Mems晶圓的切割方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種MEMS晶圓的切割方法，該切割方法包括如下步驟：提供第一MEMS晶圓；在所述第一MEMS晶圓的表面鍵合第一結構層；利用光刻工藝在所述第一結構層上形成貫穿其上下表面的第一劃片槽及隔斷第一劃片槽并由所述第一結構層構成的第一阻擋部；提供第二MEMS晶圓，將其鍵合至所述第一結構層上；采用激光切割工藝沿所述劃片槽進行切割，以分離MEMS芯片和假片。與相關技術相比，本發(fā)明提供的MEMS晶圓的切割方法顯著降低了在進行激光切割時MEMS晶圓非活動區(qū)域上的結構層對激光聚焦的影響，提高了切割效率。
【專利說明】
MEMS晶圓的切割方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種半導體器件的切割工藝，尤其涉及一種MEMS晶圓的切割方法?！尽颈尘凹夹g】】
[0002]微機電系統(tǒng)(Micro-electromechanical Systems，MEMS)技術主要包括微型機構、微型傳感器、微型執(zhí)行器和相應的處理電路等幾部分，它是在融合多種微細加工技術，并應用現(xiàn)代信息技術的最新成果的基礎上發(fā)展起來的高科技前沿學科。
[0003]MEMS技術的發(fā)展開辟了一個全新的技術領域和產(chǎn)業(yè)，采用MEMS技術制作的微傳感器、微執(zhí)行器、微型構件、微機械光學器件、真空微電子器件、電力電子器件等在航空、航天、汽車、生物醫(yī)學、環(huán)境監(jiān)控、軍事以及幾乎人們所接觸到的所有領域中都有著十分廣闊的應用前景。MEMS技術正發(fā)展成為一個巨大的產(chǎn)業(yè)，就象近20年來微電子產(chǎn)業(yè)和計算機產(chǎn)業(yè)給人類帶來的巨大變化一樣，MEMS也正在孕育一場深刻的技術變革并對人類社會產(chǎn)生新一輪的影響。目前MEMS市場的主導產(chǎn)品為壓力傳感器、加速度計、微陀螺儀、墨水噴嘴和硬盤驅(qū)動頭等。
[0004]MEMS元件從開始主要應用于打印機和汽車電子等市場，到現(xiàn)在大量應用于智能手機等消費電子市場，MEMS產(chǎn)業(yè)最近5年的發(fā)展，已大幅超越過往20年潛伏期間所取得的成績。但是MEMS元件的制造工藝不同于一般的CMOS產(chǎn)品，由于MEMS的結構非常復雜，從設計到完成原形構建，晶圓制造，再到后續(xù)封裝工藝開發(fā)都面臨不同于傳統(tǒng)CMOS產(chǎn)品的新挑戰(zhàn)。所以制造工藝的發(fā)明創(chuàng)造變的非常關鍵。
[0005]現(xiàn)有的MEMS晶圓包括中間用于制作MEMS芯片的活動區(qū)域和環(huán)繞活動區(qū)域設置并位于MEMS晶圓周緣的非活動區(qū)域，在對活動區(qū)域中的MEMS芯片采用激光工藝進行切割時，為了防止切割道上生成不必要的氧化物，都需要對該活動區(qū)域進行密封，因此，需要在MEMS晶圓上鍵合至少一層結構層，但是，這種密封方式，結構層都是完全覆蓋所述MEMS晶圓周緣的非活動區(qū)域，在對所述MEMS芯片進行激光切割時，非活動區(qū)域上的結構層嚴重影響激光的聚焦，導致MEMS晶圓周緣的非活動區(qū)域無法正常切割，進而導致靠近非活動區(qū)域的MEMS芯片也無法分離。
[0006]因此，實有必要提供一種新的MEMS晶圓的切割方法解決上述問題。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0007]本發(fā)明需解決的技術問題是提供一種MEMS晶圓的切割方法，其用于解決現(xiàn)有切割方法因為結構層完全覆蓋MEMS晶圓的非活動區(qū)域，導致在進行激光切割時嚴重影響激光聚焦，從而導致MEMS晶圓的非活動區(qū)域無法正常切割及靠近非活動區(qū)域的MEMS芯片無法分離的技術問題。
[0008]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種MEMS晶圓的切割方法，其特征在于，該切割方法包括如下步驟:
[0009]提供第一MEMS晶圓，其包括用于制作MEMS芯片的第一活動區(qū)域和環(huán)繞所述第一活動區(qū)域設置以用于制作假片的第一非活動區(qū)域；
[0010]在所述第一MEMS晶圓的表面鍵合第一結構層；
[0011]切割步驟:切割所述第一結構層形成貫穿其上下表面的第一劃片槽及用于隔斷所述第一劃片槽并由所述第一結構層構成的第一阻擋部;所述第一劃片槽將所述第一結構層分割為多個覆蓋所述第一活動區(qū)域的第一 MEMS芯片，以及多個覆蓋所述第一非活動區(qū)域的第一假片;所述第一阻擋部設于相鄰兩個所述假片之間，以連接相鄰兩個所述假片；
[0012]提供第二MEMS晶圓；
[0013]密封步驟:將所述第二MEMS晶圓鍵合于所述第一結構層遠離所述第一 MEMS晶圓的表面上，所述第二 MEMS晶圓覆蓋在所述第一 MEMS芯片上方并與所述第一 MEMS晶圓形成封閉空腔；
[0014]分離步驟:沿所述第一劃片槽進行切割分離所述覆蓋所述第一MEMS芯片的所述第二晶圓O
[0015]優(yōu)選地，所述第二 MEMS晶圓包括用于制作第二 MEMS芯片的第二活動區(qū)域和環(huán)繞所述第二活動區(qū)域設置以用于制作第二假片的第二非活動區(qū)域。
[0016]優(yōu)選地，在所述密封步驟之前還包括:
[0017]在所述第二MEMS晶圓的表面鍵合第二結構層。
[0018]優(yōu)選地，所述第二 MEMS晶圓通過所述第二結構層與所述第一 MEMS晶圓上的第一結構層鍵合固定。
[0019 ] 優(yōu)選地，所述的MEMS晶圓的切割方法還包括:
[0020]利用光刻工藝在所述第二結構層上形成與所述第一劃片槽對應的第二劃片槽以及對應所述第一阻擋部設置以用于隔斷所述第二劃片槽的第二阻擋部。
[0021 ]優(yōu)選地，所述第一結構層由單晶娃、多晶娃、氧化娃及氮化娃中任意一種材料制成。
[0022]優(yōu)選地，所述第二結構層由單晶硅、多晶硅、氧化硅及氮化硅中任意一種材料制成。
[0023]優(yōu)選地，所述第一MEMS晶圓與所述第一結構層之間以及所述第二 MEMS晶圓與所述第一結構層之間都通過熔合鍵合相固定。
[0024]優(yōu)選地，所述第二MEMS晶圓上的所述第二結構層和所述第一 MEMS晶圓上的所述第一結構層通過熔合鍵合相固定。
[0025]優(yōu)選地，所述第一阻擋部還設置在相鄰兩個所述MEMS芯片之間以連接相鄰兩個所述第一 MEMS芯片。
[0026]與相關技術相比，本發(fā)明提供的MEMS晶圓的切割方法顯著降低了在進行激光切割時MEMS晶圓非活動區(qū)域上的結構層對激光聚焦的影響，提高了切割效率。
【【附圖說明】】
[0027]圖1為本發(fā)明MEMS晶圓的切割方法的流程示意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明MEMS晶圓的切割方法中提供的第一MEMS晶圓的結構示意圖；
[0029]圖3為圖2所不第一MEMS晶圓與第一結構層鍵合后的結構不意圖；
[0030]圖4為對圖3中的第一結構層進行光刻后的結構示意圖；
[0031]圖5為圖4中A部分的放大示意圖；
[0032]圖6為圖5中B部分的結構示意圖；
[0033]圖7為圖5沿1-1線的剖面示意圖；
[0034]圖8為本發(fā)明MEMS晶圓的切割方法提供的第一MEMS晶圓、第一結構層及第二MEMS晶圓鍵合后的結構不意圖；
[0035]圖9為第二MEMS晶圓鍵合第二結構層的結構示意圖；
[0036]圖1O為本發(fā)明MEMS晶圓的切割方法中第一MEMS晶圓與第一結構層及第二MEMS晶圓與第二結構層光刻后的結構示意圖；
[0037]圖11為本發(fā)明MEMS晶圓的切割方法中第一MEMS晶圓、第一結構層、第二結構層及第二MEMS晶圓鍵合后的結構示意圖。
【【具體實施方式】】
[0038]以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。
[0039]需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構想，遂圖示中僅顯示與本發(fā)明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復雜。
[0040]請同時參閱圖1至圖5，本發(fā)明提供了一種MEMS晶圓的切割方法，該切割方法包括如下步驟:
[0041 ] 步驟S1、提供第一MEMS晶圓I，其包括用于制作MEMS芯片100的第一活動區(qū)域1和環(huán)繞所述第一活動區(qū)域10設置以用于制作假片(dummy die)110的第一非活動區(qū)域11。所述第一 MEMS晶圓I由硅基材料制成。
[0042]步驟S2、在所述第一MEMS晶圓I的表面鍵合第一結構層2，優(yōu)選的，采用熔合鍵合(fus1n bonding)，具體如圖3所示，所述第一結構層2可以為多層結構。所述第一結構層2在本發(fā)明中，優(yōu)選的由單晶硅、多晶硅、氧化硅及氮化硅中任意一種材料制成，其用于制作所述MEMS芯片100中的機械結構層或者電結構層。
[0043]步驟S3(切割步驟)、利用光刻工藝在所述第一結構層2上切割形成貫穿其上下表面的第一劃片槽20及隔斷所述第一劃片槽20并由所述第一結構層2構成的第一阻擋部21。所述第一劃片槽20將所述第一活動區(qū)域10分割成多個覆蓋在第一活動區(qū)域10上的第一MEMS芯片100，以及多個覆蓋在所述第一非活動區(qū)域11的第一假片110，所述第一阻擋部21設于相鄰所述假片110之間以連接相鄰所述假片110，具體結合圖4至圖7所示。實際上，所述第一阻擋部21也可以設于相鄰所述第一 MEMS芯片100之間以隔斷所述第一 MEMS芯片100之間的所述第一劃片槽20。
[0044]圖6也可以清楚看到，光刻工藝僅僅是在所述第一結構層2上制作所述第一劃片槽20，而并不會在所述第一 MEMS晶圓I上進行加工。
[0045]步驟S4、提供第二 MEMS晶圓3，所述第二 MEMS晶圓3包括用于制作第二 MEMS芯片(未示出)的第二活動區(qū)域30和環(huán)繞所述第二活動區(qū)域30設置以用于制作第二假片(未示出)的第二非活動區(qū)域31，即第二 MEMS晶圓3具有與第一 MEMS晶圓相類似的結構。
[0046]步驟S5(密封步驟)、將所述第二MEMS晶圓3熔合鍵合至所述第一結構層2遠離所述第一 MEMS晶圓I的表面上，所述第二 MEMS晶圓3覆蓋在所述第一 MEMS芯片100上方并與所述第一 MEMS晶圓I形成封閉空腔，所述第一阻擋部21用于阻擋外界空氣經(jīng)所述第一劃片槽20進入所述封閉空腔，具體結合圖8所示。這樣，在利用隱形鐳射切割(stealth laserdicing)工藝進行切割時，外界空氣不會進入至所述封閉空腔內(nèi)，因而，不會在所述第一劃片槽20內(nèi)產(chǎn)生不必要的氧化物。
[0047]請參閱圖9至圖11所示，在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，在步驟S5之前，還可以根據(jù)實際需要，在所述第二 MEMS晶圓3的表面鍵合第二結構層4，并利用光刻工藝在所述第二結構層4上形成與所述第一劃片槽20對應的第二劃片槽40以及對應所述第一阻擋部21設置以用于隔斷所述第二劃片槽40的第二阻擋部41，在此情況下，密封步驟S5中，所述第二MEMS晶圓3熔合鍵合至所述第一結構層2遠離所述第一 MEMS晶圓I的表面上，且所述第一劃片槽20對應與第二劃片槽40鍵合，所述第一阻擋部21對應與第二阻擋部41鍵合。
[0048]所述第二結構層4在本發(fā)明中同樣優(yōu)選的由單晶硅、多晶硅、氧化硅及氮化硅中任意一種材料制成。所述第二 MEMS晶圓3通過所述第二結構層4與所述第一 MEMS晶圓I上的第一結構層2恪合鍵合固定。
[0049]步驟S6、采用激光切割工藝沿所述第一劃片槽20進行切割，以分離第一MEMS芯片100和第一假片110。本發(fā)明提供的MEMS晶圓的切割方法，在所述第一 MEMS晶圓I的周緣部分設置第一劃片槽20及第一阻擋部21，在所述第二 MEMS晶圓3的周緣部分設置第二劃片槽40及第二阻擋部41，由于第一阻擋部21和第二阻擋部41的寬度分別遠遠低于各自周緣部分的非活動區(qū)域的寬度，這樣，在對非活動區(qū)域進行激光切割時，所述第一結構層2和第二結構層4對激光的聚焦影響顯著降低，同時所述第一阻擋部21又可以阻止所述第一劃片槽20內(nèi)的空氣流通，所述第二阻擋部41可以阻止所述第二劃片槽40內(nèi)的空氣流通。
[0050]與相關技術相比，本發(fā)明提供的MEMS晶圓的切割方法通過在MEMS晶圓周緣部分的非活動區(qū)域設置劃片槽和阻擋部，顯著降低了在進行激光切割時MEMS晶圓所述非活動區(qū)域上的所述結構層對激光聚焦的影響，提高了切割效率。
[0051]以上所述的僅是本發(fā)明的實施方式，在此應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構思的前提下，還可以做出改進，但這些均屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種MEMS晶圓的切割方法，其特征在于，該切割方法包括如下步驟: 提供第一 MEMS晶圓，其包括用于制作第一 MEMS芯片的第一活動區(qū)域和環(huán)繞所述第一活動區(qū)域設置以用于制作假片的第一非活動區(qū)域； 在所述第一 MEMS晶圓的表面鍵合第一結構層； 切割步驟:切割所述第一結構層形成貫穿其上下表面的第一劃片槽及用于隔斷所述第一劃片槽并由所述第一結構層構成的第一阻擋部;所述第一劃片槽將所述第一結構層分割為多個覆蓋所述第一活動區(qū)域的第一MEMS芯片，以及多個覆蓋所述第一非活動區(qū)域的第一假片;所述第一阻擋部設于相鄰兩個所述第一假片之間，以連接相鄰兩個所述第一假片； 提供第二MEMS晶圓； 密封步驟:將所述第二 MEMS晶圓鍵合于所述第一結構層遠離所述第一 MEMS晶圓的表面上，所述第二 MEMS晶圓覆蓋在所述第一 MEMS芯片上方并與所述第一 MEMS晶圓形成封閉空腔； 分離步驟:沿所述第一劃片槽進行切割以分離所述覆蓋所述第一 MEMS芯片的所述第二晶圓O2.根據(jù)權利要求1所述的MEMS晶圓的切割方法，其特征在于:所述第二MEMS晶圓包括用于制作第二 MEMS芯片的第二活動區(qū)域和環(huán)繞所述第二活動區(qū)域設置以用于制作第二假片的第二非活動區(qū)域。3.根據(jù)權利要求1或2所述的MEMS晶圓的切割方法，其特征在于:在所述密封步驟之前還包括: 在所述第二 MEMS晶圓的表面鍵合第二結構層。4.根據(jù)權利要求3所述的MEMS晶圓的切割方法，其特征在于:所述第二MEMS晶圓通過所述第二結構層與所述第一 MEMS晶圓上的第一結構層鍵合固定。5.根據(jù)權利要求3所述的MEMS晶圓的切割方法，其特征在于:還包括: 利用光刻工藝在所述第二結構層上形成與所述第一劃片槽對應的第二劃片槽以及對應所述第一阻擋部設置以用于隔斷所述第二劃片槽的第二阻擋部。6.根據(jù)權利要求5所述的MEMS晶圓的切割方法，其特征在于:所述第一結構層由單晶硅、多晶硅、氧化硅及氮化硅中任意一種材料制成。7.根據(jù)權利要求5所述的MEMS晶圓的切割方法，其特征在于:所述第二結構層由單晶硅、多晶硅、氧化硅及氮化硅中任意一種材料制成。8.根據(jù)權利要求4所述的MEMS晶圓的切割方法，其特征在于:所述第一MEMS晶圓與所述第一結構層之間以及所述第二 MEMS晶圓與所述第一結構層之間都通過熔合鍵合相固定。9.根據(jù)權利要求4所述的MEMS晶圓的切割方法，其特征在于:所述第二MEMS晶圓上的所述第二結構層和所述第一 MEMS晶圓上的所述第一結構層通過熔合鍵合相固定。10.根據(jù)權利要求1所述的MEMS晶圓的切割方法，其特征在于:所述第一阻擋部還設置在相鄰兩個所述MEMS芯片之間以連接相鄰兩個所述第一 MEMS芯片。
【文檔編號】B81C1/00GK106006547SQ201610565947
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月18日
【發(fā)明人】周曄, 王琳琳, 劉政諺, 劉雨微, 孟珍奎
【申請人】瑞聲聲學科技(深圳)有限公司