CN116601107B - Mems凸片移除方法 - Google Patents

Abstract

一种方法，其包括对设置在第一管芯和第二管芯之间的凸片区的区域进行凸片划切。凸片区在结构上将第一管芯连接至第二管芯，第一管芯与第二管芯各自包括与CMOS器件共晶接合的MEMS器件。凸片区包括设置在熔融接合氧化物层之上的处理晶圆层，该熔融接合氧化物层设置在ACT层上。凸片区位于CMOS凸片区上方，其与第一和第二管芯形成其中的空腔。凸片划切切割穿过处理晶圆层，并留下在处理晶圆层下方的熔融接合氧化物层的一部分，从而在凸片区内形成氧化物系链。氧化物系链将凸片区维持在适当的位置并且维持在CMOS凸片区上方。在对第一区进行凸片划切之后，移除凸片区。

Description

MEMS凸片移除方法

相关申请

本申请是非临时申请并要求2020年12月15日提交的临时申请第63/199,240号的权益和优先权，该申请的全部内容纳入本文中。

背景技术

MEMS(“micro-electro-mechanical system，微机电系统”)是一类使用类似半导体的工艺所制造的并具有机械特性的器件。例如，MEMS器件可以包括移动或变形的能力。在许多情况下，但并非总是如此，MEMS与电信号相互作用。MEMS器件可以指被实现为微机电系统的半导体器件。MEMS器件包括机械元件，并且可以任选地包括电子设备(例如用于感测的电子设备)。MEMS器件包括但不限于，例如，陀螺仪、加速度计、磁力计、压力感测器等。一些MEMS器件可以通过将MEMS晶圆接合(bond)至互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor，CMOS)晶圆来形成，其中MEMS晶圆可以包括处理晶圆(handlewafer)和器件层，并且其中CMOS晶圆可以包括感测电极和其他电路。MEMS晶圆通常与CMOS晶圆分离，并且在凸片(tab)移除期间，处理层和器件层(或其一部分)被移除以暴露CMOS晶圆上的电路。

不幸的是，当前的凸片移除方法是通过划切(dice)方法进行的，这不仅在本质上是手动的，而且会导致高产量损失和低质量的问题。例如，在当前的凸片移除方法中，例如使用高压氮气，将MEMS晶圆锯切开并且修整边缘来释放凸片。当移除凸片时，可能会损坏其周围的表面，例如MEMS碎片(chipping)、CMOS钝化层等。有些方法使用昂贵的工艺(例如深反应离子蚀刻，deep reactive ion etching，DRIE)蚀刻整个凸片。

发明内容

因此，需要使用一个或多个系链(tether)，例如氧化物系链、致动器层(actuatorlayer，ACT)系链、共晶接合(eutectic bond)系链等，以防止释放凸片以及损坏周围区域。在凸片划切过程(例如锯切)之后，凸片被系连(tether)在管芯(die)上。换言之，在凸片划切过程中，使用一个或多个系链将凸片保持在适当的位置，直到一个或多个系链(tether)破裂后凸片才被移除。在凸片移除过程(可以是基于带或真空拾取(vacuum pick)的)期间，一个或多个系链可以破裂从而将凸片与管芯分开。

一种方法，其包括在设置在第一管芯和第二管芯之间的凸片区中形成预切割。凸片区在结构上将第一管芯连接至第二管芯。第一管芯包括共晶接合至第一互补金属氧化物半导体(CMOS)器件的第一微机电系统(MEMS)器件。第二管芯包括共晶接合至第二CMOS器件的第二MEMS器件。凸片区包括设置在熔融接合氧化物层(fusion bond oxide layer)之上的处理晶圆层，该熔融接合氧化物层设置在致动器(ACT)层上。凸片区位于CMOS凸片区上方。凸片区、第一管芯、第二管芯和CMOS凸片区在其中形成空腔。该方法还包括对凸片区的对应于预切割的第一区进行凸片划切，其切割穿过处理晶圆层、熔融接合氧化物层以及ACT层，以暴露CMOS凸片区。该方法还包括对凸片区的第二区进行凸片划切，其切割穿过处理晶圆层并留下下方的ACT层的一部分以形成ACT系链。ACT系链在结构上将凸片区维持在适当的位置并且维持在CMOS凸片区的上方。该方法还包括在对第一区和第二区进行凸片划切之后，移除凸片区。

在一些实施方式中，凸片划切是通过刀片锯切(blade sawing)、等离子蚀刻或深反应离子蚀刻(DRIE)中的一种进行的。应理解在一些实施方式中，移除是通过带移除(taperemoval)或真空拾取中的一种进行的。在一些实施方式中，该方法还包括形成共晶接合系链，在对第一区和第二区进行凸片划切之后，共晶接合系链将凸片区的ACT层在结构上连接至CMOS凸片区，以及将凸片区维持在适当位置并且维持在CMOS凸片区上方。在一些实施方式中，该方法还包括在熔融接合氧化物层内形成氧化物系链，其中氧化物系链位于ACT层系链之上，其中在对第一区和第二区进行凸片划切之后，氧化物系链将凸片区维持在适当的位置并且维持在CMOS凸片区上方。在一些实施方式中，氧化物系链是使用深反应离子蚀刻(DRIE)形成的。在一些实施方式中，处理晶圆可以包含硅。应理解，CMOS凸片区可以包括位于共晶接合密封环外部的焊盘(bond pad)。根据一些实施方式，凸片区中的预切割是部分切入ACT层中并且在MEMS晶圆加工期间形成的。根据一个实施方式，在对凸片区的第二区进行凸片划切之前，熔融接合氧化物层在ACT层系链之上形成封闭空腔。

一种方法，其包括对设置在第一管芯和第二管芯之间的凸片区的第一区进行凸片划切。凸片区在结构上将第一管芯连接至第二管芯，其中第一管芯包括共晶接合至第一互补金属氧化物半导体(CMOS)器件的第一微机电系统(MEMS)器件。第二管芯包括共晶接合至第二CMOS器件的第二MEMS器件，其中凸片区包括设置在熔融接合氧化物层之上的处理晶圆层，该熔融接合氧化物层设置在致动器(ACT)层上，其中凸片区位于CMOS凸片区上方。凸片区、第一管芯、第二管芯和CMOS凸片区在其中形成空腔。凸片划切切割穿过处理晶圆层，并留下在被切割的处理晶圆层下方的熔融接合氧化物层的一部分，从而在凸片区的熔融接合氧化物层内形成氧化物系链，其中氧化物系链将凸片区维持在适当位置并且维持在CMOS凸片区的上方。在一些实施方式中，在对第一区进行凸片划切之后，该方法包括移除凸片区。

在一些实施方式中，凸片划切是通过刀片锯切、等离子蚀刻或深反应离子蚀刻(DRIE)中的一种进行的。根据一些实施方式，移除是通过带移除或真空拾取中的一种进行的。在一些实施方式中，该方法还包括形成共晶接合系链，在对第一区进行凸片划切之后，共晶接合系链将凸片区的ACT层在结构上连接至CMOS凸片区，以及将凸片区维持在适当位置并且维持在CMOS凸片区上方。根据一些实施方式，该方法还包括在凸片区的ACT层内形成ACT层系链，ACT层系链在氧化物系链下方，其中在对第一区进行凸片划切之后，ACT层系链将凸片区维持在适当的位置并且维持在CMOS凸片区上方。应理解，在一些实施方式中，在移除之前，氧化物系链与熔融接合氧化物层以及ACT层系链在其中形成有封闭空腔。根据一些实施方式，处理晶圆包含硅。在一些实施方式中，CMOS凸片区包括位于共晶接合密封环外部的焊盘。在一些实施方式中，该方法还包括在凸片区中形成预切割，其中预切割至少部分切割穿过ACT层并且位于氧化物系链下方。应理解，在一些实施方式中，处理晶圆层包括涂覆有熔融接合氧化物层的空腔，其中空腔位于预切割之上，其中位于预切割之上的熔融接合氧化物层形成氧化物系链。

一种方法，其包括形成共晶接合系链，共晶接合系链将凸片区结构上连接至互补金属氧化物半导体(CMOS)凸片区，其中凸片区将第一管芯在结构上连接至第二管芯，其中第一管芯包括共晶接合至第一CMOS器件的第一微机电系统(MEMS)器件。应理解，第二管芯包括共晶接合至第二CMOS器件的第二MEMS器件。根据一些实施方式，凸片区包括设置在熔融接合氧化物层之上的处理晶圆层，熔融接合氧化物层设置在致动器(ACT)层上，其中凸片区位于CMOS凸片区上方，以及其中在凸片划切过程后，共晶接合系链将凸片区维持在适当位置。应理解，凸片区、第一管芯、第二管芯和CMOS凸片区在其中形成空腔。该方法还包括对设置在第一管芯和第二管芯之间的凸片区的第一区进行凸片划切，其切割穿过处理晶圆层和熔融接合氧化物层和ACT层。在对第一区进行凸片划切之后，该方法包括移除凸片区。

应理解，凸片划切是通过刀片锯切、等离子蚀刻或深反应离子蚀刻(DRIE)中的一种进行的。根据一些实施方式，移除是通过带移除或真空拾取中的一种进行的。在一些实施方式中，该方法还包括通过凸片划切形成氧化物层系链，所述凸片划切切割穿过处理晶圆层并留下在被切割的处理晶圆层下方的熔融接合氧化物层的一部分，其中在对凸片区的第一区进行凸片划切之后，氧化物系链将凸片区维持在适当位置并且维持在CMOS凸片区的上方。根据一些实施方式，该方法可以进一步包括在凸片区的ACT层内形成ACT层系链，以及在对凸片区的第一区进行凸片划切之后，将凸片区维持在适当的位置并且维持在CMOS凸片区上方。根据一些实施方式中，处理晶圆包含硅。在一些实施方式中，CMOS凸片区包括位于共晶接合密封环外部的焊盘。根据一个实施方式，该方法还包括在凸片区中形成预切割，其中预切割至少部分切割穿过ACT层。应理解，在一些实施方式中，处理晶圆层包括涂覆有熔融接合氧化物层的空腔，其中空腔位于ACT层之上。

通过阅读下文的详细描述，这些和其他的特征和优点将是显而易见的。

附图说明

图1示出了根据本实施方式的一个方面的接合至CMOS晶圆的MEMS晶圆。

图2A-2D示出了MEMS装置的传统凸片移除方法。

图3A-3F示出了根据本实施方式的一个方面的使用ACT层系链的MEMS装置的凸片移除方法。

图4A-4F示出了根据本实施方式的一个方面的使用氧化物系链的MEMS装置的凸片移除方法。

图5A-5F示出了根据本实施方式的一个方面的使用氧化物系链的MEMS装置的另一种凸片移除方法。

图6A-6E示出了根据本实施方式的一个方面的使用共晶接合系链的凸片移除方法。

图7A-7B示出了根据本实施方式的一个方面的MEMS装置的凸片划切。

图8A-8B示出了根据本实施方式的一个方面的MEMS器件的另一种凸片划切。

图9A-9B示出了根据本实施方式的一个方面的MEMS器件的又另一种凸片划切。

图10示出了根据本实施方式的一个方面的MEMS器件的凸片移除的流程图。

图11示出了根据本实施方式的一个方面的MEMS器件的凸片移除的另一流程图。

图12示出了根据本实施方式的一个方面的MEMS器件的凸片移除的又另一流程图。

具体实施方式

在更详细地描述各个实施方式之前，应当理解这些实施方式不是限制性的，因为这些实施方式中的元素可以改变。同样应当理解，本文描述及/或示出的特定实施方式具有可以很容易地与该特定实施方式分离并且任选地与若干其他实施方式中的任意实施方式组合或替代本文描述的若干其他实施方式中的任意实施方式中的元素的元素。

还应当理解，本文使用的术语是为了描述某些概念，而不是为了限制。除非另外限定，否则本文所使用的所有技术及科学术语具有与本发明所属技术领域一般理解相同的含义。

除非另有说明，否则序号(例如，第一，第二，第三等)用于区分或标识一组元素或步骤中的不同元素或步骤，并且不对该实施方式的元素或步骤提供序列或数字限制。例如，“第一”、“第二”和“第三”元素或步骤不必按该顺序出现，并且其实施方式不必限于三个元素或步骤。还应该理解的是，除非另有说明，否则任何标记，如“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“中”、“底”、“旁边”、“前面”、“反向”、“覆盖”、“下层”、“向上”、“向下”或其他类似术语，如“上部”、“下部”、“上方”、“下方”、“下”、“中间”、“之上”、“垂直”、“水平”、“近端”、“远端”等是为了用于方便而使用，并不意味着，例如，任何特定的固定位置、定向或方向。而是，此类标记用于反映，例如，相对位置、定向或方向。还应该理解的是，单数形式的“一”、“一个/种”以及“该/所述”包括复数指代，除非上下文另有明确指出。

例如“之上”、“覆盖”、“上方”、“下”等的术语被理解为指代可能直接接触或可能具有介于其间的其他元件的元件。例如，两层可以覆盖接触，其中一层在另一层之上并且这两层在物理上接触。在另一个例子中，两层可以由一个或多个层分开，其中第一层在第二层之上并且一个或多个中间层在第一层和第二层之间，使得第一层和第二层不物理接触。

MEMS器件可以包括(例如，共晶地)接合至CMOS晶圆的MEMS晶圆。MEMS器件可以是加速计、陀螺仪等。MEMS晶圆可以包括处理晶圆和MEMS器件层(也称为致动器层(ACT)层)。CMOS晶圆可包括感测电极、接合电极、焊盘及/或其他电路。MEMS晶圆与CMOS晶圆(垂直地)分离，以允许MEMS器件的ACT层与CMOS器件上的焊盘分离。

包括接合至CMOS晶圆的MEMS晶圆的MEMS器件与另一MEMS器件分离，该另一MEMS器件包括通过凸片区和CMOS凸片区接合至CMOS晶圆的MEMS晶圆，该凸片区与CMOS凸片区基本上在CMOS晶圆的平面内。移除凸片区或其一部分以暴露CMOS晶圆和/或CMOS凸片区上的一个或多个电路及/或焊盘。如上所述，需要使用一个或多个系链，例如氧化物系链、ACT系链、共晶接合系链等，以防止(接合至CMOS晶圆的MEMS晶圆的)凸片区被释放以及损坏周围区域。在凸片划切过程(例如锯切)之后，凸片被系连在管芯(例如，MEMS晶圆(管芯)及/或CMOS晶圆(管芯))上。换言之，在凸片划切过程中，使用一个或多个系链将凸片区保持在适当的位置，直到一个或多个系链破裂后凸片才被移除。在凸片移除过程(可以是基于带或真空拾取的)期间，一个或多个系链可以破裂从而将凸片区与管芯分开。

图1示出根据本实施方式的一个方面的管芯100，其包括接合至CMOS192晶圆的MEMS190晶圆。MEMS190晶圆包括处理晶圆110(例如硅)，其具有在其中形成的空腔(即，MEMS空腔134)。熔融接合氧化层120沉积在耦合(couple)至ACT层130的处理晶圆110之上。在ACT层130中形成(例如，通过深反应离子蚀刻(DRIE)方法蚀刻)各种MEMS特征，例如检测质量(proof mass)132、弹簧(spring)133等。MEMS190晶圆可以任选地包括在MEMS盖102上的金属层，该金属层背离CMOS192晶圆。应理解，MEMS空腔134使得各种MEMS特征(例如检测质量132)能够移动。

CMOS192晶圆可以包括具有各种电路(例如感测电极142、屏蔽电极144、接合电极(未示出)、焊盘(图2A中示出)等)的CMOS140。钝化层141可以沉积在CMOS140之上并且其可以包括多个层，例如钝化氮化物层和钝化氧化物层。

在一些实施方式中，MEMS190晶圆通过共晶接合层136耦合至CMOS192晶圆，共晶接合层136形成在MEMS190晶圆的支座(standoff)135上。在一些实施方式中，共晶接合层136可以包括铝和锗。MEMS190晶圆与CMOS192晶圆的耦合可以在两者之间形成空腔。一旦将MEMS190晶圆接合至CMOS 192，就对这两个晶圆进行退火并在两侧减薄。应理解，在退火过程之后，可以在MEMS盖102上沉积金属使MEMS盖能够接触(contact)。凸片划切和凸片移除在后续附图中讨论。

图2A-2D示出了MEMS装置的传统凸片移除方法。参考图2A，第一管芯100(在左侧)与第二管芯100(在右侧)通过两者之间的凸片区连接。应理解，图2A的凸片区类似于图1，不同之处在于MEMS器件的凸片区可以不包括MEMS特征，例如检测质量、弹簧等，而CMOS凸片区可以不包括感测电极而包括焊盘145、密封环146以及过程控制监控器(PCM)147，过程控制监控器(PCM)147作为测试结构位于划切线(scribe line)处。在一些实施方式中，可以在晶圆上各个管芯的集成电路和划切线之间形成密封环146，以阻止在划切过程(即，晶圆划切过程)期间产生的从划切线到集成电路的意外应力裂纹。应理解，在一些传统方法中，第一预切割212和第二预切割214在ACT层130内形成，其对应于一旦被切割而释放凸片区的第一和第二凸片划切区。例如，如图2B所示，第一凸片划切220可以切割(例如，使用刀片锯切)穿过处理晶圆110和熔融接合氧化物层120以到达第一预切割212。类似地，如图2C所示，第二凸片划切222可以切割穿过处理晶圆110和熔融接合氧化物层120以到达第二预切割214，其如图2D所示释放了凸片区。如图所示，该凸片区一旦释放就可能会损坏240各种结构，例如削碎ACT层、损坏CMOS钝化层、损坏处理晶圆等。

图3A-3F示出了根据本实施方式的一个方面的使用ACT层系链的MEMS装置的凸片移除方法。图3A与图2A相似，不同之处在于晶圆300A包括两个预切割，只有一个预切割214形成在凸片区的ACT层130中。应理解，凸片区位于CMOS凸片区上方，其与两侧的两个管芯100在其中形成有空腔。凸片区可以包括位于两个管芯100之间的ACT层130和处理晶圆110层。应理解，在一些实施方式中，CMOS凸片区包括在凸片划切过程之前位于共晶接合密封环外部的焊盘。

应理解，ACT层预切割是在MEMS晶圆处理过程期间形成的。现参考图3B，示出晶圆300B，其中凸片划切322的实施是切割穿过MEMS晶圆的一个区域(例如，处理层110以及熔融接合氧化物层120)以到达预切割214。应理解，可以通过刀片锯切、等离子蚀刻、DRIE方法等来进行凸片划切322。应理解，用于凸片划切的等离子蚀刻方法可以是顺序等离子蚀刻(sequential plasma etch)，例如，金属(如AlCu)蚀刻、使用DRIE的处理晶圆层蚀刻(硅)和熔融接合氧化物蚀刻，以相比于刀片锯切减少凸片划切的宽度。现参考图3C，显示了晶圆300C，其中凸片划切324的实施是切割穿过MEMS晶圆的一个区域(例如，处理晶圆110和熔融接合氧化物层120)。在一些实施方式中，凸片划切324还部分地切割穿过ACT层130。但是，应理解，保留在凸片划切324下方的ACT层130形成ACT层系链340，将凸片区系连至管芯100。因此，与传统方法不同的是，凸片不会被释放，因此可以最大程度地减小对周围区域的损坏。此外，ACT层系链340将凸片区弱性地(weakly)保持在适当位置，使得当ACT层系链340破裂时，凸片区被释放而不会如传统方法那样损坏周围区域。

现参考图3D，示出了包括共晶接合系链350的晶圆300D。共晶接合系链350可以在结构上将凸片区的ACT层130连接至CMOS凸片区，例如连接至PCM 147。因此，在凸片划切322和324之后，除了ACT层系链340，还有共晶接合系链350将凸片区维持在适当的位置并且维持在CMOS凸片区上方。换言之，在划切后凸片区不释放，由此防止凸片区损坏周围的结构。

现参考图3E，示出了晶圆300E，其中形成了氧化物系链360。例如，在一些实施方式中，凸片划切324切割穿过处理晶圆110但不穿过熔融接合氧化物层120，从而使氧化物系链360保留在适当位置(在本实施方式中位于ACT层系链340上方)。应理解，通过在ACT层系链340之上形成氧化物系链360来描述实施方式，用于说明目的，并且不应被解释为限制实施方式的范围。例如，在一些实施方式中，氧化物系链360可以形成在预切割214区之上。应理解，在凸片划切322和324之后，氧化物系链360可通过DRIE方法形成并将凸片区维持在适当的位置并且维持在CMOS凸片区上方。

现参考图3F，示出了晶圆300F，晶圆300F包括根据一些实施方式的三种系链的组合。例如，可以使用氧化物系链360、ACT层系链340和共晶接合系链350。应理解，在形成一种或多种系链之后，凸片区可以被移除，例如通过带移除、真空拾取等。应理解，真空拾取可以是使用真空抽吸机拾取凸片的方法。换言之，一种或多种系链可以在结构上将凸片区系连至管芯，通过破坏一种或多种系链来移除凸片区。

应理解，图3A-3F是在熔融接合氧化物120涂覆处理晶圆110层的情况下描述的。应理解，在一些实施方式中，处理晶圆110层可以具有一个或多个空腔，例如图5A的空腔502和504，例如对应于预切割214作为实施例，对应于ACT层系链340处，对应于氧化物系链360等。在一些实施方式中，处理晶圆110中的空腔可以与ACT层130中的一个或多个预切割组合形成。根据一个非限制性实施例，在凸片划切过程期间，由于处理晶圆110内的空腔，切割穿过处理晶圆11(不是整个厚度)以及切割穿过熔融接合氧化物层120。换言之，在处理晶圆110其中具有空腔的位置进行切割，使得在这些位置处进行的切割不穿过处理晶圆110其他地方的整个厚度。在一些实施方式中，凸片划切可以在处理晶圆110内的空腔的位置切割处理晶圆110但不完全穿过熔融接合氧化层120，从而形成氧化物系链360。相反地，如果熔融接合氧化物层120被切割穿过而不是ACT层130，则在处理晶圆110内的空腔所在的位置处形成ACT层系链340。换言之，在凸片划切该凸片区的第二区之前，熔融接合氧化物层120在ACT层系链340之上形成封闭空腔。

图4A-4F示出了根据本实施方式的一个方面的使用氧化物系链的MEMS装置的凸片移除方法。图4A-4F与上述图3A-3F的相似，以及与图4A-4F中描述的结构实施方式相似，为了简明起见不重复对这些结构的描述。图4A包括类似于图2A的晶圆400A。应理解，如上所述，CMOS凸片区包括在凸片划切过程之前位于共晶接合密封环外部的焊盘。应理解的是，为了说明的目的，通过两个预切割来描述该实施方式，不应将其解释为限制实施方式的范围。例如，可以使用任意数量的预切割。现参考图4B，示出了在对应于预切割212区的凸片划切324之后的晶圆400B。凸片划切324可以类似于如上所述的凸片划切。凸片划切324切割穿过处理晶圆110，但保留形成氧化物系链410的全部或部分的熔融接合氧化物层120。现参考图4C，示出了在对应于预切割区214的凸片划切322之后的晶圆400C。凸片划切322可以类似于如上所述的凸片划切。凸片划切322切割穿过处理晶圆110，但保留形成氧化物系链412的全部或部分的熔融接合氧化物层120。现参考图4D，示出可包括一个而非两个预切割214的晶圆400D。因此，ACT层系链420可以在氧化物系链410下方形成。现参考图4E，示出与图4C的晶圆相似的晶圆400E，除了还形成了如上所述的共晶接合系链430。现参考图4F，示出晶圆400F，晶圆400F显示了ACT层系链420、氧化物系链410及共晶接合系链430的组合。应理解，在凸片划切过程之后，多种系链或其任意组合维持凸片区并将其保持在适当位置，从而防止凸片区在移除时损坏结构区域。应理解，如关于图3A-3F所描述的，凸片区随后被移除。应理解，如上所述，处理晶圆110层可以具有一个或多个空腔，例如图5A的空腔502和504。因此，图4A-4F的实施方式同样适用于其中包括空腔的处理晶圆110，并且适用于如上文关于图4A-4F所述方式形成系链。

图5A-5F示出了根据本实施方式的一个方面的使用氧化物系链的MEMS装置的另一种凸片移除方法。图5A-5F与上述图3A-3F的相似，并且图5A-5F中描述的结构实施方式也相似，为了简明起见不重复对这些结构的描述。图5A显示了类似于图2A的晶圆的晶圆500A，除了处理晶圆110包括分别对应于预切割212与214的空腔502与504。如图所示，空腔502和504涂覆有熔融接合氧化物层120。现参考图5B，示出了晶圆500B，其中在凸片划切324过程之后，切割穿过对应于空腔502的处理晶圆110部分。应理解，凸片划切324保留至少一部分熔融接合氧化物层120在适当位置，其形成了氧化物系链510。如上所述，形成的系链将凸片部分系连至管芯100并将其保持在CMOS凸片部分上方(即使在凸片划切过程之后)，直到凸片被移除，例如移除带、真空拾取等。现参考图5C，示出晶圆500C，其中在凸片划切322过程之后，在处理晶圆110内的空腔504之上形成氧化物系链512。如上所述，氧化物系链512与氧化物系链510的基本相似。现参考图5D，示出与晶圆500C相似的晶圆500D，不同之处在于在该实施方式中还形成了共晶接合系链520，该共晶接合系链在结构上将凸片区连接至CMOS凸片区。在一个非限制性的实施例中，共晶接合系链520将凸片区的ACT层130连接至CMOS凸片区的PCM 147。图5E的晶圆500E与图5C的晶圆相似，不同之处在于在该实施方式中，使用一个预切割而非具有两个预切割。例如，存在预切割214，同时代替预切割212，形成ACT层系链530，该ACT层系链位于封闭空腔506底部且在氧化物系链510下方。现参考图5F，示出与图5E的晶圆相似的晶圆500F，不同之处在于还形成了额外的系链(例如，共晶接合系链520)，该共晶接合系链在结构上将凸片区连接至CMOS凸片区。应理解，如关于图3A-3F所描述的，凸片区随后被移除。

图6A-6E示出了根据本实施方式的一个方面的使用共晶接合系链的凸片移除方法。图6A-6E与上述图3A-3F相似，图6A-6E中描述的结构实施方式也相似，为了简明起见不重复对这些结构的描述。参考图6A，示出具有两处预切割212与214的晶圆600A。与如上所述的其他共晶接合系链类似，形成共晶接合系链610以在结构上将凸片区连接至CMOS凸片区，从而如上所述防止凸片区在凸片划切过程期间被移除。例如，如图6B所示，晶圆600B包括共晶接合系链610，在凸片划切322过程之后，共晶接合系链610保持凸片区与管芯100连接。现参考图6C，示出在凸片划切324之后的晶圆600C，其中仅使用共晶接合系链610将凸片区保持在适当的位置上。现参考图6D，示出晶圆600D，其中除了共晶接合系链610之外，还形成了如上所述的氧化物系链620和ACT层系链630。参考图6E，示出晶圆600E，其在凸片划切方法后，其使用两种系链将凸片区保持在适当的位置上并连接至管芯100。例如，在凸片划切322和324方法之后，可使用共晶接合系链610和ACT层系链630的组合将凸片区保持在适当位置。如上所述，凸片区可以在随后被移除。

图7A-7B示出根据本实施方式的一个方面的用于MEMS器件的凸片划切。参考图7A，MEMS器件的俯视图，该MEMS器件包括凸片区760。如图所示，MEMS器件的每个管芯区域710可包括多个ACT层预切割(在此是水平方向且不连续的)并且包括接合的密封环720。如上所述，多个ACT层预切割可以在管芯之间形成多个ACT层系链750。在一些实施方式中，如上所述，一个或多个共晶接合系链740也可以在凸片区760内形成。此外，如上所述，焊盘730是CMOS凸片区中的CMOS的焊盘。如图7B中所示，预切割区域经过凸片划切过程，然后使用一个或多个系链将凸片区保持在适当位置，如上所述，直到凸片区随后被移除。应理解，也可以使用额外的系链，例如，如上所述但未在图7A-7B中示出的氧化物系链。

图8A-8B示出了根据本实施方式的一个方面的用于MEMS器件的另一种凸片划切。图8A-8B与图7A-7B相似，除了还进行了垂直方向上的额外ACT层预切割810。在图8B中，与图7B类似，包括垂直切割在内的预切割区域经过凸片划切过程。

图9A-9B示出了根据本实施方式的一个方面的用于MEMS器件的又另一种凸片划切。图9A-9B与图8A-8B相似，除了在该说明性实施例中，在管芯区域710之间进行了两个垂直切割并且在该两个垂直切割之间形成了一个或多个共晶接合系链740。

图10示出了根据本实施方式的一个方面的MEMS器件的凸片移除的流程图。在步骤1010，如上文图3A-6D中所述，在凸片区中形成预切割。在步骤1020，如上所述，在第一区对应于预切割的地方，凸片区的第一区经过凸片划切过程，并且其切割穿过处理晶圆、熔融接合氧化物层和ACT层，以暴露CMOS凸片区。在步骤1030，如上所述，凸片区的第二区被凸片划切，其切割穿过处理晶圆层，并留下下面的ACT层的一部分以形成ACT系链。在步骤1040，如上所述，任选地形成共晶接合系链。此外，如上所述，在步骤1050，任选地形成氧化物系链。在步骤1060，如上所述，在凸片划切过程之后，移除凸片区。

图11示出了根据本实施方式的一个方面的MEMS器件的凸片移除的另一流程图。在步骤1110，如上所述，凸片区的第一区经过凸片划切，其切割穿过处理晶圆层，并留下在被切割的处理晶圆层下方的熔融接合氧化物层的一部分，以形成氧化物系链。在步骤1120，如上所述，可以任选地在凸片区中形成预切割。在步骤1130，如上所述，可以任选地形成共晶接合系链。在步骤1140，如上所述，可以任选地形成ACT层系链。在步骤1150，如上所述，在凸片划切过程之后，移除凸片区。

图12示出了根据本实施方式的一个方面的MEMS器件的凸片移除的又另一流程图。在步骤1210，如上所述，形成共晶接合系链。在步骤1220，如上所述，可以任选地在凸片区中形成预切割。在步骤1230，如上所述，可以任选地形成氧化物层系链。在步骤1240，如上所述，可以任选地形成ACT层系链。此外，在步骤1250，如上所述，凸片区的第一区经过凸片划切，其切割穿过处理晶圆层和熔融接合氧化物层以及ACT层。在步骤1260，如上所述，在凸片划切过程之后，移除凸片区。

如图所示，使用一个或多个系链在凸片划切过程之后将凸片区保持在适当位置并将其连接至管芯100。因此，在可能损坏一个或多个结构区域的凸片划切过程期间，不移除凸片区。随后通过破坏系链移除凸片区(例如带移除、真空拾取等)，而不会对凸片区附近的结构区域造成损坏。

虽然已经通过特定实施例描述和/或图示了实施方式，并且虽然已经相当详细地描述了这些实施方式及/或实施例，但申请人无意限制或以任何方式限制这些实施方式的范围到此等细节。可以容易地想到这些实施方式的附加修改和/或调整，并且在其更广泛的方面中，实施方式可以包括这些修改和/或调整。因此，可以偏离前述实施方式和/或实施例，而在不脱离本文描述的概念的范围。上述实施方式和其他实施方式在以下权利要求的范围内。

Claims (31)

1.一种方法，其包括：

在设置在第一管芯和第二管芯之间的凸片区中形成预切割，其中所述凸片区在结构上将所述第一管芯连接至所述第二管芯，其中所述第一管芯包括与第一半导体器件共晶接合的第一微机电系统(MEMS)器件，以及其中所述第二管芯包括与第二半导体器件共晶接合的第二MEMS器件，其中所述凸片区包括设置在熔融接合氧化物层之上的处理晶圆层，所述熔融接合氧化物层设置在致动器(ACT)层上，其中所述凸片区位于半导体凸片区上方，以及其中所述凸片区、第一管芯、第二管芯和半导体凸片区形成其中的空腔；

对所述凸片区的对应于预切割的第一区进行凸片划切，其切割穿过所述处理晶圆层、熔融接合氧化物层以及ACT层，以暴露所述半导体凸片区；

对所述凸片区的第二区进行凸片划切，所述划切切割穿过所述处理晶圆层并留下下方的所述ACT层的一部分以形成ACT系链，其中所述ACT系链使所述凸片区在结构上维持在适当的位置并且维持在所述半导体凸片区的上方；以及

在对所述第一区和第二区进行凸片划切之后，移除所述凸片区。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述凸片划切是通过刀片锯切、等离子蚀刻或深反应离子蚀刻(DRIE)中的一种进行的。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述移除是通过带移除或真空拾取中的一种进行的。

4.如权利要求1所述的方法，其还包括形成共晶接合系链，在对所述第一区和第二区进行凸片划切之后，所述共晶接合系链将所述凸片区的ACT层结构上连接至所述半导体凸片区以及将所述凸片区维持在适当位置且位于所述半导体凸片区上方。

5.如权利要求1所述的方法，还包括在所述熔融接合氧化物层内形成氧化物系链，其中所述氧化物系链位于所述ACT层系链之上，其中在对所述第一区和第二区进行凸片划切之后，所述氧化物系链将所述凸片区维持在适当的位置并且维持在半导体凸片区上方。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述氧化物系链是使用深反应离子蚀刻(DRIE)形成的。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述处理晶圆包含硅。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述半导体凸片区包括位于共晶接合密封环外部的焊盘。

9.如权利要求1所述的方法，其中，所述凸片区中的所述预切割是部分切入所述ACT层中并在MEMS晶圆加工期间形成的。

10.如权利要求1所述的方法，其中在对所述凸片区的第二区进行凸片划切之前，所述熔融接合氧化物层在所述ACT层系链之上形成封闭空腔。

11.一种方法，其包括：

对设置在第一管芯和第二管芯之间的凸片区的第一区进行凸片划切，其中所述凸片区在结构上将所述第一管芯连接至所述第二管芯，其中所述第一管芯包括与第一半导体器件共晶接合的第一微机电系统(MEMS)器件，以及其中所述第二管芯包括与第二半导体器件共晶接合的第二MEMS器件，其中所述凸片区包括设置在熔融接合氧化物层之上的处理晶圆层，所述熔融接合氧化物层设置在致动器(ACT)层上，其中所述凸片区位于半导体凸片区上方，以及其中所述凸片区、第一管芯、第二管芯以及半导体凸片区在其中形成空腔，以及其中所述凸片划切切割穿过所述处理晶圆层，并留下在被切割的所述处理晶圆层下方的所述熔融接合氧化物层的一部分，以在所述凸片区的熔融接合氧化物层内形成氧化物系链，其中所述氧化物系链将所述凸片区维持在适当位置并且维持在所述半导体凸片区的上方；以及

在对所述第一区进行凸片划切之后，移除所述凸片区。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述凸片划切是通过刀片锯切、等离子蚀刻或深反应离子蚀刻(DRIE)中的一种进行的。

13.如权利要求11所述的方法，其中所述移除是通过带移除或真空拾取中的一种进行的。

14.如权利要求11所述的方法，其还包括形成共晶接合系链，在对所述第一区进行凸片划切之后，所述共晶接合系链将所述凸片区的ACT层在结构上连接至所述半导体凸片区，以及将所述凸片区维持在适当的位置并且维持在所述半导体凸片区上方。

15.如权利要求14所述的方法，还包括在所述凸片区的所述ACT层内形成ACT层系链，其中所述ACT层系链在所述氧化物系链下方，在对所述第一区进行凸片划切之后，ACT层系链将所述凸片区维持在适当的位置并且维持在所述半导体凸片区上方。

16.如权利要求15所述的方法，其中在所述移除之前，所述氧化物系链与熔融接合氧化物层以及ACT层系链在其中形成有封闭空腔。

17.如权利要求11所述的方法，其中所述处理晶圆包含硅。

18.如权利要求11所述的方法，其中所述半导体凸片区包括位于共晶结合密封环外部的焊盘。

19.如权利要求11所述的方法，其还包括在所述凸片区中形成预切割，其中所述预切割至少部分切割穿过所述ACT层并且位于所述氧化物系链下方。

20.如权利要求19所述的方法，其中所述处理晶圆层包括涂覆有所述熔融接合氧化物层的空腔，其中所述空腔位于所述预切割之上，其中位于所述预切割之上的熔融接合氧化物层形成所述氧化物系链。

21.一种方法，其包括：

形成共晶接合系链，所述共晶接合系链将凸片区在结构上连接至半导体凸片区，其中所述凸片区将第一管芯在结构上连接至第二管芯，其中所述第一管芯包括与第一半导体器件共晶接合的第一微机电系统(MEMS)器件，以及其中所述第二管芯包括与第二半导体器件共晶接合的第二MEMS器件，其中所述凸片区包括设置在熔融接合氧化物层之上的处理晶圆层，所述熔融接合氧化物层设置在致动器(ACT)层上，其中所述凸片区位于半导体凸片区上方，以及其中在凸片划切过程后，所述共晶接合系链将所述凸片区维持在适当位置，以及其中所述凸片区、第一管芯、第二管芯和半导体凸片区在其中形成空腔；

对设置在所述第一管芯和第二管芯之间的凸片区的第一区进行凸片划切，其切割穿过所述处理晶圆层和所述熔融接合氧化物层和所述ACT层；以及

在对所述第一区进行凸片划切之后，移除所述凸片区。

22.如权利要求21所述的方法，其中所述凸片划切是通过刀片锯切、等离子蚀刻或深反应离子蚀刻(DRIE)中的一种进行的。

23.如权利要求21所述的方法，其中所述移除是通过带移除或真空拾取中的一种进行的。

24.如权利要求21所述的方法，其还包括通过凸片划切形成氧化物层系链，所述凸片划切切割穿过所述处理晶圆层并留下在被切割的所述处理晶圆层下方的所述熔融接合氧化物层的一部分，其中在对所述凸片区的第一区进行凸片划切之后，所述氧化物系链将所述凸片区维持在适当位置并且维持在所述半导体凸片区的上方。

25.如权利要求21所述的方法，其还包括在所述凸片区的ACT层内形成ACT层系链，以及在对所述凸片区的第一区进行凸片划切之后，ACT层系链将所述凸片区维持在适当的位置并且维持在所述半导体凸片区上方。

26.如权利要求21所述的方法，其中所述处理晶圆包含硅。

27.如权利要求21所述的方法，其中所述半导体凸片区包括位于共晶结合密封环外部的焊盘。

28.如权利要求21所述的方法，其还包括在所述凸片区中形成预切割，其中所述预切割切割穿过至少部分所述ACT层。

29.如权利要求21所述的方法，其中所述处理晶圆层包括涂覆有所述熔融接合氧化物层的空腔，其中所述空腔位于所述ACT层之上。

30.如权利要求1所述的方法，其中所述第一半导体器件和所述第二半导体器件各自包括在衬底之上的金属间介电层。

31.如权利要求1所述的方法，其中所述第一半导体器件和所述第二半导体器件是互补金属氧化物半导体(CMOS)。