(57)【要約】      （修正有）【課題】信号の伝搬を低下させると共に水分の浸透を減少させるためのシールリング構造を提供する。【解決手段】ＩＣ１０は、２つのシールリングである外側リング１１及びこれに包囲された内側リング１２を含む。内側及び外側リング１１、１２間のノイズ結合は基板のドーピングを遮断し、基板を通る高抵抗経路を形成する。外側リング１１は開口部１３を有すると共に、内側リング１２は開口部１４を有する。開口部１３及び１４は、互いに一列に並ばず、互いにオフセットしている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路のためのシールシステムであって、
前記集積回路を包囲し、少なくとも１つのギャップを含む第１のシールリングと、
前記第１のシールリングを包囲し、前記第１のシールリングの前記少なくとも１つのギャップからオフセットする少なくとも１つのギャップを含む第２のシールリングと、
を具備するシールシステム。
【請求項２】
各ギャップの下に、前記ギャップを横切る信号の伝搬に対する抵抗率を増加させるように、より少なく高濃度ドープされた領域をさらに具備する請求項１に記載のシールシステム。
【請求項３】
前記第１のシールリングに接続された少なくとも１つの接地パッドをさらに具備する請求項１に記載のシールシステム。
【請求項４】
前記第１のシールリングは少なくとも２つのギャップを具備し、前記第２のシールリングは少なくとも２つのギャップを具備する請求項１に記載のシールシステム。
【請求項５】
前記第２のシールリングに接続された少なくとも１つの接地パッドをさらに具備する請求項１に記載のシールシステム。
【請求項６】
集積回路のためのシールシステムであって、
前記集積回路を包囲し、少なくとも１つのギャップを含む第１のシール手段と、
前記第１のシール手段を包囲し、前記少なくとも１つのギャップからオフセットする少なくとも１つのギャップを含む第２のシール手段と、
を具備するシールシステム。
【請求項７】
各ギャップの下に、前記ギャップを横切る信号の伝搬に対する抵抗率を増加させるように、より少なく高濃度ドープされた領域をさらに具備する請求項６に記載のシールシステム。
【請求項８】
前記第１のシール手段に接続された接地手段をさらに具備する請求項６に記載のシールシステム。
【請求項９】
前記第１のシール手段は少なくとも２つのギャップを具備し、前記第２のシール手段は少なくとも２つのギャップを具備する請求項６に記載のシールシステム。
【請求項１０】
前記第２のシール手段に接続された接地手段をさらに具備する請求項６に記載のシールシステム。
【請求項１１】
前記接地手段は、前記ＩＣ上のピンを介して接地される請求項１０に記載のシールシステム。
【請求項１２】
集積回路のためのシールシステムであって、
前記集積回路を包囲するシールリングを具備し、前記シールリングは、入口部分及び出口部分を有する少なくとも１つのチャネルを含み、前記入口部分は前記出口部分からオフセットするシールシステム。
【請求項１３】
前記チャネル内に、前記チャネルを横切る信号の伝搬に対する抵抗率を増加させるように、より少なく高濃度ドープされた領域をさらに具備する請求項１２に記載のシールシステム。
【請求項１４】
前記入口は前記出口から少なくとも１００μｍだけ離間される請求項１２に記載のシールシステム。
【請求項１５】
集積回路のためのシールシステムであって、
前記集積回路を包囲するシール手段を具備し、前記シール手段は、入口部分及び出口部分を有する少なくとも１つの分離手段を含み、前記入口部分は前記出口部分からオフセットするシールシステム。
【請求項１６】
前記分離手段内に、前記分離手段を横切る信号の伝搬に対する抵抗率を増加させるように、より少なく高濃度ドープされた領域をさらに具備する請求項１５に記載のシールシステム。
【請求項１７】
シールシステムを備える集積回路であって、
前記集積回路を包囲し、少なくとも１つのギャップを第１のシールリングと、
前記第１のシールリングを包囲する第２のシールリングと、
を具備する集積回路。
【請求項１８】
集積回路のためのシールシステムを形成する方法であって、
前記集積回路を包囲し、少なくとも１つのギャップを含む第１のシールリングを形成することと、
前記第１のシールリングを包囲し、前記第１のシールリングの前記少なくとも１つのギャップからオフセットする少なくとも１つのギャップを含第２のシールリングを形成することと、
を具備する方法。
【請求項１９】
各ギャップの下に、前記ギャップを横切る信号の伝搬に対する抵抗率を増加させるように、より少なく高濃度ドープされた領域を形成することをさらに具備する請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的には集積回路（ＩＣ）に関する。より具体的には、本開示は、信号の伝搬を低下させると共に水分の浸透を減少させるためのシールリング構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールリングは、金属、例えば銅、アルミニウム、または金からなるリングであり、ＩＣの周辺の周りに作製され、ダイシング処理中にＩＣに亀裂が生じるのを防止する。シールリングを使用する他の利点は、これが水分に対するバリアとして機能するということである。即ち、長期に亘ってＩＣが水分に曝されると、シールリングの使用なしでは、ＩＣの性能が劣化する可能性がある。
【０００３】
しかし、このようなシールリングの使用は、不要なノイズ/信号の伝搬を含む難点もある。しばしば、ノイズ源、例えばＩＣ上に配置されたデジタル信号入力/出力パッド、クロック入力パッド、パワーアンプ等がノイズを発生し、これがシールリングに沿って伝搬し、ＩＣ上の他のデバイスの動作を妨害する可能性がある。これは厄介な問題であり、何故なら、ＩＣ上のこれらのデバイスは、別途意図され且つ設計されていない限り、互いに隔離されていないからである。
【０００４】
従来、シールリングには２つの形態がある。第１には、金属製の１つの堅牢なコンポーネントからなる単一シールリングが使用されている。このシールリングの下の基板は、通常ドープされると共にビア（vias）によって金属の底部に接続され、金属シールリングに対する最良の基板接続が形成される。これは、ＩＣの水分汚染を減少させることに役立つが、しかし、このタイプのリングは、ＩＣ上においてノイズ信号がノイズ源からシールリングに沿って他のデバイスに伝搬することを許容する。
【０００５】
このノイズ伝搬の問題を軽減するため、単一シールリングは、幾つかの「切れ目」（breaks）または間欠的な破断部（intermittent interruptions）を組み込んで使用されている。これは、ノイズ伝搬の問題を減少させることに役立つが、水分がシールリングのこれらの切れ目を通してＩＣに入り込むと共にデバイス性能を長期に亘って劣化させる可能性があるため、信頼性に対するリスクをもたらす。
【発明の概要】
【０００６】
本開示は、破断シールリング（broken seal ring）を作成する方法を対象とし、このシールリングは、シールリングの伝導経路を破断することによってノイズ伝搬を減少させる一方で、ＩＣへ浸透する水分量を最少化するものである。
【０００７】
具体的には、本開示は、集積回路のためのシールシステムを対象とし、ここで、第１のシールリングが、集積回路を包囲すると共に、少なくとも１つのギャップを有する。第２のシールリングが、第１のシールリングを包囲すると共に、第１のシールリングのギャップからオフセットする少なくとも１つのギャップを有する。
【０００８】
さらに、本開示は、集積回路のためのシールシステムを対象とし、これは、集積回路を包囲すると共に、少なくとも１つのチャネルを備えるシールリングを含む。このチャネルは入口部分及び出口部分を含む。入口部分は出口部分からオフセットする。
【０００９】
さらに、本開示は、シールシステムを備える集積回路を対象とし、ここで、第１のシールリングが、集積回路を包囲すると共に、少なくとも１つのギャップを有する。第２のシールリングが、第１のシールリングを包囲する。
【００１０】
さらに、本開示は、集積回路を包囲する第１のシールリングを形成することによって集積回路のためのシールシステムを形成する方法を対象とする。第１のシールリングは少なくとも１つのギャップを含む。この方法はまた、第１のシールリングを包囲する第２のシールリングを形成することを含み、ここで、第２のシールリングは、第１のシールリングのギャップからオフセットする少なくとも１つのギャップを含む。
【００１１】
以上は、本開示の特徴及び技術的利点をかなり概略的に説明し、以下の本開示の詳細な説明をより理解できるようにするためのものである。本開示の追加の特徴及び利点が以下に記載され、それらは本開示の特許請求の範囲の主題を形成する。当業者によれば、開示された概念及び特定の実施形態は、本開示の同じ目的を実施するための他の構造を変形または設計するための基礎として容易に利用可能なものであることを理解できるであろう。また、当業者によれば、このような同等の構成が、付随する特許請求の範囲に記載の本開示の精神または範囲から離れるものではないことを理解できるであろう。本開示の特徴として考えられる新規な特徴は、その構成及び動作方法の両者に関し、目的及び利点と共に、添付の図面を参照して以下の記載からより理解できるであろう。しかし、これらの図面の夫々は、図示及び記載の目的で提供されるものであり、本開示の限定を定義することを意図するものではないことを明確に理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】図１Ａは、従来のシールリングを有するＩＣデバイスの概略図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、従来のシールリングを有するＩＣデバイスの概略図である。
【図２】図２は、例示の二重破断シールリングの概略図である。
【図３Ａ】図３Ａは、二重破断シールリングの代替構造の概略図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、二重破断シールリングの代替構造の概略図である。
【図４】図４は、二重破断シールリングの代替実施形態の概略図である。
【図５】図５は、開示の実施形態が有利に採用される可能性がある無線通信システムを示す概略図である。
【詳細な説明】
【００１３】
図１Ａは、従来のシールリング５１を有するＩＣ１００、例えば高周波（ＲＦ）ＩＣの概略図である。このシールリング５１は、切れ目または破断部を有していない。上述のように、ノイズ源１５によって発生された信号が、シールリング５１に沿って伝搬すると共にＩＣ上の他のデバイスの性能を妨害する可能性がある。例えば、ＩＣ１００は低ノイズアンプ（ＬＮＡ）１６を含み、これはノイズの影響に感応なデバイスである。ＬＮＡ１６はノイズに感応であるため、これはＩＣ１００上においてノイズ源１５からできるだけ離間するように配置されている。しかし、当業者であれば理解できるように、ＬＮＡ１６は、それでもなお、ノイズ源によって生成されたノイズの悪影響を、シールリング５１を通るノイズの伝搬によって受けることとなる。
【００１４】
図１Ｂは、異なる従来のシールリング６１を有するＩＣ１０１の概略図である。上述のように、このシールリング６１は、シールリング６１内に切れ目または開口部６２を組み込んでいる。このような開口部６２は、ノイズ源１５によって生成されたノイズがシールリング６１を通してＬＮＡ１６に伝搬するのを減少させるように、作成処理中に形成可能である。しかし、シールリング６１の場合、シールリング５１と比較して、ノイズ伝搬特性が改善される一方で、ＩＣ１０１が、開口部６２を通して浸透する水分（図１ＢにおいてＨ２Ｏとして示される）に対してより感応となる。
【００１５】
図２は、二重破断シールリングを含むＩＣ１０の概略図である。このＩＣ１０は、２つのシールリング、即ち、外側リング１１及びこれに包囲された内側リング１２を含む。内側及び外側シールリング１１、１２間のノイズ結合は、幾つかの態様によって減少可能となる。例えば、これら２つのシールリング１１、１２間で基板のドーピングを遮断し、基板を通る高抵抗経路を形成することができる。他の選択肢では、各シール切れ目内で基板のドーピングを遮断し、基板を通る高抵抗経路を形成することができる。代わりにまたは追加的に、各シールリングのセグメント上に接地接続を配置し、ノイズ状電流または信号を減少させることができる。接地接続数が限定されている場合、１つの実施形態では、内側シールリング１２の全セグメントを接地接続する。
【００１６】
１つの実施形態において、基板は半導体、例えばシリコンからなる。他の実施形態において、基板はセラミックからなる。便宜上、基板はシリコンとして言及するが、他の基板（例えばガリウム砒素）も考慮されている。
【００１７】
外側シールリング１１は、内側シールリングを包囲するのにあたり、水分の浸透を減少させるように、内側シールリング１２の幾つかの部分と重なることが注目される。図２に示されるように、外側リング１１は開口部１３を有すると共に、内側リング１２は開口部１４を有する。開口部１３及び１４は、互いに一列に並ばず、実際には、互いにオフセットしている。このオフセットは図３Ａにより明確に示されている。開口部１３及び１４間のオフセットは、大気からの水分がＩＣ１０へ浸透する可能性を減少させる。図２に示されるように、水分（Ｈ２Ｏとして示される）は、開口部１３を通して浸透できる可能性がある一方で、この水分はＩＣ１０へ直ちに浸透することはない。なお、この水分が浸透すると、ＩＣ１０内のコンポーネント、例えばトランジスタ１７にダメージを与える可能性がある。この水分は、内側シールリング１２によって遮断される。
【００１８】
開口部１３及び１４は、外側リング１１及び内側リング１２の周辺に沿ったどの位置にでも形成可能である。１つの実施形態において、開口部１３及び１４は、ＩＣ１０への水分の浸透の可能性を減少させるように、約１００μｍ（またはそれ以上）互い違いとなるような分離を含む。開口部１３及び１４の１つの目的は、周辺に沿ったノイズの伝導を止めることである。１つの実施形態において、開口部は、各シールリング１１及び１２の基板層と共に金属層を通る切断部からなる。開口部１３、１４の例示の幅は２０μｍ〜５０μｍである。
【００１９】
図２は、外側シールリング１１上に３つの開口部、内側シールリング１２上に３つの開口部を示すが、各リングに追加の開口部が付与される可能性がある。さらに、各シールリング１１及び１２は、単一開口部のみを有する可能性がある。１つの実施形態において、外側シールリング１１は開口部を有しておらず、内側シールリング１２は複数の開口部を有する。さらにまた、内側リング１２は、ＩＣ１０へのノイズの伝搬を減少させる一方で、水分抵抗を依然増加させるような態様で、外側リング１１よりも多くの開口部を含む可能性がある。さらにまた、ＩＣ１０上でノイズに特に感応なデバイス（例えばＬＮＡ１６）の概ね付近において、内側リング１２に対して複数の開口部が追加される可能性がある。内側リング１２が複数の開口部を含む場合、外側リング１１は、望ましくは、開口部１３が内側リング１２の最も近い開口部からオフセットするように配置される。
【００２０】
１つの実施形態において、開口部１４は、ノイズ発生エレメント１５またはノイズ感応コンポーネント（例えばＬＮＡ１６）の付近（または各側）となるように、内側シールリングに形成される。そして、シールリングセグメントには専用の接地が配備される（図４）。図には示していないが、ＬＮＡ１６は、下部左側（図２に示される下部右側の反対側）に配置可能である。この場合、Ｌ形シールリングセグメントは専用の接地を有することとなる。
【００２１】
他の実施形態において、シールリングは、ノイズ発生コンポーネントまたはノイズ感応コンポーネントの付近にのみ、単一開口部を備える。この場合、開口部は、これらのノイズ発生エレメント及びノイズ感応エレメント間の最短の経路を妨害する。
【００２２】
ギャップを互い違いにすると、水分がＩＣへ浸透するために移動する平均行程が増加すると共に、水分の大きな割合の部分が２つのシールリング間に留まるようになる。単一切断部を有する単一シールリングは、微細な隙間が外部からＩＣ内部への直接的な水分経路を形成することを許容する。二重シールリングの互い違いの切断部は、連続的な微細な隙間が外部から内部へ発展することを困難にする。
【００２３】
１つの実施形態において、開口部１３、１４の下側の基板（例えばシリコン）は、高濃度ドープ（heavily doped）されることができる。開口部１３、１４ができるだけノイズに対する抵抗となるように、シリコンドーピングが典型的には遮断される。各ギャップ１３、１４内のノイズに対する抵抗率は、ギャップ１３、１４の下側で基板内のドーピングプロファイルを変更するかまたはこれを完全に遮断し、ギャップ１３、１４を横切る信号の伝搬を減少させることにより、増加させることができる。
【００２４】
他の実施形態において、開口部１３、１４内で基板上に誘電体が配設される。さらに他の実施形態において、電気回路を含む領域もまた、内側シールリング１２の頂部金属の高さまで誘電体で満たされる。外側領域にもまた誘電体が配設可能である。このような外側領域が設けられるのは、外側金属リング１１と基板エッジとの間で基板上にいくらかのスペースが存在する場合である。
【００２５】
図３Ｂは、代替実施形態を示す。図示のように、単一幅広シールリング２０を作成すると共に、幅広シールリング２０を通してチャネル２３を形成することにより、水分の減少及びノイズの伝搬の減少を達成することが可能となる。このチャネル２３の入口及び出口部分は互いにオフセットしている。望ましくは、チャネル２３の入口及び出口部分は少なくとも１００μｍ〜約２００μｍだけ離間される。より一般的にいうと、このオフセットは、回路ブロック寸法よりも小さい。図３Ｂに示される構造は、図３Ａに示される構造と同様に、水分がＩＣへ浸透するのを困難にする。
【００２６】
チャネル２３を形成ことはまた、幅広シールリング２０が２つの部分２１及び２２に分割されることにより、ノイズの伝搬を減少させる。シールリング間のギャップは、シールリング２０の金属よりもノイズ電流/信号に対してより大きな抵抗となる。１つの実施形態において、チャネルの下のシリコンが、シールリングの下と同じ抵抗率となるようにドープされる。例えば、ｐ＋ドーパントがチャネルに対して添加可能で、これはシールリングの下と同じドーパントである。チャネルは、水分の問題を回避するように、概ね２００μｍ〜３００μｍとすることができる。チャネル２３が長くなるほど、水分に対する抵抗は大きくなるが、長い寸法によってノイズの遮断は弱くなる。ノイズ信号の伝達に対する開口部の抵抗がなるべく大きくなるように、シリコンドーピングが減少されるまたは完全に遮断されることができる。
【００２７】
図４は、他の実施形態を示し、これは、図３Ａに示される平行シールリングの実施形態または図３Ｂに示される幅広シールリングの実施形態のいずれとも共に使用可能である。図４は、非隣接開口部を有する２つの平行シールリング１１、１２を示す。しかし、図４のデバイスはまた、切断内側シールリング１２の各部分に接続されたパッド４１及び４２を組み込んでいる。パッド４１及び４２は、ボード上のパッケージの外側でまたはＩＣ４０１から来るピンを通して接地可能となる。パッド４１、４２は、シールリング１２の部分が接地され、これによりさらにノイズの伝搬を減少させることを可能とする。代わりに、破断シールリングの単一部分のみにパッドが追加される可能性や、或いは２つのリングの実施形態では、これらのリングの１つのみにパッドが追加される可能性もある。なるべく多くの接地を利用することが有利である。１つの実施形態において、複数の接地パッドがシールリングの非常に近くに配置される。他の実施形態において、接地パッドが破断シールリングセグメントの両側に配置される。例えば、ＬＮＡ１６の近傍に、ＬＮＡ１６の両側で切れ目を有するセグメントを形成することにより、ＬＮＡ１６の両側でシールリングに接地パッドを追加することができる。しかし、接地することが非常に限られている場合、重要なセグメントに対してのみ１つの接地を適用することができる。
【００２８】
図５は、開示の実施形態が有利に採用される可能性がある例示の無線通信システム５００を示す。図示の都合上、図５は、３つの遠隔ユニット１２０、１３０、及び１５０と共に２つの基地局１４０を示す。典型的な無線通信システムは、より多くの遠隔ユニット及び基地局を有する可能性があることを理解できるであろう。遠隔ユニット１２０、１３０、及び１５０は、夫々二重破断シールリング１２５Ａ、１２５Ｂ、及び１２５Ｃを有するＩＣを含み、これらは以下にさらに述べる開示の実施形態である。図５は、基地局１４０から遠隔ユニット１２０、１３０、及び１５０への送信リンク信号１８０と、遠隔ユニット１２０、１３０、及び１５０から基地局１４０への返信リンク信号１９０とを示す。
【００２９】
図５において、遠隔ユニット１２０は移動電話として示され、遠隔ユニット１３０は携帯コンピュータとして示され、遠隔ユニット１５０は無線局地ループシステムにおける位置固定遠隔ユニットとして示される。例えば、遠隔ユニットは、携帯電話、携帯型の個人通信システム（ＰＣＳ）ユニット、携帯データユニット例えば個人データ補助機器、または位置固定データユニット例えばメータ読み出し機器である。図５は、開示の教示に係る遠隔ユニットを示すが、本開示はこれらの例示的な図示のユニットに限定されない。本開示は、二重破断シールリングを有するＩＣを含むいかなるデバイスにも適切に採用される可能性がある。
【００３０】
従って、開示されるシールリング構造は、ノイズの基板結合を減少させることにより、基板ノイズからのＩＣデバイスの隔離を改良することを理解できるであろう。回路性能は改良され、例えば低ノイズアンプの感度及びノイズ指数が改良され、ラジオ受信システムの感度がより良好となる。
【００３１】
以上、本開示及びその利点が詳細に記載されたが、付随する特許請求の範囲で規定される開示の精神または範囲から離れることなく、様々な変形、置換、及び変更が可能であることを理解すべきである。例えば、２つのシールリングが記載されているが、２つよりも多いシールリングも考慮されている。同様に、以上の記載は、アナログ成分を含むダイに関するが、全てのデジタルダイ、例えばマイクロプロセッサは、デジタル信号を隔離するように、開示のシールリングを含むことができる。また、本件出願の範囲は、明細書に記載されるプロセス、機械、製造、物の組成、手段、方法、及び工程の特定の実施形態に制限されることを意図するものではない。当業者であれば、本開示から、ここに記載の対応の実施形態と実質的に同じ機能を達成するまたは同じ結果を達成する既存または後に開発されるプロセス、機械、製造、物の組成、手段、方法、または工程が、本開示に従って利用可能であることを理解できるであろう。従って、付随する特許請求の範囲は、このようなプロセス、機械、製造、物の組成、手段、方法、または工程をその範囲に含むことを意図している。
【図１Ａ】
2015222823.tif 000003
【図１Ｂ】
2015222823.tif 000004
【図２】
2015222823.tif 000005
【図３Ａ】
2015222823.tif 000006
【図３Ｂ】
2015222823.tif 000007
【図４】
2015222823.tif 000008
【図５】
2015222823.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月3日(2015.8.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路のためのシールシステムであって、
前記集積回路を包囲し、少なくとも１つのギャップを含む第１のシールリングと、
前記第１のシールリングを包囲し、前記第１のシールリングの前記少なくとも１つのギャップからオフセットする少なくとも１つのギャップを含む第２のシールリングと、
を具備するシールシステム。
【外国語明細書】
2015222823000001.pdf