專利名稱：分離圓片中的含有微機(jī)電系統(tǒng)的芯片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件的生產(chǎn)制造工藝，特別是分離圓 片中的含有微機(jī)電系統(tǒng)的芯片的方法。
技術(shù)背景含有可動(dòng)結(jié)構(gòu)的MEMS器件，主要有兩個(gè)特點(diǎn)第一是MEMS器件帶 有可動(dòng)結(jié)構(gòu)；第二由結(jié)構(gòu)層和支撐層形成的多層器件。在劃片的過程中，可 動(dòng)部件極易被污染或損傷，這使得圓片中的含有微機(jī)電系統(tǒng)的芯片的分離變 得比較困難。現(xiàn)有技術(shù)的一種方法是，在劃片前對(duì)MEMS可動(dòng)結(jié)構(gòu)層涂聚合物，保護(hù) 了可動(dòng)結(jié)構(gòu)，也使得劃片過程中結(jié)構(gòu)不易被污染，但劃片完以后，需要增加 工序?qū)π酒M(jìn)行后續(xù)清洗處理，為了防止MEMS結(jié)構(gòu)粘連， 一般采用升華法 或超臨界干燥法進(jìn)行MEMS結(jié)構(gòu)釋放，工作量大，成品率低，成本高。同時(shí) 涂聚合物后往往使結(jié)構(gòu)發(fā)生扭曲變形，在去除聚合物以后，變形的微結(jié)構(gòu)也 無(wú)法恢復(fù)到原有狀態(tài)，這對(duì)器件的性能及可靠性影響很大?，F(xiàn)有技術(shù)的另 一種方法是，在MEMS可動(dòng)結(jié)構(gòu)犧牲層釋放之前劃片至一 定深度，支撐層保留100um左右，在最后釋放完成后進(jìn)行裂片取片。它是通 過在圓片的待切割位置先切割深槽的方法來(lái)減少劃片所需的外力，這種方法 雖然避免了劃片對(duì)可動(dòng)結(jié)構(gòu)較大的損傷，但是在釋放過程中提高了對(duì)工藝的 要求，還有可能損傷整個(gè)圓片?，F(xiàn)有技術(shù)的另 一種方法是，將MEMS犧牲層釋放工藝放于劃片之后，這 樣就保證了在劃片的過程中沒有可動(dòng)的微機(jī)械結(jié)構(gòu)，這個(gè)方法需要對(duì)各個(gè)獨(dú) 立的單元進(jìn)行微結(jié)構(gòu)釋放，消耗了巨大的工藝成本，而且成品率、 一致性不 能得到保證。現(xiàn)有技術(shù)的所有上述方法都有其自身致命的缺陷，因此希望有一個(gè)好的 方法，它能高效地應(yīng)用于圓片中帶可動(dòng)結(jié)構(gòu)的MEMS芯片的分離，分離的芯 片結(jié)構(gòu)表面潔凈，MEMS微結(jié)構(gòu)損傷低，能提高成品率，提高器件的性能和 可靠性，成本和生產(chǎn)效率方面也進(jìn)一步受益。
針對(duì)上述缺陷，本發(fā)明提供的分離圓片中的含有微機(jī)電系統(tǒng)的芯片的方法，通過在MEMS芯片的可動(dòng)結(jié)構(gòu)周圍制造保護(hù)環(huán)，保護(hù)MEMS可動(dòng)結(jié)構(gòu)， 在芯片上保護(hù)環(huán)之間設(shè)置劃片槽，劃片槽可用半導(dǎo)體工藝在制造MEMS結(jié)構(gòu) 時(shí)同步制造有一定深度的劃片槽，也可僅在芯片上留置槽距，用粘性可變的 膜固定芯片，在與之相對(duì)的另一面襯底支撐層表面上用半導(dǎo)體工藝制作劃片 對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記與其相對(duì)的另一面結(jié)構(gòu)層上的劃片槽——對(duì)應(yīng)，在襯底 支撐層上從劃片對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記處劃片，將含有MEMS芯片的圓片進(jìn)行分割，然后 使膜的粘性降低，將芯片和膜進(jìn)行分離。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的分離圓片中的含有微機(jī)電系統(tǒng)的芯片的 方法，通過在MEMS芯片的結(jié)構(gòu)四周制造保護(hù)環(huán)，使用粘性可變的膜固定芯 片，在所述芯片被固定的^5出上對(duì)含有芯片的圓片進(jìn)行劃片，從而保證了劃 片過程中對(duì)芯片的損傷最小，待圓片中的芯片被分割開來(lái)，使該粘性可變的 膜的粘性降低，從而方便地將各個(gè)獨(dú)立的芯片從膜上分離出來(lái)。本發(fā)明的優(yōu)選方案中，使用深紫外(UV)膜固定芯片，UV膜在加熱后 具有較高的粘性，并且在紫外光照射后UV膜的粘性會(huì)有很大幅度的下降， 因此，先對(duì)UV膜進(jìn)行加熱能夠保證了劃片過程中對(duì)芯片的損傷最小，待圓 片的芯片被分割開后，采用紫外光照射UV膜，使UV膜的粘性大幅度的下 降，從而更加4更捷地完成芯片與膜的分離。本發(fā)明的優(yōu)選方案中，在芯片的MEMS結(jié)構(gòu)周圍加有保護(hù)環(huán)，可以有效 防止在劃片過程中產(chǎn)生的污染，保持器件表面潔凈。同時(shí)保護(hù)環(huán)的存在，可 以將圓片牢固地貼于UV膜上，避免了劃片過程中冷卻水的沖洗對(duì)芯片的污 染，保護(hù)了劃片過程中輕微崩片、碎屑等顆粒對(duì)MEMS結(jié)構(gòu)的污染和損傷。 芯片從膜上取下時(shí)，保護(hù)環(huán)還分擔(dān)了一部分黏附力，可以大大地提高成品率。本發(fā)明的優(yōu)選方案中，在各個(gè)所述芯片的結(jié)構(gòu)層的保護(hù)環(huán)之間設(shè)置劃片 槽，在襯底支撐層相對(duì)于MEMS結(jié)構(gòu)的另一面，用半導(dǎo)體工藝制作有劃片標(biāo) 記，劃片標(biāo)記與其結(jié)構(gòu)層上的劃片槽一一對(duì)應(yīng)，大大提高了劃片的精確度， 使劃片難度降低，延長(zhǎng)了劃片刀具的使用壽命。總而言之，本發(fā)明采用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體劃片設(shè)備完成帶可動(dòng)結(jié)構(gòu)的MEMS
芯片的分離，在低成本的情況下提高產(chǎn)品的成品率，延長(zhǎng)工具的使用壽命。


圖1是圓片的正面示意圖。圖2是圓片中部分芯片的示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例的貼膜和芯片結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例的劃片示意圖。
具體實(shí)施方式
以下為本發(fā)明提供的實(shí)施例。如圖l所示，圓片(8)中含有若干個(gè)含有可動(dòng)結(jié)構(gòu)的芯片(101),該芯 片(101)的四周為劃片槽(2)所在的位置。如圖2所示，該芯片(101)中的可動(dòng)結(jié)構(gòu)(1)的周圍制作有保護(hù)環(huán)(3), 在各個(gè)保護(hù)環(huán)(3)之間設(shè)置劃片槽(2),該保護(hù)環(huán)(3)的制作與所述芯片 (1)的制造工藝同步，形成結(jié)構(gòu)層，該保護(hù)環(huán)(3)的表面高度不低于所述 芯片(1)中可動(dòng)結(jié)構(gòu)的高度。如圖3所示，在所述圓片(8)的襯底支撐層上制作有劃片標(biāo)記(7)，所 述劃片標(biāo)記(7)位置對(duì)應(yīng)于劃片槽(2),將圓片(8)置于平整潔凈的水平 桌面上，將所述可動(dòng)結(jié)構(gòu)(1)所在的面朝上，將UV膜(4)帶粘性的一面 輕輕覆蓋在上面，不施加局部的力，確保含可動(dòng)結(jié)構(gòu)(1)的芯片(101)的 完整性，等待5 10分鐘，UV膜(4)將逐漸與結(jié)構(gòu)面貼合。 一般來(lái)說(shuō)粘性 越強(qiáng)，劃片時(shí)的損傷越小，因此選擇粘度較大的UV膜。然后均勻加熱使圓 片(8)牢固地貼在UV膜(4)上，確保保護(hù)環(huán)(3)與UV膜(4)緊密貼 合，減小劃片時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，同時(shí)防止刀具(6)高速旋轉(zhuǎn)切割 時(shí)所產(chǎn)生的力和冷卻水沖擊下，芯片(101)從UV膜(4)上脫離。劃片時(shí)根據(jù)不同的材料需要選擇不同的刀具，這樣可以得到較好的劃片 效果。襯底材料與結(jié)構(gòu)層材料不同的圓片，如陶瓷、玻璃等，選用150~300um 厚的樹脂結(jié)合劑切割刀片劃片；襯底材料與結(jié)構(gòu)層材料相同或類似的圓片， 如硅，SOI等，選用20- 100um厚的金屬結(jié)合劑切割刀片劃片。
裝上適當(dāng)?shù)牡毒吆螅瑢①N有UV膜(4)的圓片裝于劃片機(jī)上，將刀具(6) 對(duì)準(zhǔn)劃片標(biāo)記(7)，設(shè)定精確的劃片參數(shù)，開始分割圓片。如圖4所示，將刀具(6)劃片至與UV膜(4)接觸的位置，將各個(gè)芯 片(101)完全分開。切割完成后，去除芯片上的冷卻水，MEMS微結(jié)構(gòu)不會(huì)受到損傷，完成 低損傷MEMS圓片分割工藝，接著準(zhǔn)備曝光取片。將沒有貼MEMS可動(dòng)結(jié)構(gòu)芯片的UV膜的一面放在紫外光源下曝光，曝 光是否充分直接影響到劃片的成品率。紫外光透過UV膜的透光層作用于其 上的粘附膠層，紫外光源的能量密度應(yīng)足夠大，以使UV膜粘附膠層粘性在 較短的時(shí)間內(nèi)降到足夠低。若紫外光的光強(qiáng)較弱，會(huì)使表層變性而內(nèi)部變性 很慢，而表層膠變性后對(duì)UV阻隔作用變大，會(huì)使后續(xù)的同化時(shí)間變得相當(dāng) 長(zhǎng)，膠膜厚時(shí)甚至不能完全去掉粘性，MEMS可動(dòng)結(jié)構(gòu)芯片就難以與UV膜 分離，因此紫外光的功率應(yīng)在50-300W的范圍內(nèi)。照射時(shí)間長(zhǎng)短主要取決于UV粘附膠層厚度、粘附膠層接收到的UV能 量密度。照射時(shí)間過長(zhǎng)，設(shè)備內(nèi)部溫升大，容易破壞膠膜且使芯片受到不良 影響，同時(shí)安全性也降低。照射的時(shí)間過短，接收的能量較少，曝光不徹底， UV膜的粘性不能降到一定程度，在芯片取下的時(shí)候容易損傷結(jié)構(gòu)，影響器 件的性能和成品率。因此照射時(shí)間應(yīng)在200s ~ 500s范圍內(nèi)。曝光結(jié)束后，自然冷卻UV膜至室溫，使它的粘性降到最低，開始取下 單元芯片(101)。將芯片層置于下面，UV膜沒有粘性的一面朝上，此時(shí)的 UV膜的粘附膠幾乎失去了粘性。針對(duì)具體結(jié)構(gòu)的布局，在一個(gè)方向稍孩支施 加力，芯片就會(huì)從UV膜上脫落，完成低損傷芯片取片。總而言之，本發(fā)明采用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體劃片設(shè)備完成帶可動(dòng)結(jié)構(gòu)的芯片的 分離，在低成本的情況下提高產(chǎn)品的成品率、延長(zhǎng)工具的使用壽命。
權(quán)利要求
1、 一種分離圓片中的含有微機(jī)電系統(tǒng)的芯片的方法，其特征在于，包括以下步驟11 )在所述圓片中微j幾電系統(tǒng)的可動(dòng)結(jié)構(gòu)四周制造^f呆護(hù)環(huán)； 12)在所述圓片的芯片上粘貼粘性可變的膜； 13 )在所述圓片的襯底支撐層進(jìn)行劃片；14) 使所述粘性可變的膜的粘性降低；15) 將粘在所述膜上的所述芯片脫離。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離圓片中的含有微機(jī)電系統(tǒng)的芯片的方法， 其特征在于，所述保護(hù)環(huán)是用半導(dǎo)體工藝制造的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的分離圓片中的含有微機(jī)電系統(tǒng)的芯片的方法， 其特征在于，所述保護(hù)環(huán)的制造與微機(jī)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)制造工藝同步。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離圓片中的含有微機(jī)電系統(tǒng)的芯片的方法， 其特征在于，所述粘性可變的膜為紫外膜，該方法進(jìn)一步包括如下步驟41) 在所述圓片的芯片丄粘貼所述紫外膜；42) 均勻加熱所述紫外膜；43 )在所述圓片的襯底支撐層進(jìn)行劃片；44) 將所述紫外膜進(jìn)行紫外光曝光；45) 將所述芯片與所述紫外膜分離。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離圓片中的含有微機(jī)電系統(tǒng)的芯片的方法， 其特征在于，所述保護(hù)環(huán)的高度不低于獨(dú):機(jī)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的高度。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離圓片中的含有微機(jī)電系統(tǒng)的芯片的方法， 其特征在于，在各個(gè)所述芯片的保護(hù)環(huán)之間設(shè)置劃片槽。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的分離圓片中的含有微機(jī)電系統(tǒng)的芯片的方法， 其特征在于，在所述襯底支撐層上對(duì)應(yīng)于所述劃片槽的位置，用半導(dǎo)體工藝制 作劃片標(biāo)記。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的分離圓片中的含有微機(jī)電系統(tǒng)的芯片的方法， 其特征在于，所述步驟44)具體包括如下步驟將所述深紫外膜放置在光強(qiáng) 在50W至300W之間的紫外光中進(jìn)行曝光，曝光的時(shí)間在200秒至500秒之
全文摘要
本發(fā)明提供一種分離圓片中的含有微機(jī)電系統(tǒng)的芯片的方法，包括以下步驟11)在所述圓片中微機(jī)電系統(tǒng)的可動(dòng)結(jié)構(gòu)四周制造保護(hù)環(huán)；12)在所述圓片的芯片上粘貼粘性可變的膜；13)在所述圓片的襯底支撐層進(jìn)行劃片；14)使所述粘性可變的膜的粘性降低；15)將粘在所述膜上的所述芯片脫離。本發(fā)明提供的分離圓片中的含有微機(jī)電系統(tǒng)的芯片的方法，通過粘性可變的膜固定芯片，在所述芯片被固定的基礎(chǔ)上對(duì)含有芯片的圓片進(jìn)行劃片，從而保證了劃片過程中對(duì)芯片的損傷最小，待圓片中的芯片被分割開來(lái)使該粘性可變的膜的粘性降低，從而方便的將各個(gè)獨(dú)立的芯片從膜上分離出來(lái)?？偠灾?，本發(fā)明采用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體劃片設(shè)備完成帶可動(dòng)結(jié)構(gòu)的MEMS芯片的分離，在低成本的情況下提高產(chǎn)品的成品率。
文檔編號(hào)B81C99/00GK101121501SQ20071002532
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月24日
發(fā)明者姜理利, 健 朱, 王立峰, 郁元衛(wèi) 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所