TWI390600B - A wafer circuit protection structure and its manufacturing method - Google Patents

Description

一種晶圓電路保護結構及其製造方式

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。

一般而言，等向性溼式蝕刻多為強酸(acid)，例如：氫氟酸(HF)或是再加上硝酸(HNO3)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(Ethylenedamine pyocatochol)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。非等向性蝕刻，微機電製程體形微加工技術，其加工技術是建立在單晶矽非等向性蝕刻、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，加上二氧化矽、氮化矽、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，代背後蝕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廓無法覆蓋完美，蝕刻液很容易從元件側壁 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。

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 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。

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IC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、低表面粗糙度垂直側壁微結構，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 114；1B，感光性光阻121塗佈；1C，以UV光131曝光且以標準鍍鉻光罩132作圖案轉移；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之製作異向蝕刻腔體，以完成第二電路162；1G，利用第二複合材料171，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；1I，去除殘留光阻以形成金屬微結構191；1J，成形材101填滿微結構中；1K，射出成形111。

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，晶圓保護電路2包含一晶圓111、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，例如以蝕刻加工技術，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。

請參閱第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，係包含一聚全氟醚(Perfluoropolyether)31以及一乙烯基(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 膨潤(swelling)，而溶劑分子可以在高分子連續的微孔內自由傳遞，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。聚全氟醚(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-O與CF2-CF2-O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。

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、主鏈上非氫鍵型氧原子、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 醚類之有機溶劑C4F9OCxH2x+1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。

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

32‧‧‧乙烯基

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。

111‧‧‧晶圓

112‧‧‧第一預設面

141‧‧‧第一電路

152‧‧‧第一複合材料

161‧‧‧第二預設面

162‧‧‧第二電路

21‧‧‧距離

Claims (11)

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二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；其中，該複合材料為聚全氟醚(Perfluoropolyether)以及乙烯基(vinyl groups)之化合物。
2. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓電路保護結構，其中該第一電路以及該第二電路，主要以LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition System)以及PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)其中之一。
3. 如申請專利範圍第1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 or roller coating)覆蓋於該第一預設面。
4. 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二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；其中，該複合材料屬於膠態高分子。
5. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓電路保護結構，其中該第一 電路以及該第二電路，主要以LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition System)以及PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)其中之一。
6. 如申請專利範圍第1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 or roller coating)覆蓋於該第一預設面。
7. 一種晶圓電路保護製造方法，其包含：(a)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；(b)利用該第一複合材料，係覆蓋於該第一電路；(c)該第二電路形成在一第二預設面；以及(d)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。
8. 如申請專利範圍第7項所述之晶圓電路保護結構，其中該第二複合材料為一氟醚類溶劑C₄F₉OC_xH_2x+1，其中x為正整數。
9. 如申請專利範圍第7項所述之晶圓電路保護結構，其中該第二複合材料移除第一複合材料之方式，為一膨潤反應。
10. 如申請專利範圍第7項所述之晶圓電路保護結構，其中該第二複合材料可回收再利用。
11. 如申請專利範圍第7項所述之晶圓電路保護結構，其中該第二複合材料其軟鏈段CH₂-CH₂-O與CF₂-CF₂-O。