CN103442324B

CN103442324B - 背板及其制造方法

Info

Publication number: CN103442324B
Application number: CN201310371355.7A
Authority: CN
Inventors: 黄锦才
Original assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Current assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date: 2013-08-22
Filing date: 2013-08-22
Publication date: 2017-08-18
Anticipated expiration: 2033-08-22
Also published as: CN103442324A

Abstract

本发明提供一种背板及其制造方法，所述制造方法包括：提供第一晶圆；氧化所述第一晶圆，在所述第一晶圆表面形成氧化层；提供第二晶圆；通过所述氧化层使所述第二晶圆与所述第一晶圆贴合在一起；对所述第二晶圆进行背面减薄；图形化所述减薄后的第二晶圆，在所述减薄后的第二晶圆中形成多个贯穿孔，使所述贯穿孔露出所述氧化层；去除所述氧化层和所述第一晶圆。本发明还提供一种背板，所述背板由所述制造方法形成。本发明降低了背板的制造难度。

Description

背板及其制造方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种用于微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS）麦克风的背板及其制造方法。

背景技术

随着科技的发展，手机等移动终端在人们日常生活中扮演着越来越重要的角色。而随着生活水平的逐步提高，人们对手机通话质量要求也越来越高，这对手机麦克风的技术提出了更高的要求。

手机麦克风通常采用的是MEMS麦克风技术，在专利申请号为201010153495.3的中国专利申请中公开了现有技术一种MEMS麦克风技术。

参考图1，示出了所述中国专利申请中MEMS麦克风的结构示意图。所述MEMS麦克风包括：设有声学后腔6的基底1，与基底1相连的、设有声孔31的背板3，与所述背板3相对且位于所述背板3之间的振膜4，所述振膜4与所述背板3之间形成声学前腔5。MEMS麦克风工作时，声波通过所述声孔31可以到达振膜4，以便于将声音转换为电信号。

现有技术MEMS麦克风的制造方法通常是将振膜4与背板3一起进行制造，这使背板3只能适用于一种振膜，减弱了背板3的使用自由度。

此外，所述背板3中设置多个声孔31，由于所述背板3的厚度较小，同时由于所述声孔31的存在，所述背板3为一柔性背板。现有技术在背板3的制造过程中需要改变工艺方法、传输方法，以防止柔性背板的损伤，这使背板3的制造方法难以与现有半导体设备、半导体工艺实现较好地兼容，从而增加了制造难度。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种背板及其制造方法，以降低制造难度。

为解决上述问题，本发明提供一种背板的制造方法，包括：

提供第一晶圆；

氧化所述第一晶圆，在所述第一晶圆表面形成氧化层；

提供第二晶圆；

通过所述氧化层使所述第二晶圆与所述第一晶圆贴合在一起；

对所述第二晶圆进行背面减薄；

图形化所述减薄后的第二晶圆，在所述减薄后的第二晶圆中形成多个贯穿孔，使所述贯穿孔露出所述氧化层；

去除所述氧化层和所述第一晶圆。

可选地，所述第一晶圆的材料为硅，所述第二晶圆的材料为硅，所述氧化层的材料为氧化硅。

可选地，通过所述氧化层将所述第二晶圆与所述第一晶圆贴合在一起的步骤包括：通过热键合的方式，使所述第二晶圆与所述氧化层贴合在一起，以实现第二晶圆与第一晶圆的贴合。

可选地，对所述第二晶圆进行背面减薄的步骤包括：减薄后的第二晶圆的厚度位于70～90微米的范围内。

可选地，图形化所述减薄后的第二晶圆的步骤包括：通过深反应离子蚀刻的方法图形化所述第二晶圆。

可选地，所述深反应离子蚀刻的步骤以所述氧化层作为蚀刻停止层。

可选地，所述贯穿孔的孔径在13～16微米的范围内，所述贯穿孔的孔间距位于在19～22微米的范围内。

可选地，对所述第二晶圆进行背面减薄的步骤包括：通过砂轮进行背面减薄。

可选地，去除所述氧化层和所述第一晶圆的步骤包括：通过大晃处理工艺进行去除。

相应地，本发明还提供一种背板，所述背板由所述制造方法形成。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：在所述背板制造方法中，第一晶圆为第二晶圆提供支撑作用，可以减少第二晶圆在厚度减薄、形成贯穿孔等步骤中被损伤的几率。因而，在厚度减薄、形成贯穿孔等步骤中无需为避免第二晶圆的损伤而改变工艺条件，降低了背板的制造难度。

附图说明

图1是现有技术一种MEMS麦克风的结构示意图；

图2是本发明背板制造方法一实施例的流程示意图；

图3至图11是本发明背板制造方法一实施例形成的背板的结构示意图。

具体实施方式

现有技术MEMS麦克风的背板较薄，且所述背板中设置有多孔，背板较为柔软，容易在制造过程中损伤，对现有背板制造方法提出了更高的要求。

为了解决所述技术问题，本发明提供一种背板的制造方法。参考图2，示出了本发明背板制造方法一实施例的流程示意图。所述制造方法大致包括以下步骤：

步骤S1，提供第一晶圆；

步骤S2，氧化所述第一晶圆，在所述第一晶圆表面形成氧化层；

步骤S3，提供第二晶圆；

步骤S4，通过所述氧化层使所述第二晶圆与所述第一晶圆贴合在一起；

步骤S5，对所述第二晶圆进行背面减薄；

步骤S6，图形化减薄后的第二晶圆，在所述减薄后的第二晶圆中形成多个贯穿孔，使所述贯穿孔露出所述氧化层；

步骤S7，去除所述氧化层和所述第一晶圆。

在所述背板制造方法中，第一晶圆为第二晶圆提供支撑作用，可以减少第二晶圆在厚度减薄、形成贯穿孔等步骤中被损伤的几率。因而，在厚度减薄、形成贯穿孔等步骤中无需为避免第二晶圆的损伤而改变工艺条件，降低了背板的制造难度。

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步描述。需要说明的是，此处以形成MEMS麦克风的背板为例进行说明，但是本发明对此不作限制，在其他实施例中，还可以形成其他器件的、具有多个贯穿孔的背板。

参考图3，执行步骤S1，提供第一晶圆101。所述第一晶圆101用于提供支撑作用。

本实施例中，所述第一晶圆101为硅晶圆。

具体地，所述第一晶圆101的厚度在725～745微米的范围内。但是本发明对第一晶圆101的厚度不作限制。

继续参考图3，执行步骤S2，氧化所述第一晶圆101，在所述第一晶圆101的表面形成氧化层103。所述氧化层103可以起到贴合作用。

本实施例中，通过热氧化的方式氧化硅晶圆，在硅晶圆表面形成一层氧化硅作为所述氧化层103，但是本发明对氧化第一晶圆101的具体工艺不作限制。

需要说明的是，所述氧化层103的厚度过小会影响贴合效果，而所述氧化层103的厚度过大则造成材料的浪费。因此，可选地，所述氧化层103的厚度在100～500纳米的范围内。

请继续参考图3，执行步骤S3，提供第二晶圆102。所述第二晶圆102用于形成背板。

本实施例中，所述第二晶圆102与第一晶圆101的材料相同，这有利于实现第二晶圆102和第一晶圆101的贴合，但是本发明对此不作限制。

具体地，所述第二晶圆102为硅晶圆。

参考图4，执行步骤S4，通过所述氧化层103使所述第二晶圆102与所述第一晶圆101贴合在一起。

具体地，使所述氧化层103与所述第二晶圆102相接触并贴合，由于所述氧化层103形成于所述第一晶圆101上，原本已与所述第一晶圆101贴合在一起，因此，通过氧化层103与第二晶圆102之间贴合即可实现第二晶圆102与第一晶圆101的相互贴合。

本实施例中，通过热键合（Fusion Bonding）的方式，通过氧化硅材料的氧化层103将两片硅晶圆贴合在一起。

需要说明的是，热键合的方式较为简单，且可以实现第二晶圆102与第一晶圆101的紧密贴合，但是本发明对第二晶圆102与所述第一晶圆101之间贴合的方式不作具体限制。

此外，热键合的具体工艺和分步骤与现有技术相同，在此不再赘述。

参考图5，执行步骤S5，对所述第二晶圆102进行背面减薄。对所述第二晶圆102进行背面减薄的目的是为了在减薄后的第二晶圆102中形成贯穿孔。

需要说明的是，此处背面减薄的意思指的是对第二晶圆102远离氧化层103的一面进行减薄处理。

本实施例中，通过砂轮200（Grinding Wheel）按照每分钟380～6000转的速度对所述第二晶圆102进行背面减薄。通过砂轮200进行减薄的减薄效率较高。

但是本发明对此不作限制，在其他实施例中还可以采用化学方式（例如：化学喷雾腐蚀的方法）实现第二晶圆102的减薄，或者采用多种方式采用多步骤（例如：第一减薄步骤采用砂轮200进行减薄，第二减薄步骤采用化学喷雾腐蚀的方法进行减薄）的方式实现第二晶圆102的背面减薄。

参考图6，减薄后第二晶圆102的厚度d在70～80微米的范围内。需要说明的是，第二晶圆102减薄后的厚度d与待形成的背板的厚度相当，本发明对减薄后第二晶圆102的厚度d的数值并不做限制。

在对第二晶圆102进行背面减薄的过程，第一晶圆101起到对第二晶圆102进行支撑的作用，防止第二晶圆102在减薄过程中出现破裂等损伤问题。

结合参考图7和图8，执行步骤S6，图形化减薄后的第二晶圆102，在所述减薄后的第二晶圆102中形成多个贯穿孔104，使所述贯穿孔104露出所述氧化层103。

如图7所示，在减薄后的第二晶圆102的表面形成光刻胶106，以所述光刻胶106为掩模，采用深反应离子蚀刻工艺图形化减薄后的第二晶圆102。由于减薄后的第二晶圆102的厚度仍然较大，采用深反应离子蚀刻工艺可以较为快速地实现图形化，但是本发明对减薄后的第二晶圆102的图形化工艺不作限制。

此处，所述深反应离子蚀刻以所述氧化层103作为蚀刻停止层，起到控制蚀刻工艺的作用，可以较为方便地形成位于第二晶圆102中的多个贯穿孔104。

本实施例中，所述贯穿孔104用作MEMS麦克风背板中的气孔，MEMS麦克风使用时，声波通过所述贯穿孔104到达将声波转换为电信号的感应单元（图未示）。

具体地，所述贯穿孔104的孔径在13～16微米的范围内，所述贯穿孔104的孔间距位于在19～22微米的范围内。贯穿孔104的尺寸与MEMS麦克风背板对贯穿孔104的要求相匹配。但是本发明对贯穿孔104的尺寸数值范围不作限制。

需要说明的是，由于第一晶圆101具有较大的厚度，可以起到支撑减薄后的第二晶圆102的作用。在图形化所述减薄后的第二晶圆102的过程中，可以防止图形化工艺造成的减薄后的第二晶圆102的损伤。

此外，在完成图形化工艺之后，氧化层103的贴合作用、第一晶圆101的支撑作用都可以防止贯穿孔104被损伤。

结合参考图9至图11，执行步骤S7，去除所述氧化层103和所述第一晶圆101。

需要说明的是，本实施例采用大晃处理工艺（Taiko process）去除所述氧化层103和所述第一晶圆101。

如图9所示，在具有多个贯穿孔104的第二晶圆102上贴覆第一胶带105。所述第一胶带105一方面起到固定所述贯穿孔104的作用，另一方面还起到防止杂质进入所述贯穿孔104的作用。

具体地，所述第一胶带105为晶圆切割胶带（BG UV Tape，UV膜）。

如图10所示，在贴覆第一胶带105之后，对所述第一晶圆101的中心区域进行背面减薄，直至露出氧化层103。

需要说明的是，此处对第一晶圆101进行背面减薄指的是，对第一晶圆101未形成有氧化层103的一面（即远离第二晶圆102的一面）进行减薄处理。

此外，对所述第一晶圆101的中心区域进行背面减薄指的是，保留第一晶圆101边缘部分，而对第一晶圆101的中心区域进行材料的去除。

本实施例中，采用砂轮200（Grinding Wheel）按照每分钟380～6000转的速度对第一晶圆101中心区域的背面减薄，通过砂轮200进行减薄的减薄效率较高。

但是本发明对此不作限制，在其他实施例中还可以采用化学方式（例如：化学喷雾腐蚀的方法）实现第一晶圆101的减薄，或者采用多种方式采用多步骤（例如：第一减薄步骤采用砂轮200进行减薄，第二减薄步骤采用化学喷雾腐蚀的方法进行减薄）的方式实现第一晶圆101的背面减薄。

在背面减薄的过程中，保留第一晶圆101的边缘部分，所述边缘部分可以起到对形成有贯穿孔104的第二晶圆102的支撑作用，从而避免受到损伤。

如图11所示，在完成第一晶圆101中心区域的背面减薄之后，露出所述氧化层103，去除露出所述氧化层103。

具体地，可以通过氢氟酸和硝酸去除所述氧化层103。但是本发明对去除氧化层103的具体工艺不作限制。

在去除氧化层103之后，还包括去边工艺，用于去除第一晶圆101边缘部分、去除位于所述第一晶圆101边缘部分与第二晶圆102之间的氧化层103。

具体地，所述去边工艺包括将去除氧化层103后的叠层结构放置于圆形框架上，并通过第二胶带进行固定，所述第二胶带的贴合作用也可以起到防止贯穿孔104受到损伤的效果。

通过切割刀沿着图11所示OO’的切线进行圆环切割，切割之后去除所述圆环；再通过切割刀沿着切割道进行划片，获得独立的芯片单元，从而获得MEMS麦克风的背板。

本发明背板的制造方法中，背板相对于感应单元独立形成，并且第一晶圆为第二晶圆提供支撑作用，可以减少第二晶圆在厚度减薄、形成贯穿孔等步骤中被损伤的几率。现有背板的制造方法在厚度减薄、形成贯穿孔等工艺中可以采用常规工艺，无需为了防止背板受损而进行工艺改变，可以与现有工艺实现良好的兼容性，制造方法较为简单。

相应地，本发明还提供一种背板，所述背板由所述背板的制造方法形成。所述背板的制造方法的技术方案可以参考上述实施例，在此不再赘述。

本发明提供的背板在制造过程中通过第一晶圆提供支撑作用，背板不容易被损伤，且制造方法较为简单。本发明提供的背板具有较高的产量。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims

1.一种背板的制造方法，其特征在于，包括：

提供第一晶圆，所述第一晶圆用于提供支撑作用；

氧化所述第一晶圆，在所述第一晶圆表面形成氧化层；

提供第二晶圆，所述第二晶圆用于形成背板；

对所述第二晶圆进行背面减薄；

图形化所述减薄后的第二晶圆，在所述减薄后的第二晶圆中形成多个露出所述氧化层的贯穿孔；

去除所述氧化层和所述第一晶圆。

2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述第一晶圆的材料为硅，所述第二晶圆的材料为硅，所述氧化层的材料为氧化硅。

3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，通过所述氧化层将所述第二晶圆与所述第一晶圆贴合在一起的步骤包括：通过热键合的方式，使所述第二晶圆与所述氧化层贴合在一起，以实现第二晶圆与第一晶圆的贴合。

4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，对所述第二晶圆进行背面减薄的步骤包括：减薄后的第二晶圆的厚度位于70～90微米的范围内。

5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，图形化所述减薄后的第二晶圆的步骤包括：通过深反应离子蚀刻的方法图形化所述第二晶圆。

6.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述深反应离子蚀刻的步骤以所述氧化层作为蚀刻停止层。

7.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述贯穿孔的孔径在13～16微米的范围内，所述贯穿孔的孔间距位于在19～22微米的范围内。

8.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，对所述第二晶圆进行背面减薄的步骤包括：通过砂轮进行背面减薄。

9.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，去除所述氧化层和所述第一晶圆的步骤包括：通过大晃处理工艺进行去除。

10.一种背板，其特征在于，所述背板由权利要求1～9任意一权利要求所述制造方法形成。