，特別涉及半導(dǎo)體的堆棧結(jié)構(gòu) 及其形成方法。
背景技術(shù)：
隨著電子產(chǎn)品的發(fā)展，半導(dǎo)體技術(shù)廣泛地應(yīng)用于內(nèi)存、中央處理單元(Central Processing Unit, CPU)、液晶顯示器、發(fā)光二極管、激光二 極管、及其它裝置或芯片組的制造上。為了達成高集成度(Integration) 與高速度的目標(biāo)，需要持續(xù)縮減半導(dǎo)體集成電路的尺寸。目前已發(fā)展出 各種材料與技術(shù)，以達成上述集成度與速度的目標(biāo)，并克服伴隨而來的 制造上障礙。為了達成上述目標(biāo)，應(yīng)用堆棧技術(shù)將兩個或更多個芯片組 裝在一起，以提供多種功能的芯片并縮減芯片尺寸。圖1A為二片晶片的俯視圖。不同的芯片103與113分別形成于晶片 100與110上，多個焊墊(未示出)則形成于芯片103與113中?？赏ㄟ^ 連接所述焊墊將晶片100與110組裝成堆棧結(jié)構(gòu)。在每一片晶片中，分 別以切割道105與115分離芯片103與113。在形成芯片103與113后、 且在沿著所述切割道105/115分割所述芯片103/113之前，通過一個連接 工藝將晶片110連接在晶片100的上方。圖1B為上述已連接的晶片沿著某條剖面線(未示出)的剖面圖，所 述剖面線穿過圖1A所示切割道105、 115其中之一。如圖1B所示，通 過分別形成于晶片100與110上的焊墊107與117，將晶片100與110 連接起來。在形成堆棧的晶片100與110之后，以一研磨的工藝研磨晶 片100與110的背面，以縮減晶片100與110的厚度。然后對研磨后的晶片進行切割(分離)的工藝，而得到個別的堆棧芯片。如圖1B所示，已連接的晶片100與110之間并未填入隔離材料。當(dāng)
對晶片100與110進行研磨工藝(例如化學(xué)機械研磨)時，化學(xué)物或微粒109可能會流入晶片100與IIO之間的空隙中，而流至焊墊107與117或切割道沿線的芯片區(qū)(未示出)會造成形成于上述芯片區(qū)內(nèi)的組件或 電路間的短路。為了解決上述問題，已公開有一些保護結(jié)構(gòu)。圖1C為二片晶片的俯視圖，其上分別形成有不同的芯片。圖1D則 給出了圖1C中所示芯片123與133的放大圖。請參考圖1C，芯片123與133分別形成在晶片120與130上；另外， 保護結(jié)構(gòu)125、 127、 135、與137也分別形成在晶片120與130上，其中 保護結(jié)構(gòu)125與135分別圍繞芯片123與133，保護結(jié)構(gòu)127與137則具 有不同于芯片123與133的圖形，形成于晶片120與130中未形成集成 電路(例如功能性電路)的周邊區(qū)上。如圖1D所示，保護結(jié)構(gòu)125與135分別包含多個環(huán)狀物。將晶片 130連接在晶片120之上時，保護結(jié)構(gòu)125的環(huán)狀物亦與保護結(jié)構(gòu)135 中對應(yīng)的環(huán)狀物對齊、并連接于其上，而保護結(jié)構(gòu)127亦與保護結(jié)構(gòu)137 對齊、并連接于其上。通過上述連接工藝，保護結(jié)構(gòu)127與137將已連 接的晶片120與130的周邊區(qū)分隔、分離成許多孤立的區(qū)塊，每個孤立 的區(qū)塊為保護結(jié)構(gòu)127與137所隔離或密封。因此，對已連接的晶片120 與130進行化學(xué)機械研磨的工藝時，保護結(jié)構(gòu)127與137會阻擋已連接 的晶片120與130四周的化學(xué)物質(zhì)，避免上述化學(xué)物質(zhì)經(jīng)由切割道滲透 到芯片123與133。另外，已連接的保護結(jié)構(gòu)125與135例如環(huán)狀物，圍 繞并分別密封芯片123與133。因此，即使保護結(jié)構(gòu)127與137仍無法適 當(dāng)?shù)胤乐咕?20與130四周的化學(xué)物質(zhì)的滲入，圍繞于獨立的芯片123 與133的、已連接的保護結(jié)構(gòu)125與135可作為另一遮蔽機構(gòu)，用來阻 擋上述化學(xué)物質(zhì)。然而，保護結(jié)構(gòu)125、 127、 135、與137卻有一些缺點。如圖1C所 示，保護結(jié)構(gòu)127與137的圖形與芯片123與133的圖形相異。換句話 說，需額外增加至少一組掩膜，以供保護結(jié)構(gòu)127與137的圖形化之用； 且保護結(jié)構(gòu)127與137的加工工藝還必須與芯片123與133的加工工藝 相異，因此增加了加工的成本與時間。另外，必須要對準(zhǔn)保護結(jié)構(gòu)125 與135的環(huán)狀物；否則保護結(jié)構(gòu)125與135的環(huán)狀物將無法互連，從而 無法在上述環(huán)狀物之前形成所需的密封空間。因此，無法對準(zhǔn)的保護結(jié)構(gòu)125與135反而會影響連接后的保護結(jié)構(gòu)125與135的功能。如前所述，目前需要一種堆棧結(jié)構(gòu)與堆棧方法來改善上述問題。發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置的堆棧結(jié)構(gòu)及其形成方法， 以解決上述現(xiàn)有技術(shù)中所遭遇的問題。本發(fā)明提供一種堆棧結(jié)構(gòu)，包含第一芯片，在其第一表面上定義 有第一芯片區(qū)，至少一個第一保護結(jié)構(gòu)形成于所述第一表面上而圍繞所 述第一芯片區(qū)，所述第一保護結(jié)構(gòu)的至少一側(cè)具有至少一個第一延伸部，所述第一延伸部橫越圍繞所述第一保護結(jié)構(gòu)的第一切割道；以及第二芯片，位于所述第一芯片的上方并與其連接，在其第二表面上定義有第二 芯片區(qū)，至少一個第二保護結(jié)構(gòu)位于所述第二表面上而圍繞所述第二芯 片區(qū)，所述第二保護結(jié)構(gòu)的至少一側(cè)具有至少一個第二延伸部，所述第 二延伸部橫越圍繞所述第二保護結(jié)構(gòu)的第二切割道，其中所述第一延伸 部連接所述第二延伸部。本發(fā)明又提供一種堆棧結(jié)構(gòu)，包含第一芯片，在其第一表面上定 義有第一芯片區(qū)，至少一個第一保護結(jié)構(gòu)位于所述第一表面上而圍繞所 述第一芯片區(qū)；以及第二芯片，位于所述第一芯片的上方并與其連接，在其第二表面上定義有第二芯片區(qū)，至少一個第二保護結(jié)構(gòu)位于所述第 二表面上而圍繞所述第二芯片區(qū)，其中所述第一保護結(jié)構(gòu)與所述第二保 護結(jié)構(gòu)的至少其中之一包含多個環(huán)狀物，所述環(huán)狀物的至少一側(cè)包含至 少一個第三保護結(jié)構(gòu)，所述第三保護結(jié)構(gòu)與所述環(huán)狀物中至少其中之二 連接。本發(fā)明還提供一種堆棧結(jié)構(gòu)的形成方法，包含形成多個第一芯片 于第一基底的第一表面上，所述第一芯片的至少其中之一包含第一芯片 區(qū)，至少一個第一保護結(jié)構(gòu)圍繞所述第一芯片區(qū)，所述第一保護結(jié)構(gòu)的 至少一側(cè)具有至少一個第一延伸部，所述第一延伸部橫越圍繞所述第一 保護結(jié)構(gòu)的第一切割道；形成多個第二芯片于第二基底的第二表面上， 所述第二芯片的至少其中之一包含第二芯片區(qū)，至少一個第二保護結(jié)構(gòu) 圍繞所述第二芯片區(qū)，所述第二保護結(jié)構(gòu)的至少一側(cè)具有至少一個第二 延伸部，所述第二延伸部橫越圍繞所述第一保護結(jié)構(gòu)的第二切割道；連 接所述第一基底的所述第一表面與所述第二基底的所述第二表面，因而 連接所述第一延伸部與所述第二延伸部；薄化所述第一基底與所述第二 基底的至少其中之一；以及分割所述第一基底與連接于其上的所述第二基底o綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案不需要使用額外的罩 幕或掩膜以在基底的周邊區(qū)形成不同的圖形，因此可以減少在整個基底 上形成芯片圖形所需的加工成本與時間。同時，應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案，在不對形成在兩個對應(yīng)基底上的對應(yīng)保護結(jié)構(gòu)作精密對準(zhǔn)的情形下，仍可容易地連接所述對應(yīng)保護結(jié)構(gòu)。


圖1A為一個俯視平面圖，顯示用于堆棧的二片傳統(tǒng)的晶片； 圖1B為一個剖面圖，顯示堆棧后的圖1A所示的晶片，沿著某條穿過其切割道的剖面線的剖面圖；圖1C為一個俯視平面圖，顯示用于堆棧的二片晶片，其上具有不同的芯片；圖1D為圖1C所示的芯片123與133的放大圖；圖2為一個俯視示意圖，顯示定義于一個基底上的多個芯片；圖3A為圖2中的交叉區(qū)230的放大圖；圖3B為圖2中的交叉區(qū)230的放大圖；圖4A為圖2中的交叉區(qū)230的放大圖；圖4B為圖2中的交叉區(qū)230的放大圖；圖5A 5E為圖3A所示的角落區(qū)340的放大圖；圖6A 6E為一系列剖面示意圖，顯示堆棧基底的形成工藝。 附圖中主要附圖標(biāo)記說明如下100~晶片，103~芯片，105~切割道，107~焊墊，109 化學(xué)物或微粒， 110~晶片，113~芯片，115~切割道，117~焊墊，120~晶片，123~芯片， 125~保護結(jié)構(gòu)，127~保護結(jié)構(gòu)，130~晶片，133 芯片，135-保護結(jié)構(gòu)， 137 保護結(jié)構(gòu)；200~基底，210~芯片，220~環(huán)繞區(qū)，230 交叉區(qū);303~芯片，305 切割道，310 芯片區(qū)，320 周邊區(qū)，321 環(huán)狀物， 322~環(huán)狀物，323 保護結(jié)構(gòu)，324~間隔區(qū)，324a 隔間，324b 隔間，325 保護結(jié)構(gòu)，335 保護結(jié)構(gòu)，340 角落區(qū)；403~芯片，405 切割道，410 芯片區(qū)，420 周邊區(qū)，423 保護結(jié)構(gòu)， 425-保護結(jié)構(gòu)，440~開口；520 周邊區(qū)，523 保護結(jié)構(gòu)，523a 環(huán)狀物，523b 環(huán)狀物，523c 環(huán)狀物，523d 環(huán)狀物，523f 填充物，523g 填充物，524 間隔區(qū)，527 保護結(jié)構(gòu)，528~開口， 529 保護結(jié)構(gòu)，540 角落區(qū)；600~基底，600a 基底，610 多層內(nèi)聯(lián)機結(jié)構(gòu)，621~連接墊，623~ 保護結(jié)構(gòu)，650 基底，650a 基底，660 多層內(nèi)聯(lián)機結(jié)構(gòu)，671 連接墊， 673~保護結(jié)構(gòu)。
具體實施方式
.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，下文 特舉出較佳實施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下-圖2為一個俯視平面示意圖，顯示定義在基底上的多個芯片?；?200包含多個芯片203定義于其上。至少一個芯片203包含芯片區(qū)210 與環(huán)繞區(qū)220，其中形成有保護結(jié)構(gòu)(圖2中未示出)。芯片203被多個 垂直與水平的切割道(未示出)所分隔。上述切割道用于形成多個測試 結(jié)構(gòu)于其中，并在芯片分離的工藝中作為切割刀具的下刀處。附圖標(biāo)記 「230」用于標(biāo)記二條垂直的切割道的交叉區(qū)，其具體介紹詳見后文?；?00可以是硅、III-V族化合物基底、顯示器基底(例如液晶 顯示器(liquid crystal display; LCD)、等離子顯示器(plasma display)、 電致發(fā)光燈顯示器(electro luminescence lamp display; EL lamp display))、 或者是發(fā)光二極管(light emitting diode; LED)等，合稱為基底200。在 芯片區(qū)210中形成有各種的裝置、二極管、及/或電路。每個芯片區(qū)210 還可包含至少一個連接墊(未示出)，其形成在基底200上，并用于與 形成于另一基底(未示出)上的另一個連接墊(未示出)相互連接。
在某些實施例中，使用同一套制造電子裝置、二極管、電路、及/或保護結(jié)構(gòu)的掩膜，在整個基底200上重復(fù)定義芯片區(qū)210。相同的加工工 藝在基底200的周邊區(qū)實施，同基底200的中心區(qū)域一樣施以圖形化。 雖然化學(xué)物質(zhì)與碎片會流入不完整芯片的芯片區(qū)中，但圍繞其芯片區(qū)的 上述保護結(jié)構(gòu)(未示出)仍會在周邊區(qū)發(fā)揮其阻擋化學(xué)物質(zhì)的功能。與 背景技術(shù)中對圖1C與1D的描述中，在基底的芯片區(qū)與周邊區(qū)形成不同 圖形的加工工藝比較，圖2所示實施例不需要使用額外的罩幕或掩膜， 以在基底200的周邊區(qū)形成不同的圖形，因此可以減少在整個基底200 形成芯片圖形所需的加工成本與時間。在另一個實施例中，參見后文對 圖3A 3B、 4A 4B、與5A 5E圖的介紹，可在周邊區(qū)定義不同的圖形。請再參考圖2，在形成芯片210后，將基底200連接于形成有相同或 不同的裝置、二極管、電路、及/或保護裝置的另一個基底(未示出)。 定義在另一個基底上的芯片圖形可以相同或類似于定義在基底200上的 芯片圖形?；?00與另一個基底的連接將在后文中詳細(xì)介紹。以下介紹上述保護結(jié)構(gòu)的第一實施方式。圖3A顯示了圖2的交叉區(qū)230。在圖3A中，與圖2所示相似的組 件，其附圖標(biāo)記在數(shù)值上比圖2所示增加了 100。如圖所示，芯片303 的至少其中之一包含芯片區(qū)310與周邊區(qū)320，各芯片303由切割道305 所分離，切割道305上形成有各種圖形以供測量裝置的電性與物性。附 圖標(biāo)記「340」指芯片303 (例如周邊區(qū)320)的角落區(qū)，保護結(jié)構(gòu)323 形成在周邊區(qū)320中。請參考圖3A，保護結(jié)構(gòu)323形成在圍繞芯片區(qū)310的周邊區(qū)320中。 保護結(jié)構(gòu)323可包含介電層(如氧化物、氮化物、氮氧化物、或其類似 物質(zhì))、導(dǎo)體層(如鋁、銅、鋁銅、或其類似物質(zhì))、上述介電層和導(dǎo) 體層的組合、或其類似物質(zhì)。保護結(jié)構(gòu)323可延伸至芯片區(qū)310的表面 上(如圖6A所示的保護基底623)，從而使得保護結(jié)構(gòu)323與形成在另 一個基底(未示出)上的對應(yīng)保護結(jié)構(gòu)(未示出)接觸。在某些實施例 中，至少一個保護結(jié)構(gòu)323可包含多個環(huán)狀物321與322。環(huán)狀物321 與322可具有相同的寬度，并由相同的間隔區(qū)324所隔開。環(huán)狀物321
與322中至少其中之一的寬度可為2pm或更大；另外，位于兩個環(huán)狀物 321與322之間的間隔區(qū)324的寬度可為2pm或更大。保護結(jié)構(gòu)323的形成，用于連接形成在另一個基底(未示出)上的對應(yīng)保護結(jié)構(gòu)(未示 出)，上述另一個基底是設(shè)計用來與間隔區(qū)324所屬的基底作連接。由于保護結(jié)構(gòu)323的形成圍繞芯片區(qū)310，并連接形成在另一個基底 上的對應(yīng)的保護結(jié)構(gòu)，連接后的保護結(jié)構(gòu)可將芯片區(qū)310密封，而在已 連接的基底的后續(xù)加工(例如研磨加工)中，防止流經(jīng)切割道305的化 學(xué)物質(zhì)(例如酸、堿、或去離子水)對芯片區(qū)310造成污染或損壞，其 詳細(xì)說明記載在后文對圖6A 6E所作的介紹中。而環(huán)狀物321與322的 數(shù)量不應(yīng)受限于圖3A所示，其數(shù)量可酌以增減，以達到所需對芯片區(qū) 310的保護效果。在某些實施例中，如圖3A所示上述環(huán)狀物中外側(cè)環(huán)狀物321的寬度 可大于其它的環(huán)狀物322。較寬的環(huán)狀物321所能提供避免化學(xué)物質(zhì)穿透 的保護強度要大于較薄的環(huán)狀物322。因此，即使化學(xué)物質(zhì)可流入切割道 305中，通過較寬的環(huán)狀物321與連接于切割道305上的較寬的保護結(jié)構(gòu) 325所組合而成的結(jié)構(gòu)，仍足以保護已密封的芯片區(qū)310，而避免其受損。請再參考圖3A，附加的保護結(jié)構(gòu)325形成于切割道305的范圍內(nèi)， 其從圍繞某一芯片區(qū)310的保護結(jié)構(gòu)323，延伸至圍繞相鄰的芯片區(qū)310 的相鄰保護結(jié)構(gòu)323。雖然圖3A所示范例顯示保護結(jié)構(gòu)325與切割道305 垂直，但實際保護結(jié)構(gòu)325與切割道305相交的角度可以不是90度而為 其它角度。保護結(jié)構(gòu)325還用于與形成在另一個基底上的對應(yīng)保護結(jié)構(gòu) 連接(例如圖4A所示及后文對圖4A所作介紹中的保護結(jié)構(gòu)425)。因此前述所有的保護結(jié)構(gòu)(包括保護結(jié)構(gòu)325)，將切割道305分成 兩個或兩個以上的區(qū)域，至少其中之一由保護結(jié)構(gòu)323中的外側(cè)環(huán)狀物 321與保護結(jié)構(gòu)325所定義。換句話說， 一個單一的水平線或垂直線的切 割道305被分成多個由保護結(jié)構(gòu)325所分隔的區(qū)域。通過圖3A所示隔離 的切割道區(qū)域，即使保護結(jié)構(gòu)325中的其中之一受損而無法與連接在其 上的另一個基底的對應(yīng)保護結(jié)構(gòu)接觸，保護結(jié)構(gòu)325仍可以更有效地防 止化學(xué)物質(zhì)沿著切割道305自其一個區(qū)域流動至另一個區(qū)域。在某些實施例中，保護結(jié)構(gòu)325優(yōu)選地由在鄰接芯片303邊緣的中
間處橫越切割道305，以達到所需的隔離效果。在某些實施例中，保護結(jié)構(gòu)325的寬度優(yōu)選為2pm或更大。然而保護結(jié)構(gòu)325并不限于以上的說明書內(nèi)容及附圖所介紹。保護結(jié)構(gòu)325的尺寸、數(shù)量、與形狀可作改變，以達到對切割道305所需的隔離效果。例如芯片303的至少其中之一可包含一個或更多個保 護結(jié)構(gòu)325。芯片303的一側(cè)可包含兩個或更多個保護結(jié)構(gòu)325。因此通 過以上介紹，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以毫無困難地對保護結(jié)構(gòu)325作修改或 修飾。下面介紹上述保護結(jié)構(gòu)的第二實施方式。圖3B為圖2所示的交叉區(qū)230的放大圖。在圖3A與3B中，相似 組件的附圖標(biāo)記在數(shù)值上是相同的。請參考圖3B，保護結(jié)構(gòu)323的環(huán)狀物321與322通過至少一個保護 結(jié)構(gòu)335相互連接，而將間隔區(qū)324分成多個隔間(例如324a、 324b)。 雖然圖3B所示范例顯示保護結(jié)構(gòu)335與切割道305垂直，但實際中保護 結(jié)構(gòu)325與切割道305相交的角度可以不是90度而為其它角度。如圖3B所示，位于環(huán)狀物321與322之間的間隔區(qū)324，通過保護 結(jié)構(gòu)335而被分成至少兩個區(qū)。保護結(jié)構(gòu)335用于與形成在對應(yīng)基底上 的對應(yīng)保護結(jié)構(gòu)(例如圖4A所示的保護結(jié)構(gòu)423)連接，而上述對應(yīng)結(jié) 構(gòu)用于與保護結(jié)構(gòu)335所屬的基底連接而形成堆棧晶片組裝體，以在環(huán) 狀物321與322之間的間隔區(qū)324形成隔離、密封的隔間(例如324a、 324b)。密封的隔間324a、 324b用于對個別的間隔區(qū)324提供所需的保 護效果。例如，當(dāng)角落區(qū)340發(fā)生裂隙而化學(xué)物質(zhì)流入其中時，上述化 學(xué)物質(zhì)會被局限在由受損的環(huán)狀物321與322和保護結(jié)構(gòu)335所定義的 隔間324a、 324b中，而使上述化學(xué)物質(zhì)不會經(jīng)由環(huán)狀物321與322之間 的間隔區(qū)324流入并環(huán)繞芯片區(qū)310。在某些實施例中，保護結(jié)構(gòu)335的寬度優(yōu)選為2pm或更大。然而保 護結(jié)構(gòu)335并不限于以上的說明書內(nèi)容及附圖所介紹。保護結(jié)構(gòu)335的 尺寸、數(shù)量、及形狀可以酌情修改，以達到周邊區(qū)320中所需的隔離效 果。
在其它實施例中，基底可包含一同形成于其上的保護結(jié)構(gòu)325與 335，然后將該基底連接于具有和保護結(jié)構(gòu)325與335對應(yīng)的保護結(jié)構(gòu)的 對應(yīng)基底，以對芯片303提供更多重的保護。以下介紹上述保護結(jié)構(gòu)的第三實施方式。圖4A為圖2所示的交叉區(qū)230的放大圖。在圖4A中，與圖3A所 示相似的組件，其附圖標(biāo)記在數(shù)值上增加了 100。請參考圖4A，保護結(jié)構(gòu)423具有單一的環(huán)狀物，其寬度為6|am或更 大。保護結(jié)構(gòu)423用于與形成在對應(yīng)晶片200上、具有至少一個環(huán)狀物 321、 322的對應(yīng)保護結(jié)構(gòu)325或335 (如圖3A與3B所示)作連接，其 形成于圍繞芯片403的芯片區(qū)410的周邊區(qū)420中。附加的保護結(jié)構(gòu)425 形成在切割道405的范圍內(nèi)，其從圍繞某一芯片區(qū)410的保護結(jié)構(gòu)423 延伸至圍繞相鄰的芯片區(qū)410的相鄰保護結(jié)構(gòu)423。關(guān)于保護結(jié)構(gòu)425 的其它細(xì)節(jié)皆與前文所述的保護結(jié)構(gòu)325相同或相似，故在此省略而不 再重復(fù)。將上述兩個基底連接在一起時，較寬的保護結(jié)構(gòu)423則成為橫 跨環(huán)狀物321、 322與間隔區(qū)324的橋梁，而將間隔區(qū)324密封。在某些實施例中，保護結(jié)構(gòu)423的寬度足以防止化學(xué)物質(zhì)流入芯片 區(qū)410中。另外，可視需求將保護結(jié)構(gòu)423與其它的保護機構(gòu)(例如但 不限于圖2、 3A、與3B圖所示者)連接，且不需要精密的對準(zhǔn)。例如， 可將圖3A所示的基底200與圖4A所示的基底連接，此時保護結(jié)構(gòu)323、 325分別與保護結(jié)構(gòu)423、425連接。保護結(jié)構(gòu)423的寬度約為環(huán)狀物321、 322與二者之間的間隔區(qū)324的寬度的總和。因此，在不對形成在兩個對 應(yīng)基底上的對應(yīng)保護結(jié)構(gòu)作精密對準(zhǔn)的情形下，仍可容易地連接保護結(jié) 構(gòu)423，關(guān)于其詳細(xì)介紹記載于后文對圖6A 6E的說明中?，F(xiàn)在請參考圖4B，在某些實施例中，保護結(jié)構(gòu)423可包含多個開口 440，其材質(zhì)與用于形成保護結(jié)構(gòu)423的材質(zhì)相異。例如，保護結(jié)構(gòu)423 可包含寬的銅環(huán)，其形成可通過諸如電鍍銅的工藝、與銅的化學(xué)機械研 磨(chemical mechanical polishing; CMP)的工藝等。在鑭的化學(xué)機械研 磨的工藝之后，由于其寬度與機械性質(zhì)等因素，上述銅環(huán)的外觀可能會 發(fā)生碟形化(dishing)的現(xiàn)象。上述銅環(huán)的碟形化會對保護結(jié)構(gòu)423與
形成在另一個基底(未示出)上的其它保護結(jié)構(gòu)(未示出)的連接造成 不良影響。因此，將氧化物、氮化物、氮氧化物、介電層、低介電常數(shù)介電層、上述物質(zhì)的組合、或其它類似物質(zhì)形成于開口 440內(nèi)，可減少 或避免寬銅環(huán)的碟形化效應(yīng)的發(fā)生。在某些實施例中，開口 440的形狀 可以是圓形、橢圓形、三角形、正方形、長方形、六邊形、八邊形、上 述形狀的組合、或其它類似的形狀。開口 440的尺寸(例如長度、寬度、 或半徑)可以是2pm或更大。以上所述僅為舉例，開口 440的尺寸可以 是其它值或其它種類，甚至可排列成一、二、三、或更多列。可將任何兩個具有如前文對圖3A 3B與圖4A 4B所作介紹中的保護 結(jié)構(gòu)的基底彼此連接，此時如果保護結(jié)構(gòu)325、 335、與425可如預(yù)料中 地與對應(yīng)的保護結(jié)構(gòu)連接時，可將形成在上述基底上的芯片區(qū)310與410 予以密封。在某些實施例中，還可將兩個具有相同保護結(jié)構(gòu)的基底連接 起來，以達成所需對芯片區(qū)310與410的保護效果。圖5A 5E為圖3A所示的角落區(qū)340的多個變化例的放大圖。在圖 5A 5E中，其與圖3A所示相似的組件，其附圖標(biāo)記在數(shù)值上是增加了 200。如圖5A所示，保護結(jié)構(gòu)523包含多個環(huán)狀物523a 523d以及位于其 間的間隔區(qū)524。在圖5A中，外圈的環(huán)狀物523a的寬度大于其它環(huán)狀 物523b 523d的寬度。如前所述，外圈的環(huán)狀物523a可以進一步保護芯 片區(qū)(未示出)，以免其受到在切割道(未示出)中流動的化學(xué)物質(zhì)的 污染或傷害。如前所述，保護結(jié)構(gòu)523形成于圍繞芯片(未標(biāo)記)的芯片區(qū)(未 標(biāo)記)的周邊區(qū)520中，其包含環(huán)狀物523a 523d可與形成于對應(yīng)基底(圖5A 5E中未示出)上的其它保護結(jié)構(gòu)(未示出)連接。在連接時， 配對連接的基底會受到連接應(yīng)力與熱循環(huán)的作用。另外，角落區(qū)540作 為應(yīng)力集中的區(qū)域，其容易發(fā)生破裂。在連接工藝與化學(xué)機械研磨工藝 進行當(dāng)中或進行之后，角落區(qū)540可能會發(fā)生破裂與損壞。因此，化學(xué) 物質(zhì)有可能會由發(fā)生破裂的角落區(qū)540流入連接結(jié)構(gòu)的芯片區(qū)中。在圖 5B 5E中提供了各種設(shè)計，以減少或消除上述問題。
請參考圖5B，保護結(jié)構(gòu)527形成于角落區(qū)540中。在圖5B中，保 護結(jié)構(gòu)527連接環(huán)狀物523a 523d而使其彼此連接在一起。換句話說， 保護結(jié)構(gòu)527的形成通過將環(huán)狀物523b 523d的至少一側(cè)的終端，延伸 至外圈的環(huán)狀物523a。在某些實施例中，保護結(jié)構(gòu)527排列成數(shù)組狀， 其內(nèi)具有至少兩個彼此互相隔離的區(qū)域。因此，如果上述區(qū)域中與外圈 的環(huán)狀物523a鄰接者之中的至少一個或多個區(qū)域，由于角落區(qū)540發(fā)生 破裂的緣故而無法密封時，其它鄰近芯片區(qū)(未作標(biāo)記)的密封區(qū)域仍 然可提供所需的保護效果，防止上述芯片區(qū)受到化學(xué)物質(zhì)的污染或損壞。如圖5C所示，保護結(jié)構(gòu)529包含多個開口 528，且其中至少一個開 口 528具有圓角(rounded comers)，其可有效地避免或減少在進行連接 工藝及/或化學(xué)機械研磨工藝時，在角落區(qū)540發(fā)生破裂的情形。如圖5D所示，在某些實施例中，保護結(jié)構(gòu)523的環(huán)狀物523a 523d 的至少其中之一具有圓角，可將環(huán)狀物523a 523d的至少其中之一予以 圓化。在某些實施例中，其中至少兩個或更多的環(huán)狀物具有圓角。如圖 5D所示，所有的環(huán)狀物523a 523d都具有圓角，其可令人滿意地減少或 避免在已連接的結(jié)構(gòu)中發(fā)生破裂。如圖5D與5E所示，在某些實施例中，保護結(jié)構(gòu)523的環(huán)狀物 523a 523d的至少其中之一在角落處具有填充物523f、523g，填充物523f、 523g與保護結(jié)構(gòu)523可為相同材料。填充物523f、 523g可以具有直線的 角落結(jié)構(gòu)(如圖5E中的填充物523g)或圓化的角落結(jié)構(gòu)(如圖5D中的 填充物523f)。通過填充物523f、 523g，保護結(jié)構(gòu)523可以更令人滿意 地減少或避免在已連接的結(jié)構(gòu)中發(fā)生破裂。請注意，位于角落區(qū)540的保護結(jié)構(gòu)的可變化范圍，并不限于圖 5A 5E中所示。具有任何形狀與任何尺寸的任意結(jié)構(gòu)，只要是其可令人 滿意地減少或避免在芯片角落處已連接的結(jié)構(gòu)中發(fā)生破裂的結(jié)構(gòu)，對本 領(lǐng)域技術(shù)人員而言，均可輕易地將其應(yīng)用在本發(fā)明中。圖6A 6E為一系列的剖面示意圖，用于顯示堆?；椎男纬煞椒?。 如圖6A所示，其顯示基底600上可形成一個多層內(nèi)聯(lián)機結(jié)構(gòu)610。 基底600可與前文對圖2所作說明中的基底200相同或相似。多層內(nèi)聯(lián) 機結(jié)構(gòu)610可包含至少一個導(dǎo)體層(未示出)(例如為金屬層、介層結(jié) 構(gòu)(via)、接點(contact)、鑲嵌式結(jié)構(gòu)(damascene structure)、雙鑲嵌結(jié)構(gòu)、上述結(jié)構(gòu)的組合、或其它類似結(jié)構(gòu))與至少一個介電層(未示 出)(例如氧化物層、氮化物層、氮氧化物層、低介電常數(shù)介電層、上 述材料的組合、或其它類似材料)。多層內(nèi)聯(lián)機結(jié)構(gòu)610的形成，用于 提供形成在基底600上的二極管、電子裝置、及/或電路之間的內(nèi)聯(lián)機。 上述二極管、電子裝置、及/或電路(未示出)與多層內(nèi)聯(lián)機結(jié)構(gòu)610的 形成方法可以是光微影(photolithographic)的加工工藝、蝕刻的加工工 藝、離子布植(implantation)的加工工藝、金屬化(metallization)的加 工工藝、沉積的加工工藝、清潔的加工工藝、上述工藝的組合、或其它 類似的加工工藝。請參考圖6A，將連接墊621與保護結(jié)構(gòu)623形成在多層內(nèi)聯(lián)機結(jié)構(gòu) 610上。連接墊621可包含銅層、鋁層、鋁銅層、上述材料的組合、或其 它類似材料，而其形成方法可以是化學(xué)氣相沉積(chemical vapor deposition; CVD)的力口工工藝、物理氣相沉積(physical vapor deposition; PVD)的加工工藝、電化學(xué)鍍膜(electrochemical plating)的工藝、無電 鍍膜(electroless plating)的工藝、上述工藝的組合、或其它類似的加工 工藝。保護結(jié)構(gòu)623可與前文對圖3A 3B、 4A 4B、 5A 5E所作說明中 的各保護結(jié)構(gòu)相同或相似。請參考圖6B，基底650、多層內(nèi)聯(lián)機結(jié)構(gòu)660、連接墊671、與保護 結(jié)構(gòu)673可分別相同或類似于基底600、多層內(nèi)聯(lián)機結(jié)構(gòu)610、連接墊621、 與保護結(jié)構(gòu)623。另一方面，保護結(jié)構(gòu)623與673可以是不同的結(jié)構(gòu)，且 分別可為前文對圖3A 3B、 4A 4B、 5A 5E所作說明中的各保護結(jié)構(gòu)。然后將基底650翻面后，通過將連接墊621與671連接在一起，用 來將基底650連接至基底600的上方。在此同時，如圖6C所示，將保護 結(jié)構(gòu)623與627彼此互連。其連接工藝可包含融化接合(fusion)的連接 工藝、熱加工工藝、等離子體(plasma)加工工藝、上述工藝的組合、 或其它類似的加工工藝。然后對堆棧后的基底600與650的背面進行基底研磨的工藝(例如 化學(xué)機械研磨(chemical mechanical polishing; CMP)的加工工藝)，將
堆棧后的基底600與650薄化為如圖6D與6E所示。如前所述，已連接 的保護結(jié)構(gòu)623與673的形成，繞著具有連接墊621與671的芯片區(qū)(未 示出)。通過已連接的保護結(jié)構(gòu)623與673，形成在上述芯片區(qū)(未標(biāo)記) 內(nèi)的電路、電子裝置(未示出)、及連接墊621與673受到屏蔽，而不 會受到在上述化學(xué)機械研磨加工工藝中所使用的顆?；蚧瘜W(xué)物質(zhì)造成的 污染與傷害。另外，由于單一的保護結(jié)構(gòu)623的寬度與多重環(huán)狀的保護 結(jié)構(gòu)673的寬度的總和約略相等，可以在沒有任何未對準(zhǔn)(misalignment) 疑慮的情況下將保護結(jié)構(gòu)623與673令人滿意地連接在一起。換句話說， 即使保護結(jié)構(gòu)623與673無法完全互補(例如連接保護結(jié)構(gòu)623與673 之前存在著一些重迭的情況)，已連接的保護結(jié)構(gòu)623與673仍能避免 粒子或化學(xué)物質(zhì)的污染。在前述的研磨工藝之后，進行對堆棧的基底600a與650a進行切割 的工藝，以形成個別的堆棧芯片。在某些實施例中，在對堆棧的基底600a 與650a進行切割之前，可形成至少一個接點結(jié)構(gòu)(例如穿透晶片的介層 結(jié)構(gòu)(via through wafer; VTW))，其至少穿透堆棧的基底600a與650a 的至少其中之一，而提供散熱的功能及/或?qū)⒍褩５幕?00a與650a與 其下方的其它基底(未示出)電性連接。雖然，本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。 任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許更動 與潤飾。因此，本發(fā)明保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求書的界定為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種堆棧結(jié)構(gòu)，其特征在于，包含第一芯片，在其第一表面上定義有第一芯片區(qū)，至少一個第一保護結(jié)構(gòu)形成于所述第一表面上而圍繞所述第一芯片區(qū)，所述第一保護結(jié)構(gòu)的至少一側(cè)具有至少一個第一延伸部，所述第一延伸部橫越圍繞所述第一保護結(jié)構(gòu)的第一切割道；以及第二芯片，位于所述第一芯片的上方并與其連接，在其第二表面上定義有一個第二芯片區(qū)，至少一個第二保護結(jié)構(gòu)形成于所述第二表面上而圍繞所述第二芯片區(qū)，所述第二保護結(jié)構(gòu)的至少一側(cè)具有至少一個第二延伸部，所述第二延伸部橫越圍繞所述第二保護結(jié)構(gòu)的第二切割道，其中所述第一延伸部連接所述第二延伸部。
2. 如權(quán)利要求1所述的堆棧結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一保護結(jié)構(gòu)與所述第二保護結(jié)構(gòu)的至少其中之一包含多個環(huán)狀物。
3. 如權(quán)利要求2所述的堆棧結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述環(huán)狀物的至少一 側(cè)包含至少一個第三保護結(jié)構(gòu)，所述第三保護結(jié)構(gòu)連接所述環(huán)狀物。
4. 如權(quán)利要求2所述的堆棧結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述環(huán)狀物包含至少 一個第三保護結(jié)構(gòu)，所述第三保護結(jié)構(gòu)連接所述環(huán)狀物的角落。
5. 如權(quán)利要求4所述的堆棧結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第三保護結(jié)構(gòu)包 含一個數(shù)組，所述數(shù)組具有多個開口，且所述開口中的至少其中之一具 有圓角。
6. 如權(quán)利要求2所述的堆棧結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述環(huán)狀物的至少其 中之一具有填料在其一角。
7. —種堆棧結(jié)構(gòu)，其特征在于，包含第一芯片，在其第一表面上定義有第一芯片區(qū)，至少一個第一保護 結(jié)構(gòu)位于所述第一表面上而圍繞所述第一芯片區(qū)；以及第二芯片，位于所述第一芯片的上方并與其連接，在其第二表面上 定義有第二芯片區(qū)，至少一個第二保護結(jié)構(gòu)位于所述第二表面上而圍繞 所述第二芯片區(qū)，其中所述第一保護結(jié)構(gòu)與所述第二保護結(jié)構(gòu)的至少其中之一包含多個環(huán)狀物，所述環(huán)狀物的至少一側(cè)包含至少一個第三保護 結(jié)構(gòu)，所述第三保護結(jié)構(gòu)與所述環(huán)狀物中至少其中之二連接。
8. 如權(quán)利要求7所述的堆棧結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述環(huán)狀物中的一個 外側(cè)環(huán)狀物的寬度大于所述環(huán)狀物中的一個內(nèi)側(cè)環(huán)狀物。
9. 如權(quán)利要求7所述的堆棧結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述環(huán)狀物包含至少一個第四保護結(jié)構(gòu)，所述第四保護結(jié)構(gòu)連接所述環(huán)狀物的角落。
10. 如權(quán)利要求9所述的堆棧結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第四保護結(jié)構(gòu) 包含一個數(shù)組，所述數(shù)組具有多個開口，且所述開口中的至少其中之一 具有圓角。
11. 如權(quán)利要求7所述的堆棧結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述環(huán)狀物的至少 其中之一具有填料于其一角。
12. —種堆棧結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，包含 形成多個第一芯片位于第一基底的第一表面上，所述第一芯片的至少其中之一包含第一芯片區(qū)，至少一個第一保護結(jié)構(gòu)圍繞所述第一芯片 區(qū)，所述第一保護結(jié)構(gòu)的至少一側(cè)具有至少一個第一延伸部，所述第一 延伸部橫越圍繞所述第一保護結(jié)構(gòu)的第一切割道；形成多個第二芯片位于第二基底的第二表面上，所述第二芯片的至 少其中之一包含第二芯片區(qū)，至少一個第二保護結(jié)構(gòu)圍繞所述第二芯片 區(qū)，所述第二保護結(jié)構(gòu)的至少一側(cè)具有至少一個第二延伸部，所述第二 延伸部橫越圍繞所述第一保護結(jié)構(gòu)的第二切割道；連接所述第一基底的所述第一表面與所述第二基底的所述第二表 面，因而連接所述第一延伸部與所述第二延伸部；薄化所述第一基底與所述第二基底的至少其中之一；以及分割所述第一基底與連接于其上的所述第二基底。
13. 如權(quán)利要求12所述的堆棧結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所形成 的所述第一保護結(jié)構(gòu)與所述第二保護結(jié)構(gòu)至少其中之一具有多個環(huán)狀 物。
14. 如權(quán)利要求13所述的堆棧結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，該方法 進一步包含形成至少一個第三保護結(jié)構(gòu)，其連接所述環(huán)狀物的至少一 側(cè)，以與所述環(huán)狀物連接。
15. 如權(quán)利要求13所述的堆棧結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，該方法 進一步包含形成至少一個第三保護結(jié)構(gòu)于所述環(huán)狀物的角落，以與所 述環(huán)狀物連接。
16. 如權(quán)利要求15所述的堆棧結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，該方法 進一步包含使所形成的所述第三保護結(jié)構(gòu)包含數(shù)組，所述數(shù)組具有多 個開口，所述開口中的至少其中之一具有圓角。
17. 如權(quán)利要求13所述的堆棧結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，該方法 進一步包含使所形成的所述環(huán)狀物的至少其中之一具有填料于其一角。
全文摘要
一種堆棧結(jié)構(gòu)及其形成方法，包含第一芯片，在第一表面上定義有第一芯片區(qū)，至少一個第一保護結(jié)構(gòu)形成于所述第一表面上而圍繞所述第一芯片區(qū)，所述第一保護結(jié)構(gòu)的至少一側(cè)具有至少一個第一延伸部，所述第一延伸部橫越圍繞所述第一保護結(jié)構(gòu)的第一切割道；以及第二芯片連接于所述第一芯片的上方，在第二表面上定義有第二芯片區(qū)，至少一個第二保護結(jié)構(gòu)形成于所述第二表面上而圍繞所述第二芯片區(qū)，所述第二保護結(jié)構(gòu)的至少一側(cè)具有至少一個第二延伸部，所述第二延伸部橫越圍繞所述第二保護結(jié)構(gòu)的第二切割道，其中所述第一延伸部連接所述第二延伸部。本發(fā)明不僅能減少基底上芯片圖形的加工成本，還使得可以容易地連接兩個對應(yīng)基底上的對應(yīng)保護結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01L25/00GK101159260SQ20071008552
公開日2008年4月9日 申請日期2007年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月6日
發(fā)明者余振華, 吳文進, 邱文智 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司