一種mems麥克風(fēng)芯片切割方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種MEMS麥克風(fēng)芯片的切割方法，該芯片包括具有貫穿孔的襯底以及設(shè)置在所述貫穿孔上方、由振動(dòng)膜和背電極構(gòu)成的平行板電容器。該切割方法包括：在所述襯底下方貼附下層膜；在所述振動(dòng)膜上方以一定間隔設(shè)置上層膜，所述上層膜為UV膜；通過水刀切割MEMS麥克風(fēng)晶圓以分離多個(gè)所述MEMS麥克風(fēng)芯片；以及通過紫外線照射去除所述上層膜。本發(fā)明能夠避免麥克風(fēng)芯片在切割過程中受到污染。
【專利說明】一種MEMS麥克風(fēng)芯片切割方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及MEMS麥克風(fēng)封裝【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種MEMS麥克風(fēng)切割方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，利用MEMS (微機(jī)電系統(tǒng))工藝集成的MEMS麥克風(fēng)開始被批量應(yīng)用到手機(jī)、筆記本等電子產(chǎn)品中。這種MEMS麥克風(fēng)和傳統(tǒng)的EMC(駐集體)麥克風(fēng)相比，體積更小，密封性能更好，可靠性更高。隨著智能移動(dòng)設(shè)備的體積不斷減小且性能和一致性提高，對(duì)MEMS麥克風(fēng)的封裝要求也越來越嚴(yán)密。
[0003]MEMS麥克風(fēng)的一個(gè)核心器件是MEMS麥克風(fēng)芯片，此芯片可以完成物理聲音和電信號(hào)頻率之間的轉(zhuǎn)換。附圖1是一種常規(guī)的麥克風(fēng)芯片結(jié)構(gòu)，它包括硅襯底101、襯底101中形成有上下貫通的貫穿孔(cavity) 102 ;襯底101上方設(shè)置一個(gè)由背電極103、振動(dòng)膜104構(gòu)成的平行板電容器，振動(dòng)膜受外界聲音頻率影響發(fā)生振動(dòng)，使平行板電容值發(fā)生變化，產(chǎn)生電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)聲電轉(zhuǎn)換功能；在襯底101上方，還具有一層氮化硅材料105，以起到固定、保護(hù)振動(dòng)膜103的作用。
[0004]一般的麥克風(fēng)芯片制作在硅晶圓上，一張硅晶圓有上千顆甚至上萬顆芯片，需要通過劃片把麥克風(fēng)芯片分開成獨(dú)立麥克風(fēng)芯片。由于制造工藝的局限性，現(xiàn)有的MEMS麥克晶圓的劃片普遍采用鐳射切割方式。圖2是一張常規(guī)的加工后的MEMS麥克風(fēng)芯片的晶圓，需要沿切割道(虛線)201劃片從而將這些麥克風(fēng)芯片202分離開來。鐳射切割采用激光熔透技術(shù)，平均每15-20um深會(huì)產(chǎn)生一個(gè)熔透層，對(duì)于一張厚度為500um的晶圓，則需要產(chǎn)生約30層熔透層。這個(gè)過程較為費(fèi)時(shí)，相當(dāng)于掃描了一張晶圓30次，效率很低。而且由于鐳射切割對(duì)金屬反射的光線很靈敏，因此晶圓中用于芯片電路和性能測(cè)試的PCM(脈沖編碼調(diào)制)結(jié)構(gòu)203只能制造在各個(gè)芯片單元內(nèi)，占用了一部分原本放置MEMS麥克風(fēng)芯片的位置。另外，切割道上無法放置任何結(jié)構(gòu)。
[0005]另一種常用的劃片方式為水刀劃片，該方法成本低廉，被利用在大部分的芯片劃片上，但是該方法在切割晶圓的同時(shí)需要用大壓力的水進(jìn)行沖洗，對(duì)于常規(guī)的MEMS麥克風(fēng)芯片，振動(dòng)膜極其脆弱易被損壞，且易被污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)水刀劃片，且保證振動(dòng)膜在切割過程中不易損壞或污染的麥克風(fēng)芯片切割方法。
[0007]為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種MEMS麥克風(fēng)芯片的切割方法。所述芯片包括具有貫穿孔的襯底以及設(shè)置在所述貫穿孔上方、由振動(dòng)膜和背電極構(gòu)成的平行板電容器，所述切割方法包括:
[0008]步驟SI，在所述襯底下方貼附下層膜；
[0009]步驟S2，在所述振動(dòng)膜上方以一定間隔設(shè)置上層膜，所述上層膜為UV膜；
[0010]步驟S3，通過水刀切割MEMS麥克風(fēng)晶圓以分離多個(gè)所述MEMS麥克風(fēng)芯片；以及[0011]步驟S4，通過紫外線照射去除所述上層膜。
[0012]優(yōu)選地，所述振動(dòng)膜通過隔離層固定于所述背電極上方，且至少部分所述隔離層覆蓋于所述振動(dòng)膜上；步驟S2中通過將所述上層膜貼附于所述隔離層覆蓋所述振動(dòng)膜的部分，以使所述上層膜間隔地設(shè)置于所述振動(dòng)膜上方。
[0013]優(yōu)選地，步驟S4包括:從所述MEMS麥克風(fēng)芯片的振動(dòng)膜一側(cè)進(jìn)行紫外線燈照射以降低所述上層膜的粘附性；以及倒置所述MEMS麥克風(fēng)晶圓，以使所述上層膜脫落。
[0014]優(yōu)選地，所述紫外線燈的功率大于等于750瓦，照射時(shí)間為20-30秒。
[0015]優(yōu)選地，所述下層膜的粘附性大于所述上層膜的粘附性。
[0016]優(yōu)選地，所述上層膜的厚度為20?30 μ m。
[0017]優(yōu)選地，所述下層膜為UV膜，其厚度大于所述上層膜的厚度。
[0018]優(yōu)選地，所述隔尚層覆蓋所述振動(dòng)膜的部分的厚度為30?50μηι。
[0019]優(yōu)選地，所述隔離層的材料為氮化硅。
[0020]優(yōu)選地，所述MEMS麥克風(fēng)晶圓上具有切割道，當(dāng)實(shí)施水刀切割時(shí)水刀沿著所述切割道行進(jìn)以分離多個(gè)所述MEMS麥克風(fēng)芯片；所述切割道上設(shè)置有脈沖編碼調(diào)制器。
[0021 ] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，通過在MEMS麥克芯片的振動(dòng)膜上方懸空設(shè)置一層UV膜，可避免MEMS麥克風(fēng)芯片在切割過程中受到污染，且采用水刀切割的方式可有效降低成本。另一方面在切割完成后UV膜可通過紫外線照射去除，MEMS麥克芯片的性能并未受到影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的MEMS麥克風(fēng)芯片結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0023]圖2為現(xiàn)有技術(shù)的MEMS麥克風(fēng)芯片晶圓鐳射切割的示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的MEMS麥克風(fēng)芯片切割方法的流程圖；
[0025]圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的MEMS麥克風(fēng)芯片結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0026]圖5a?5d為本發(fā)明一實(shí)施例的MEMS麥克風(fēng)芯片切割方法的剖視圖；
[0027]圖6為本發(fā)明一實(shí)施例的MEMS麥克風(fēng)芯片晶圓水刀切割的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0029]圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的MEMS麥克風(fēng)芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明采用的MEMS麥克風(fēng)芯片包括襯底301以及設(shè)置在襯底上的平行板電容器。襯底中具有貫通的貫穿孔302，平行板電容器由振動(dòng)膜304和背電極303構(gòu)成。其中背電極303固定形成于襯底301上，且與襯底的貫穿孔302相對(duì)，振動(dòng)膜304則懸空設(shè)置在背電極303上方。本實(shí)施例中，振動(dòng)膜304是通過隔離層305固定并懸空于背電極303的上方。隔離層的材料例如為氮化硅，且較佳的至少部分的隔離層305覆蓋于振動(dòng)膜304上，位置比振動(dòng)膜304略高，高出部分約為 30_50um。
[0030]圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的MEMS麥克風(fēng)芯片切割方法的流程圖，圖5a?5d為本發(fā)明一實(shí)施例的MEMS麥克風(fēng)芯片切割方法的剖視圖，下面將結(jié)合圖4及圖5a?5d對(duì)本發(fā)明的MEMS麥克風(fēng)芯片切割方法進(jìn)行詳細(xì)的說明。MEMS麥克風(fēng)芯片制作在晶圓上，通過本發(fā)明的切割方法可將一張晶圓上的多顆麥克風(fēng)芯片分割成獨(dú)立的芯片。該切割方法包括以下步驟:
[0031]步驟SI，在襯底下方貼附一層下層膜。如圖5a所示，將MEMS麥克風(fēng)芯片附著于下層膜506上，即芯片的背面一側(cè)(襯底501下方)與下層膜506貼合。
[0032]步驟S2，在振動(dòng)膜上方以一定間隔設(shè)置UV上層膜。請(qǐng)參考圖5b，UV上層膜507倒扣在振動(dòng)膜504上，以與振動(dòng)膜504之間具有間隙的方式覆蓋振動(dòng)膜504。在本實(shí)施例中，由于隔離層505至少有部分高于振動(dòng)膜504，因此UV上層膜507可直接貼附在隔離層505覆蓋振動(dòng)膜的該部分上，也可避免與振動(dòng)膜發(fā)生粘連。
[0033]步驟S3，通過水刀切割MEMS麥克風(fēng)晶圓以分離多個(gè)MEMS麥克風(fēng)芯片。如圖5c所示，同一張麥克風(fēng)晶圓具有多個(gè)麥克風(fēng)芯片52，當(dāng)實(shí)施水刀切割時(shí)水刀沿著晶圓的切割道51行進(jìn)，將晶圓整體切割為獨(dú)立的多個(gè)麥克風(fēng)芯片。由于在切割過程中，UV上層膜507始終覆蓋在振動(dòng)膜上，可對(duì)振動(dòng)膜提供保護(hù)，避免其遭受水刀污染及破壞。圖6所示為本發(fā)明一實(shí)施例麥克風(fēng)芯片水刀切割的示意圖，如圖所示，采用水刀切割的方式，晶圓中用于芯片電路和性能測(cè)試的脈沖編碼調(diào)制(PCM)器63 (如為氧化鋁材質(zhì))可設(shè)置在切割道61上，因此無需占用各個(gè)芯片62內(nèi)的空間。
[0034]步驟S4，通過紫外線照射去除上層膜。請(qǐng)參考圖5d，在完成水刀切割后，從MEMS麥克風(fēng)芯片的振動(dòng)膜504 —側(cè)進(jìn)行紫外線燈照射，直至UV上層膜507的粘附性下降。之后，倒置MEMS麥克風(fēng)晶圓，由于UV上層膜507的粘附性較弱，很容易就能從麥克風(fēng)芯片上脫落下來。較佳的，紫外線燈的功率大于等于750瓦，照射時(shí)間為20-30秒。為了避免下層膜506在切割后發(fā)生脫落的情況，下層膜506的粘附性優(yōu)選為大于UV上層膜的粘附性。下層膜506也可以是UV膜，當(dāng)其為UV膜時(shí)，在紫外線照射下同樣會(huì)逐漸喪失粘附性，因此下層膜506的厚度應(yīng)大于UV上層膜507的厚度。其中，UV上層膜的厚度可以為20?30um，UV下層膜506的厚度可以為50um左右。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，下層膜506也可以是藍(lán)膜或其他材料，只要在紫外線照射下能夠保持比UV上層膜更強(qiáng)的粘附性即可。
[0035]綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的MEMS麥克風(fēng)切割方法采用水刀切割的方式可有效降低成本；此外，通過在MEMS麥克芯片的振動(dòng)膜上方懸空設(shè)置一層UV膜，可避免MEMS麥克風(fēng)芯片在水刀切割過程中受到污染。另一方面由于在切割完成后可通過紫外線照射去除設(shè)置在振動(dòng)膜上的UV膜，MEMS麥克芯片的性能將不會(huì)受到影響。
[0036]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然所述諸多實(shí)施例僅為了便于說明而舉例而已，并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可作若干的更動(dòng)與潤(rùn)飾，本發(fā)明所主張的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書所述為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種MEMS麥克風(fēng)芯片的切割方法，所述芯片包括具有貫穿孔的襯底以及設(shè)置在所述貫穿孔上方、由振動(dòng)膜和背電極構(gòu)成的平行板電容器，其特征在于，所述切割方法包括: 步驟SI，在所述襯底下方貼附下層膜； 步驟S2，在所述振動(dòng)膜上方以一定間隔設(shè)置上層膜，所述上層膜為UV膜； 步驟S3，通過水刀切割MEMS麥克風(fēng)晶圓以分離多個(gè)所述MEMS麥克風(fēng)芯片；以及 步驟S4，通過紫外線照射去除所述上層膜。
2.如權(quán)利要求1所述的MEMS麥克風(fēng)芯片的切割方法，其特征在于，所述振動(dòng)膜通過隔離層固定于所述背電極上方，且至少部分所述隔離層覆蓋于所述振動(dòng)膜上；步驟S2中通過將所述上層膜貼附于所述隔離層覆蓋所述振動(dòng)膜的部分，以使所述上層膜間隔地設(shè)置于所述振動(dòng)膜上方。
3.如權(quán)利要求2所述的MEMS麥克風(fēng)芯片的切割方法，其特征在于，步驟S4包括:從所述MEMS麥克風(fēng)芯片的振動(dòng)膜一側(cè)進(jìn)行紫外線燈照射以降低所述上層膜的粘附性；以及倒置所述MEMS麥克風(fēng)晶圓，以使所述上層膜脫落。
4.如權(quán)利要求3所述的MEMS麥克風(fēng)芯片的切割方法，其特征在于，所述紫外線燈的功率大于等于750瓦，照射時(shí)間為20-30秒。
5.如權(quán)利要求2所述的MEMS麥克風(fēng)芯片的切割方法，其特征在于，所述下層膜的粘附性大于所述上層膜的粘附性。
6.如權(quán)利要求5所述的MEMS麥克風(fēng)芯片的切割方法，其特征在于，所述上層膜的厚度為 20 ?30 μ m。
7.如權(quán)利要求5或6所述的MEMS麥克風(fēng)芯片的切割方法，其特征在于，所述下層膜為UV膜，其厚度大于所述上層膜的厚度。
8.如權(quán)利要求2所述的MEMS麥克風(fēng)芯片的切割方法，其特征在于，所述隔離層覆蓋所述振動(dòng)膜的部分的厚度為30?50 μ m。
9.如權(quán)利要求8所述的MEMS麥克風(fēng)芯片的切割方法，其特征在于，所述隔離層的材料為氮化硅。
10.如權(quán)利要求1所述的MEMS麥克風(fēng)芯片的切割方法，其特征在于，所述MEMS麥克風(fēng)晶圓上具有切割道，當(dāng)實(shí)施水刀切割時(shí)水刀沿著所述切割道行進(jìn)以分離多個(gè)所述MEMS麥克風(fēng)芯片；所述切割道上設(shè)置有脈沖編碼調(diào)制器。
【文檔編號(hào)】H04R31/00GK103888887SQ201410118106
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】周育樑, 王勇 申請(qǐng)人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司