TW200935494A - Wafer circuit protection structure and its fabrication method - Google Patents

Description

200935494 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種晶圓電路保護結構’特別是有 關於一種具有以複合材料保護晶圓電路結構。 【先前技術】 一般而言，等向性溼式蝕刻多為強酸（acid)，例如： 〇 氫氟酸（HF)或是再加上硝酸（HN03)以及醋酸（CH3COOH) 所混合之HNA等等；非等向性溼式蝕刻液則為強鹼 (alkali)或有機（organic)類，如 KOH(Potassium hydroxide)、TMAH(Tetramethy ammonium hydroxide)、 EDP(Ethylenedaminepyocatochol)等。等向性蝕刻，顧名 思義就是不管任何方向晶格方向上，其蝕刻速率皆相 同’會形成半圓弧狀，通常使用在半導體製程。非等向 性钱刻’微機電製程體形微加工技術，其加工技術是建 ❹立在單晶碎非等向性蝕刻、雙面對準、蝕刻終止與蝕刻 幕罩保護等技術上。利用單晶矽非等向性蝕刻之特性， 以參雜濃度、電化學或是p_n接合等蝕刻終止技術，加上 二氧化梦、氣化矽、鉻/金、高分子材料等當作蝕刻幕罩， 或者以鐵氟龍、壓克力等夾具，配合保護層逐漸發展出 體形微加工技術。但是，沉積氮化矽將正面包住，代背 後钱刻完畢再將氮化矽去除，但是在去除氮化矽同時必 須考慮會不會影響到下面薄膜，而且利用氮化矽之階梯 覆蓋表面輪靡無法覆蓋完美，蝕刻液很容易從元件侧壁 5 200935494 滲入而影響被保護的薄膜，使電路元件被破壞。而使用 去光阻液移除蝕刻幕罩時，去光阻液將高分子材料溶 解，因此無法回收。本發明運用氟矽作為保護層且運用 膨潤理論（swelling)以氫氟醚移除氟矽之保護層，完全不 損毀電路元件，並且此氫氟醚有機溶劑可回收利用。 有鑑於習知技藝之各項問題，為了能夠兼顧解決 之，本發明人基於多年研究開發與諸多實務經驗，提出 一種晶圓電路保護結構，以作為改善上述缺點之實現方 ®式與依據。 【發明内容】 有鑑於此，本發明之目的就是在提供一種晶圓電路 保護結構，運用複合材料以保護晶圓電路結構。 根據本發明之目的，提出一種晶圓電路保護結構， 一種晶圓電路保護結構，其包含：一晶圓具有一第一預 ❹設面與一第二預設面，第一預設面與第二預設面分別具 有一第一電路與一第二電路，且第二電路與第二預設面 相互具有一距離，一複合材料係具有氟矽（F-Si)材料，覆 蓋於該第一預設面。 此外，本發明更提出一種晶圓電路保護製造方法， 其包含： 提供一晶圓，該晶圓包含一第一預設面與一第二預 設面，該第一預設面與該第二預設面分別具有一第一電 200935494 路與一第二電路，且該第二電路與該第二預設面相互具 有一距離，一第一複合材料，係具有氟矽（F-Si)材料，一 第二複合材料，係具有氟醚，且移除該第一複合材料； 利用該第一複合材料，係覆蓋於該第一電路；該第二電 路形成在一第一預設面；當完成該第二電路製作，該第 二複合材料移除第一複合材料。 茲為使貴審查委員對本發明之技術特徵及所達到 之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例 ® 及配合詳細之說明如後。 【實施方式】 以下將參照相關圖示，說明依本發明較佳實施例之 一種晶圓電路保護及其製造方式，為使便於理解，下述 實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。 由於微機電系統（Microelectromechanical System,MEMS)領域技術性突破，使新興得矽質感測器具 有尺寸小、成本低、可靠度佳等性質，因而大幅取代體 積大，材料昂貴舊型設備。運用1C的觀念設計曝光、微 影製造出微細結構，再利用電鑄將這些結構複製成金屬 模子，以射出成型式熱壓成形大量生產，相較於矽晶圓 得批次製造方式，微機電製造領域之特色，適合量產高 深寬比、低表面粗糙度垂直侧壁微結構，且材料之應用 範圍廣泛，可製造金屬、陶瓷以及塑膠之微結構。請參 閱第1圖，其係為微機電製造之流程圖。其中，1A，在 晶圓111上第一預設面112沉積附著層113以及起始層 7 200935494 114，IB ’感光性光阻121塗佈；lc，以uv光131曝光 且以標準鑛鉻光罩m作®#轉移；1D，光阻微結構顯 影形成，製作第一電路141; 1E，第一預設面112塗佈第 一複合材料152，係具有氟矽（F-Si)材料之保護層；1F， 第二預設面161之製作異向钱刻腔體，以完成第二電路 162，1G利用第二複合材料〗7丨，有機溶劑以移除具有 氟矽(F-Si)材料之保護層152 ; 1H，微結構181中填充金 屬進行電鑄；II，去除殘留光阻以形成金屬微結構191 ; .〇 1J，成形材1〇1填滿微結構中；ικ，射出成形m。 * 承上述，請參閱第2圖，其係為本發明之一種晶圓 電路保護結構之實施例之矽微加工製作完成示意圖。圖 中，曰曰圓保護電路2包含一晶圓in、一第一預設面112、 一第二預設面161、一第一電路141、一第二電路162以 及保護層之複合材料152。其中，要做先進微機電設計觀 點而言，隨著雙面對準技術的日益成熟，對於矽晶片加 工，也擴展到對晶片上下兩面之加工，例如以餘刻加工 〇技術，係為第二電路162與該第二預設面161相互具有 一距離21 ’製造隔膜、微閥、微幫浦、以及微探針等。 明參閱第3圖，其係為本發明之一種晶圓電路保護 結構之化學結構示意圖。圖中，保護層之化學結構式， 係包含一聚全氟_ (PerflU〇r〇P〇lyether)3 1以及一乙稀基 (vinyl)32組合而成’其中’高分子基材、及有機溶劑之 二元系統形成膠態高分子，以達到高分子被塑化、軟化 效果。由於有機溶劑為高介電常數、低表面張力溶劑， 有助於有機溶劑移動，高分子在吸收有機溶劑後會產生 200935494

膨潤（swelling)，而溶劑分子可以在高分子連續的微孔内 自由傳遞，且不與全氟醚產生反應。因為此膨潤 (swelling)現象可以使有機溶劑以萃取、過濾回收再利 用。聚全敗謎（Perfluoropolyether)31具有低的玻璃轉移 溫度、優良抗化性、難燃等優點，以乙烯基（vinyl)32作 為鏈延長劑合成本發明之保護層，其同時有軟鏈段 CH2-CH2-0 與 CF2-CF2-0 與硬鏈段的 urethane group， 增加高分子基材的柔韌性與機械強度，有機溶劑於聚全 氟醚（Perfluoropolyether)21之反應行為符合Fickian方程 式。 dC ~dt J d2C 2dC) D —τ +-- 、dr2 r dr y 其中，D為有機溶劑在聚全氟醚31中之擴散係數， C為有機溶劑之濃度，r為離子之間距離，t為反應時間。 高性能之保護材料需求，在高分子中導入氟基或氟 原子，以調整一些特殊性質，近年來可以說是大量被研 0 究。氟原子具有高的陰電性、高的C-F鍵結能、電子極 化性低、分子間親合性低、高疏水性氟在所有元素中原 子半徑是僅次於氫原子的元素，又有極高的電負度，因 此對於紫外線、熱、化學物質都及安定性，有因為分子 間作用力小’所以顯現出的非黏著性、摩擦特性、防水 以及防油等表面性質都是絕佳的保護層。本發明利用含 有聚全氟醚31與乙烯基(Vinyl)32分子鏈斷反應合成，具 有低玻璃溫度轉移溫度、主鏈上非氮鍵型氧原子、低介 面壓力以及疏水性。本發明最佳實施例中之有機溶劑以 9 200935494 醚類之有機溶劑C4F90CxH2x+l較佳，x為正整數。 以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫 離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變 更，均應包含於後附之申請專利範圍中。 承上所述，因依本發明之一種晶圓電路保護結構之 保護層，具有以下優點： (1) 此晶圓電路保護結構之保護層為氟矽類化合 ©物，藉此階梯覆蓋在電路上緻密度高。 (2) 此晶圓電路保護結構之保護層為氟矽類化合 物，藉此運用膨潤理論可將保護層材質移除，且有機溶 劑回收再利用。 【圖式簡單說明】 第1圖係為本發明之其為微機電製造之流程圖之示意圖； 第2圖係為本發明之晶圓電路保護結構本發明之晶圓電路 ® 保護結構之矽微加工製作完成示意圖；以及 第3圖係為本發明之晶圓電路保護結構之化學結構示意圖。 200935494 【主要元件符號說明】 111 :晶圓； 112 :第一預設面； 113 :附著層； 114 :起始層； 121 :感光性光阻； 131 : UV 光； 132 :光罩； 141 :第一電路； 152 :第一複合材料； 161 :第二預設面； 162 :第二電路； 171 :第二複合材料； 181 :微結構； 191 :金屬微結構； 101 :成形材； 111 :成形； 21 :距離； 31 :聚全氟醚；以及 32 ： 乙烯基。

Claims (1)

1. 200935494 十、申請專利範園： 1、 一種晶圓電路保護結構，其包含： 一晶圓，係具有一第一預設面與一第二預設面，該第一預設面 與該第二預設面分別具有一第一電路與一第二電路且該第二電 路與該第一預設面相互具有一距離；以及 一複合材料，係具有氟矽(F_Si)材料，覆蓋於該第一預設面。 2、 如申请專利範圍第！項所述之晶圓電路保護、结構，其中該第一 〇 電路以及該第二電路，主要以LPCVD(L〇w Pressure Chemical Vap〇r D^osition 加細）以及 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)其中之一。 3、 如申請專利範圍第丨項所述之晶圓電路保護結構，其中該複合 材料’主要以旋塗方式(Spin on)、網印(screen printing，bar 〇r roller coating)覆蓋於該第一預設面。 4、 如申請專利範圍第i項所述之晶圓電路保護結構，其中該複合 〇 材料為聚全氟醚的也1101^01%11^)以及乙烯基(vinyl groups) 之化合物。 5、 如申請專利範圍第！項所述之晶圓電路保護結構，其中該複合 材料屬於膠態高分子。 、 6、 一種晶圓電路保護製造方法，其包含： (a)提供—晶圓’該晶圓包含—第—預設面與—第二預設面，該 第—預設面與該第二預設面分別具有一第一電路與一第二電 路，且該第二電路與該第二預設面相互具有一距離，一^一 複合材料，係具有氟石夕(F-Si)材料，一第二複合材料，係具有 12 .❹ 〇 10 200935494 氣醚，且移除該第—複合 ⑼利用該第一複合勝係覆蓋於該第-電路； (C)該第二電路形成在一第一預設面，·以及 ⑹=完_第二電路製作，該第二複合㈣移除第1合村 7、 如申請專利範圍第7項 8、 ：申請專利範圍第7項所述之晶 為正整數。 複合材料移除第一複合材料之方式，為^學°=其中該第二 1申請專利範圍第7項所述之晶圓電路^化。 複合材料可回收再利用。 ’、護、、、。構，其中該第二 第一= 請專利範圍第7項所述之晶圓 第一複合材料其軟鏈段ch2-ch2-o與CFrCF22構，其中該 13