CN112537753B - 适用于激光隐形切割的划片道结构及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于激光隐形切割的划片道结构及其制备方法。其包括衬底、制备于所述衬底上的器件体以及设置于所述器件体外圈的划片道，还包括设置于划片道上的金属层支撑体，在器件体上沉积金属层时，通过金属层支撑体支撑位于划片道上的金属，并能在所述金属层支撑体上形成非连续的划片道金属层，通过金属层支撑体以及所述金属层支撑体上的划片道金属层形成能降低金属反射率的划片道低反射体。本发明在对器件体进行金属沉积时，能在划片道上形成划片道低反射体，划片道低反射体包括金属层支撑体以及非连续的划片道金属层，在避免金属层覆盖划片道时，也能降低对激光的反射，从而能有效确保对划片道采用激光隐形切割，与现有工艺兼容。

Description

适用于激光隐形切割的划片道结构及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种划片道结构及其制备方法，尤其是一种适用于激光隐形切割的划片道结构及其制备方法。

背景技术

MEMS器件中，经常包含悬臂梁、悬浮膜、空腔、微针尖、微弹簧等复杂而脆弱的机械结构，这些微机械结构容易因机械接触而损坏，因暴露而沾污，能承受的机械强度远远小于常规的IC芯片。

基于以上特点，上述MEMS器件的晶圆划片无法用砂轮划片，因砂轮刀片高速旋转会产生的压力和扭力，同时砂轮划片往往需要使用纯水进行冷却和冲洗，纯水的冲洗也将产生冲击力，以上机械作用都容易对MEMS器件中的微结构造成不可逆的破坏。因此，典型的砂轮划片不适用于上述MEMS器件的晶圆划片。

激光隐形切割作为激光切割晶圆的一种方案，很好地避免了砂轮划片存在的问题。激光隐形切割是通过将脉冲激光的单个脉冲通过光学整形，让其透过材料表面在材料内部聚焦，在焦点区域能量密度较高，形成多光子吸收非线性吸收效应，使得材料改性形成裂纹。每一个激光脉冲等距作用，形成等距的损伤即可在材料内部形成一个改质层。在改质层位置材料的分子键被破坏，材料的连接变得脆弱而易于分开。切割完成后，通过拉伸承载膜的方式，将芯片充分分开，并使得芯片与芯片之间产生间隙。这样的加工方式避免了机械的直接接触和纯水的冲洗造成的破坏。目前激光隐形切割技术常用于蓝宝石、玻璃、石英、硅以及多种化合物半导体晶圆的划片。

但是，采用激光隐形切割时，如若划片道中有金属，则由于金属的高反射，激光无法入射到衬底材料内部，无法形成非线性吸收效应，进而无法实现划片功能。而另一方面，在某些MEMS器件的特殊机械结构成型之后，需要再进行金属材料层的沉积，以达到特殊的应用目的。由于特殊脆弱机械结构的存在，金属层沉积后不便于再进行光刻、腐蚀等工艺以实现金属层的图形化。在此情况下，划片道将被金属层覆盖，进而影响晶圆的划片。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种适用于激光隐形切割的划片道结构及其制备方法，其结构紧凑，与现有工艺兼容，能有效确保对划片道采用激光隐形切割，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述适用于激光隐形切割的划片道结构，包括衬底、制备于所述衬底上的器件体以及设置于所述器件体外圈的划片道，

还包括设置于划片道上的金属层支撑体，在器件体上沉积金属层时，通过金属层支撑体支撑位于划片道上的金属，并能在所述金属层支撑体上形成非连续的划片道金属层，通过金属层支撑体以及所述金属层支撑体上的划片道金属层形成能降低金属反射率的划片道低反射体。

所述金属层支撑体包括设置于划片道上的划片道纳米森林，所述划片道纳米森林包括若干纳米纤维体，所述纳米纤维体的高度为1μm～50μm，纳米纤维体的直径为10nm～300nm。

所述器件体包括器件电极，在器件电极的外圈设置电极纳米森林，在所述电极纳米森林上设置非连续的电极金属层，所述电极金属层的厚度为5-50nm。

一种适用于激光隐形切割的划片道结构的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

步骤1、提供衬底，并在所述衬底的划片道上设置金属层支撑体；

步骤2、在衬底的器件体进行金属淀积时，利用金属层支撑体能支撑位于划片道上的金属，以在所述金属层支撑体上形成非连续的划片道金属层，通过金属层支撑体以及所述金属层支撑体上的划片道金属层形成能降低金属反射率的划片道低反射体。

金属层支撑体包括设置于划片道上的划片道纳米森林。

金属层支撑体为划片道纳米森林时，在划片道上设置划片道聚合物层，通过对所述划片道聚合物层进行等离子体轰击，以能得到所需的划片道纳米森林。

所述划片道聚合物层通过喷涂或旋涂设置于衬底的划片道上；等离子体轰击包括氧等离子体轰击、氩等离子体轰击、氧等离子体与氩等离子体交替轰击、或氧等离子体与氩等离子体共同轰击。

所述器件体包括若干器件电极，在器件电极的外圈设置电极纳米森林，在所述电极纳米森林上设置非连续的电极金属层。

所述划片道纳米森林包括若干纳米纤维体，所述纳米纤维体的高度为1μm～50μm，纳米纤维体的直径为10nm～300nm。

所述划片道金属层的厚度为5-50nm。

本发明的优点：在对器件体进行金属沉积时，能在划片道上形成划片道低反射体，划片道低反射体包括金属层支撑体以及非连续的划片道金属层，在避免金属层覆盖划片道时，也能降低对激光的反射，从而能有效确保对划片道采用激光隐形切割，与现有工艺兼容，安全可靠。

附图说明

图1为现有衬底上制备器件体与划片道的示意图。

图2为本发明制备得到划片道聚合物层后的示意图。

图3为本发明得到划片道纳米森林的示意图。

图4为本发明得到在划片道纳米森林上得到划片道金属层的示意图。

附图标记说明：1-衬底、2-器件体、3-划片道、4-器件电极、5-划片道聚合物层、6-划片道纳米森林、7-划片道金属层、8-支撑体外金属层。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图3所示：为了能有效确保对划片道采用激光隐形切割，本发明包括衬底1、制备于所述衬底1上的器件体2以及设置于所述器件体2外圈的划片道3，

还包括设置于划片道3上的金属层支撑体，在器件体2上沉积金属层时，通过金属层支撑体支撑位于划片道3上的金属，并能在所述金属层支撑体上形成非连续的划片道金属层7，通过金属层支撑体以及所述金属层支撑体上的划片道金属层7形成能降低金属反射率的划片道低反射体。

具体地，衬底1可以采用现有常用的形式，具体在衬底1上制备所需的器件体2，器件体2的具体形式可以根据需要进行选择，具体为本技术领域人员所熟知。在衬底1上具有划片道3，划片道3在衬底1与器件体2间的具体关系等均与现有相一致，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。

由背景技术说明可知，当需要在器件体2上进行金属淀积时，划片道3上可能会被金属覆盖，从而影响激光隐形切割。在器件体2上进行金属淀积后，为了不影响激光隐形切割，在划片道3上设置划片道低反射体。本发明实施例中，在划片道3上设置金属层支撑体，金属层支撑体一般为非金属材料制成且具有允许激光穿过空间，以能形成激光进入衬底1内的通道。在器件层2上沉积金属时，通过金属层支撑体能支撑落在划片道3的金属，即能避免金属覆盖划片道3，金属在金属支撑体上呈非连续分布，即得到非连续的划片道金属层7。所述划片道金属层7的厚度为5-50nm。

在器件体2上沉积金属的工艺包括溅射或蒸发。在设置金属支撑体以及非连续的划片道金属层7上时，由于金属层支撑体采用非金属材料制成，对激光具有较低的反射率，同时，非连续的划片道金属层7也具有较低的反射率，从而不会影响激光对划片道3的激光切割，入射的激光可以穿过金属层支撑体以及非连续的划片道金属层7后顺利达到衬底1内，进而在衬底1内形成改质层，达到衬底1影响切割的目的。具体实施时，划片道金属层7的非连续，具体是指在划片道3上方不会形成连续的金属层，降低连续金属层对激光的反射目的。

进一步地，所述金属层支撑体包括设置于划片道3上的划片道纳米森林6，所述划片道纳米森林6包括若干纳米纤维体，所述纳米纤维体的高度为1μm～50μm，纳米纤维体的直径为10nm～300nm。

具体实施时，金属层支撑体可以采用划片道纳米森林6，当金属层支撑体为划片道纳米森林6时，划片道金属层7在划片道纳米森林6上，通过划片道纳米森林6高度等尺寸设置，能保证在划片道纳米森林6上形成非连续的划片道金属层7，具体在划片道纳米森林6上形成非连续的划片道金属层7的工艺等均为本技术领域人员所熟知。具体地，纳米纤维体可以呈柱状，所述纳米纤维体的高度为1μm～50μm，纳米纤维体的直径为10nm～300nm，所述划片道金属层7的厚度为5nm-50nm。

进一步地，所述器件体2包括器件电极4，在器件电极4的外圈设置电极纳米森林，在所述电极纳米森林上设置非连续的电极金属层。

本发明实施例中，电极纳米森林与划片道纳米森林6可以为同一工艺步骤形成，电极金属层与划片道金属层7也为同一工艺步骤形成，电极金属层与划片道金属层7具有相同的厚度。电极纳米森林具有大深宽比，金属溅射或蒸发工艺的不完全保型性，电极纳米森林森林的侧壁无法被完全覆盖，金属薄层无法形成连续薄膜，即能在电极纳米森林上制备得到非连续的电极纳米森林金属层。由于制备得到的电极纳米森林本身不导电，因此，覆盖了非连续的电极纳米森林金属层的电极纳米森林仍具有绝缘性，从而能有效实现器件电极4之间的电隔离。

综上，本发明适用于激光隐形切割的划片道结构的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

步骤1、提供衬底1，并在所述衬底1的划片道3上设置金属层支撑体；

具体地，衬底1上制备有器件体2，为了切割得到独立的器件体2，一般利用划片道3对衬底1进行切割。金属层支撑体设置于划片道3上，当需要对器件体2进行金属沉积时，利用金属层支撑体能阻挡金属覆盖在划片道3上，即金属会覆盖在金属层支撑体上。

具体实施时，金属层支撑体包括设置于划片道3上的划片道纳米森林6。当金属层支撑体为划片道纳米森林6时，在划片道3上设置划片道聚合物层5，通过对所述划片道聚合物层5进行等离子体轰击，以能得到所需的划片道纳米森林6，如图2和图3所示。所述划片道纳米森林6包括若干纳米纤维体，所述纳米纤维体的高度为1μm～50μm，纳米纤维体的直径为10nm～300nm。

本发明实施例中，划片道聚合物层5可以采用光刻胶等能制备得到纳米森林结构的材料，具体可以根据需要进行选择。所述划片道聚合物层5通过喷涂或旋涂设置于衬底1的划片道3上；等离子体轰击包括氧等离子体轰击、氩等离子体轰击、氧等离子体与氩等离子体交替轰击、或氧等离子体与氩等离子体共同轰击。具体进行等离子体轰击的工艺与现有相一致，只要能形成划片道纳米森林6均可，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。

步骤2、在衬底1的器件体2进行金属淀积时，利用金属层支撑体能支撑位于划片道3上的金属，以在所述金属层支撑体上形成非连续的划片道金属层7，通过金属层支撑体以及所述金属层支撑体上的划片道金属层7形成能降低金属反射率的划片道低反射体。

本发明实施例中，通过金属层支撑体能阻挡金属沉积在划片道3上，并能在金属层支撑体上形成非连续的划片道金属层7。具体实施时，根据在器件体2上沉积金属层的厚度来确定划片道纳米森林6内纳米纤维体的高度，也即划片道聚合物层5的厚度，如果沉积的金属层较厚，为得到不连续的划片道金属层7，则需要较高的划片道聚合物层5和较高的划片道纳米森林6。当然，在形成划片道金属层7后，还包括支撑体外金属层8，所述支撑体外金属层8可以为划片道3外，支撑体外金属层8的厚度与划片道金属层7的厚度相一致，但支撑体外金属层8一般为连续的金属层，如图4所示。

Claims (7)

1.一种适用于激光隐形切割的划片道结构，包括衬底（1）、制备于所述衬底（1）上的器件体（2）以及设置于所述器件体（2）外圈的划片道（3），其特征是：

还包括设置于划片道（3）上的金属层支撑体，在器件体（2）上沉积金属层时，通过金属层支撑体支撑位于划片道（3）上的金属，并能在所述金属层支撑体上形成非连续的划片道金属层（7），通过金属层支撑体以及所述金属层支撑体上的划片道金属层（7）形成能降低金属反射率的划片道低反射体；

所述器件体（2）包括器件电极（4），在器件电极（4）的外圈设置电极纳米森林，在所述电极纳米森林上设置非连续的电极金属层，所述电极金属层的厚度为5-50nm；

通过电极纳米森林以及设置于所述电极纳米森林上的非连续的电极金属层实现器件之间的绝缘隔离。

2.根据权利要求1所述的适用于激光隐形切割的划片道结构，其特征是：所述金属层支撑体包括设置于划片道（3）上的划片道纳米森林（6），所述划片道纳米森林（6）包括若干纳米纤维体，所述纳米纤维体的高度为1μm~50μm，纳米纤维体的直径为10nm~300nm。

3.一种适用于激光隐形切割的划片道结构的制备方法，其特征是，所述制备方法包括如下步骤：

步骤1、提供衬底（1），并在所述衬底（1）的划片道（3）上设置金属层支撑体；

步骤2、在衬底（1）的器件体（2）进行金属淀积时，利用金属层支撑体能支撑位于划片道（3）上的金属，以在所述金属层支撑体上形成非连续的划片道金属层（7），通过金属层支撑体以及所述金属层支撑体上的划片道金属层（7）形成能降低金属反射率的划片道低反射体；

金属层支撑体包括设置于划片道（3）上的划片道纳米森林（6）；

所述器件体（2）包括若干器件电极（4），在器件电极（4）的外圈设置电极纳米森林，在所述电极纳米森林上设置非连续的电极金属层；

通过电极纳米森林以及设置于所述电极纳米森林上的非连续的电极金属层实现器件之间的绝缘隔离。

4.根据权利要求3所述适用于激光隐形切割的划片道结构的制备方法，其特征是，金属层支撑体为划片道纳米森林（6）时，在划片道（3）上设置划片道聚合物层（5），通过对所述划片道聚合物层（5）进行等离子体轰击，以能得到所需的划片道纳米森林（6）。

5.根据权利要求4所述适用于激光隐形切割的划片道结构的制备方法，其特征是，所述划片道聚合物层（5）通过喷涂或旋涂设置于衬底（1）的划片道（3）上；等离子体轰击包括氧等离子体轰击、氩等离子体轰击、氧等离子体与氩等离子体交替轰击、或氧等离子体与氩等离子体共同轰击。

6.根据权利要求3或4或5所述适用于激光隐形切割的划片道结构的制备方法，其特征是，所述划片道纳米森林（6）包括若干纳米纤维体，所述纳米纤维体的高度为1μm~50μm，纳米纤维体的直径为10nm~300nm。

7.根据权利要求3或4或5所述适用于激光隐形切割的划片道结构的制备方法，其特征是，所述划片道金属层的厚度为5-50nm。

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