CN105565254A

CN105565254A - 一种mems器件及其制备方法、电子装置

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Publication number: CN105565254A
Application number: CN201410554875.6A
Authority: CN
Inventors: 郑超; 李卫刚; 刘炼; 王伟
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2014-10-17
Filing date: 2014-10-17
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2034-10-17
Also published as: CN105565254B

Abstract

本发明涉及一种MEMS器件及其制备方法、电子装置，所述方法包括：步骤S1：提供MEMS晶圆，在所述MEMS晶圆的正面形成有MEMS图案；步骤S2：在所述MEMS晶圆的正面上形成胶带，以覆盖所述MEMS图案；步骤S3：反转所述MEMS晶圆，在所述MEMS晶圆的背面上设置受力保护层，并在所述受力保护层上施加压力，以将所述MEMS晶圆和所述胶带贴合。本发明的优点在于：1、降低了破片几率，增加了机台的使用寿命。2、提高了成品率，降低了工艺成本。3、维护产险正常生产，提高了产量。

Description

一种MEMS器件及其制备方法、电子装置

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种MEMS器件及其制备方法、电子装置。

背景技术

对于高容量的半导体存储装置需求的日益增加，这些半导体存储装置的集成密度受到人们的关注，为了增加半导体存储装置的集成密度，现有技术中采用了许多不同的方法，例如通过减小晶片尺寸和/或改变内结构单元而在单一晶片上形成多个存储单元，对于通过改变单元结构增加集成密度的方法来说，已经进行尝试沟通过改变有源区的平面布置或改变单元布局来减小单元面积。

在电子消费领域，多功能设备越来越受到消费者的喜爱，相比于功能简单的设备，多功能设备制作过程将更加复杂，比如需要在电路版上集成多个不同功能的芯片，因而出现了3D集成电路(integratedcircuit，IC)技术。

其中，微电子机械系统(MEMS)在体积、功耗、重量以及价格方面具有十分明显的优势，至今已经开发出多种不同的传感器，例如压力传感器、加速度传感器、惯性传感器以及其他的传感器。

在制备完成MEMS器件之后需要对所述芯片进行切割，芯片切割的目的乃是要将前制程加工完成的晶圆上一颗颗之芯片(Die)切割分离。首先要在晶圆形成有图案的一面贴上蓝膜(bluetape)并置于钢制的圆环上，该过程称为晶圆粘片(wafermount)，而后再送至芯片切割机上进行切割。切割完后，一颗颗之芯片井然有序的排列在胶带上，同时由于框架之支撑可避免蓝膜皱折而使芯片互相碰撞，而圆环撑住胶带以便于搬运。

在MEMS器件的制备过程中经常会使用到深度的刻蚀，有一些产品厚度很薄，并且在薄片的晶圆(wafer)上面刻蚀了一些深孔，导致Wafer非常脆弱，容易折断。在做此类MEMS产品的WaferMount工艺时会发生破片的问题。

因此需要对目前所述MEMS晶圆的切割方法作进一步的改进，以便消除上述问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明为了克服目前存在问题，提供了一种MEMS器件的制备方法，包括：

步骤S1：提供MEMS晶圆，在所述MEMS晶圆的正面形成有MEMS图案；

步骤S2：在所述MEMS晶圆的正面上形成胶带，以覆盖所述MEMS图案；

步骤S3：反转所述MEMS晶圆，在所述MEMS晶圆的背面上设置受力保护层，并在所述受力保护层上施加压力，以将所述MEMS晶圆和所述胶带贴合。

可选地，在所述步骤S2中，所述受力保护层包括焊盘以及焊盘底面贴合的软性材料。

可选地，在所述步骤S3中，将所述焊盘的底面置于所述MEMS晶圆的背面上，在所述焊盘顶面上施加向下的力，以将所述MEMS晶圆和所述胶带贴合。

可选地，在所述步骤S2中，所述受力保护层选用密封有气体的软性材料。

可选地，在所述步骤S2中，所述受力保护层选用充气隔膜袋。

可选地，在所述步骤S3中选用滚轮在所述受力保护层上施加向下的压力，以减小所述MEMS晶圆正面单位面积的压力。

可选地，在所述步骤S1中，还包括将所述MEMS晶圆排列设置于晶圆粘片环上的步骤。

可选地，所述步骤S1中，所述MEMS图案包括深孔和/或深凹槽。

本发明还提供了一种基于上述方法制备得到的MEMS器件。

本发明还提供了一种电子装置，包括上述的MEMS器件。

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种MEMS器件的制备方法，所述方法在晶圆粘片工艺中使用受力保护层，例如一个非常平整的焊盘(Pad)，焊盘(Pad)的底面贴合了一层软性材料，或者使用充气隔离袋，然后外加一个水平，均匀向下的力，以此增加所述MEMS晶圆的受力面积，减小单位面积上的压力，同时使所述MEMS晶圆的受力更加均匀，确保所述MEMS晶圆不会发生碎片。

本发明的优点在于：

1、降低了破片几率，增加了机台的使用寿命。

2、提高了成品率，降低了工艺成本。

3、维护产险正常生产，提高了产量。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的装置及原理。在附图中，

图1a-1d为现有技术中MEMS晶圆粘片的过程示意图；

图2a-2d为本发明一具体实施方式中所述MEMS晶圆粘片的过程示意图；

图3a-3d为本发明另外一具体实施方式中所述MEMS晶圆粘片的过程示意图；

图4为本发明一具体实施方式中所述MEMS晶圆粘片的工艺流程图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

目前，所述MEMS器件的制备方法如图1a-1d所示，首先提供MEMS晶圆101，在晶圆形成有图案的一面贴上蓝膜(bluetape)102并置于钢制的圆环上，如图1a-1b所示，然后选用滚轮对所述晶圆的背面(没有图案的一面)滚压所述MEMS晶圆，如图1c所示，以使所述MEMS晶圆能够和所述蓝膜形成较好的接触，该过程称为晶圆粘片(wafermount)，其中所述蓝膜即为胶带。

由于在MEMS器件的制备过程中经常会使用到深度的刻蚀，所述MEMS晶圆中具有很多深度较大的沟槽，如图1a右侧图形所示，有一些产品厚度很薄，导致Wafer非常脆弱，容易折断，如图1d箭头所示位置。在做此类MEMS产品的WaferMount工艺时会发生破片的问题。

实施例1

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种MEMS器件的制备方法，下面结合附图2a-2d对所述方法做进一步的说明。

首先，执行步骤201，提供MEMS晶圆201，所述MEMS晶圆201上形成有MEMS图案。

具体地，如图2a所示，其中所述MEMS晶圆201可以选用硅、多晶硅或者SiGe等半导体材料，并不局限于某一种。

其中在本发明中形成的MEMS器件可以为传感器，例如压力传感器、加速度传感器等，或者MEMS麦克风，或其他种类MEMS器件，并不局限于某一种。

其中，所述MEMS图案包括深孔和/或深凹槽，如图2a右侧图形所示，所述图案并不局限于该示例，还可以形成有其他图案。

然后将形成所述MEMS图案的MEMS晶圆201排列在钢制的圆环上进行晶圆贴片(WaferMount)步骤，如图2a左侧图形所示，以用于在后续的步骤中进行晶圆切割，形成独立的晶粒。

执行步骤202，在所述MEMS图案上形成胶带。

具体地，如图2b所示，在该步骤中在所述MEMS晶圆的正面形成胶带202，例如在晶圆形成有图案的一面贴上蓝膜(bluetape)。

其中，所述胶带可以选用晶圆切割工艺中常用的胶带，并不局限于某一种。

其中在该步骤中所述胶带202和所述MEMS晶圆201的贴合程度较低，具有很小的粘合力，可能导致在接合过程中发生分离，因此需要在所述MEMS晶圆的背面施加一定的压力，以使所述胶带和所述MEMS晶圆充分的贴合。

但是在该过程中由于所述MEMS图案中包含深沟槽和/或深孔，导致所述MEMS晶圆较薄从而发生碎裂，因此为了避免该问题，在本发明中执行步骤203，反转所述MEMS晶圆201，在所述MEMS晶圆的背面上形成受力保护层，并在所述受力保护层上施加压力，以将所述MEMS晶圆和所述胶带贴合。

具体地，如图2c所示，在该步骤中，所述受力保护层包括焊盘204以及焊盘底面贴合的软性材料203，在所述焊盘的水平面上施加均匀向下的力，以将所述MEMS晶圆和所述胶带贴合，如图2d所示。

在该步骤中通过使用一个非常平整的焊盘(Pad)，焊盘(Pad)的底面贴合了一层软性材料，然后外加一个水平，均匀向下的力，以此增加所述MEMS晶圆的受力面积，减小单位面积上的压力，同时使所述MEMS晶圆的受力更加均匀，此外，由于和所述MEMS晶圆直接接触的材料为软性材料，因此可以缓冲一部分施加的压力，确保所述MEMS晶圆不会发生碎片，增加了机台的使用寿命，提高了成品率，降低了工艺成本，同时还能维护产险正常生产，提高了产量。

执行步骤204，对所述MEMS晶圆进行切割，将前制程加工完成的晶圆上一颗颗的芯片(Die)切割分离。

至此，完成了本发明实施例的MEMS器件制备的相关步骤的介绍。在上述步骤之后，还可以包括其他相关步骤，此处不再赘述。并且，除了上述步骤之外，本实施例的制备方法还可以在上述各个步骤之中或不同的步骤之间包括其他步骤，这些步骤均可以通过现有技术中的各种工艺来实现，此处不再赘述。

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种MEMS器件的制备方法，所述方法在晶圆粘片工艺中使用一个非常平整的焊盘(Pad)，焊盘(Pad)的底面贴合了一层软性材料，然后外加一个水平，均匀向下的力，以此增加所述MEMS晶圆的受力面积，减小单位面积上的压力，同时使所述MEMS晶圆的受力更加均匀，确保所述MEMS晶圆不会发生碎片。

本发明的优点在于：

1、降低了破片几率，增加了机台的使用寿命。

2、提高了成品率，降低了工艺成本。

3、维护产险正常生产，提高了产量。

图4为本发明一具体实施方式中所述MEMS器件的制备工艺流程图，具体包括以下步骤：

实施例2

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种MEMS器件的制备方法，下面结合附图3a-3d对所述方法做进一步的说明。

首先，执行步骤301，提供MEMS晶圆301，所述MEMS晶圆301上形成有MEMS图案。

具体地，如图3a所示，其中所述MEMS晶圆301可以选用硅、多晶硅或者SiGe等半导体材料，并不局限于某一种。

其中，所述MEMS图案包括深孔和/或深凹槽，如图3a右侧图形所示，所述图案并不局限于该示例，还可以形成有其他图案。

然后将形成所述MEMS图案的MEMS晶圆301排列在钢制的圆环上进行晶圆贴片(WaferMount)步骤，如图3a左侧图形所示，以用于在后续的步骤中进行晶圆切割，形成独立的晶粒。

执行步骤302，在所述MEMS图案上形成胶带。

具体地，如图3b所示，在该步骤中在所述MEMS晶圆的正面形成胶带302，例如在晶圆形成有图案的一面贴上蓝膜(bluetape)。

其中在该步骤中所述胶带302和所述MEMS晶圆301的贴合程度较低，具有很小的粘合力，可能导致在接合过程中发生分离，因此需要在所述MEMS晶圆的背面施加一定的压力，以使所述胶带和所述MEMS晶圆充分的贴合。

但是在该过程中由于所述MEMS图案中包含深沟槽和/或深孔，导致所述MEMS晶圆较薄从而发生碎裂，因此为了避免该问题，在本发明中执行步骤303，反转所述MEMS晶圆301，在所述MEMS晶圆的背面上形成受力保护层303，并在所述受力保护层上施加压力，以将所述MEMS晶圆和所述胶带贴合。

具体地，如图3c所示，在该步骤中，所述受力保护层303选用密封有气体的软性材料，例如所述受力保护层选用充气隔膜袋。

然后选用滚轮在所述受力保护层上施加向下的压力，以减小所述MEMS晶圆正面单位面积的压力，以将所述MEMS晶圆和所述胶带贴合，如图3d所示。

在该步骤中选用类似于快递包装中的空气袋子，在Wafer表面和滚轮之间，当滚轮从左到右移动时，袋子中的空气增加了接触面积，减少单位面积的压力，避免了Wafer破裂，增加了机台的使用寿命，提高了成品率，降低了工艺成本，同时还能维护产险正常生产，提高了产量。

执行步骤304，对所述MEMS晶圆进行切割，将前制程加工完成的晶圆上一颗颗的芯片(Die)切割分离。

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种MEMS器件的制备方法，所述方法在晶圆粘片工艺中使用充气隔膜袋，例如类似于快递包装中的空气袋子，在Wafer表面和滚轮之间，当滚轮从左到右移动时，袋子中的空气增加了接触面积,减少单位面积的压力,避免了Wafer破裂。

本发明的优点在于：

1、降低了破片几率，增加了机台的使用寿命。

2、提高了成品率，降低了工艺成本。

3、维护产险正常生产，提高了产量。

实施例3

本发明还提供了一种MEMS器件，所述MEMS器件通过实施例1或2所述方法制备得到，在所述MEMS器件中在晶圆粘片工艺中在所述MEMS晶圆上形成受力保护膜，防止了晶圆的碎裂，进一步提高了MEMS器件的性能和良率。

实施例4

本发明还提供了一种电子装置，包括实施例3所述的MEMS器件。其中，半导体器件为实施例3所述的MEMS器件，或根据实施例1或2所述的制备方法得到的MEMS器件。

本实施例的电子装置，可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、上网本、游戏机、电视机、VCD、DVD、导航仪、照相机、摄像机、录音笔、MP3、MP4、PSP等任何电子产品或设备，也可为任何包括所述MEMS器件的中间产品。本发明实施例的电子装置，由于使用了上述的MEMS器件，因而具有更好的性能。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims

1.一种MEMS器件的制备方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述受力保护层包括焊盘以及焊盘底面贴合的软性材料。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤S3中，将所述焊盘的底面置于所述MEMS晶圆的背面上，在所述焊盘顶面上施加向下的力，以将所述MEMS晶圆和所述胶带贴合。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述受力保护层选用密封有气体的软性材料。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述受力保护层选用充气隔膜袋。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在所述步骤S3中选用滚轮在所述受力保护层上施加向下的压力，以减小所述MEMS晶圆正面单位面积的压力。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，还包括将所述MEMS晶圆排列设置于晶圆粘片环上的步骤。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述MEMS图案包括深孔和/或深凹槽。

9.一种基于权利要求1至8之一所述方法制备得到的MEMS器件。

10.一种电子装置，包括权利要求9所述的MEMS器件。