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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)中，生產(chǎn)加工工藝簡單，易操作，成品率高，加工無微結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，一般有兩層和三層，三層結(jié)構(gòu)一般最上層為保護層，即保護中間層的機械微結(jié)構(gòu)，切割難度較低，而兩層結(jié)構(gòu)的器件一般是微結(jié)構(gòu)暴露在外面，這些微結(jié)構(gòu)非常脆弱，后續(xù)的加工需要不僅要避免碰觸到微結(jié)構(gòu)，同時要注意避免顆粒進入微結(jié)構(gòu)中，切割難度大，本申請針對兩層結(jié)構(gòu)的MEMS器件切割。半導體封裝工間為凈化工房，唯一能夠產(chǎn)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(zhì)層處產(chǎn)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(chǎn)生顆粒，極易掉入微結(jié)構(gòu)上，同時裂片工藝會產(chǎn)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(jié)構(gòu)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(nèi)部，在晶圓正面形成改質(zhì)層，然后在正面改質(zhì)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(zhì)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，很容易貼膜失敗；⑵一般量產(chǎn)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。
[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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)釋放。但其缺點是⑴如果采用半切割，釋放結(jié)構(gòu)，再進行背面手工裂片，會破壞表面微機械機構(gòu)；⑵如果采用全切割，釋放結(jié)構(gòu)，進行結(jié)構(gòu)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(jīng)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(nèi)容】
:
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(zhì)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(jié)構(gòu)中切割和后續(xù)轉(zhuǎn)運處理時對器件的微結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(chǎn)生的硅屑進入微結(jié)構(gòu)腔體內(nèi)；
(4).切割完成后，首先使用清洗機將切割產(chǎn)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)中，生產(chǎn)加工工藝簡單，易操作，成品率高，加工過程無微結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的硅基片I和在硅基片上制作的微結(jié)構(gòu)及腔體2，該微結(jié)構(gòu)2無法承受壓力，在切割過程中，產(chǎn)生的顆粒不能落入只微結(jié)構(gòu)及其腔體內(nèi)，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(jié)構(gòu)的圓片表面進行勻涂光刻膠4，該光刻膠可臨時保護微結(jié)構(gòu)及其腔體，要求光刻膠要能夠在微結(jié)構(gòu)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(nèi)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(nèi)(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(jié)構(gòu)形成雙重保護，可有效避免切割中參數(shù)的碎屑進入微結(jié)構(gòu)及其腔體內(nèi)。
[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(zhuǎn)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(chǎn)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(nèi)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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?shù)獨?，讓回流氣體通過花籃通孔和花籃上面將芯片底部和微結(jié)構(gòu)中的溶劑吹干；
⑶將承有芯片的花籃放入紅外烤箱內(nèi)(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(chǎn)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(jié)構(gòu)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