本發(fā)明實施例涉及集成電路結(jié)構(gòu)和密封環(huán)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

形成密封環(huán)是半導(dǎo)體工藝的后段制程中的重要部分。密封環(huán)是圍繞集成電路(ic)的應(yīng)力保護結(jié)構(gòu)，保護半導(dǎo)體芯片內(nèi)的內(nèi)部電路免受通過從晶圓鋸切半導(dǎo)體芯片導(dǎo)致的損壞。密封環(huán)也可用于保護ic免受水分降解和離子污染。

隨著電子器件尺寸的減小，密封環(huán)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)健性也變?nèi)趿恕Ｒ虼?，期望密封環(huán)結(jié)構(gòu)具有較高的穩(wěn)健性和保護能力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，提供了一種集成電路結(jié)構(gòu)，包括：襯底，具有外部邊緣；以及半導(dǎo)體芯片，位于所述襯底上方，所述半導(dǎo)體芯片包括：多個介電層；以及第一密封環(huán)、第二密封環(huán)和第三密封環(huán)，所述第二密封環(huán)位于所述外部邊緣和所述第一密封環(huán)之間，并且所述第三密封環(huán)位于所述第二密封環(huán)和所述外部邊緣之間，其中，在每個所述介電層中的每個所述第一密封環(huán)、所述第二密封環(huán)和所述第三密封環(huán)包括都金屬層，所述金屬層包括主體圖案和通過所述主體圖案限定的多個開口，并且所述介電層中的所述第一密封環(huán)的所述主體圖案與所述金屬層的面積比和所述介電層中的所述第二密封環(huán)的所述主體圖案與所述金屬層的面積比大于或等于50％且小于100％。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，還提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：襯底，具有有源區(qū)和圍繞所述有源區(qū)的密封環(huán)區(qū)；半導(dǎo)體管芯，包括位于所述襯底上方且在所述有源區(qū)中的多個金屬互連層；以及密封環(huán)結(jié)構(gòu)，位于所述密封環(huán)區(qū)中，所述密封環(huán)結(jié)構(gòu)包括形成在對應(yīng)的所述多個金屬互連層中的多個堆疊部件，每個所述堆疊部件都包括金屬層，所述金屬層具有主體圖案和被所述主體圖案圍繞的多個開口，其中，所述密封環(huán)結(jié)構(gòu)包括：第一密封環(huán)，與所述半導(dǎo)體管芯相鄰，其中，所述第一密封環(huán)包括所述堆疊部件，并且所述第一密封環(huán)的所述主體圖案的布局密度大于或等于50％且小于100％；第二密封環(huán)，相比于所述第一密封環(huán)位于所述半導(dǎo)體管芯的更外側(cè)上并且與所述第一密封環(huán)隔開，其中，所述第二密封環(huán)包括所述堆疊部件，并且所述第二密封環(huán)的所述主體圖案的布局密度大于或等于50％且小于100％；以及第三密封環(huán)，相比于所述第二密封環(huán)位于所述半導(dǎo)體管芯的更外側(cè)上并且與所述第二密封環(huán)隔開。

根據(jù)本發(fā)明的又一些實施例，還提供了一種密封環(huán)結(jié)構(gòu)，包括：襯底；低k介電層，位于所述襯底上方；以及第一密封環(huán)和第二密封環(huán)，彼此間隔開，所述第一密封環(huán)的寬度大于所述第二密封環(huán)的寬度，其中，每個所述第一密封環(huán)和所述第二密封環(huán)均包括：通孔層，嵌入所述低k介電層中，所述通孔層包括至少一個通孔環(huán)和位于所述通孔環(huán)旁邊的多個離散通孔；以及金屬網(wǎng)，嵌入在所述低k介電層中并且位于所述通孔層上方，其中，所述金屬網(wǎng)的布局密度大于或等于50％且小于100％。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖進行閱讀時，從以下詳細(xì)描述可最佳地理解本發(fā)明的各個方面。應(yīng)該注意，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實踐，各個部件未按比例繪制。實際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增大或減小。

圖1a是集成電路結(jié)構(gòu)的一些實施例的示意性頂視圖。

圖1b是沿著圖1a中的線a-a’獲取的示意性截面圖。

圖1c是集成電路結(jié)構(gòu)的一些實施例的示意性放大頂視圖。

圖2是集成電路結(jié)構(gòu)的一些實施例的示意圖。

圖3是集成電路結(jié)構(gòu)的一些實施例的示意圖。

圖4是示出金屬層中開口的若干形狀的一些實施例的示意圖。

圖5是示出金屬層中開口的若干形狀的一些可選實施例的示意圖。

具體實施方式

以下公開內(nèi)容提供了許多用于實現(xiàn)所提供主題的不同特征的不同實施例或?qū)嵗Ｏ旅婷枋隽私M件和布置的具體實例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實例，而不旨在限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件以直接接觸的方式形成的實施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實施例。此外，本發(fā)明可在各個實例中重復(fù)參考標(biāo)號和/或字符。該重復(fù)是為了簡單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個實施例和/或配置之間的關(guān)系。

而且，為了便于描述，在此可以使用諸如“在…下方”、“在…下面”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空間相對術(shù)語以描述如圖所示的一個元件或部件與另一個(或另一些)元件或部件的關(guān)系。除了圖中所示的方位外，空間相對術(shù)語旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。裝置可以以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上)，并且在此使用的空間相對描述符可以同樣地作出相應(yīng)的解釋。

在本發(fā)明中，提供了集成電路結(jié)構(gòu)和具有密封環(huán)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件。在鋸切之前，密封環(huán)結(jié)構(gòu)形成在半導(dǎo)體芯片和劃線之間。密封環(huán)結(jié)構(gòu)配置為保護半導(dǎo)體芯片免受水分的攻擊。在鋸切期間，密封環(huán)結(jié)構(gòu)需要足夠的機械強度以承受應(yīng)力，從而使得它可以在使用中保護半導(dǎo)體芯片。具有柵格圖案設(shè)計的密封環(huán)結(jié)構(gòu)的金屬層在cmp操作期間防止金屬層形成金屬凹面，同時保持足夠的機械強度。因此，要滿足對可靠性、防潮能力和穩(wěn)健性的要求。

在本發(fā)明中，開口與金屬層的面積比率在特定的范圍內(nèi)，例如，大致大于0％并且小于或等于50％。在這個比率范圍內(nèi)，密封環(huán)結(jié)構(gòu)的金屬層能夠避免金屬凹陷問題，同時提供足夠的機械穩(wěn)健性并且保持足夠的防潮能力。

圖1a是集成電路結(jié)構(gòu)的一些實施例的示意性頂視圖，圖1b是沿著圖1a中的線a-a’獲取的示意性截面圖，并且圖1c是集成電路結(jié)構(gòu)的一些實施例的示意性放大的頂視圖。如圖1a、圖1b和圖1c中所描述的，在例如半導(dǎo)體襯底的襯底10上形成集成電路結(jié)構(gòu)100。在一些實施例中，襯底的材料包括合適的元素半導(dǎo)體，諸如硅、金剛石或鍺；合適的化合物半導(dǎo)體，諸如砷化鎵、碳化硅、砷化銦或磷化銦；合適的合金半導(dǎo)體材料，諸如碳化硅鍺，磷砷化鎵或磷銦化鎵制成。襯底10可以是塊狀晶圓或可以是絕緣體上硅(soi)或類似類型的襯底。

集成電路結(jié)構(gòu)100包括劃線(可選地稱為切割線或分割線)12和位于襯底10上方且位于劃線12的內(nèi)側(cè)的半導(dǎo)體芯片20。在管芯鋸切操作中，通過例如激光分割或刀片沿著劃線12分離半導(dǎo)體芯片20。將相應(yīng)地形成劃線邊界14，并且可以看作半導(dǎo)體芯片20的邊緣。在管芯鋸切操作之后，然而，半導(dǎo)體芯片20的實際邊緣可從劃線邊界14稍微偏離。舉例來說，半導(dǎo)體芯片20的實際邊緣可以稍微地向外移位(例如，向左側(cè)移位)或向內(nèi)移位(例如，向右側(cè)移位)。襯底10具有有源區(qū)10a和密封環(huán)區(qū)10s。在有源區(qū)10a中存在半導(dǎo)體管芯11、金屬互連層(未示出)和電路(未示出)。在密封環(huán)區(qū)10s中存在密封環(huán)結(jié)構(gòu)30。在一些實施例中，密封環(huán)區(qū)10s大致圍繞有緣區(qū)10a。

在一些實施例中，襯底10具有例如p+摻雜區(qū)的摻雜區(qū)16，并且層間介電(ild)層18位于襯底10上方。ild層18可以是例如，氧化硅層或任何合適的ild層。接觸插塞19形成在ild層18中，并且電連接至摻雜區(qū)16。在一些實施例中，密封環(huán)結(jié)構(gòu)30通過接觸插塞19電連接至摻雜區(qū)16，并且因此連接至電接地(未示出)。在一些實施例中，接觸插塞19的每個可形成接近于半導(dǎo)體芯片20的邊緣的接觸環(huán)。

在一些實施例中，密封環(huán)結(jié)構(gòu)30與有源區(qū)10a中的金屬互連層(例如，互連金屬和互連通孔)同時形成。密封環(huán)結(jié)構(gòu)30包括形成在對應(yīng)的多個金屬互連層的多個堆疊的部件。在一些實施例中，堆疊的部件包括若干堆疊的介電層，以及每個介電層嵌有彼此互連的金屬層和通孔層。舉例來說，密封環(huán)結(jié)構(gòu)30包括多個介電層42、金屬層44和通孔層46。金屬層44和通孔層46嵌入在對應(yīng)的介電層42中，并且通孔層46位于對應(yīng)的金屬層44下面并且連接至對應(yīng)的金屬層44。

在一些實施例中，介電層42是低k介電層。低k介電層的介電常數(shù)(k值)可以是例如，小于3.0，或甚至小于約2.5，因此，也稱為極低k(elk)介電層。用于介電層42的材料可包括諸如有機硅酸鹽玻璃(osg)、多孔甲基倍半硅氧烷(p-msq)、氫倍半硅氧烷(hsq)、它們的組合或者任何其他合適的有機低k或極低k材料的有機介電材料。在一些實施例中，用于介電層42的材料可包括諸如碳摻雜的氧化硅、氟摻雜的硅酸鹽玻璃(fsg)、它們的組合或者任何其他合適的無機低k或極低k材料的無機介電材料。在又一些實施例中，也可使用諸如氧化硅或磷硅酸鹽玻璃(psg)的其他合適的介電材料。在一些實施例中，金屬層44和通孔層46由包括金屬材料(例如，銅、鋁、鎢、鈷、它們的合金)的各種導(dǎo)電材料或其他合適的導(dǎo)電材料形成。

在一些實施例中，使用單鑲嵌操作形成金屬層44的底層。舉例來說，例如，通過光刻和蝕刻操作圖案化ild層18以形成溝槽開口，并且然后實施諸如金屬cvd操作或電鍍操作的金屬化操作以填充ild層18的溝槽開口以形成金屬層44的底層。在一些實施例中，實施例如化學(xué)機械拋光(cmp)操作的平坦化操作以去除溝槽開口外面的多余的導(dǎo)電材料，并且因此提供均勻的表面，從而用于連續(xù)的制造。在一些實施例中，可以使用雙鑲嵌操作沿著下面的通孔層46形成金屬層44的上部金屬層。舉例來說，例如，通過光刻和蝕刻操作圖案化介電層42的底層以形成通孔開口和溝槽開口，這里溝槽開口的尺寸大于通孔開口的尺寸。然后，實施諸如金屬cvd操作或電鍍操作的金屬化操作以填充介電層42的底層的通孔開口和溝槽開口以形成金屬層44的第二底層。在一些實施例中，實施例如cmp操作的平坦化操作以去除溝槽開口外面的多余的導(dǎo)電材料，并且因此提供均勻的表面，從而用于連續(xù)的制造。以類似的方式形成上面的介電層42、金屬層44和通孔層46。在圖1b中，示出具有七層堆疊結(jié)構(gòu)的密封環(huán)結(jié)構(gòu)30，但是可修改堆疊層的數(shù)量以與有源區(qū)10a中的金屬互連層的數(shù)量兼容。

在一些實施例中，密封環(huán)結(jié)構(gòu)30包括第一密封環(huán)31、第二密封環(huán)31和設(shè)置在襯底10上方的至少一個第三密封環(huán)33。第一密封環(huán)31與有源區(qū)10a相鄰，半導(dǎo)體管芯11位于有源區(qū)10a中。第二密封環(huán)32是在相比于第一密封環(huán)31的半導(dǎo)體管芯11的更外側(cè)上，例如，在劃線12和第一密封環(huán)31之間，第二密封環(huán)32與第一密封環(huán)31間隔開。第三密封環(huán)33是在相比于第二密封環(huán)32的半導(dǎo)體管芯11的更外側(cè)上，例如，在劃線12和第一密封環(huán)32之間，并且第三密封環(huán)33與第二密封環(huán)32間隔開。在一些實施例中，劃線12和第二密封環(huán)32之間存在兩個第三密封環(huán)33?？苫诟鞣N需要修改密封環(huán)的寬度和密封環(huán)之間的間隙的寬度。在一些實施例中，第一密封環(huán)31的寬度大于第二密封環(huán)32的寬度。在一些實施例中，第一密封環(huán)31的寬度與第二密封環(huán)32的寬度的比率是約3。舉例來說，第一密封環(huán)31的寬度是約5.4微米，并且第二密封環(huán)32的寬度是約1.8微米。第一密封環(huán)31和第二密封環(huán)32之間的間隙是約1.8微米，但是不限于此。在一些實施例中，第三密封環(huán)33的寬度是約3微米。

在一些實施例中，金屬層44的至少一個是金屬網(wǎng)，其具有主體圖案44s和被主體圖案44s圍繞的若干開口44h。主體圖案44s是金屬網(wǎng)的固體部分，并且開口44h是金屬網(wǎng)的孔。在一些實施例中，金屬層44的每個是金屬網(wǎng)，該金屬網(wǎng)包括主體圖案44s和開口44h。在一些實施例中，介電層42中的第一密封環(huán)31的主體圖案44s與金屬層44的面積比大于或等于約50％并且小于約100％，并且介電層中的第二密封環(huán)32的主體圖案44s與金屬層44的面積比是大致大于或等于約50％且小于約100％。換言之，第一密封環(huán)31和第二密封環(huán)32的固體主體圖案44s的布局密度(主體圖案面積與主體圖案面積和開口面積的總和的比率)是大致大于或等于約50％且小于約100％。在一些實施例中，介電層42中的第一密封環(huán)31的主體圖案44s與金屬層44的面積比大致在從約60％至約90％、從約70％至約90％或從約70％至約80％的范圍內(nèi)。在一些實施例中，介電層42中的第二密封環(huán)32的主體圖案44s與金屬層44的面積比大致在從約60％至約90％、從約70％至約90％或從約70％至約80％的范圍內(nèi)。

在一些實施例中，介電層42中的第一密封環(huán)31的主體圖案44s與金屬層44的面積比大致等于或不同于介電層42中的第二密封環(huán)32的主體圖案44s與金屬層44的面積比。在一些實施例中，介電層42中的第三密封環(huán)33的主體圖案44s與金屬層44的面積比大致等于或不同于介電層42中的第一密封環(huán)31或第二密封環(huán)32的主體圖案44s與金屬層44的面積比。

在一些實施例中，從半導(dǎo)體芯片20延伸至劃線12的第一方向d1上的開口44h的寬度w1大致在從0.5微米至1微米的范圍內(nèi)。兩個相鄰的開口44h之間的間隙g大致在從0.5微米至1微米的范圍內(nèi)。在一些實施例中，開口44h是穿過金屬層44的孔，并且開口44h的側(cè)壁是密閉的環(huán)并且被主體圖案44s圍繞?？尚薷拈_口44h的形狀。舉例來說，開口44h的形狀是六邊形形狀，但是不限于此。在一些實施例中，在第二方向d2上的開口44h的長度l1與開口44h的寬度w1的比率大致在從約0.5至約2的范圍內(nèi)，或大致等于約1，該第二方向d2大致垂直于第一方向d1。在一些實施例中，在第一方向d1上的主體圖案44s的每段的線寬大致在從0.5微米至1微米的范圍內(nèi)。

在一些實施例中，不同的金屬層44中的開口44h的形狀和/或布局圖案可以是相同或不同的。在一些實施例中，第一密封環(huán)31、第二密封環(huán)32和/或第三密封環(huán)33中的金屬層44的開口44h的形狀和/或布局圖案可以是相同或不同的。舉例來說，第一密封環(huán)31和第二密封環(huán)32中的金屬層44的開口44h的形狀可以不同于第三密封環(huán)33中的金屬層44的開口44h的形狀。

金屬層44的開口44h配置為避免在制造中由于線寬的減少導(dǎo)致的問題。例如，當(dāng)半導(dǎo)體芯片100的線寬減少至10納米或甚至更小時，如果密封環(huán)中金屬層的線寬遠(yuǎn)寬于有源區(qū)10a內(nèi)的線寬，則在cmp操作之后，將出現(xiàn)金屬損失問題。金屬損失問題(也稱為金屬凹陷，例如，銅凹陷)是在cmp操作后金屬層的中心部分比外圍部分更薄的現(xiàn)象。金屬層44的凹陷的表面呈現(xiàn)出與上面的介電層42的較差的粘附和接觸，并且不利地影響穩(wěn)健性和防潮能力。當(dāng)密封環(huán)中金屬層的線寬遠(yuǎn)寬于有源區(qū)10a內(nèi)的線寬時，銅凹陷變得嚴(yán)重。在沒有開口44h的情況下，密封環(huán)的金屬層44的寬度是約例如，5微米，這將導(dǎo)致嚴(yán)重的金屬凹陷。通過開口44h將金屬層44分成若干段，段的每個的線寬是例如，大致介于0.5微米和1微米之間，避免了金屬凹陷。在一些實施例中，主體圖案44s與金屬層44的面積比大于或等于約50％并且小于約100％，這維持了密封環(huán)結(jié)構(gòu)30的穩(wěn)健性并且同時阻擋水分攻擊半導(dǎo)體芯片100。

在一些實施例中，通孔層46的每個包括位于金屬層44的主體圖案44s下面的通孔環(huán)(有時稱為通孔條)46r和離散通孔46v。在一些實施例中，通孔環(huán)46r是沿著半導(dǎo)體芯片20的外圍延伸的密閉環(huán)結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，第一密封環(huán)31和第三密封環(huán)33的每個具有分別位于兩個相對的外圍下面的通孔環(huán)46r，而第二密封環(huán)32具有位于外圍的一個(例如，較外的外圍)下面的一個通孔環(huán)46r。在一些實施例中，第一密封環(huán)31和第三密封環(huán)33的離散通孔46v位于通孔環(huán)46r之間，同時第二密封環(huán)32的離散通孔46v在通孔環(huán)46r旁邊。第一密封環(huán)31、第二密封環(huán)32和/或第三密封環(huán)33中的所有通孔層46的通孔環(huán)46r和/或離散通孔46v的形狀可以是相同的或不同的。

在一些實施例中，集成電路結(jié)構(gòu)100進一步包括位于介電層42上方的多個絕緣層52。絕緣層52可由未摻雜的硅酸鹽玻璃(usg)或其他合適的介電材料形成，并且可以與有源區(qū)10a中的絕緣層同時形成。絕緣層52配置為提高機械性能并且阻止水分滲透。在絕緣層52的每個或一些中的第一密封環(huán)31、第二密封環(huán)32和第三密封環(huán)33的每個可包括金屬層54和位于金屬層54下面的通孔層56。在一些實施例中，第一密封環(huán)31、第二密封環(huán)32和/或第三密封環(huán)33中的每個的金屬層52包括主體圖案54s和通過主體圖案54s限定的若干開口54h。在一些實施例中，絕緣層52中的金屬層54的開口54h大于介電層42中金屬層44的開口44h。在一些實施例中，在絕緣層52的每個中的第一密封環(huán)31、第二密封環(huán)32和/或第三密封環(huán)33的每個的通孔層56包括通孔環(huán)56r和離散通孔56v，該離散通孔位于通孔環(huán)56r之間或在通孔環(huán)56r旁邊。在一些實施例中，金屬層54和通孔層56由各種導(dǎo)電材料制成，該導(dǎo)電材料包括金屬材料，例如，銅、鋁、鎢、鈷、它們的合金或其他合適的導(dǎo)電材料。

在一些實施例中，集成電路結(jié)構(gòu)100進一步包括位于多個介電層52上方的第一鈍化層62，和位于第一鈍化層62上方的例如，第一焊盤環(huán)64和第二焊盤環(huán)66的焊盤環(huán)。第一鈍化層62可暴露密封環(huán)結(jié)構(gòu)30。在一些實施例中，第一鈍化層62暴露第一密封環(huán)31和第三密封環(huán)33的金屬層54的頂層，第一焊盤環(huán)64連接至第一密封環(huán)31，并且第二焊盤環(huán)66連接至第三密封環(huán)33。焊盤環(huán)可由鋁(有時稱為鋁焊盤(ap))或其他合適的導(dǎo)電材料制成。在一些實施例中，第一焊盤環(huán)64和第二焊盤環(huán)66都是沿著半導(dǎo)體芯片20的外圍延伸的密閉環(huán)結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，第一焊盤環(huán)64與第二焊盤環(huán)66與半導(dǎo)體芯片20的接合焊盤(未示出)同時形成。

在一些實施例中，集成電路結(jié)構(gòu)100進一步包括覆蓋第一鈍化層62的第二鈍化層68、第一焊盤環(huán)64和第二焊盤環(huán)66。第一鈍化層62和第二鈍化層68可由例如，氧化物、氮化物和它們的組合的絕緣材料形成，并且它們可由相同或不同的材料形成。在一些實施例中，集成電路結(jié)構(gòu)100進一步包括覆蓋第二鈍化層68的模制層72。模制層72的材料可包括環(huán)氧樹脂或任何合適的模制材料。

在一些實施例中，沿著劃線12鋸切集成電路結(jié)構(gòu)100。密封環(huán)結(jié)構(gòu)30配置為在鋸切操作期間保護半導(dǎo)體芯片20免受應(yīng)力。

本發(fā)明的結(jié)構(gòu)不限于上文中提及的實施例，并且可具有其他不同的實施例。為了簡化描述并且為了簡便本發(fā)明的每個實施例之間的對比，用相同的符號標(biāo)記下面每個實施例中的相同組件。為了更容易地對比實施例之間的差異，下面將詳細(xì)地描述不同實施例之間的不同并且不再重復(fù)地描述相同的部件。

圖2是集成電路結(jié)構(gòu)的一些實施例的示意圖。如圖2和圖1c中所描述的，集成電路結(jié)構(gòu)200和集成電路結(jié)構(gòu)100之間的一個差異是集成電路結(jié)構(gòu)200進一步包括位于第一密封環(huán)31的內(nèi)側(cè)上的偽環(huán)82。在一些實施例中，在介電層42的一些或每個中的偽環(huán)82包括與具有類環(huán)形狀的線對準(zhǔn)的多個離散金屬部件82s。離散金屬部件82s可與密封環(huán)結(jié)構(gòu)30的金屬層54和/或金屬層44同時形成。離散金屬部件82s的形狀可以是諸如三角形形狀等的對稱或非對稱的幾何形狀。在一些實施例中，集成電路結(jié)構(gòu)200進一步包括位于第三密封環(huán)33的較外側(cè)上(例如，劃線12上方)的另一偽環(huán)82。

圖3是集成電路結(jié)構(gòu)的一些實施例的示意圖。如圖3和圖1c所描述的，集成電路結(jié)構(gòu)300和集成電路結(jié)構(gòu)100之間的一個差異是它們具有不同形狀的開口44h。在一些實施例中，金屬層44的開口44h(例如，第一密封環(huán)31和第二密封環(huán)32中的開口44h)的一些的形狀是不同的。在一些實施例中，通過對角布置的主體圖案44s來限定第一密封環(huán)31和第二密封環(huán)32中的開口44h。

圖4是示出金屬層中的開口的若干形狀的一些實施例的示意圖。如圖4所描述的，開口44h的形狀可以是任何幾何形狀。舉例來說，開口44h的形狀是對稱的幾何形狀，例如，三角形形狀、矩形形狀(例如正方形)、五邊形、六邊形、圓形等。在一些實施例中，開口44h的長度l1與寬度w1的比率是大致約1。在一些實施例中，開口44h的寬度w1與長度l1大致在從0.5微米至1微米的范圍內(nèi)。

圖5是示出金屬層中的開口的若干形狀的一些可選實施例的示意圖。如圖5中所描述的，開口44h的形狀可以是任何非對稱的幾何形狀。在一些實施例中，開口44h的長度l1與寬度w1的比率大致在從約0.5至約2的范圍內(nèi)。在一些實施例中，開口44h的寬度w1與長度l1大致在從0.5微米至1微米的范圍內(nèi)。

在本發(fā)明中，密封環(huán)結(jié)構(gòu)的金屬層包括在平坦化操作期間防止金屬層遭受金屬凹陷的開口。主體圖案與金屬層的面積比在例如，大致大于或等于50％并且小于100％的特定范圍內(nèi)。在這個比率范圍內(nèi)，密封環(huán)結(jié)構(gòu)的金屬層能夠避免金屬凹陷問題，同時提供足夠的機械穩(wěn)健性并且保持足夠的防潮能力。

在一些實施例中，提供了集成電路結(jié)構(gòu)。集成電路結(jié)構(gòu)包括襯底和半導(dǎo)體芯片。襯底具有外部邊緣。半導(dǎo)體芯片位于襯底上方。半導(dǎo)體芯片包括多個介電層、第一密封環(huán)、第二密封環(huán)和第三密封環(huán)。第二密封環(huán)位于外部邊緣和第一密封環(huán)之間，并且第三密封環(huán)位于第二密封環(huán)和外部邊緣之間。在每個介電層中的每個第一密封環(huán)、第二密封環(huán)和第三密封環(huán)包括金屬層，該金屬層包括主體圖案、和通過主體圖案限定的多個開口。介電層中的第一密封環(huán)的主體圖案與金屬層的面積比和介電層中的第二密封環(huán)的主體圖案與金屬層的面積比大致大于或等于50％且小于100％。

在一些實施例中，提供了一種半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體器件包括襯底、半導(dǎo)體管芯和密封環(huán)結(jié)構(gòu)。襯底具有有源區(qū)和圍繞有源區(qū)的密封環(huán)區(qū)域。半導(dǎo)體管芯包括位于襯底上方且在有源區(qū)中的多個金屬互連層。密封環(huán)結(jié)構(gòu)位于密封環(huán)區(qū)域中，并且包括形成在對應(yīng)的多個金屬互連層中的多個堆疊的部件。每個堆疊的部件包括具有主體圖案和被主體圖案圍繞的多個開口的金屬層。密封環(huán)結(jié)構(gòu)包括第一密封環(huán)、第二密封環(huán)和第三密封環(huán)。第一密封環(huán)與半導(dǎo)體管芯相鄰。第一密封環(huán)包括堆疊的部件，并且第一密封環(huán)的主體圖案的布局密度大致大于或等于50％且小于100％。第二密封環(huán)位于相比于第一密封環(huán)的半導(dǎo)體管芯的更外側(cè)上，并且與第一密封環(huán)隔開。第二密封環(huán)包括堆疊的部件，并且第二密封環(huán)的主體圖案的布局密度大致大于或等于50％且小于100％。第三密封環(huán)位于相比于第二密封環(huán)的半導(dǎo)體管芯的更外側(cè)上，并且與第二密封環(huán)隔開。

在一些實施例中，提供了密封環(huán)結(jié)構(gòu)。密封環(huán)結(jié)構(gòu)包括襯底、低k介電層、第一密封環(huán)和第二密封環(huán)。低k介電層位于襯底上方。第一密封環(huán)和第二密封環(huán)彼此隔開。第一密封環(huán)的寬度大于第二密封環(huán)的寬度。第一密封環(huán)和第二密封環(huán)的每個包括通孔層和金屬網(wǎng)。通孔層嵌入低k介電層中，并且通孔層包括至少一個通孔環(huán)和通孔環(huán)旁邊的多個離散通孔。金屬網(wǎng)嵌入低k介電層中并且位于通孔層上方。金屬網(wǎng)的布局密度大致大于或等于50％并且小于100％。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，提供了一種集成電路結(jié)構(gòu)，包括：襯底，具有外部邊緣；以及半導(dǎo)體芯片，位于所述襯底上方，所述半導(dǎo)體芯片包括：多個介電層；以及第一密封環(huán)、第二密封環(huán)和第三密封環(huán)，所述第二密封環(huán)位于所述外部邊緣和所述第一密封環(huán)之間，并且所述第三密封環(huán)位于所述第二密封環(huán)和所述外部邊緣之間，其中，在每個所述介電層中的每個所述第一密封環(huán)、所述第二密封環(huán)和所述第三密封環(huán)包括都金屬層，所述金屬層包括主體圖案和通過所述主體圖案限定的多個開口，并且所述介電層中的所述第一密封環(huán)的所述主體圖案與所述金屬層的面積比和所述介電層中的所述第二密封環(huán)的所述主體圖案與所述金屬層的面積比大于或等于50％且小于100％。

在上述集成電路結(jié)構(gòu)中，所述第一密封環(huán)的寬度大于所述第二密封環(huán)的寬度。

在上述集成電路結(jié)構(gòu)中，所述開口在從所述半導(dǎo)體芯片延伸至所述外部邊緣的第一方向上的寬度在從0.5微米至1微米的范圍內(nèi)，并且所述開口的兩個相鄰的開口之間的間隙在從0.5微米至1微米的范圍內(nèi)。

在上述集成電路結(jié)構(gòu)中，所述開口在第二方向上的長度與所述開口的寬度的比率在從0.5至2的范圍內(nèi)，所述第二方向垂直于所述第一方向。

在上述集成電路結(jié)構(gòu)中，在每個所述介電層中的每個所述第一密封環(huán)、所述第二密封環(huán)和所述第三密封環(huán)進一步包括通孔層，所述通孔層位于所述金屬層下面并且連接至所述金屬層。

在上述集成電路結(jié)構(gòu)中，所述通孔層包括通孔環(huán)和位于所述金屬層的所述主體圖案下面的離散通孔。

在上述集成電路結(jié)構(gòu)中，所述第一密封環(huán)的所述離散通孔位于所述第一密封環(huán)的所述通孔環(huán)之間，并且所述第二密封環(huán)的所述離散通孔位于所述第二密封環(huán)的所述通孔環(huán)旁邊。

在上述集成電路結(jié)構(gòu)中，還包括位于所述第一密封環(huán)的內(nèi)側(cè)上的偽環(huán)，其中，位于每個所述介電層中的所述偽環(huán)包括多個離散金屬部件。

在上述集成電路結(jié)構(gòu)中，所述介電層包括低k介電層。

在上述集成電路結(jié)構(gòu)中，還包括：第一鈍化層，位于多個所述介電層上方；以及第一焊盤環(huán)和第二焊盤環(huán)，位于所述第一鈍化層上方，其中，所述第一焊盤環(huán)連接至所述第一密封環(huán)，并且所述第二焊盤環(huán)連接至第三焊盤環(huán)。

在上述集成電路結(jié)構(gòu)中，還包括位于所述第一鈍化層和所述介電層之間的多個絕緣層，其中，在每個所述絕緣層中的每個所述第一密封環(huán)、所述第二密封環(huán)和所述第三密封環(huán)包括另一金屬層，和位于所述金屬層下面的另一通孔層。

在上述集成電路結(jié)構(gòu)中，在每個所述絕緣層中的每個所述第一密封環(huán)、所述第二密封環(huán)和所述第三密封環(huán)的所述金屬層包括主體圖案和通過所述主體圖案限定的多個開口，并且所述絕緣層中的所述金屬層的開口大于所述介電層中的所述金屬層的開口。

在上述集成電路結(jié)構(gòu)中，所述絕緣層包括未摻雜的硅酸鹽玻璃(usg)層。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，還提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：襯底，具有有源區(qū)和圍繞所述有源區(qū)的密封環(huán)區(qū)；半導(dǎo)體管芯，包括位于所述襯底上方且在所述有源區(qū)中的多個金屬互連層；以及密封環(huán)結(jié)構(gòu)，位于所述密封環(huán)區(qū)中，所述密封環(huán)結(jié)構(gòu)包括形成在對應(yīng)的所述多個金屬互連層中的多個堆疊部件，每個所述堆疊部件都包括金屬層，所述金屬層具有主體圖案和被所述主體圖案圍繞的多個開口，其中，所述密封環(huán)結(jié)構(gòu)包括：第一密封環(huán)，與所述半導(dǎo)體管芯相鄰，其中，所述第一密封環(huán)包括所述堆疊部件，并且所述第一密封環(huán)的所述主體圖案的布局密度大于或等于50％且小于100％；第二密封環(huán)，相比于所述第一密封環(huán)位于所述半導(dǎo)體管芯的更外側(cè)上并且與所述第一密封環(huán)隔開，其中，所述第二密封環(huán)包括所述堆疊部件，并且所述第二密封環(huán)的所述主體圖案的布局密度大于或等于50％且小于100％；以及第三密封環(huán)，相比于所述第二密封環(huán)位于所述半導(dǎo)體管芯的更外側(cè)上并且與所述第二密封環(huán)隔開。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述第一密封環(huán)的寬度大于所述第二密封環(huán)的寬度。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述開口具有沿著從所述第一密封環(huán)延伸至所述第二密封環(huán)的第一方向的寬度，和沿著垂直于所述第一方向的第二方向的長度，并且所述開口的所述長度與所述寬度的比率在從0.5至2的范圍內(nèi)。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述開口的所述寬度在從0.5微米至1微米的范圍內(nèi)，并且所述開口的所述長度在從0.5微米至1微米的范圍內(nèi)。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述金屬層的兩個相鄰的開口之間的間隙在從0.5微米至1微米的范圍內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的又一些實施例，還提供了一種密封環(huán)結(jié)構(gòu)，包括：襯底；低k介電層，位于所述襯底上方；以及第一密封環(huán)和第二密封環(huán)，彼此間隔開，所述第一密封環(huán)的寬度大于所述第二密封環(huán)的寬度，其中，每個所述第一密封環(huán)和所述第二密封環(huán)均包括：通孔層，嵌入所述低k介電層中，所述通孔層包括至少一個通孔環(huán)和位于所述通孔環(huán)旁邊的多個離散通孔；以及金屬網(wǎng)，嵌入在所述低k介電層中并且位于所述通孔層上方，其中，所述金屬網(wǎng)的布局密度大于或等于50％且小于100％。

在上述密封環(huán)結(jié)構(gòu)中，所述第一密封環(huán)的寬度與所述第二密封環(huán)的寬度的比率是3。

上面概述了若干實施例的特征，使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明的各方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，他們可以容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來設(shè)計或修改用于實施與在此所介紹實施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)勢的其他工藝和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該意識到，這種等同構(gòu)造并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，在此他們可以做出多種變化、替換以及改變。