(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ダイであって、
前記半導体ダイの周辺に配置される複数の不連続な導電性部分と、
前記導電性部分の間の不連続部内の絶縁バリアおよび少なくとも１つの誘電体部分と
を含み、前記絶縁バリアは前記少なくとも１つの誘電体部分と隣り合わせで位置し、前記導電性部分、前記絶縁バリアおよび前記少なくとも１つの誘電体部分が、前記半導体ダイの周辺に機械的に連続なシールリングを形成する、半導体ダイ。
【請求項２】
前記絶縁バリアが、隣接する複数の導電性部分と連結する、請求項1に記載の半導体ダイ。
【請求項３】
前記機械的に連続なシールリングが、水分の影響を受けない、請求項1に記載の半導体ダイ。
【請求項４】
前記不連続な導電性部分が、少なくとも1つの金属層および少なくとも1つのビアを含む、請求項1に記載の半導体ダイ。
【請求項５】
前記絶縁バリアが、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸炭化ケイ素、およびポリイミドの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の半導体ダイ。
【請求項６】
前記半導体ダイが、少なくとも1つのデジタル論理ブロックおよび少なくとも1つのアナログブロックを含む、請求項1に記載の半導体ダイ。
【請求項７】
音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、娯楽ユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、携帯情報端末(PDA)、固定位置のデータユニット、およびコンピュータの少なくとも1つに取り付けられる、請求項1に記載の半導体ダイ。
【請求項８】
半導体ダイを製造するための方法であって、
半導体ダイの周辺に導電性のシールリングを伴って、前記半導体ダイを製造するステップであって、前記導電性のシールリングが、中に複数の不連続部を有し、前記不連続部内に誘電体材料を有する、ステップと、
前記不連続部内の前記誘電体材料の少なくとも一部を除去して、前記不連続部内に間隙を形成するステップと、
絶縁材料を前記間隙内に堆積して、前記半導体ダイの前記周辺に機械的に連続なシールリングを形成するステップと
を含む、方法。
【請求項９】
前記誘電体材料の少なくとも一部を除去するステップが、
前記導電性のシールリングに沿った領域を露出させるためのマスクを適用するステップと、
前記露出される領域の前記誘電体材料の前記少なくとも一部をエッチングするステップと
を含む、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
前記機械的に連続なシールリングを形成した後で、前記半導体ダイをダイシングするステップをさらに含む、請求項8に記載の方法。
【請求項１１】
チップパッケージ内に前記半導体ダイを取り付けるステップをさらに含む、請求項8に記載の方法。
【請求項１２】
音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、娯楽ユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、携帯情報端末(PDA)、固定位置のデータユニット、およびコンピュータの少なくとも1つに、前記チップパッケージを取り付けるステップをさらに含む、請求項11に記載の方法。
【請求項１３】
前記絶縁材料を堆積するステップが、前記それぞれの不連続部のネクタイピン型のくぼみの中に、前記絶縁材料を堆積するステップを含む、請求項8に記載の方法。
【請求項１４】
半導体ダイの周辺を封止するための第1の手段であって、不連続であり導電性である、第1の封止手段と、
前記半導体ダイの前記周辺を封止するための第2の手段であって、絶縁性であり、前記第1の封止手段の不連続部内に少なくとも１つの誘電体部分と隣り合わせで位置する、第2の封止手段と
を含み、前記少なくとも１つの誘電体部分、並びに前記第1の封止手段および前記第2の封止手段が、前記半導体ダイの周辺に機械的に連続なシールリングを形成する、半導体ダイ。
【請求項１５】
前記第2の封止手段が、前記第1の封止手段と連結する、請求項14に記載の半導体ダイ。
【請求項１６】
前記第2の封止手段が、前記不連続部を封止する複数の栓を含む、請求項14に記載の半導体ダイ。
【請求項１７】
前記機械的に連続なシールリングが、水分の影響を受けない、請求項14に記載の半導体ダイ。
【請求項１８】
前記第1の封止手段が、少なくとも1つの金属層および少なくとも1つのビアを含む、請求項14に記載の半導体ダイ。
【請求項１９】
前記第2の封止手段が、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸炭化ケイ素、およびポリイミドの少なくとも1つを含む、請求項14に記載の半導体ダイ。
【請求項２０】
前記半導体ダイが、少なくとも1つのデジタル論理ブロックおよび少なくとも1つのアナログブロックを含む、請求項14に記載の半導体ダイ。
【請求項２１】
音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、娯楽ユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、携帯情報端末(PDA)、固定位置のデータユニット、およびコンピュータの少なくとも1つに取り付けられる、請求項14に記載の半導体ダイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は全般に、シールリングを備える半導体ダイに関し、より具体的には、機械的には連続だが電気的には不連続なシールリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
図1は、上面図と断面図の両方で示された、半導体ダイ110の従来のシールリング100の例示である。シールリング100は、半導体ダイ110の周辺を囲み、水分および汚染から半導体ダイ110を隔離するのを助け、ダイシング中に引き起こされるクラックを防ぐ。シールリング100は、シリコン基板101上に形成され、接触部102、ビア104および106、ならびに金属部分103、105および107を含む。
【０００３】
半導体ダイ110は、デジタル論理回路111、アナログブロック112、および高周波(RF)ブロック113、114のような、様々なコンポーネントを含む。回路111のような、一部の従来のデジタル論理回路は、ノイズを引き起こす突然の電流のスパイクにさらされ、一方、一部の従来のアナログブロックおよびRFブロック(たとえばブロック112〜114)は、ノイズの影響を受けやすいことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一部の従来のシールリング(図示せず)は、ダイの周辺で電気的に連続であり、ダイの周辺の直接の電気的な経路によって、5デシベルから10デシベルのノイズが、影響を受けやすいアナログブロックおよびRFブロックに伝わることがあり、これは望ましくない。ノイズの伝達を防ぐ1つの従来の解決法が、図1の上面図に示される。具体的には、シールリング110が電気的に不連続であり、それによって、ノイズの伝達に重要な部分を阻害する。図1の上面図に示される解決法は、ノイズの一部を除去するには有効であり得るが、シールリング100が不連続であることで、有害な水分および他の汚染物が半導体ダイ110に侵入するようになる。現在、上で説明されたノイズ現象を低減しつつ、水分および汚染物が半導体ダイ110に侵入することも防ぐ、利用可能な解決法がない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
半導体ダイは、半導体ダイの周辺に配置された複数の不連続な導電性部分と、複数の導電性部分の間の不連続部内の絶縁バリアとを含む。導電性部分およびバリアは、半導体ダイの周辺に機械的に連続なシールリングを形成する。
【０００６】
半導体ダイを製造する方法は、半導体ダイの周辺に導電性のシールリングを備える半導体ダイを製造するステップを含む。導電性のシールリングは、複数の不連続部と、不連続部内の誘電体材料とを有する。方法はさらに、不連続部内の誘電体材料の少なくとも一部を除去して、不連続部内に間隙を形成し、その間隙内に絶縁材料を堆積して、半導体ダイの周辺に機械的に連続なシールリングを形成するステップを、含む。
【０００７】
半導体ダイは、半導体ダイの周辺を封止するための第1の手段を含む。第1の封止手段は、不連続であり導電性である。半導体ダイはさらに、半導体ダイの周辺を封止するための第2の手段を含む。第2の封止手段は絶縁性であり、第1の封止手段の不連続部内に位置する。第1および第2の封止手段は、半導体ダイの周りに機械的に連続なシールリングを形成する。
【０００８】
上記は、以下の詳細な説明をよりよく理解できるように、本開示の特徴および技術的利点をかなり広く概説したものである。本開示の特許請求の範囲の主題を形成する、さらなる特徴および利点が以下で説明される。本開示の同じ目的を実施することができるように他の構造を修正または設計するための基礎として、開示される概念および特定の実施形態を容易に利用できることが、当業者には理解されよう。そのような同等の構成が添付の特許請求の範囲に記載された開示の技術から逸脱しないことも、当業者には理解されよう。本開示の構成と動作方法の両方に関して本開示の特徴と考えられる新規の特徴は、さらなる目的と利点とともに、以下の説明を添付の図に関連して検討することによってよりよく理解されよう。しかし、各図は例示および説明のためのみのものであり、本開示の制限の定義を目的としたものではないことを明確に理解されたい。
【０００９】
本開示のより完全な理解のために、ここで、添付の図面と併せて以下の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】上面図と断面図の両方で示された、半導体ダイの従来のシールリングを示す図である。
【図２】本開示の実施形態を有利に使用できる、例示的なワイヤレス通信システムを示す図である。
【図３】本開示の一実施形態によって構成された、例示的なシールリングを示す図である。
【図４Ａ】本開示の一実施形態によって構成された、例示的なプロセスを示す図である。
【図４Ｂ】本開示の一実施形態によって構成された、図4Aのブロック401の動作中の例示的なシールリングの上面図である。
【図４Ｃ】本開示の一実施形態によって構成された、図4Aのブロック402の動作中の例示的なシールリングの上面図である。
【図４Ｄ】本開示の一実施形態によって構成された、図4Aのブロック402の動作中の例示的なシールリングの上面図である。
【図４Ｅ】本開示の一実施形態によって構成された、図4Aのブロック403の動作中の例示的なシールリングの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図2は、本開示の実施形態が有利に用いられ得る、例示的なワイヤレス通信システム200を示す。例示のために、図2は、3つの遠隔ユニット220、230、および240ならびに2つの基地局250、260を示す。ワイヤレス通信システムは、これよりも多くの遠隔ユニットおよび基地局を有してもよいことが認識されよう。以下でより詳細に論じられる実施形態によれば、遠隔ユニット220、230、および240はそれぞれ、シールリングを備える半導体ダイを用いる改善された半導体チップパッケージ225A、225B、および225Cを含む。図2には示されないが、以下で論じられる実施形態によれば、シールリングを備える半導体ダイは、基地局250、260にも含まれてよいことが理解される。図2は、基地局250、260ならびに遠隔ユニット220、230、および240からの順方向リンク信号280と、遠隔ユニット220、230、および240から基地局250、260への逆方向リンク信号290とを示している。
【００１２】
図2では、遠隔ユニット220はモバイル電話として示されており、遠隔ユニット230はポータブルコンピュータとして示されており、遠隔ユニット240はワイヤレスローカルループシステムにおけるコンピュータとして示されている。たとえば、遠隔ユニット220は、携帯電話、携帯型パーソナル通信システム(PCS)ユニット、携帯情報端末のようなポータブルデータユニットなどの、モバイルデバイスを含み得る。また、遠隔ユニット220は、メータ読み取り機器のような固定位置のデータユニットも含み得る。図2は、本開示の教示に従った遠隔ユニットを示すが、本開示は、これらの例示的な示されたユニットには限定されない。本開示は、半導体チップパッケージを含む任意のデバイスにおいて好適に用いられ得る。
【００１３】
図3は、本開示の一実施形態によって構成された、例示的なシールリング300を示す図である。シールリング300は、機械的には連続であるが電気的には不連続である。具体的には、シールリング300は、非連続な導電性部分301〜304を含み、導電性部分の間には、絶縁性部分305〜308によって構成される絶縁バリアがある。シールリング300の電気的に不連続な特性によって、シールリング300の周りのノイズの伝搬が低減し、これによって、図1に関して上で説明されたノイズ現象が改善する。
【００１４】
この例では、絶縁バリアは、実質的に水分の影響も受けない。つまり、半導体ダイ110の通常の使用において遭遇することがある程度予測され得る状況において、絶縁バリアが水分から保護する。加えて、絶縁バリアはまた、ナトリウムイオンのような様々な汚染物の影響も、実質的に受けない。絶縁性部分305〜308は、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸炭化ケイ素、ポリイミドなどのような、任意の様々な材料を含み得る。図3に示される導電性部分301〜304および絶縁バリアの構成は一例に過ぎず、実施形態は、たとえば図4Eに示されるような、他の構成を含み得る。
【００１５】
図4Aは、本開示の一実施形態によって構成された、例示的なプロセス400の図である。プロセス400は、たとえば、チップパッケージの製造およびチップパッケージの取り付けの時に加えて、半導体ダイの製造の時にも実行され得る。
【００１６】
ブロック401において、半導体ダイは、半導体ダイの周辺に導電性のシールリングを伴って製造され、導電性のシールリングは、中に複数の不連続部を有し、不連続部内に誘電体材料を有する。半導体ダイおよび導電性のシールリングは、従来のダイ製造方法または今後開発される方法を用いて、製造され得る。一例では、導電性のシールリングは、複数の金属層およびビアを含むが、実施形態は、導電性シールリングの様々な構造のいずれをも含み得る。導電性のシールリングに用いられ得る金属の例には、アルミニウム、銅、タングステンなどがある。誘電体材料の例には、二酸化ケイ素、フッ素化ケイ酸塩ガラスなどがある。ブロック401における動作の例が、図4Bに示される。
【００１７】
ブロック402において、不連続部内の誘電体材料の少なくとも一部が除去されて、不連続部内に間隙を形成する。たとえば、いくつかの実施形態は、誘電体材料の領域を露出させるマスクをダイに堆積して、誘電体材料の露出される領域をエッチングするステップを含む。ブロック402における動作の例が、図4Cおよび図4Dに示される。
【００１８】
ブロック403において、絶縁材料が間隙内に堆積され、半導体ダイの周辺に機械的に連続なシールリングを形成する。たとえば、間隙内に、窒化ケイ素のような絶縁体を堆積するために、1つまたは複数の堆積プロセスが実行され得る。シールリングの例が図3に示され、絶縁材料が、導電性部分301と302との間のセクション306として堆積される。ブロック403における動作の例が、図4Eに示される。様々な実施形態において、ブロック401〜403の動作は、後処理の一部ではなく、通常の半導体製造プロセスの一部である。
【００１９】
ブロック404において、機械的に連続なシールリングを形成した後で、ダイがダイシングされる。この例では、シールリングの機械的に連続的な特性が、ダイシングプロセスの間に、微小なクラックが半導体ダイに達するのを防ぐように働く。そのような「クラック防止」機能が、図4Eに関して以下でより詳細に説明される。
【００２０】
ブロック405において、半導体ダイは、チップパッケージ内に取り付けられる。たとえば、ブロック406において、半導体ダイは、1つまたは複数の他のダイと積層されて、チップパッケージを形成することができ、チップパッケージは次いで、音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、娯楽ユニット、ナビゲーションデバイス、通信デバイス、携帯情報端末(PDA)、固定位置のデータユニット、コンピュータなどのようなデバイスに取り付けられる。プロセス400は、一連の別個の動作として示されているが、実施形態の範囲はそのようには限定されない。実施形態は、プロセス400の動作を、追加し、省略し、または修正してもよい。
【００２１】
図4Bは、本開示の一実施形態によって構成された、図4Aのブロック401の動作中の例示的なシールリング500の上面図である。図4Bは、例示的な不連続部501のより詳細な図を示す。不連続部501は、単純な間隙ではなく、半導体ダイ110の内部から半導体ダイ110の外部への不連続部501を通る直線経路が存在しないように、端部502および端部503が横方向に重複するという構成を有する。不連続部501はまた、ネクタイピン型の溝505および506を含み得る。
【００２２】
1つの例示的なプロセスでは、半導体ダイ110は、図4Aのブロック401におけるように、不連続部501を有するシールリング500を伴って製造される。誘電体材料510は、端部502、503の間の空間を占有する。
【００２３】
図4Cは、本開示の一実施形態によって構成された、図4Aのブロック402の動作中の例示的なシールリング500の上面図である。具体的には、図4Cにおいて、マスク515が適用されて空間420を露出したままにする。
【００２４】
図4Dは、本開示の一実施形態によって構成された、図4Aのブロック402の動作中の例示的なシールリング500の上面図である。空間420の中の誘電体材料510の少なくとも一部を除去するために、エッチングが実行される。一例では、誘電体材料510は、反応性イオンエッチング(RIE)によってエッチングされるが、実施形態の範囲は、特定のエッチングプロセスには何ら限定されない。エッチングのような、従来の誘電体の除去プロセスは、金属材料(たとえば、図3の金属層およびビアの材料)の除去には通常は用いられない。したがって、この例では、端部502、503について示される形状は、半導体ダイ110の製造中にパターニングされるので、不連続部501のネクタイピン型の溝505、506は、誘電体材料510が除去されるにつれて現れる。エッチングが実行された後、マスク515は除去され得る。
【００２５】
図4Eは、本開示の一実施形態によって構成された、図4Aのブロック403の動作中の例示的なシールリング500の上面図である。例示的なプロセスについて続けると、次いで、絶縁材料の栓601を作成するために堆積が実行され、これによって、不連続部501の中に、水分および他の汚染物に対するバリアを作成する。一例では、栓601は、化学気相蒸着(CVD)によって堆積される。スパッタ堆積、低圧CVD、大気圧CVD、およびプラズマ増強CVDのような他のプロセスが用いられてもよいので、実施形態の範囲はCVDには限定されない。図4Eの例示的な実施形態で注目すべきことは、ネクタイピン型の栓601を備える端部502、503の連結構成である。不連続部501および栓601のこの設計は、機械的な安定性を実現し、端部502、503が物理的に切り離されず、または栓601から分離されないようにするのを確実にする助けとなる。
【００２６】
栓601による端部502、503の連結構成はまた、この例では、ダイシングプロセスの際のクラックを防止できるという点で注目に値する。上で言及されたように、半導体ダイ110の内部から半導体ダイ110の外部への、不連続部501を通る直線経路は存在しない。そのような構成は、クラックが半導体ダイ110の内部に侵入し得る確率を低くするのに役立つ。
【００２７】
図3から図4Eは、不連続部および絶縁バリアの2つの例示的な設計を示すが、実施形態の範囲はそのようには限定されない。たとえば、所与の不連続部の形状は、図3から図4Eに示されるものとは異なっていてもよい。加えて、所与のダイの不連続部の数は、ダイの特性を含む任意の様々な理由で選択され得る。たとえば、不連続部は通常、ダイ内の機能ブロックの境界に対応するシールリングの部分に配置されるが、ダイの中のブロックの数およびブロックの種類が、技術者が配置および不連続部の数を選択する際の参考になり得る。さらに、上の例は、所与のダイに対して単一のシールリングを示すが、他の実施形態では、1つのダイに対して2つ以上のシールリングを有してもよい。
【００２８】
様々な実施形態が、従来技術に対して1つまたは複数の利点を実現する。たとえば、一部の従来の設計は、水分および汚染物の影響を受けやすい、電気的および物理的に不連続なシールリングを用いる。一方、本開示の様々な実施形態は、水分および汚染物の影響を実質的に受けず、ダイの中の機能ブロック間の干渉の伝達を低減する、シールリングを提供する。
【００２９】
本明細書で説明される方法は、用途に応じて様々なコンポーネントによって実施され得る。たとえば、これらの方法は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアまたはそれらの任意の組合せで実施することができる。ハードウェア実装形態の場合、処理ユニットは、本明細書で説明する機能を実行するように設計された、1つもしくは複数の特定用途向け集積回路(ASIC)、デジタル信号プロセッサ(DSP)、デジタル信号処理デバイス(DSPD)、プログラマブル論理デバイス(PLD)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、他の電子ユニット、またはそれらの組合せ内で実装されてもよい。
【００３０】
ファームウェアおよび/またはソフトウェア実装形態の場合、これらの方法は、本明細書で説明する機能を実行するモジュール(たとえば、プロシージャ、関数など)によって実装されてもよい。本明細書で説明する方法を実施する際に、命令を有形に具現化する任意の機械可読媒体を使用してもよい。たとえば、ソフトウェアコードはメモリに記憶され、プロセッサユニットにより実行されてもよい。メモリは、プロセッサユニット内に実装されてもよく、またはプロセッサユニットの外部に実装されてもよい。本明細書では、「メモリ」という用語は、長期メモリ、短期メモリ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、または他のメモリのいずれかの種類を指し、特定の種類のメモリまたは特定の数のメモリ、またはメモリが記憶される媒体の特定の種類に何ら限定されない。
【００３１】
ファームウェアおよび/またはソフトウェアで実装する場合、機能は、コンピュータ可読媒体上に1つもしくは複数の命令またはコードとして記憶されてもよい。この例には、データ構造によって符号化されたコンピュータ可読媒体、およびコンピュータプログラムによって符号化されたコンピュータ可読媒体が含まれる。コンピュータ可読媒体は、物理的なコンピュータ記憶媒体を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の使用可能な媒体であってもよい。限定ではなく、一例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD-ROMもしくは他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージもしくは他の磁気記憶デバイス、または、所望のプログラムコードを命令またはデータ構造の形で記憶するのに使用することができ、かつコンピュータからアクセスすることのできる任意の他の媒体を備えてよく、本明細書で使用するディスク(diskおよびdisc)は、コンパクトディスク(CD)、レーザディスク、光ディスク、デジタル多用途ディスク(DVD)、フロッピィディスク、およびブルーレイディスクを含み、ディスク(disk)は通常、データを磁気的に再生し、一方、ディスク(disc)はデータをレーザによって光学的に再生する。上記の組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲内に含めるべきである。
【００３２】
命令および/またはデータは、コンピュータ可読媒体上に記憶されるだけでなく、通信装置に含まれる伝送媒体上の信号として提供されてもよい。たとえば、通信装置は、命令およびデータを示す信号を有する送受信機を含み得る。命令およびデータは、1つまたは複数のプロセッサに特許請求の範囲において概説する機能を実施させるように構成される。
【００３３】
本開示およびその利点について詳しく説明したが、添付の特許請求の範囲によって規定される本開示の技術から逸脱することなく、本明細書において様々な変更、代用および改変を施せることを理解されたい。さらに、本出願の範囲は、本明細書において説明したプロセス、機械、製造、物質組成、手段、方法、およびステップの特定の実施形態に限定されるものではない。当業者には本開示から容易に理解されるように、本明細書で説明した対応する実施形態と実質的に同じ機能を実行する、または実質的に同じ結果を実現する、現存するまたは今後開発されるプロセス、機械、製造、物質組成、手段、方法、またはステップを、本開示に従って利用してもよい。したがって、添付の特許請求の範囲は、そのようなプロセス、機械、製造、物質組成、手段、方法、またはステップを範囲内に含むものである。
【符号の説明】
【００３４】
110  半導体ダイ
300  シールリング
301  導電性部分
305  絶縁性部分
501  不連続部
502  端部
505  ネクタイピン型の溝
510  誘電体材料
515  マスク
601  栓
【図１】
0005601738.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005601738.tif 000004
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
0005601738.tif 000006
【図４Ｃ】
0005601738.tif 000007
【図４Ｄ】
0005601738.tif 000008
【図４Ｅ】
0005601738.tif 000009