一種mems晶圓的切割方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種MEMS晶圓的切割方法，包括如下步驟:將圓片（1）表面使用光刻膠（4）進行勻膠保護并加熱固化，用普通藍膜（5）在正面進行貼膜，切割時從圓片背面進行切透式切割，切割完成后分別使用丙酮，酒精浸泡，待膠溶解后使用不銹鋼鑷子將芯片取出后帶有微結構面向上放入盛放芯片區(qū)帶有通孔的花籃中，然后將花籃懸掛在燒杯中，將氮氣管插入至燒杯底部，開啟適量氮氣將芯片上酒精吹干。然后將芯片從花籃中取出放入專用MEMS芯片存放盒，待芯片全部處理后連同存放盒放入氮氣柜待用。本發(fā)明的方法可有效避免切割過程中碎屑掉入微結構中，生產加工工藝簡單，易操作，成品率高，加工無微結構尺寸和形狀限制。
【專利說明】—種MEMS晶圓的切割方法
[0001]【技術領域】:
本發(fā)明涉及一種MEMS晶圓的切割方法。
[0002]【背景技術】:
與傳統(tǒng)的IC晶圓相比，MEMS器件有多層結構，一般有兩層和三層，三層結構一般最上層為保護層，即保護中間層的機械微結構，切割難度較低，而兩層結構的器件一般是微結構暴露在外面，這些微結構非常脆弱，后續(xù)的加工需要不僅要避免碰觸到微結構，同時要注意避免顆粒進入微結構中，切割難度大，本申請針對兩層結構的MEMS器件切割。半導體封裝工間為凈化工房，唯一能夠產生粉塵顆粒的是將晶圓切割成單個芯片的過程中，目前，MEMS切割主要有背面水刀半切割和激光切割，激光切割機價格昂貴，導致切割成本較高，同時MEMS晶圓較厚，需要采用多次激光切割，這樣造成改質層處產生大量的較大顆粒，容易掉落入芯片表面，容易引起MEMS器件失效。背面水刀半切割，再裂片，同樣會在裂片時產生顆粒，極易掉入微結構上，同時裂片工藝會產生不平整的正面裂片崩邊，嚴重時會引起芯片破壞，影響器件的可靠性。
[0003]美新半導體(無錫)有限公司，申請MEMS晶圓切割方法專利，該專利主要是將設有與MEMS結構孔一一對應膜貼在晶圓正面，再將完整的第二張膜貼在第一張膜上面，使用激光照射晶圓正面至內部，在晶圓正面形成改質層，然后在正面改質層對應位置的背面照射形成標記槽，然后使用水切割從背面半切割至正面改質層處，該方法的缺點是:⑴貼膜之前需要將第一張膜進行打孔，打孔后的膜與MEMS器件進行貼膜時要求對位精度高，并且要求一次性貼膜成功，這樣導致貼膜難度大，很容易貼膜失??；⑵一般量產的MEMS晶圓上芯片之間間距只有幾百個微米，即第一張膜上的孔與孔之間間距只有幾百個微米，這樣很難將打孔后的膜取出，并且精準的貼在MEMS晶圓上。
[0004]中芯國際集成電路制造(上海)有限公司，申請一種MEMS結構切割分離方法，通過該專利介紹可以看出，該專利是針對上下層均有保護層結構的MEMS器件切割，該專利主要是解決切割過程中污染電極的解決方法。并且專利介紹的方法不能直接用于微結構暴漏在表面的MEMS器件，如果直接使用紫外膜粘貼在表面帶有微結構的MEMS芯片上，切割完成后，使用紫外線照射，由于照射后的紫外膜仍然有一定的粘性，直接取芯片仍然會破壞表面微結構。
[0005]煙臺睿創(chuàng)微納技術有限公司，申請的一種MEMS硅晶圓片劃片切割和結構釋放方法，其專利主要是通過在晶圓背面貼UV膜，然后從正面進行分步切割，其有益效果是減少正面和背面芯片崩角問題，再進行結構釋放。但其缺點是⑴如果采用半切割，釋放結構，再進行背面手工裂片，會破壞表面微機械機構；⑵如果采用全切割，釋放結構，進行結構釋放時需要利用光刻等工藝，光刻工藝需要進行套版，芯片已經被分開后，擺放在工裝中的芯片有位置上的誤差，這樣導致光刻可操作性較差。
[0006]
【發(fā)明內容】
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本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術存在的劃片難度大、質量差的缺點，提供的一種MEMS晶圓的切割方法。
[0007]本發(fā)明采用以下技術方案:
一種MEMS器件的切割方法，包括以下步驟:
(0.首先使用光刻膠將待切割圓片表面進行勻膠保護；
選擇光刻膠，因光刻膠可溶解于丙酮，丙酮是封裝過程中常使用的溶劑，光刻膠可浸入微結構中切割和后續(xù)轉運處理時對器件的微結構形成一次保護；
(2).采用切割用普通藍膜對勻膠面進行貼膜保護，同時該貼膜為劃片貼膜；
(3).圓片安裝在劃片機上進行切割；
由于貼膜面有結構面，所以劃片吸盤需為吸孔細小的陶瓷吸盤，藍膜保護和勻膠保護形成雙重保護，可有效避免切割過程中產生的硅屑進入微結構腔體內；
(4).切割完成后，首先使用清洗機將切割產生的碎屑進行清洗，在將切割后的圓片放入丙酮溶液中浸泡，直至光刻膠全部溶解；
(5).然后使用酒精浸泡，3分鐘；
(6).取出芯片(即切割后的圓片)后、將微結構面向上放入盛放芯片區(qū)帶有通孔的花籃中，將花籃懸掛在燒杯中，將氮氣管插入至燒杯底部，采用氣體回流的方式，對芯片表面的酒精進行吹干。
[0008]由于采用了上述技術方案，可有效避免切割過程中碎屑掉入微結構中，生產加工工藝簡單，易操作，成品率高，加工過程無微結構尺寸和形狀限制。
[0009]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1是本發(fā)明切割MEMS芯片示意圖；
圖2是本發(fā)明的勻膠后MEMS芯片示意圖；
圖3是本發(fā)明的勻膠貼膜后的MEMS芯片示意圖；
圖4是本發(fā)明切割后圓片光刻膠和藍膜處理示意圖；
圖5是本發(fā)明中分離后小芯片吹干酒精裝置圖。
[0010]【具體實施方式】:
1.MEMS晶圓介紹，參見圖1
MEMS晶圓背面有襯底3，表面有制作微結構的硅基片I和在硅基片上制作的微結構及腔體2，該微結構2無法承受壓力，在切割過程中，產生的顆粒不能落入只微結構及其腔體內，否則可能造成器件的功能失效。
[0011]2.勻膠保護，參見圖2
首先對帶有微結構的圓片表面進行勻涂光刻膠4，該光刻膠可臨時保護微結構及其腔體，要求光刻膠要能夠在微結構上方形成一層均勻的保護膜，每片晶圓勻涂2ml膠體，勻膠后需要將晶圓在烘箱內烘烤(溫度:120°C、時間:5分鐘)，將光刻膠固化。
[0012]3.貼膜保護，參見圖3
從勻涂光刻膠面使用貼膜機進行貼普通藍膜5，貼膜時需要將吸盤加熱，無需開啟真空吸附，同時貼膜后將整個圓片放置在烘箱內(溫度:80°C、時間:20分鐘)進行烘烤增加粘性，藍膜和光刻膠對微結構形成雙重保護，可有效避免切割中參數的碎屑進入微結構及其腔體內。
[0013]4.圓片切割
(1)切割刀高:為貼片膜厚度的1/3，即如果使用的貼片藍膜厚度為0.075mm，切割刀高設置為:0.05
⑵主軸轉速:20000R/min ?30000R/min ⑶進刀速度:2mm/s?3mm/s。
[0014]5.切割后清洗
使用清洗機，將切割過程中產生的殘留在切割槽中的碎屑清洗干凈。在100倍的晶相顯微鏡下檢查為準。
[0015]6.去膜和光刻膠,參見圖4, 5
(1)將切割后的晶圓放入準備好的帶有潔凈丙酮7的培養(yǎng)皿8中進行浸泡I小時，然后將丙酮進行更換后再浸泡0.5小時，如此反復直至芯片微腔內無光刻膠為止，要求丙酮液面超過整個晶圓的厚度，同時更換溶液需要使用注射針管進行操作，避免直接倒入對芯片微結構造成影響；
⑵將芯片盛放花籃放入另一準備好有潔凈酒精的培養(yǎng)皿中，其中酒精液面漫過劃片芯片盛放面，將分離后的芯片10微結構面朝上放入在花籃的帶有通孔11芯片區(qū)盛放區(qū)14。浸泡時間3分鐘。
[0016]7.干燥處理，具體見圖5
⑴芯片取完后將整個花籃從帶有酒精溶劑的培養(yǎng)皿中取出，將花籃手柄9掛在在燒杯口處12，使盛放有芯片的花籃懸掛在燒杯中；
⑵將準備好的氮氣管13插入至燒杯底部，開啟適當氮氣，讓回流氣體通過花籃通孔和花籃上面將芯片底部和微結構中的溶劑吹干；
⑶將承有芯片的花籃放入紅外烤箱內(溫度范圍40°C?60°C )進行烘烤3min，然后使用尖鑷子將芯片從花籃中取出放在濾紙上，存放在氮氣柜中待用。
【權利要求】
1.一種MEMS晶圓的切割方法，其特征在于包括以下步驟: (0.使用光刻膠將待切割圓片表面進行勻膠保護； (2).采用切割用普通藍膜對勻膠面進行貼膜保護； 將圓片安裝在劃片機上進行切割； (4).切割完成后，首先使用清洗機將切割產生的碎屑進行清洗，再將切割后的圓片放入丙酮溶液中浸泡，直至光刻膠全部溶解； (5).然后使用酒精浸泡，3分鐘； (6).取出圓片后將微結構面向上、放入盛放芯片區(qū)帶有通孔的花籃中，將花籃懸掛在燒杯中，將氮氣管插入至燒杯底部，采用氣體回流的方式，對圓片表面的酒精進行吹干。
【文檔編號】B81C1/00GK104192791SQ201410465890
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權日:2014年9月15日
【發(fā)明者】張樂銀, 李彪, 向圓, 王濤, 吳慧, 明源 申請人:華東光電集成器件研究所