CN1641839A - 晶片保护装置 - Google Patents

Abstract

一种晶片保护装置，用于当晶片的第一表面以蚀刻液进行蚀刻时，保护该晶片的第二表面的一特定区域不受该蚀刻液所蚀刻，该晶片保护装置包括：一本体，用以包覆该晶片的特定区域，且阻绝该特定区域与该蚀刻液的接触，而在该本体与该特定区域之间产生一隔离空间；以及一压力调节组件，设置于该本体，且与该隔离空间相通连，用以调节该隔离空间的压力，其中压力调节组件包括：伸张阀，由隔离空间单向通连至外部环境，当隔离空间的压力高于外部环境压力时，将隔离空间的气体向外部环境泄压；以及收缩阀，由外部环境单向通连至该隔离空间，当隔离空间的压力低于外部环境压力时，由外部环境向隔离空间增压，藉此，以调节隔离空间内的压力。

Description

晶片保护装置

本申请是对中国第02102365.4号发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种晶片保护装置，且特别是涉及一种应用于微机电系统(MEMS)蚀刻制作工艺的晶片保护装置。

背景技术

近年来，半导体技术及微机电技术已进入蓬勃发展的阶段。微机电技术中，对于硅晶板的体微细加工(Bulk micro-machining)，通常以蚀刻方式为主要方法；由于蚀刻步骤受限于基板的厚度，因此往往需要长时间将晶片置于蚀刻液中。为保护晶片正面的电路设计，避免电路受到蚀刻影响而产生缺陷，故大多在制造流程一开始时就实行蚀刻步骤。然而，这样却也连带引发新的问题。

首先，由于蚀刻步骤需要长时间将晶片置于蚀刻液中，晶片经过长时间的体蚀刻(Bulk etching)后，蚀刻液中所包含的金属原子将扩散至晶片中，造成日后进行高温制作工艺时将产生炉管污染的问题，另一方面，由于长时间体蚀刻制作工艺是于晶片上制造相当程度的穿孔或深渠，因此蚀刻挖孔将无可避免地造成晶片整体强度的降低，连带影响到进行后续制作工艺时所造成的良率降低。

现有的晶片体蚀刻制作工艺中所使用的蚀刻液，通常为KOH或TMAH等强碱性蚀刻液。这种蚀刻液对于一般用做晶片正面钝化层的氮化硅、氧化硅，均有相当高的蚀刻率；因此若运用于上述微机电制作工艺的晶片体蚀刻中，若晶片正面存在有线路，则势必无法使用一般半导体制作工艺常用的钝化层以作为隔绝。为解决这个问题，最简单的方式就是将晶片中所欲保护的区域与蚀刻液隔绝开，使蚀刻液不会直接接触到所欲保护的区域。

在现有的微机电制作工艺中，通常使用物理性的防腐蚀保护装置，利用保护装置本身材料耐腐蚀及弹性材料的压缩特性，进而隔绝晶片某一固定区域与蚀刻液的接触，达到晶片保护的功能。

然而，现有技术即使应用晶片保护装置，仍然具有下列问题。一般而言，现有晶片保护装置是单纯靠弹性材料的压缩达到密闭的功能，在室温状况下确可有效保护晶片的固定区域；然而，若蚀刻温度上升时，由于保护装置内腔部分存有空气，因温度的上升而膨胀，依理想气体方程式(Ideal GasEquation)PV＝nRT估算，例如当环境温度T升高至蚀刻液的操作温度85℃时，由于隔离区体积不变，因此其内部压力P将由原本的大气压力1atm升至1.2atm。若在温升过程中保护装置内腔增加的压力无法释放，则当晶片因蚀刻而造成结构愈形脆弱时，将很容易因压力过大而造成晶片的破裂。此外，于蚀刻结束后会将温度降低，也会导致保护装置内腔的压力下降，若温升时产生的压力于蚀刻中已排出，此时所形成的低压也可能导致晶片的破裂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的即在于提供一种晶片保护装置，应用于微机电系统(MEMS)等的蚀刻制作工艺中，不但可将晶片中所欲保护的区域与蚀刻液隔绝，且针对因蚀刻温度上升或下降而造成的压力改变进行调节，使得晶片保护装置内腔的压力与外部环境压力的差距可维持于一定范围，使晶片不会因压力的改变而产生破裂。

根据本发明，提供一种晶片保护装置，用于当一晶片的一第一表面以蚀刻液进行蚀刻时，保护该晶片的一第二表面的一特定区域不受该蚀刻液所蚀刻，该晶片保护装置包括：一本体，用以包覆该晶片的特定区域，且阻绝该特定区域与该蚀刻液的接触，而在该本体与该特定区域之间产生一隔离空间；以及一压力调节组件，设置于该本体，且与该隔离空间相通连，用以调节该隔离空间的压力，其中该压力调节组件包括：一伸张阀，由该隔离空间单向通连至外部环境，当该隔离空间的压力高于外部环境压力时，将该隔离空间的气体向外部环境泄压；以及一收缩阀，由外部环境单向通连至该隔离空间，当该隔离空间的压力低于外部环境压力时，由外部环境向该隔离空间增压，藉此，以调节该隔离空间内的压力。

本发明揭示一种晶片保护装置，用于当一晶片的一第一表面以蚀刻液进行蚀刻时，保护晶片的一第二表面的一特定区域不受蚀刻液所蚀刻。本发明的晶片保护装置包括一本体以及一压力调节组件。其中，本体是用以包覆晶片的特定区域，且阻绝特定区域与蚀刻液的接触，而在本体与特定区域之间产生一隔离空间；压力调节组件是设置于本体，且与隔离空间相通连，用以调节隔离空间的压力，其中该压力调节组件是一密封管，且具有一弹性膜，用以通过该弹性膜的伸张与收缩调整该隔离空间内的压力。

上述晶片保护装置中，本体还可包括：一基座；一弹性变形部，位于基座与晶片之间；以及一固定组件，设置于基座，用以对弹性变形部施加朝向晶片的一正向力，而使弹性变形部产生变形，阻绝特定区域与蚀刻液的接触，而在基座、弹性变形部与特定区域之间形成隔离空间。

另外，本发明揭示一种蚀刻晶片的方法，其步骤包括：提供一晶片保护装置；放置一晶片于该晶片保护装置内；放置该晶片保护装置于一蚀刻液中，以进行蚀刻该晶片，其中该晶片保护装置是用以保护该晶片的特定区域不受该蚀刻液所蚀刻；以及调节该晶片保护装置内的压力。

为使本发明的上述及其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举数个具体的优选实施例，并配合附图做详细说明。

附图说明

图1显示本发明一实施例的晶片保护装置的示意图。

图2A显示本发明另一实施例中以螺钉做为固定组件的晶片保护装置的示意图。

图2B显示本发明另一实施例中以U形压片做为固定组件的晶片保护装置的示意图。

图2C显示本发明另一实施例中以扣环做为固定组件的晶片保护装置的示意图。

图3显示本发明另一实施例中以具有弹性膜的密封管做为压力调节组件的晶片保护装置的示意图。

图4A显示本发明另一实施例中以具有伸张阀与收缩阀做为压力调节组件的晶片保护装置的示意图。

图4B显示图4A中伸张阀一实施例的示意图。

图4C显示图4A中收缩阀一实施例的示意图。

图5显示本发明另一实施例中以具有储存区的导管做为压力调节组件的晶片保护装置的示意图。

附图符号说明

10～晶片；110～第一表面；120～第二表面；

22～基座；24～弹性变形部；26～固定组件；

262～螺钉；264～U形压片；266～扣环；

30～连通管；32～密封管；322～弹性膜；

34～伸张阀；36～收缩阀；

342～弹簧；344～伸张阀门；362～弹簧；364～收缩阀门；

38～导管；382～储存空间；50～隔离空间；60～蚀刻液。

具体实施方式

请参见图1，说明本发明一实施例的晶片保护装置。本发明的晶片保护装置是在当晶片10的第一表面110以蚀刻液60进行蚀刻时，用以保护晶片10的第二表面120的特定区域不受蚀刻液60所蚀刻。

图1中，晶片保护装置包括一本体以及一压力调节组件。本体是用以包覆晶片10的第二表面120的特定区域，且阻绝特定区域与蚀刻液60的接触，而在本体与特定区域之间产生一隔离空间50。其中，晶片10的特定区域可包含有电路设计等布局，但为了预防遭受蚀刻液60的蚀刻，故须保护此特定区域。本实施例中，本体包括一基座22、一弹性变形部24、以及固定组件26。基座22为由耐腐蚀材料所构成的平板；弹性变形部24是由耐腐蚀材料所构成的一弹性环，位于基座22与晶片10之间；固定组件26设置于基座22，用以对弹性变形部24的弹性环施加朝向晶片10的一正向力，而使弹性变形部24产生变形，以阻绝特定区域与蚀刻液60的接触，而形成密闭于蚀刻液60的隔离空间50。其中，耐腐蚀材料例如特氟龙(Teflon)系列的材质皆可适用。

在此必须说明，本实施例中，固定组件26的功用是在于对弹性变形部24施加朝向晶片10的正向力，而使弹性变形部24产生变形，阻绝特定区域与蚀刻液60的接触。因此，固定组件26可采用各种不同的形态。

请参见图2A至图2C，分别揭示本发明的晶片保护装置的三种不同的实施例，其中固定组件26分别采用不同形态。图2A中，是使用螺钉262做为固定组件26；图2B中是使用U形压片264做为固定组件26；而图2C中是使用扣环266做为固定组件26。另外，本发明也可应用其它不同形式的固定组件26以达到相同的目的。

另外，本实施例中的压力调节组件如图1所示，为一连通管30，设置于本体，且连通隔离空间50与外部环境，用以调节隔离空间50的压力。然而，本发明的晶片保护装置也可应用各种不同形态的压力调节组件，而达到调节隔离空间50内压力的功能。又如图2a～2c所示，其中连通管30的末端还具有一弯曲部302，用以当晶片保护装置以并排方式排列时，可节省堆栈后的体积。

请参见图3，说明本发明另一实施例的晶片保护装置。本实施例的晶片保护装置中，压力调节组件是一密封管32，该密封管32具有一弹性膜322，使得隔离空间50与密封管32构成一密闭空间，通过弹性膜322的伸张与收缩以调整隔离空间50内的压力。本实施例其余构造均与图1类似，故不另行说明。

另外，请参见图4A，说明本发明另一实施例的晶片保护装置。本实施例的晶片保护装置中，压力调节组件是一伸张阀34与一收缩阀36。本实施例其余构造均与图1类似，故不另行说明。

其中，伸张阀34可如图4B所示，具有一弹簧342与向外单向伸张的伸张阀门344，因此仅能由隔离空间50单向通连至外部环境；当隔离空间50的压力高于外部环境压力时，伸张阀34可将隔离空间50的气体向外部环境泄压。另外，收缩阀36可如图4C所示，具有一弹簧362与向内单向收缩的收缩阀门364，因此仅能由外部环境单向通连至隔离空间50；当隔离空间50的压力低于外部环境压力时，收缩阀36可由外部环境吸入空气，向隔离空间50增压。因此，藉由伸张阀34与收缩阀36的动作，可调节隔离空间50内的压力，而达到压力调节的目的；另外，上述伸张阀34，也可藉由调整弹簧342的簧力，达到使隔离空间50维持一固定正压的功能。

另外，压力调节组件也可不与外界环境通连，而与蚀刻液60通连。请参见图5，说明本发明另一实施例的晶片保护装置。本实施例的晶片保护装置中，压力调节组件是连通于蚀刻液60的一导管38，导管38的开口埋入蚀刻液60中深度H，藉以调节隔离空间50中的压力。本实施例其余构造均与图1类似，故不另行说明。

其中，导管38具有一储存空间382，用以储存导管38吸入的蚀刻液60，避免蚀刻液60直接吸入隔离空间50内。本实施例中，当隔离空间50的压力升高而超过特定范围时，隔离空间50内的气体可经由导管38排入蚀刻液60中；而当隔离空间50的压力降低而低于特定范围时，导管38可吸入蚀刻液60，储存于储存空间382中，使得隔离空间50内的气体体积减小，而维持压力于一定范围。如此，藉由导管38吸入蚀刻液60而控制隔离空间50内的气体体积，同样可达到调节隔离空间50内的压力的目的。

本发明的晶片保护装置可适用于蚀刻晶片的方法中。首先，提供一晶片保护装置，例如上述各实施例中任一晶片保护装置；然后将晶片10放置于该晶片保护装置内，使得晶片10的特定区域，例如上述晶片10的第二表面120上的特定区域受到晶片保护装置的保护。然后，将晶片保护装置放置于蚀刻液60中，以对晶片10进行蚀刻，此时晶片保护装置是用以保护晶片10的特定区域不受蚀刻液60所蚀刻；同时，由于晶片保护装置具有压力调节组件，例如图1所示的连通该晶片保护装置的内部与外部环境的连通管30等，因此可在蚀刻过程中调节该晶片保护装置内的压力。

在此必须特别说明，本发明的晶片保护装置所揭示的上述各实施例的特征可加以任意组合。举例而言，本发明的晶片保护装置可将固定组件设置成如图2A的螺钉262、图2B的U形压片264、或图2C的扣环266中任一形态，且压力调节组件也可采用图1、图3、图4A或图5中的任一形态的组合。

虽然本发明已以数个具体优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作出各种更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求的范围所界定者为准。

Claims (9)

1.一种晶片保护装置，用于当一晶片的一第一表面以蚀刻液进行蚀刻时，保护该晶片的一第二表面的一特定区域不受该蚀刻液所蚀刻，该晶片保护装置包括：

一本体，用以包覆该晶片的特定区域，且阻绝该特定区域与该蚀刻液的接触，而在该本体与该特定区域之间产生一隔离空间；以及

一压力调节组件，设置于该本体，且与该隔离空间相通连，用以调节该隔离空间的压力，

其中该压力调节组件包括：一伸张阀，由该隔离空间单向通连至外部环境，当该隔离空间的压力高于外部环境压力时，将该隔离空间的气体向外部环境泄压；以及一收缩阀，由外部环境单向通连至该隔离空间，当该隔离空间的压力低于外部环境压力时，由外部环境向该隔离空间增压，藉此，以调节该隔离空间内的压力。

2.如权利要求1所述的晶片保护装置，其中该本体还包括：

一基座；

一弹性变形部，位于该基座与该晶片之间；以及

一固定组件，设置于该基座，用以对该弹性变形部施加朝向该晶片的一正向力，而使该弹性变形部产生变形，阻绝该特定区域与该蚀刻液的接触，而在该基座、该弹性变形部与该特定区域之间形成该隔离空间。

3.如权利要求2所述的晶片保护装置，其中该基座是由耐腐蚀材料所构成。

4.如权利要求2所述的晶片保护装置，其中该弹性变形部是由耐腐蚀材料所构成。

5.如权利要求2所述的晶片保护装置，其中该弹性变形部是一弹性环。

6.如权利要求2所述的晶片保护装置，其中该固定组件是弹性组件。

7.如权利要求2所述的晶片保护装置，其中该固定组件是螺钉。

8.如权利要求2所述的晶片保护装置，其中该固定组件是U形压片。

9.如权利要求2所述的晶片保护装置，其中该固定组件是扣环。

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