封装环结构

文档序号:1818489 发布日期:2021-11-09 浏览:19次 >En<

阅读说明:本技术 封装环结构 (Packaging ring structure ) 是由 姚海标 邢溯 廖晋宇 马瑞吉 于 2020-06-01 设计创作,主要内容包括:本发明公开一种封装环(seal ring)结构,包含一基底,以及一封装环,位于该基底上其中该封装环包含一内部封装环,包含多个内部封装元件(inner seal unit),其中各该内部封装元件彼此之间相互间隔排列,一外部封装环,包含多个外部封装元件(outer seal unit),排列于内部封装环外围,其中各该外部封装元件彼此之间相互间隔排列,以及多组栅栏状封装元件(fence-shaped seal structures),其中至少一组栅栏状封装元件位于其中一个该内部封装元件与另一相邻的该外部封装元件之间。(The invention discloses a packaging ring (seal ring) structure, comprising a substrate and a packaging ring, wherein the packaging ring is positioned on the substrate, the packaging ring comprises an inner packaging ring comprising a plurality of inner packaging elements (inner seal units), the inner packaging elements are arranged at intervals, an outer packaging ring comprises a plurality of outer packaging elements (outer seal units) arranged at the periphery of the inner packaging ring, the outer packaging elements are arranged at intervals, and a plurality of groups of fence-shaped packaging elements (fence-shaped packaging elements), at least one group of fence-shaped packaging elements are positioned between one inner packaging element and the other adjacent outer packaging element.)

封装环结构

技术领域

本发明涉及半导体领域,尤其是涉及一种封装环结构。

背景技术

随着集成电路(IC)速度的提高,密封环(seal ring)已整合到设备封装中,以减少射频(RF)干扰和信号交叉耦合。密封环可接地或连接到接地信号,例如直流电压电源线,以减少干扰。在某些情况下,密封环可能是设备包装的一部分,其中通常将导电盖连接到密封环。密封环可以结合到IC制造中,并且可以在基板上包括导电覆盖层。

现有的密封环通常由一层或多层互连的导电金属层组成。从上视图来看是一个封闭的形状,在密封环的封闭区域中包含有RF电路或其他焊盘等元件,其中焊盘可能连接输入或输出信号。然而,这种结构将产生一个问题,那就是焊盘的信号将会耦合到密封环,导致信号干扰,此外由于RF电路用来做信号传输,因此密封环也会阻挡RF电路的信号传输。

发明内容

本发明提供一种封装环(seal ring)结构,包含一基底,以及一封装环,位于该基底上其中该封装环包含一内部封装环,包含多个内部封装元件(inner seal unit),其中各该内部封装元件彼此之间相互间隔排列,一外部封装环,包含多个外部封装元件(outerseal unit),排列于内部封装环外围,其中各该外部封装元件彼此之间相互间隔排列,以及多组栅栏状封装元件(fence-shaped seal structures),其中至少一组栅栏状封装元件位于其中一个该内部封装元件与另一相邻的该外部封装元件之间。

本发明特征在于,由于设置了栅栏状封装结构在内部封装环与外部封装环之间,因此大幅减小内部封装环与外部封装环间的空隙的宽度,因此可以有效地避免水气从内部封装环与外部封装环间的空隙进入到电路元件处。值得注意的是,本实施例中,设置栅栏状封装结构后,内部封装环与外部封装环之间并未完全接触而形成一个封闭结构,也就是说仍留下弯曲路径。因此对于电路元件的信号传输效果影响也较小。因此在防止水气进入低介电常数材质与电路元件的同时,也可以兼顾维持电路元件的效能。此外,本发明中封装环在角落处设计成斜边,因此在角落处的封装环距离切割道交界处较远,可以达到保护中央的电路元件的效果。

附图说明

图1为本发明第一优选实施例的半导体结构的上视示意图;

图2为图1的半导体结构沿着剖面线A-A’所得的剖面示意图;

图3为图2中的封装环的局部放大图;

图4为本发明第二优选实施例的半导体结构的上视示意图;

图5为图4中的封装环的局部放大图;

图6为图5的半导体结构沿着剖面线B-B’所得的剖面示意图;

图7为图5的半导体结构沿着剖面线D-D’所得的剖面示意图;

图8为导电层与导电柱连接第一栅栏状封装结构的上视示意图;

图9为本实施例中封装环角落处的局部放大图。

符号说明

10:基底

12:氧化层

13:半导体层

14:介电层

20:电路元件

30:封装环

31:内部封装环

31-1:内部封装元件

32:外部封装环

32-1:外部封装元件

33:开口

34:开口

35:空隙

36:导电柱

37:导电层

38:接触结构

40:栅栏状封装结构

41:第一栅栏状封装结构

42:第二栅栏状封装结构

45:弯曲路径

60:切割道

61:交界处

C:角落

W1:宽度

W2:宽度

W3:宽度

W4:宽度

W5:宽度

具体实施方式

为使熟悉本发明所属技术领域的一般技术者能更进一步了解本发明,下文特列举本发明的优选实施例,并配合所附的附图,详细说明本发明的构成内容及所欲达成的功效。

为了方便说明,本发明的各附图仅为示意以更容易了解本发明,其详细的比例可依照设计的需求进行调整。在文中所描述对于图形中相对元件的上下关系,在本领域的人都应能理解其是指物件的相对位置而言,因此都可以翻转而呈现相同的构件,此都应同属本说明书所揭露的范围,在此容先叙明。

请参考图1~图3,图1绘示本发明第一优选实施例的半导体结构的上视示意图,图2绘示根据图1的半导体结构沿着剖面线A-A’所得的剖面示意图,图3绘示图2中的封装环的局部放大图。本发明中半导体结构包含有一基底10,基底上有一氧化层12、一半导体层13以及一介电层14。其中基底10例如为硅基底、硅锗基底、碳化硅基底或由其他半导体材料制成的基底,但不限于此。氧化层12例如为氧化硅,半导体层13例如为硅层,而介电层14较佳为低介电系数(low-k)材质,其介电常数(k)较佳小于3,但不限于此。在基底10上方,包含有电路元件20,以及位于电路元件外围的封装环30。在本实施例中,电路元件20例如为RF(射频)电路元件,此外除了RF电路之外也可能包含有其他电子元件,但为了附图简洁仅以RF电路元件为例。本实施例中的RF电路主要可用于无线通信,但不限于此。

封装环30围绕于电路元件20外围,如现有技术所提及,现有的封装环是一个完整封闭的图案,这种封闭结构可能会屏蔽电路元件所发出的信号,而降低电路元件的灵敏度。因此,本实施例中把封装环30分成两个部分,分别是内部封装环31与外部封装环32,其中内部封装环31包含有多个内部封装元件31-1,各内部封装元件31-1彼此间隔排列且围绕电路元件20,每两个相邻的内部封装元件31-1之间留有一开口33。也就是说,多个内部封装元件31-1共同组成内部封装环31。类似地,外部封装环32包含有多个外部封装元件32-1,各外部封装元件32-1彼此间隔排列且围绕电路元件20,每两个相邻的外部封装元件32-1之间留有一开口34。也就是说,多个外部封装元件32-1共同组成外部封装环32。此外,外部封装环32排列于内部封装环31的外侧周围。

再请参考图2,本实施例中内部封装环31或室外部封装环32均包含有多个交互堆叠的导电柱36与导电层37,且在各封装环的底部还包括一接触结构38,其中接触结构38用来连接封装环与基底10,可将封装环接地。其中,导电柱36、导电层37与接触结构可包含金属等导电物质,例如钨、金、铜、铝等,但不限于此。

请参考图3,值得注意的是,各外部封装元件32-1的排列位置较佳对应相邻两个内部封装元件31-1之间的开口33。例如,在图3中,两个相邻的内部封装元件31-1朝一第一方向(例如X轴)排列,而外部封装元件32-1则在一第二方向(例如Y轴)上对应开口33的位置。此外,沿着第二方向(例如Y轴),有部分的外部封装元件32-1与第一封装元件31-1重叠(例如图3中外部封装元件32-1的左右两侧)。除此之外,内层封装环31与外层封装环32并未完全封闭,而留有部分的空隙35在两个封装环之间。此封装环结构的优点在于,利用内层封装环31与外层封装环32包围电路元件20,却留有一些空隙35在两封装环之间,因此对于电路元件20的信号传输影响较小。举例来说,若电路元件20为RF电路,需进行无线传输时,因为两封装环并未完全封闭,因此无线信号较不容易受到屏蔽干扰,且由于RF电路仍被封装环包围,所以也能保护RF电路。

下文将针对本发明之封装环的不同实施样态进行说明,且为简化说明,以下说明主要针对各实施例不同之处进行详述,而不再对相同之处作重复赘述。此外,本发明的各实施例中相同的元件是以相同的标号进行标示,以利于各实施例间互相对照。

上述第一实施例所述的封装环仍有一些缺点,那就是当晶片(基底10)进行切割步骤时,可能会用水进行晶片冷却,然而此时水气可能会沿着空隙35,通过上述低介电常数材料(介电层14)到达电路元件20,进而影响电路元件20的品质。此外,有一些特定的低介电常数材料容易与水产生反应,例如氟化硅酸盐玻璃(FSG)遇到水将会产生氟化氢,从而腐蚀金属(例如腐蚀电路元件20)。

请参考图4×图7,图4绘示本发明第二优选实施例的半导体结构的上视示意图,图5绘示图4中的封装环的局部放大图,图6绘示根据图5的半导体结构沿着剖面线B-B’所得的剖面示意图,图7绘示根据图5的半导体结构沿着剖面线D-D’所得的剖面示意图。如图4所示,本实施例与上述第一较佳实施例类似,封装环30也包含有内部封装环31与外部封装环32,内部封装环31包含有多个间隔排列的多个内部封装元件31-1、外部封装环32包含有多个间隔排列的多个外部封装元件32-1。

本发明与第一优选实施例的不同之处在于,在内部封装元件31-1与外部封装元件32-1的各空隙35处,更形成了多组栅栏状封装结构40,其中栅栏状封装结构40的排列方向与内部封装元件31-1与外部封装元件32-1互相垂直,例如图5中,栅栏状封装结构40朝向Y轴方向排列,而内部封装元件31-1与外部封装元件32-1朝向X轴方向排列。

请参考图5,栅栏状封装结构40包含有多组第一栅栏状封装结构41与多组第二栅栏状封装结构42交互排列。其中各第一栅栏状封装结构41接触内部封装元件31-1,各第二栅栏状封装结构42接触外部封装元件32-1,但各第一栅栏状封装结构41与各第二栅栏状封装结构42彼此之间不互相接触。因此,在各第一栅栏状封装结构41与各第二栅栏状封装结构42之间仍留有一弯曲路径45,值得注意的是,本实施例中弯曲路径45的宽度远小于上述第一实施例中的空隙35(参考图3),较佳地,弯曲路径45的宽度W1(也就是第一栅栏状封装结构41与相邻的第二栅栏状封装结构42之间的最短距离)远小于两封装环之间的间隔宽度W2(也对应第一实施例中的空隙35),在一些实施例中,W2/W1>10但不限于此。

此外,每一个第一栅栏状封装结构41或每一个第二栅栏状封装结构42的宽度远小于内部封装元件31-1与外部封装元件32-1的宽度。举例来说,请参考图5,以内部封装元件31-1以及第一栅栏状封装结构41为例,第一栅栏状封装结构41的宽度定义为W3,内部封装元件31-1的宽度定义为W4,其中较佳地W4/W3>20,但本发明不限于此。

另外,第一栅栏状封装结构41距离外部封装元件32-1的距离或宽度(沿着例如Y轴方向)定义为W5,本实施例中,较佳地W2/W5>3,但不限于此。

调整宽度W1~W5的比例,有助于避免水气通过封装元件之间的空隙进入封装环内部,达到更加保护内部电路元件的功效。

本实施例中,第一栅栏状封装结构41与第二栅栏状封装结构42可以与内部封装环31或外部封装环32同时形成,在一些实施例中,第一栅栏状封装结构41与内部封装环31可为一体成型结构,同样地第二栅栏状封装结构42与外部封装环32可为一体成型结构。请参考图6、图7与图8,图6绘示根据图5的半导体结构沿着剖面线B-B’所得的剖面示意图,图7绘示根据图5的半导体结构沿着剖面线D-D’所得的剖面示意图,图8绘示导电层与导电柱连接第一栅栏状封装结构的上视示意图。第一栅栏状封装结构41可直接连接内部封装环31的导电柱36及/或导电层37,而第二栅栏状封装结构42可直接连接外部封装环32的导电柱36及/或导电层36。如图8所示,图8左方表示第一封装元件31的导电层37连接第一栅栏状封装结构41的示意图,图8右方表示第一封装元件31的导电柱36连接第一栅栏状封装结构41的示意图。值得注意的是,为了方便表示,图8中导电层37与导电柱36分别绘示在两边,但实际上导电层37与导电柱36应重叠。此外,外部封装环32连接第二栅栏状封装结构42的上视结构,类似于图8中所绘的内部封装环31与第一栅栏状封装结构41的连接方法,因此不多加赘述。

另外,在其他实施例中,栅栏状封装结构40可以仅形成于导电层37旁却不形成于导电柱36旁,也就是说,第一栅栏状封装结构41可以形成于内部封装环31的导电层37旁并且连接导电层37,却不形成于内部封装环31的导电柱36旁;而第二栅栏状封装结构42可以形成于外部封装环32的导电层37旁并且连接导电层37,却不形成于外部封装环32的导电柱36旁,也属于本发明的涵盖范围内。

另外,请参考图9,其绘示本实施例中封装环角落处的局部放大图。在本实施例中,内部封装环31与外部封装环32包围中间的电路元件20,在封装环的角落处(例如图4中的角落C),可以将封装环设计成斜边的形状。例如在本实施例中,围绕在电路元件20周围的封装环主要朝向第一方向(例如X方向)或第二方向(例如Y方向)排列,而位于角落处的内部封装环31与外部封装环32均设计成斜边,朝着第三方向(例如D3方向,其中D3例如是45度角,但不限于此)排列。由于在后续的晶片切割制作工艺中,切割道60的交界处较容易产生更大的应力而可能会破坏周围的封装环,因此通过此设计,可让角落处的封装环远离切割道60的交界处(例如图9中的交界处61),在切割制作工艺时可以减少对封装环的损害。

此外,在本发明中,并非每一个内部封装元件或外部封装元件底下都需要形成接触结构38,而可以选择仅在部分的内部封装元件或外部封装元件底下形成接触结构以连接基底。例如可以在封装环靠近四个角落处形成接触结构以接地,其余部分的接触结构则省略。上述结构也属于本发明涵盖范围内。

本发明特征在于,由于设置了栅栏状封装结构40在原先内部封装环31与外部封装环32之间,因此大幅减小内部封装环31与外部封装环32间的空隙35的宽度,因此可以有效地避免水气从内部封装环31与外部封装环32间的空隙进入到电路元件20处。值得注意的是,本实施例中,设置栅栏状封装结构40后,内部封装环31与外部封装环32之间并未完全接触而形成一个封闭结构,也就是说仍留下弯曲路径45。因此对于电路元件20的信号传输效果影响也较小。因此在防止水气进入低介电常数材质14与电路元件20的同时,也可以兼顾维持电路元件20的效能。此外,本发明中封装环在角落处设计成斜边,因此在角落处的封装环距离切割道交界处较远,可以达到保护中央的电路元件的效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例,凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰,都应属本发明的涵盖范围。

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