TWI618134B - 微機械裝置之製造 - Google Patents

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Abstract

本發明描述一種用於自半導體材料之一晶圓(170)製作一裝置(206)之方法，該方法包含：在該裝置之一區域中藉由使用一濕式蝕刻製程至少自該晶圓之一第一側移除該半導體材料而將該晶圓局部薄化至一預定義厚度；及在該裝置之該區域中蝕刻穿過該薄化晶圓以便釋放該裝置之一移動部件(202)。本發明亦描述用於製作之其他方法及系統。

Description

微機械裝置之製造
本發明大體上係關於半導體裝置之製造，且特定言之係關於用於製造微機械裝置之製程。
已發展用於自半導體晶圓製造微機械裝置之各種技術。此等技術利用已針對微電子製作而開發之設備及方法(諸如，薄膜沈積及光微影)以便建立微米級的移動機械裝置。
例如，美國專利7,952,781(該案之揭示內容以引用的方式併入本文中)描述一種用一光束掃描之方法及一種製作一微機電系統(MEMS)之方法，該微機電系統(MEMS)可併入於一掃描裝置中。所揭示之製作方法使用一絕緣體上矽(SOI)晶圓，該絕緣體上矽(SOI)晶圓通常在其前側上包括一矽層，在其後側上包括另一矽層，且在其等之間包括一薄「停止」層。該方法之步驟包含薄化矽、沈積二氧化矽(SiO2)、微影、蝕刻及金屬沈積。採用兩個蝕刻製程以曝露「停止」層：反應性離子蝕刻(RIE)及乾式反應性離子蝕刻(DRIE，亦稱為深反應性離子蝕刻)。接著基板係分離成晶片且經受一清潔製程，因此形成一可旋轉微鏡。
下文中描述之本發明之實施例提供用於微機械裝置自半導體晶圓之製造之新穎方法，以及根據此等方法製造之裝置及用於實施該等 方法之系統。
一種用於自具有第一側及第二側之半導體材料之一晶圓製作一裝置之方法。該方法包含在裝置之一區域中藉由使用一濕式蝕刻製程至少自晶圓之第一側移除半導體材料而將晶圓局部薄化至一預定義厚度。在裝置之該區域中蝕刻穿過薄化晶圓以便釋放裝置之一移動部件。
在一些實施例中，該方法包含(通常在局部薄化晶圓之前)使用一乾式蝕刻製程蝕刻裝置之一特徵圖案(pattern of features)至晶圓之第一側上之半導體材料中。在一實施例中，蝕刻該圖案包含：至少在晶圓之第一側上沈積一介電層；蝕刻裝置之特徵圖案而穿過該介電層至半導體材料中；且在蝕刻該圖案之後，至少自裝置之區域移除介電層。沈積介電層可包含：分別在晶圓之第一側及第二側上沈積第一介電層及第二介電層，其中在薄化晶圓之前自晶圓移除第一介電層，且僅在薄化晶圓之後自晶圓移除第二介電層。
替代地或額外地，移除介電層包含：使介電層圍繞裝置之一周邊保持於適當位置中，以便防止在濕式蝕刻製程期間薄化該周邊。在此情況中，沈積介電層可包含：在晶圓之第一側上方沈積一第一介電層；自晶圓待含有圖案之區域移除第一介電層以便曝露該區域中之半導體材料，而第一介電層圍繞裝置之周邊保持於適當位置中；及在曝露之半導體材料上方及剩餘第一介電材料上方沈積一第二介電層，其中蝕刻圖案而穿過第二介電層至半導體材料中。
在所揭示之一實施例中，半導體材料係矽，且介電層包含二氧化矽之一第一子層及鄰近於第一子層之氮化矽之一第二子層。
在一實施例中，薄化晶圓包含：使用濕式蝕刻製程自晶圓之第一側及第二側兩者移除半導體材料。
該方法可包含在薄化晶圓之後在晶圓之第二側上沈積一反射 層，藉此裝置經組態以充當一掃描鏡。
在一些實施例中，蝕刻穿過薄化晶圓包含：在晶圓之第二側上沈積一光阻；及應用一微影製程以界定及蝕刻貫通薄化晶圓之開口。一般而言，開口包含釋放開口，藉此沿著該等釋放開口自裝置之一剩餘部分分離裝置之移動部件。額外地或替代地，開口包含圍繞裝置之一區域之單粒化開口，且該方法包含沿著該等單粒化開口自晶圓之一剩餘部分分離裝置。應用微影製程可包含：蝕刻單粒化開口以便留下跨該等單粒化開口延伸於裝置與晶圓之剩餘部分之間之突片，其中分離裝置包含使該等突片斷裂。
根據本發明之一實施例，亦提供一種用於製作一裝置之方法，該方法包含提供半導體材料之第一晶圓及第二晶圓，兩個晶圓具有各自第一側及第二側，第一晶圓具有穿過其第一側敞開之多個腔。一介電層形成於第一晶圓及第二晶圓之至少一者之第一側上。藉由沿著介電層將第一晶圓之第一側結合至第二晶圓之第一側而將第一晶圓及第二晶圓接合在一起。在第一晶圓及第二晶圓接合在一起時，處理第二晶圓以形成裝置之特徵。在處理第二晶圓之後，藉由通過腔施敷一蝕刻劑至介電層而自第二晶圓移除第一晶圓及介電層。
一般而言，處理第二晶圓包含薄化第二晶圓。處理第二晶圓亦可包含蝕刻裝置之一特徵圖案至第二晶圓中。
在移除第一晶圓之後，可藉由將第一晶圓接合至一或多個進一步晶圓而回收再利用第一晶圓以用於處理該等進一步晶圓。
在所揭示之一實施例中，第一晶圓中之腔界定在第一晶圓之第一側上之該等腔之間之第一突部及第二突部，該等突部具有各自不同第一尺寸及第二尺寸，其中第一尺寸及第二尺寸經選定以使得施敷蝕刻劑自第一突部移除介電層，而第二突部保持結合至第二晶圓。一般而言，處理第二晶圓包含：在與第一突部接觸之第二晶圓之一區域中 形成裝置之特徵；及圍繞該區域蝕刻單粒化開口而穿過第二晶圓，且該方法包含沿著該等單粒化開口自晶圓之一剩餘部分分離裝置，而晶圓之剩餘部分保持結合至第二突部。
在一些實施例中，蝕刻單粒化開口包含：在蝕刻之後留下跨單粒化開口延伸於裝置與晶圓之剩餘部分之間之突片，且其中分離裝置包含使該等突片斷裂。
一般而言，提供第一晶圓包含：自第一晶圓之第一側至第一晶圓中圖案化及蝕刻腔。在所揭示之一實施例中，半導體材料包含矽，且介電材料包含二氧化矽，且蝕刻劑包含氫氟酸。
在一實施例中，該方法包含，在蝕刻圖案之後但在移除第一晶圓及介電層之前，將第二晶圓之第二側安裝於一支撐結構上，藉此在移除第一晶圓及介電層之後藉由該支撐結構支撐第二晶圓。接著該方法可包含，在將第二晶圓之第二側安裝於支撐結構上之後，圍繞特徵蝕刻穿過第二晶圓，以便自支撐結構釋放裝置。
根據本發明之一實施例，額外地提供一種用於製作一裝置之方法，該方法包含使用一黏著劑將具有第一側及第二側之半導體材料之一晶圓之一第一側結合至一支撐基板。在晶圓結合至支撐基板時，圍繞裝置之一區域蝕刻釋放開口而穿過晶圓至支撐基板。在蝕刻釋放開口之後，使黏著劑去結合(debond)以便釋放裝置之一移動部件。
該方法可包含，在晶圓結合至支撐基板時，蝕刻裝置之一特徵圖案至晶圓之第二側中。
額外地或替代地，該方法可包含：在晶圓結合至支撐基板時，圍繞釋放開口蝕刻單粒化開口而穿過晶圓；及沿著該等單粒化開口而自晶圓之一剩餘部分分離裝置，而晶圓之剩餘部分保持結合至支撐基板。
一般而言，該方法包含在晶圓結合至支撐基板時薄化晶圓。
在所揭示之一實施例中，支撐基板對於光輻射係透明的，且使黏著劑去結合包含運用光輻射(諸如，紫外線輻射)通過支撐基板照射黏著劑。
替代地，使黏著劑去結合包含通過支撐基板加熱黏著劑。
根據本發明之一實施例，進一步提供一種用於使用具有第一側及第二側之一第一半導體晶圓製作一裝置之方法。該方法包含提供其中具有一腔之一第二半導體晶圓。將第一半導體晶圓之第一側結合至第二半導體晶圓，使得腔定位於第一半導體晶圓中裝置之一區域上方。在第一半導體晶圓之第一側結合至第二半導體晶圓時，將第一半導體晶圓之第二側薄化至一預定義厚度。蝕刻釋放開口至第一半導體晶圓中，使得在該薄化之後該等釋放開口貫通第一半導體晶圓，以便釋放裝置之一移動部件。接著，自第二半導體晶圓分離裝置。
在一些實施例中，分離裝置包含：在第一半導體晶圓之第一側結合至第二半導體晶圓時，圍繞釋放開口蝕刻單粒化開口而穿過第一半導體晶圓；及沿著該等單粒化開口而自第一半導體晶圓保持結合至第二半導體晶圓之一剩餘物分離裝置。
在一些實施例中，蝕刻釋放開口包含：在第一半導體晶圓之第一側結合至第二半導體晶圓之前，在第一半導體晶圓之第一側中形成釋放開口。在一實施例中，蝕刻裝置之一圖案至一第一深度，且蝕刻釋放開口至一第二深度，該第二深度大於第一深度但小於第一半導體晶圓在薄化之前之一厚度。
替代地，蝕刻釋放開口包含：在第一半導體晶圓之第一側結合至第二半導體晶圓及薄化第一半導體晶圓之第二側之後，形成穿過第一半導體晶圓之第二側之釋放開口。
在所揭示之一實施例中，在第二半導體之一近端側中形成腔至一深度，使得腔與該近端側對置之一遠端側保持閉合，其中接著第一 半導體晶圓之第一側結合至第二半導體晶圓之近端側。
替代地，提供第二半導體晶圓包含：將一濕式蝕刻製程應用於第二半導體晶圓之近端側及遠端側兩者以便形成腔。
在一實施例中，該方法包含，在第一半導體晶圓之第一側結合至第二半導體晶圓之前，蝕刻裝置之一特徵圖案至第一半導體晶圓之第一側中。
此外，根據本發明之一實施例，提供一種用於自具有第一側及第二側之半導體材料之一晶圓製作一裝置之系統。該系統包含一薄化站，該薄化站經組態以在裝置之一區域中藉由使用一濕式蝕刻製程至少自晶圓之第一側移除半導體材料而將晶圓局部薄化至一預定義厚度。至少一蝕刻站經組態以在裝置之該區域中蝕刻穿過薄化晶圓以便釋放裝置之一移動部件。
此外，根據本發明之一實施例，提供一種用於製作一裝置之系統，該系統包含一沈積站，該沈積站經組態以在半導體材料之一第一晶圓及一第二晶圓之至少一者之第一側上形成一介電層，兩個晶圓具有各自第一側及第二側，第一晶圓具有穿過其第一側敞開之多個腔。一結合站經組態以藉由沿著介電層將第一晶圓之第一側結合至第二晶圓之第一側而將第一晶圓及第二晶圓接合在一起。至少一第一蝕刻站經組態以在第一晶圓及第二晶圓接合在一起時處理第二晶圓以形成裝置之特徵。一第二蝕刻站經組態以在第二晶圓中形成特徵之後藉由通過腔施敷一蝕刻劑至介電層而自第二晶圓移除第一晶圓及介電層。
根據本發明之一實施例，亦提供一種用於製作一裝置之系統，該系統包含一結合站，該結合站經組態以使用一黏著劑將具有第一側及第二側之半導體材料之一晶圓之一第一側結合至一支撐基板。至少一蝕刻站經組態以在晶圓結合至支撐基板時圍繞裝置之一區域蝕刻釋放開口而穿過晶圓至支撐基板。一去結合站經組態以在蝕刻釋放開口 之後使黏著劑去結合，以便釋放裝置之一移動部件。
根據本發明之一實施例，額外提供一種用於製作一裝置之系統，該系統包含一結合站，該結合站經組態以將一第一半導體晶圓之一第一側結合至其中具有一腔之一第二半導體晶圓，使得腔定位於第一半導體晶圓含有圖案之一區域上方。一薄化站經組態以在第一半導體晶圓之第一側結合至第二半導體晶圓時將第一半導體晶圓之一第二側薄化至一預定義厚度。至少一蝕刻站經組態以在第一半導體晶圓中裝置之一區域中蝕刻釋放開口至第一半導體晶圓中，使得在該薄化之後該等釋放開口貫通第一半導體晶圓，以便釋放裝置之一移動部件。
結合圖式一起自本發明實施例之以下詳細描述將更全面理解本發明，其中：
20‧‧‧微機電系統(MEMS)環架鏡裝置/裝置/微機電系統(MEMS)掃描鏡裝置
22‧‧‧微鏡
24‧‧‧反射塗層
26‧‧‧環架基底/基底
28‧‧‧鉸鏈/鏡鉸鏈
30‧‧‧周邊支撐件
32‧‧‧鉸鏈/鏡鉸鏈
34‧‧‧翼
40‧‧‧半導體晶圓
42‧‧‧凹部
44‧‧‧單粒化凹槽/凹槽
46‧‧‧斷裂片/片
50‧‧‧Si晶圓/晶圓
52‧‧‧金屬層
54‧‧‧玻璃基板/玻璃晶圓
56‧‧‧SiO2薄層
58‧‧‧圖案/SiO2圖案
60‧‧‧光阻層/光阻
62‧‧‧區域
64‧‧‧貫穿特徵/特徵
66‧‧‧凹槽
68‧‧‧凹部/特徵
70‧‧‧裝置
72‧‧‧SiO2塗層/塗層
74‧‧‧第二Si晶圓/晶圓/支撐晶圓
76‧‧‧保護層/層/未圖案化層
78‧‧‧保護層/層/圖案化層
80‧‧‧腔
82‧‧‧裝置
84‧‧‧裝置特徵/特徵
86‧‧‧反射層/層
90‧‧‧周邊圖案/圖案
92‧‧‧裝置圖案/圖案
94‧‧‧裝置特徵/特徵
96‧‧‧SiO2塗層/塗層
98‧‧‧反射層/層
100‧‧‧SiO2塗層/塗層
102‧‧‧凹槽
104‧‧‧所得裝置
110‧‧‧支撐晶圓/晶圓
112‧‧‧蓋板
114‧‧‧腔
116‧‧‧SiO2塗層
118‧‧‧所要裝置
120‧‧‧支撐晶圓/晶圓
122‧‧‧保護層
124‧‧‧保護層
126‧‧‧腔
128‧‧‧中心線
130‧‧‧支撐晶圓/晶圓
134‧‧‧裝置晶圓/晶圓
136‧‧‧介電層/層
138‧‧‧外部SiO2層
140‧‧‧腔
142‧‧‧晶圓之剩餘物
144‧‧‧保護層
146‧‧‧特徵圖案
148‧‧‧支撐結構
150‧‧‧腔
152‧‧‧反射層
154‧‧‧光阻層
156‧‧‧釋放開口/開口
158‧‧‧單粒化開口
160‧‧‧裝置
162‧‧‧微鏡
164‧‧‧基底
170‧‧‧晶圓/Si晶圓
172‧‧‧SiO2子層/子層/介電子層
174‧‧‧SiO2子層/子層/層/Si3N4層/介電子層
176‧‧‧Si3N4子層/子層/介電子層
178‧‧‧Si3N4子層/子層/介電子層
180‧‧‧區域
182‧‧‧SiO2子層/子層
184‧‧‧Si3N4子層/子層
186‧‧‧特徵圖案/特徵
188‧‧‧特徵圖案/特徵
190‧‧‧支撐邊緣
192‧‧‧未圖案化側
194‧‧‧反射層
196‧‧‧光阻層
198‧‧‧釋放開口
200‧‧‧單粒化開口/開口
202‧‧‧移動部件/微鏡
204‧‧‧基底
206‧‧‧裝置
210‧‧‧晶圓之區域
212‧‧‧晶圓之區域
218‧‧‧Si3N4子層/層/子層
220‧‧‧SiO2子層/層/子層
222‧‧‧裝置區域
224‧‧‧傾斜支撐邊緣
230‧‧‧系統
232‧‧‧半導體晶圓/晶圓
234‧‧‧沈積站
235‧‧‧結合站
236‧‧‧光微影站
238‧‧‧乾式蝕刻站
240‧‧‧濕式蝕刻站
242‧‧‧研磨及/或拋光機器
244‧‧‧單粒化站
246‧‧‧微機電系統(MEMS)裝置/裝置
250‧‧‧支撐晶圓/晶圓
252‧‧‧介電層/層
254‧‧‧腔
256‧‧‧裝置晶圓/晶圓
258‧‧‧保護層
260‧‧‧特徵圖案
262‧‧‧氧化物層/SiO2層
264‧‧‧反射層
266‧‧‧光阻層
268‧‧‧釋放開口/開口
270‧‧‧單粒化開口/開口
272‧‧‧微鏡
274‧‧‧基底
276‧‧‧裝置
280‧‧‧突部
282‧‧‧突部
284‧‧‧裝置晶圓之剩餘部分/裝置晶圓之部分/晶圓
286‧‧‧裝置
288‧‧‧突片
圖1係根據本發明之一實施例製造之一MEMS環架鏡(gimbaled mirror)裝置之立體示意圖；圖2係根據本發明之一實施例之展示MEMS環架鏡裝置之製造中之一階段之一半導體晶圓之立體示意圖；圖3A至圖3J係展示根據本發明之一實施例之一微機械裝置之製造中之連續階段之剖面示意圖；圖4A至圖4I係展示根據本發明之另一實施例之一微機械裝置之製造中之連續階段之剖面示意圖；圖5A至圖5I係展示根據本發明之又一實施例之一微機械裝置之製造中之連續階段之剖面示意圖；圖6A至圖6E係展示根據本發明之又一實施例之一微機械裝置之製造中之連續階段之剖面示意圖；圖7A及圖7B係展示根據本發明之一實施例之用於製造一微機械裝置之一支撐晶圓之製造中之階段之剖面示意圖； 圖8A至圖8H係展示根據本發明之一替代實施例之一微機械裝置之製造中之連續階段之剖面示意圖；圖9A至圖9J係展示根據本發明之另一替代實施例之一微機械裝置之製造中之連續階段之剖面示意圖；圖10A至圖10E係展示根據本發明之又一實施例之一微機械裝置之製造中之連續階段之剖面示意圖；圖11係示意性圖解說明根據本發明之一實施例之用於製造MEMS裝置之一系統之一方塊圖；圖12A至圖12J係展示根據本發明之又一實施例之一微機械裝置之製造中之連續階段之剖面示意圖；及圖13係展示根據本發明之一實施例之一微機械裝置之製造中之一階段之剖面示意圖。
概述
自半導體晶圓製造之微機械裝置(諸如MEMS裝置)常常需要大範圍之移動。就此目的而言，移動部件通常係製成薄的，且因此當在一晶圓級製造時可係不穩定的。為處置此不穩定性，除由其製成實際裝置之裝置層外，常常需要一厚支撐層，以便在製造期間提供額外機械強度。支撐層通常以一絕緣體上矽(SOI)組態接合至裝置層，具有一介電(氧化物)層結合於中間(例如，如在上述美國專利7,952,781中)。
使用此項技術中已知之製程自SOI之製造MEMS裝置通常需要(通常)藉由DRIE及晶圓薄化製程自裝置及支撐晶圓移除大量半導體材料。此等製程係耗時的且因此係昂貴的。此外，難以在整個晶圓級內保持此等製程之均勻性，進一步使裝置製造複雜化且減小良率。
下文中描述之本發明之實施例提供可增強製程效率及良率之用於微機械裝置之晶圓級製造之新穎方法及系統。下文中描述之實例實 施例(明確言之，為明確及具體起見)係指自矽晶圓之製造基於MEMS之掃描鏡。然而，本發明之原理同樣適用於其他類型之矽MEMS裝置，且在作了適當修正後(mutatis mutandis)適用於可由半導體晶圓製成之其他類型之微機械裝置。儘管圖解說明實施例之各者之圖式展示(為簡單起見)一單個裝置之製造中之階段，然實際上所揭示之技術係同時應用於一大晶粒矩陣，且因此自各晶圓可靠製造大量複製裝置。
在一些實施例中，使用一濕式蝕刻製程以在裝置之一區域中藉由至少自晶圓之一側(且可兩側)移除半導體材料而將晶圓局部薄化至一預定義厚度。應用一進一步蝕刻製程(通常乾式蝕刻，諸如RIE及/或DRIE)以在裝置之該區域中蝕刻穿過薄化晶圓，以便釋放裝置之移動部件或若干移動部件。在此內容背景中，術語「釋放」意謂儘管此等部件通常可藉由鉸鏈或其他連接而保持附接至裝置之其他部件，然其等可如裝置設計中所期望般自由移動。
選擇性地，亦可圍繞裝置之區域蝕刻單粒化開口而穿過薄化晶圓，且接著沿著該等單粒化開口自晶圓之剩餘部分分離裝置。可蝕刻單粒化開口使得留下跨單粒化開口延伸於裝置與晶圓之剩餘部分之間之突片，以將裝置暫時固持於適當位置中。接著使該等突片斷裂以便單粒化裝置。
在一些實施例中，一介電層(諸如二氧化矽層)沈積於半導體晶圓之一側或兩側上，且在薄化之前經微影地圖案化以界定裝置之一特徵圖案。應用一濕式蝕刻製程以便蝕刻特徵部圖案而穿過圖案化之介電層至半導體材料中。在蝕刻圖案之後，至少自晶圓含有圖案之區域移除介電層(然而通常介電層圍繞此區域之周邊保持於適當位置中)。接著使用濕式蝕刻製程將晶圓薄化至適當厚度，此至少自晶圓之圖案化側(且可自兩側)移除半導體材料。此種類之濕式蝕刻優點在於，具有在快速、均勻及廉價地減小晶圓厚度時保持所蝕刻圖案，且在製程結 束時保持表面平滑。在薄化之後，可應用一額外蝕刻步驟以圍繞所蝕刻圖案蝕刻穿過晶圓以建立釋放及單粒化凹槽。
上文描述之實施例在一簡單、單個矽晶圓而非一SOI晶圓(如通常用於MEMS製造)上操作。另一方面，本發明之一替代實施例提供一種新穎支撐晶圓及一種用於在支撐晶圓使用之後快速、有效率移除該支撐晶圓之技術。就此目的而言，支撐晶圓具有穿過至少一第一側敞開(且可完全貫通支撐晶圓)之多個腔。將待自其製造裝置之晶圓(稱作為「裝置晶圓」)結合至支撐晶圓之第一側上，彼等晶圓間具有一介電層，在結合晶圓之前於支撐晶圓之第一側或裝置晶圓之內側之任一者上形成該介電層。
在裝置晶圓結合至支撐晶圓時，通常使用諸如晶圓研磨、化學機械拋光(CMP)及濕式蝕刻之一或多個製程將裝置晶圓薄化至一所需厚度。支撐晶圓提供所需穩定性，且通常界定支撐晶圓中之腔圖案，以便在薄化期間針對裝置晶圓提供均勻支撐，而同時實現後續蝕刻劑滲透以用於移除支撐晶圓。選擇性地，接著可蝕刻裝置之一特徵圖案至裝置晶圓中。在選擇性蝕刻此圖案之後，可藉由通過腔施敷一蝕刻劑(諸如，氫氟酸(HF))至介電層而自裝置晶圓移除支撐晶圓及介電層。此方法實質上減小移除支撐晶圓(一旦不再需要)所需之複雜性及時間。接著可清潔及回收再利用支撐晶圓。
在又一實施例中，在製造期間使用一黏著劑將一半導體晶圓結合至一支撐基板。在晶圓之下側結合至支撐基板時，將裝置晶圓薄化至一所需厚度，其後接著選擇性蝕刻裝置之特徵至晶圓之上側中。圍繞裝置之區域蝕刻釋放開口及單粒化開口而穿過晶圓至深達支撐基板。接著使黏著劑去結合以便釋放裝置之移動部件且允許單粒化裝置。自支撐基板移除裝置晶圓之殘餘物以供可後續回收再利用。
為了容易去結合，可使用對於光輻射透明之一支撐基板，諸如 一適合玻璃基板。例如，可使用在紫外線輻射下去結合之一黏著劑，且可藉由運用紫外線輻射通過透明支撐基板照射黏著劑而完成去結合。替代地，可藉由加熱支撐基板而使其他種類黏著劑去結合。
又一群組實施例使用其中在裝置晶圓中之晶粒之各者上方預蝕刻一腔之一支撐晶圓。選擇性地蝕刻裝置之一特徵圖案至裝置晶圓之一側中。接著將裝置晶圓之(選擇性)圖案化側結合至支撐晶圓，使得腔定位於裝置晶圓含有圖案之區域上方。一旦晶圓以此方式結合，則裝置晶圓之另一(未圖案化)側薄化至一預定義厚度。
圍繞圖案蝕刻釋放開口至裝置晶圓中，使得在薄化之後該等釋放開口貫通裝置晶圓。在結合至支撐晶圓及薄化之前，可蝕刻此等釋放開口至裝置晶圓之圖案化側中達一適當深度(但通常不完全穿過)。替代地，可在結合及薄化之後穿過裝置晶圓之另一(外)側蝕刻釋放開口。在任一情況中，沿著釋放開口釋放裝置之移動部件或若干移動部件。亦可沿著釋放開口蝕刻單粒化開口而穿過裝置晶圓，而裝置晶圓保持結合至支撐晶圓，此後沿著該等單粒化開口自裝置晶圓保持結合至支撐晶圓之剩餘物分離裝置。
典型裝置
圖1係根據本發明之一實施例製造之一MEMS環架鏡裝置20之立體示意圖。此種類之鏡詳細描述於2013年7月25日申請之PCT專利申請案PCT/IB2013/056101中，該案之揭示內容以引用的方式併入本文中。此處，裝置20將簡要描述為可使用下文中描述之方法製造之種類之裝置之一說明性實例。然而，此等方法可同樣應用於製造其他種類之微機械裝置。
裝置20由一薄化矽晶圓製成，該薄化矽晶圓經蝕刻以產生圖中所展示之結構。該裝置包括一微鏡22，該微鏡22塗佈有一反射塗層24，諸如金或另一金屬之一薄層。微鏡22藉由鉸鏈28附接至一環架基 底26，該環架基底26繼而藉由鉸鏈32附接至一周邊支撐30。微鏡22通常橫跨幾毫米，具有約30微米至150微米之一厚度，而針對高扭轉靈活性鉸鏈28及32可甚至更薄。藉由貫通裝置之整個厚度之凹槽而使裝置20之部件自彼此分離。裝置之其他特徵可包括凹部及薄於全厚度之其他結構。
鉸鏈28及32之扭轉(通常藉由如上述PCT專利申請案中所描述之一磁性驅動而驅動)相對於兩個正交軸在可達到數十度之一範圍內掃描微鏡22。在此實施例中，基底26具有各自磁性轉子片(未展示)安裝至其之翼34。另一磁性轉子片可固定於微鏡22之後側上之一凹部中。
圖2係展示根據本發明之一實施例之展示MEMS掃描鏡裝置20之製造中之一階段之一半導體晶圓40之立體示意圖。在此視圖中，裝置20係自與圖1中所展示之視圖對置之側所見。為方便起見，圖1中所展示之側將稱作為裝置20之反射側，而圖2中所展示側稱作為圖案化側。在所描繪之實例中，圖案包括一凹部42，該凹部42經組態以固持一磁性轉子片(如上文所提及)。替代地或額外地，如(例如)在上述美國專利7,952,781中所描述，圖案可包括其他特徵，諸如肋。
如圖2中所展示，在晶圓40上同時製作多個裝置20。穿過晶圓蝕刻單粒化凹槽44，以便許可在完成製程之後分離裝置。不同於蝕刻之特徵(諸如凹部42)僅部分穿過裝置之厚度，凹槽44延伸穿過裝置之全厚度。可留下橫跨凹槽之若干薄突片以便將裝置固持於適當位置中直至完成全部其他處理，隨後使該等突片斷裂以釋放裝置。同樣地，可在圍繞裝置20之結構之斷裂片46周圍蝕刻凹槽，以使能夠移除片46，以便在裝置中所需之處留下空白空間。如下文中描述，裝置20可經由裝置與斷裂片46之間之可折薄突片暫時連接至支撐晶圓。
為明確起見，在以下描述中，諸如凹部42及肋之保持成品之一實心部件之特徵稱作為「裝置之特徵」或「裝置特徵」，而諸如凹槽 44之延伸穿過成品之全厚度之開口稱作為「貫穿特徵」。此等貫穿特徵通常包含「釋放開口」，沿著該等「釋放開口」而自裝置之外圍部件釋放裝置之移動部件，使得移動部件能夠移動。貫穿特徵亦可包含「單粒化開口」，該等「單粒化開口」用以自外圍晶圓及/或支撐基板移除裝置。裝置20中沿著晶粒輪廓圍繞鏡鉸鏈28及32及凹槽44之開口均為貫穿特徵之實例。
可去結合(debondable)支撐基板
圖3A至圖3J係展示根據本發明之一實施例之一微機械裝置之製造中之連續階段之剖面示意圖。如圖3A中所展示，製程運用一Si晶圓50在一穩定晶圓厚度(通常幾百微米)開始。可藉由在晶圓之一側上之沈積一反射層(通常一金屬層52)而圖案化晶圓(假定目標裝置待充當一掃描鏡，如上文描述之實例中)。可使用此項技術中已知之任一適合製程(諸如剝離、蒸鍍或陰影遮罩處理)而沈積金屬層。
如圖3B中所展示，一支撐基板(諸如一玻璃基板54)結合至Si晶圓50，使金屬層52面向玻璃。通常使用隨後可(例如)藉由光輻射(通常在紫外線(UV)範圍中)或藉由熱處理(加熱)釋放之一黏著劑而執行此結合。只要玻璃係對於UV透明之一類型，則可使用UV。此項技術中已知可UV去結合之黏著劑，諸如用於Nitto膠帶、藍膠帶或UV膠帶(相同種類之品項之不同名稱)中之黏著劑。玻璃晶圓54可係平坦的，或可具有腔(未展示)以保護金屬層52。在結合至玻璃晶圓之後，由於玻璃晶圓將在結構上保持薄化Si晶圓之穩定性，故Si晶圓50可薄化至一所需厚度。
如圖3C中所展示，於與金屬層52及玻璃晶圓54對置之晶圓50之反面上沈積一SiO2薄層56(通常約1微米至2微米厚)。如圖3D中所展示，使用SiO2之反應性離子蝕刻(RIE)微影地圖案化及選擇性蝕刻SiO2以在晶圓表面上界定一圖案58。圖案58中自其移除SiO2之空間界定裝 置特徵及貫穿特徵之位置。如圖3E中所展示，一光阻層60沈積於圖案58上方，且如圖3F中所展示，此層接著經微影地圖案化以移除其中待建立貫穿特徵之區域62中之光阻。如圖3G中所展示，接著藉由DRIE(例如)部分蝕刻對應貫穿特徵64而穿過晶圓50。
在此步驟之後，如圖3H中所展示，自晶圓50之表面移除光阻60。如圖3I中所展示，接著在(藉由圖案58保護之)整個晶圓表面上方應用DRIE製程。結果，蝕刻特徵64深達玻璃晶圓54之表面，形成穿過晶圓50之全厚度之凹槽66。在其中晶圓50之Si曝露於圖案58之線之間之空間中同時蝕刻呈凹部68之形狀之裝置特徵。凹槽66通常包含釋放開口且可包含單粒化開口，其等在晶粒邊界處穿過晶圓50延伸至玻璃晶圓54，使得隨後可沿著此等凹槽單粒化裝置70。
如圖3J中所展示，藉由適合光(UV)處理或熱處理而自玻璃晶圓54去結合裝置70。此去結合可發生於製作設施或封裝設施之任一者處。玻璃晶圓54保持完整且可往回再循環至製作設施以用於下一回合之製造。
如上文所描述，圖3呈現可使用隨後去結合之一暫時支撐基板實施之一製程之一實例。此製程上之變動係可能的，諸如蝕刻特徵68至一標準晶圓中，接著將晶圓之蝕刻側結合至支撐基板、薄化晶圓、施敷反射塗層、接著圖案化及蝕刻貫穿特徵(全部自晶圓至一支撐晶圓之遠端側)。
具有預成形裝置腔之支撐晶圓
圖4A至圖4I係展示根據本發明之另一實施例之一微機械裝置之製造中之連續階段之剖面示意圖。圖4A至圖4C中圖解說明之製程之初始步驟類似於圖3C至圖3I中之該等步驟，惟本實施例中在此等階段未使用支撐基板除外。因此圖4A至圖4C中使用與圖3C至圖3I中相同之指示符號來指示相同結構，然而缺乏一支撐基板，在此階段可本實 施例中之晶圓50比在前述實施例中更厚。
在施敷SiO2圖案58及蝕刻特徵64之後(如圖4B中所圖解說明)，應用DRIE以建立凹槽66及凹部68，如圖4C中所展示。蝕刻凹槽66至比凹部68之深度更大之一深度，但在此階段小於晶圓50之全厚度。如圖4D中所展示，接著又一SiO2塗層72可沈積於晶圓50之整個圖案化表面上方，以在後續處理中保護圖案化特徵。可藉由如此項技術中已知之一熱製程而施敷塗層72。
在一分離製程中，如圖4E中所展示，運用在一第二Si晶圓74(稱作為一支撐晶圓)之對置表面上之保護層76及78來圖案化第二Si晶圓74。例如，層76及78可包括氮化矽(Si3N4)。層78經微影地圖案化且接著(通常使用RIE)蝕刻以建立所要圖案，該所要圖案界定待蝕刻至晶圓74中腔之位置。
如圖4F中所圖解說明，接著將濕式蝕刻應用於晶圓74以於晶圓中建立腔，使得一腔80對應於晶圓50中之各晶粒。濕式蝕刻係一具成本效益之製程，其中晶圓浸浴(bath)於一蝕刻溶液中(諸如KOH)。可將晶圓放於匣中，且使用如此項技術中已知之適當蝕刻速率均勻化技術使得蝕刻速率跨各晶圓及在匣中之不同晶圓之間非常均勻。層76及78保護晶圓74免受濕式蝕刻，使得自晶圓之下側(具有圖案化層78)至上側(其藉由未圖案化層76保護)而形成腔80(在圖中所展示之視圖中)。替代地，假使不需要圖案化此層，則在濕式蝕刻期間可使用機械保護來代替層76。接著在形成腔之後移除層76及78。
如圖4G中所展示，在應用於裝置及支撐晶圓之分離蝕刻階段之後，使用此項技術中已知之任一適合晶圓結合技術(諸如熔合結合)將晶圓50及74結合在一起。將晶圓50已圖案化及蝕刻之側結合至晶圓74，使得腔80與晶圓50含有圖案之區域對準且定位於該區域上方。替代地，取決於空間約束及其他考量，可將晶圓50之另一側結合至晶圓 74。
如圖4H中所圖解說明，在晶圓50及74以此方式結合在一起時，晶圓50之對置、外側薄化至所需厚度(通常約30微米至150微米)。就此目的而言，可使用如此項技術中已知之研磨及化學機械拋光(CMP)技術。由於在晶圓薄化之前已藉由蝕刻界定裝置之特徵，故此最後階段不應在裝置上施加物理力，且可(例如)藉由拋光其後接著一非機械製程(諸如濕式蝕刻)而完成，以保證一平滑鏡表面。在此製程期間晶圓74提供機械支撐至晶圓50。塗層72亦可自晶圓50之曝露表面化學移除，因此露出裝置特徵84。
作為薄化製程之一結果，凹槽66(圖4C及圖4D中所標記)現變成延伸穿過晶圓50之全厚度之釋放開口。如上文說明，將使用此等凹槽以將已藉由上文製程製造之一裝置82之移動部件自外圍部件分離。凹槽66亦可充當單粒化開口以自晶圓74以及自保持結合至晶圓74之晶圓50之殘餘物分離裝置82。隨後可清潔及回收再利用晶圓74。
一般而言，如圖4I中所展示，在自晶圓74分離裝置82之前，於晶圓50之與具有特徵84之側對置之薄化側上沈積一反射層86。(若裝置充當一掃描鏡，則需要層86，但(當然)在其他種類之MEMS裝置中可不需要層86)。可使用此項技術中任一適合技術(諸如，陰影遮罩或噴射塗佈技術)而沈積層86。
圖5A至圖5I係展示根據本發明之又一實施例之一微機械裝置之製造中之連續階段之剖面示意圖。此實施例類似於圖4A至圖4I之實施例，惟在結合及薄化之後穿過晶圓50之外側(亦即，背對支撐晶圓74之側)形成釋放開口之外。
在此實施例中，如圖5A中所展示，在晶圓50之表面上在一SiO2層中蝕刻一周邊圖案90及一裝置圖案92。裝置圖案92界定裝置特徵之位置，而圖案90覆蓋晶圓50之外圍區域(包含待結合至支撐晶圓74之 區域及其中隨後將製成釋放開口之區域)。如圖5B中所展示，(例如)在藉由圖案92界定之空間中使用DRIE蝕刻裝置特徵94。接著如圖5C中所展示，又一SiO2塗層96沈積於晶圓50(包含特徵94)上方。
如上文說明，如圖5D中所展示，腔80形成於晶圓74中，且接著晶圓50結合至晶圓74，使得特徵94面向腔80中且與腔80對準。如圖5E中所展示，在結合至晶圓74時，通常藉由研磨及CMP及/或濕式蝕刻而薄化晶圓50。在薄化晶圓50之最後階段中使用非機械技術可係有利的，以便避免由於機械壓力及缺乏來自晶圓74之局部支撐而可能逐漸形成晶圓50中之局部曲率。
在薄化之後，如圖5F中所展示，一反射層98可沈積於晶圓50之面向外側上(亦即，在圖中所展示之視圖中，在晶圓50之下側上)。在此實施例中，由於晶圓50之此外側中尚未形成開口，故任一適合製程可用以施敷層98，包含運用金屬塗佈整個晶圓表面且接著圖案化表面以僅在所要之位置中留下金屬層。
如圖5G中所展示，為了形成「貫穿」特徵(包含釋放開口及可能單粒化開口)，一SiO2塗層100沈積於晶圓50之外表面上方。藉由光微影而圖案化塗層100，以界定凹槽102之位置。接著如圖5H中所展示，通常使用上文描述之RIE及DRIE之技術蝕刻凹槽而穿過晶圓50之整個厚度。SiO2塗層96及100保護在此製程之全部階段中不應蝕刻之區域，以便防止過度蝕刻及晶圓級不均勻。如圖5I中所展示，接著當不再需要塗層96及100時移除塗層96及100(例如，藉由緩衝HF蝕刻)。替代地，可使用一適當光阻層代替塗層100，且接著在藉由適當化學品蝕刻之後移除光阻層。因此一所得裝置104被釋放且亦可自晶圓74以及自晶圓50保持結合至晶圓74之剩餘物予以單粒化。
圖6A至圖6E係展示根據本發明之又一實施例之一微機械裝置之製造中之連續階段之剖面示意圖。此實施例類似於前述實施例，惟在 此情況中，一腔114最初經形成而僅部分穿過一支撐晶圓110，在一側上在腔上方留下一薄蓋板112之外。如圖6A及圖6B中所展示，使晶圓50及110對準，使得腔114朝向接近晶圓50之晶圓110之側敞開，而腔與近端側對置之遠端側保持閉合。接著，將其中形成特徵94之晶圓50之側結合至晶圓110之近端側(如上文描述，在施敷SiO2塗層96之後)。
以此方式使腔114在薄化晶圓50期間保持閉合可具有若干優點。蓋板112之存在添加一些機械強度至晶圓110。此外，當一些機器(諸如具有真空卡盤之研磨及拋光機器)抓取之支撐晶圓110之表面係真空緊密(如只要使蓋板112留在原處則可完成)時，該等機器可更佳工作。因此，如圖6C中所展示，在薄化晶圓50時且此後可在形成穿過薄化晶圓之凹槽102時，蓋板112保留在原處。
在不再需要真空之後，圍繞蓋板112之周邊施敷一SiO2塗層116。接著如圖6D中所展示，(例如)藉由DRIE而移除蓋板。替代地，可磨掉蓋板112。如圖6E中所展示，亦移除塗層96及100，且因此釋放一所要裝置118。
此外替代地，若凹槽102包含單粒化開口，則可沿著適當凹槽自晶圓50分離裝置104。在此情況中，可不必移除蓋板112，使得可簡單清潔且接著回收再利用晶圓110。
當應用於結晶Si時，濕式蝕刻製程(諸如KOH蝕刻)之特徵之一者在於，其等在晶圓中建立之腔之邊緣具有一固有坡度(如藉由前述實施例中之腔80及114之形狀所圖解說明)。例如，由於Si之晶體平面之定向，故以此方式處理一<1,0,0>晶圓將建立關於其等邊緣具有54.74°之一坡度之腔。此坡度在腔之區域中產生依據深度而變化之一大變動，此在一些應用中可係不期望的。
圖7A及圖7B係展示根據本發明之一實施例之用於製造一微機械裝置之一支撐晶圓120之製造中之階段之剖面示意圖。在此情況中， 在晶圓120之對置表面上之保護層122及124兩者(通常Si3N4層)經微影地圖案化且接著蝕刻。接著將一濕式蝕刻製程應用於晶圓120之近端側及遠端側兩者以便形成一腔126。此雙側蝕刻消除晶圓之兩側上之腔尺寸之間之差異，同時由於腔之內在坡度自兩側沿著一中心線128而終止，故使腔尺寸隨深度變動減小二分之一。
支撐層之簡化移除
圖8A至圖8H係展示根據本發明之一替代實施例之一微機械裝置之製造中之連續階段之剖面示意圖。如圖8A中所展示，此實施例利用具有貫穿其間延伸之腔140之一支撐晶圓130。如圖8B中所展示，晶圓130結合至一裝置晶圓134，彼等晶圓間具有一介電層136。一般而言，層136包括SiO2且係在晶圓130及晶圓134結合在一起之前沈積於晶圓130或晶圓134之任一者之表面上。
為產生腔140，晶圓130覆蓋有一外部SiO2層138，且接著圖案化及蝕刻此外部層以建立用於蝕刻腔之遮罩。替代地，可藉由施敷及圖案化一光阻層而建立用於蝕刻腔之遮罩，而不需要SiO2。接著使用DRIE或使用遮罩藉由一濕式蝕刻製程而選擇性蝕刻腔140至一選定深度。在蝕刻之後，晶圓130之一剩餘物142仍具有足夠機械強度以提供必需支撐至一裝置晶圓134。替代地或額外地，可於支撐晶圓130內形成腔之其他圖案(未展示)，包含垂直及/或水平腔，腔穿過結合至晶圓134之晶圓130之表面敞開且到達介電層136。圖12A至圖12J中展示其中腔僅部分延伸穿過支撐晶圓之此一替代圖案之一實例。一般而言，在任一情況中，可在完成圖8A至圖8H或圖12A至圖12J之製程之後清潔及回收再利用支撐晶圓，使得不必重複形成腔之耗時製程。
在作出上文描述之製備之後，通常藉由研磨及拋光在支撐晶圓130之支撐下薄化晶圓134。如圖8C中所展示，接著可將一保護層144(諸如，SiO2及/或Si3N4)沈積於晶圓134之外表面上，且選擇性地圖案 化以便蝕刻裝置之一特徵圖案146至晶圓134中。(在此實例中，為簡單起見僅展示一單個特徵。更一般言之，術語「特徵」可指對進行製造所得裝置之晶圓之形狀之任一修改，包含簡單薄化晶圓)。如圖8D中所展示，在蝕刻此圖案之後，將晶圓134之外表面安裝於一支撐結構148上。在此情況中，支撐結構148可係一支撐晶圓，其通過製程之其餘者直至裝置被單粒化將保持於適當位置中，且其在晶圓134之裝置區域下方具有一腔150。
接著藉由通過腔140施敷一蝕刻劑至介電層136而自晶圓134移除晶圓130之剩餘物142及層136。例如，一基於HF蝕刻劑自矽有效分解及分離SiO2，且可用於此目的。如圖8E中所展示，一旦已分解層136中之SiO2，則將自保持藉由支撐結構148支撐之晶圓134簡單抽離晶圓130之剩餘物142。
在此階段，如圖8F中所展示，晶圓134之內表面曝露，且諸如金或另一金屬之一反射層152可沈積於曝露之內表面上。接著用一光阻層154塗佈此表面，且圖案化該光阻以定義裝置之貫穿特徵。在此實例中，如圖8G中所展示，貫穿特徵包括釋放開口156及單粒化開口158兩者，蝕刻釋放開口156及單粒化開口158兩者而穿過裝置晶圓134至腔150中。此蝕刻步驟可使用(例如)RIE及/或DRIE。
如圖8H中所圖解說明，單粒化開口158通常圍繞蝕刻之特徵圖案146及開口156。單粒化開口可含有突片(此圖中未展示)，可使該等突片斷裂以自支撐結構148釋放一裝置160。使用晶圓134之部分(不係成品之一部分)以提供「錨」以固持裝置，直至突片斷裂且裝置被單粒化。晶圓之此剩餘部分通常保持附接至支撐結構，但此後可在支撐結構待回收再利用之條件下清除。在此實例中，裝置160包括一微鏡162，藉由反射層152塗佈該微鏡162且藉由跨開口156延伸之鉸鏈(如圖1中所展示)將該微鏡162附接至一基底164。
圖12A至圖12J係展示根據本發明之又一替代實施例之一微機械裝置之製造中之連續階段之剖面示意圖。如圖12A中所展示，此實施例原則上類似於圖8A至圖8H之實施例，但使用其中僅部分穿過晶圓而蝕刻腔254之一支撐晶圓250。此外，圖12A至圖12J之製程不使用額外支撐結構，且具有與用於前述實施例中之單粒化程序不同之一單粒化程序。通常藉由在晶圓250之一表面上沈積及圖案化一介電層252且接著(例如)使用DRIE或濕式蝕刻蝕刻開口而穿過介電層至晶圓中而蝕刻腔254。
如圖12B中所展示，在待藉由DRIE執行後續蝕刻之條件下，一保護層258(諸如SiO2及/或Si3N4)或一光阻層沈積於一裝置晶圓256之表面上，且接著經圖案化以便蝕刻裝置之一特徵圖案260至晶圓256中。(在此實例中，再次為簡單起見僅展示一單個特徵)。在蝕刻此圖案之後，如圖12C中所展示，一氧化物層262沈積於晶圓256之表面上方。接著如圖12D中所展示，將晶圓256之此表面結合至腔254穿過其敞開之晶圓250之表面，使氧化物層262插置於兩個晶圓表面之間。
在此結合組態中，如圖12E中所展示，通常藉由拋光及研磨而薄化晶圓256之外側。以此方式，晶圓256之厚度減小至目標裝置厚度。如圖12F中所展示，在此階段中諸如金或另一金屬之一反射層264可沈積於晶圓256之外表面上。
如圖12G中所展示，現將一光阻層266沈積於晶圓256之外表面上方。(光阻亦可覆蓋反射層264)。接著如圖12H中所展示，藉由光微影而圖案化光阻，且晶圓經蝕刻以建立貫通晶圓256之貫穿特徵(包含釋放開口268及單粒化開口270兩者)。蝕刻此等開口而完全穿過晶圓256至氧化物層262。此蝕刻步驟可使用(例如)RIE及/或DRIE。
在完成蝕刻之後，藉由一乾式製程(諸如電漿灰化)或一濕式製程(例如，使用丙酮、piranha(「酸液)」或一專用光阻移除化學品)之任 一者而移除光阻層266之殘餘物。如圖12I中所展示，(例如)藉由HF煙霧或濕式製程而蝕除SiO2層262。然而，此蝕刻製程係受控的，使得層252(及/或氧化物層262)之部分保持於裝置晶粒之周邊處。因此，圍繞裝置(但藉由開口270自其分離)之晶圓256之一部分保持結合至支撐晶圓250。
接著如圖12J中所展示，可(例如)藉由使跨開口270延伸之突片(圖13中所展示)斷裂以使裝置自晶圓256之剩餘物分離而單粒化一裝置276。在此實例中，裝置276包括一微鏡272，該微鏡272藉由反射層264塗佈且藉由跨開口268延伸之鉸鏈(如圖1中所展示)附接至一基底274。
圖13係展示根據本發明之一實施例之一微機械裝置之製造中之一階段之剖面示意圖。根據製程步驟，此圖對應於圖12I中所展示之階段。此圖圖解說明在圖12H之階段中應用以形成單粒化開口之微影製程可如何留下跨單粒化開口延伸於一裝置286與裝置晶圓之一剩餘部分284之間之突片288。部分284可(例如)對應於斷裂片46(圖2)及/或對應於裝置晶圓在晶粒圍繞各裝置之邊緣處之區域。使突片288斷裂以便自晶圓之剩餘部分分離裝置。
在此實例中，支撐晶圓250中之腔254界定延伸於腔之間且接觸裝置晶圓之突部280及282，其中突部280及282係不同尺寸。裝置286之特徵形成於與突部280接觸之晶圓284之區域中，且圍繞此區域蝕刻單粒化開口270而穿過晶圓284(圖12I)。因為突部280大於突部282，所以在圖12H之階段之後施敷之蝕刻劑自突部282比自突部280更快速移除介電層252。
如圖13中所展示，當已充分移除層252以自突部282釋放裝置286時停止蝕刻製程，同時留下足夠介電材料使得突部280保持結合至裝置晶圓之部分284。可(例如)藉由施加一輕向下力於鄰近於突片之部 分284之邊緣上而使跨單粒化開口270將裝置286連接至剩餘部分284之窄突片288斷裂。接著沿著單粒化開口自晶圓之剩餘部分分離裝置186，而晶圓之剩餘部分保持結合至突部280。
使用一單個晶圓而無支撐之裝置製造
圖9A至圖9J係展示根據本發明之另一替代實施例之一微機械裝置之製造中之連續階段之剖面示意圖。在此實施例中，如圖9A中所展示，介電層沈積於一Si晶圓170之至少一側上，且通常沈積於兩側上。一般而言，在此階段，在沈積介電層之前，晶圓170之起始厚度在200微米至500微米之範圍中(取決於晶圓尺寸、設備容量及所處理之晶圓穩定性要求)。在本實例中，介電層由SiO2及Si3N4子層組成。SiO2子層172及174首先沈積於晶圓170之兩側上，且接著Si3N4子層176及178沈積於SiO2上方。
在此實施例中，將在薄化晶圓之前自大部分晶圓170移除子層174及178，而將僅在完成薄化之後自晶圓移除子層172及176。使用子層172及176以在濕式蝕刻第一側時保護晶圓之第二側。替代地，就此目的而言，僅此等子層之一者(諸如Si3N4子層176)可係足夠的。此外替代地，在濕式蝕刻第一側期間，可藉由機械構件(諸如一真空卡盤)來保護晶圓之第二側。
為准許蝕刻裝置特徵及薄化晶圓170兩者，子層174及178圍繞待製造之裝置之周邊保持於適當位置中，以便防止在濕式蝕刻製程期間薄化周邊。就此目的而言，如圖9B中所展示，自晶圓170待含有圖案之一區域180蝕除子層174及178，以便曝露該區域中之矽表面，而子層174及178圍繞裝置區域之周邊保持於適當位置中。可藉由RIE蝕刻子層178(Si3N4)，其後接著藉由緩衝氧化物蝕刻(BOE)(如此項技術中已知)或藉由另一適合基於HF蝕刻製程蝕刻層174(SiO2)。
替代地，在此及其他實施例中，可僅施敷Si3N4層174而無氧化物 層，且可使用RIE選擇性蝕刻層174。在此情況中，應謹慎以及時停止RIE以避免粗糙化下伏Si表面。
接著如圖9C中所展示，一進一步介電層(包括一SiO2子層182及一Si3N4子層184)沈積於曝露之矽上方及裝置周邊之剩餘子層174及178上方。使用一光阻圖案化乾式蝕刻製程(諸如RIE)(針對Si3N4層)，其後接著BOE(針對SiO2層)，蝕刻目標裝置之一特徵圖案186、188而穿過子層184及182至晶圓170先前曝露之區域180中。如圖9D中所圖解說明，此步驟其後接著一濕式蝕刻製程(例如，使用一KOH浸浴)以建立特徵。
在蝕刻圖案之後，使用適合氮化物及氧化物剝除製程自整個晶圓區域剝除子層184及182。可(例如)藉由熱磷酸之一濕式製程剝除氮化物，而可藉由BOE剝除氧化物。為了在氮化物及氧化物剝除期間保護蝕刻特徵186、188之表面，可將一熱氧化物製程應用於晶圓(未展示)，其中由於藉由氮化物覆蓋晶圓之其餘者，故將僅在特徵186、188之表面上生長氧化物。
接著如圖9E中所展示，(例如)使用一KOH浸浴應用一第二濕式蝕刻製程以便將晶圓170薄化至一預定義目標厚度(通常約30微米至150微米)。此步驟自晶圓之曝露側移除矽，而在裝置區域周圍留下一傾斜支撐邊緣190。(如前文所提及，坡度係結晶矽中濕式蝕刻製程之一固有結果)。然而，因為濕式蝕刻製程之晶體平面具體性質，所以在薄化晶圓時保持所蝕刻特徵圖案186、188。若必要，則可保護特徵186、188以在蝕刻腔時保持其等形狀。例如，此種類之保護可使用藉由P.Pal等人在「A novel process for perfect convex corner realization in bulk micromachining」(J.Micromech.Microeng. 14(2004)，第1416頁至第1420頁)(該文獻以引用的方式併入本文中)中所描述之技術而實現。
在已圖案化及薄化晶圓170之後，藉由適合剝除製程自晶圓移除剩餘介電子層172、176、174及178。如圖9F中所展示，一反射層194可沈積於晶圓170現曝露之未圖案化側192上。
如圖9G中所展示，為了釋放裝置，一光阻層196沈積於晶圓170之未圖案化側192上。接著將一微影製程應用於光阻以便界定貫穿特徵之位置及自此等位置移除光阻。接著如圖9H中所展示，應用一乾式蝕刻製程(諸如RIE及/或DRIE)以蝕刻貫穿特徵(包含(在此實例中)釋放開口198及單粒化開口200)。此等開口在先前蝕刻至晶圓之另一側中之特徵圖案186、188周圍延伸穿過薄化晶圓170。
如圖9I中所展示，現移除光阻層196。接著如圖9J中所展示，可沿著單粒化開口200自晶圓170之剩餘部分(亦即，自支撐邊緣190)分離一裝置206。一般而言，如圖13中所展示，突片在蝕刻階段期間保持跨開口200，且如上文所說明，此等突片斷裂以便單粒化裝置。如在前述實施例中，在此實例中，裝置206包括一微鏡202，該微鏡202藉由反射層194塗佈且藉由跨釋放開口198延伸之鉸鏈附接至一基底204。
圖10A至圖10E係展示根據本發明之又一實施例之一微機械裝置之製造中之連續階段之剖面示意圖。此實施例類似於圖9A至圖9J之實施例，惟在本實施例中，在薄化階段中，藉由濕式蝕刻製程同時自晶圓170之兩側移除矽之外。此方法可有利於製造具有一平衡質心之MEMS裝置。
如圖10A中所展示，藉由SiO2子層172、174及Si3N4子層176、178之連續沈積而用介電層塗佈晶圓170之兩側。然而，在此情況中，如圖10B中所展示，自晶圓170之一區域210蝕除子層172及176，而自晶圓之一區域212蝕除子層174及178，因此曝露晶圓之兩側上之矽表面。RIE及緩衝氧化物蝕刻(BOE)可用以達成此結果。接著如圖10C中 所展示，運用一額外SiO2子層220及Si3N4子層218重塗佈晶圓170之一側(此等圖中之下側)。如前文所提及，可僅使用Si3N4層而無下伏SiO2層，只要在蝕除Si3N4時足夠謹慎以保持矽表面。
如圖10D中所圖解說明，使用一乾式蝕刻製程(諸如RIE)(針對層218)，其後接著一BOE(針對層220)，蝕刻目標裝置之一特徵圖案186、188而穿過子層218及220至晶圓170先前曝露之區域212中。在蝕刻圖案之後，再次針對Si3N4層使用RIE，其後接著針對SiO2層使用BOE，而自區域210及212移除子層218及220。接著如圖10E中所展示，(例如)使用一KOH浸浴應用一濕式蝕刻製程以便自兩側將晶圓170均勻薄化至一預定義目標厚度(通常約30微米至150微米)，使一傾斜支撐邊緣224圍繞裝置區域222。接著如先前實施例般進行剩餘製程步驟。
製造系統
圖11係示意性圖解說明根據本發明之一實施例之用於MEMS裝置246之製造之一系統230之方塊圖。系統230接受半導體晶圓232作為輸入材料，且輸出裝置246作為單粒化之矽晶粒。接著此等晶粒可結合(例如)電子、磁及光組件組裝成成品。
系統230之元件通常為製作設備之標準品項，其等可經調適及組態以進行上文描述之方法。如所需，一或多個沈積站234在晶圓232上沈積金屬、介電材料及光阻之層。一結合站235可用以將裝置晶圓結合至支撐晶圓或其他支撐基板(且亦可充當一去結合站，然而替代地，去結合功能可在一不同站中執行)。一光微影站236用以施敷圖案至晶圓表面上之層，此後蝕刻圖案至晶圓中，且可薄化晶圓之部分。如上文說明，可藉由一或多個乾式蝕刻站238執行一些蝕刻步驟，而藉由一濕式蝕刻站240進行其他蝕刻步驟。額外地或替代地，研磨及/或拋光機器242可用以薄化晶圓。
在完成上文概括之晶圓級製作操作之後，藉由一單粒化站244自晶圓232之剩餘部分分離裝置246且使裝置246自彼此分離。此站可抓取及舉起各晶粒使其遠離晶圓及其支撐結構。如上文說明，可藉由使直至此階段跨開口延伸之薄突片斷裂而沿著單粒化開口分離裝置。
如前文所提及，儘管為明確及方便起見，參考特定類型之基於MEMS掃描鏡之製造而描述上文實施例，然本發明之原理在作了適當修正後亦適用於其他類型之微機械裝置。因此將瞭解，引用上文描述之實施例作為實例，且本發明不限於上文中特定展示及描述之內容。實情係，本發明之範疇包含上文中描述之各種特徵之組合及次組合，以及熟習此項技術者在閱讀前述描述之後將想起且先前技術中未描述之該等特徵之變動及修改。

Claims (46)

  1. 一種用於自具有第一側及第二側之半導體材料之一晶圓製作一裝置之方法，該方法包括：使用一乾式蝕刻製程將該裝置之一特徵圖案蝕刻至該晶圓之該第一側上之該半導體材料中；在該裝置之一區域中藉由使用一濕式蝕刻製程至少自該晶圓之該第一側移除該半導體材料而將該晶圓局部薄化至一預定義厚度；及在該裝置之該區域中蝕刻穿過該薄化晶圓以便釋放該裝置之一移動部件。
  2. 如請求項1之方法，其中在局部薄化該晶圓之前蝕刻該圖案。
  3. 如請求項2之方法，其中蝕刻該圖案包括：至少在該晶圓之該第一側上沈積一介電層；將該裝置之該特徵圖案蝕刻穿過該介電層至該半導體材料中；及在蝕刻該圖案之後，至少自該裝置之該區域移除該介電層。
  4. 如請求項3之方法，其中沈積該介電層包括：分別在該晶圓之該第一側及該第二側上沈積第一介電層及第二介電層，其中在薄化該晶圓之前自該晶圓移除該第一介電層，且僅在薄化該晶圓之後自該晶圓移除該第二介電層。
  5. 如請求項3或4之方法，其中移除該介電層包括：留下圍繞該裝置之一周邊處之該介電層，以便防止在該濕式蝕刻製程期間薄化該周邊。
  6. 如請求項5之方法，其中沈積該介電層包括：在該晶圓之該第一側上方沈積一第一介電層； 自該晶圓待含有該圖案之該區域蝕除該第一介電層，以便曝露該區域中之該半導體材料，但保留圍繞該裝置之該周邊處之該第一介電層；及在該曝露之半導體材料上方及在該剩餘第一介電材料上方沈積一第二介電層，其中將該圖案蝕刻穿過該第二介電層至該半導體材料中。
  7. 如請求項3、4及6中任一項之方法，其中該半導體材料係矽，且其中該介電層包括二氧化矽之一第一子層及鄰近於該第一子層之氮化矽之一第二子層。
  8. 如請求項1至4及6中任一項之方法，其中薄化該晶圓包括：使用該濕式蝕刻製程自該晶圓之該第一側及該第二側兩者移除該半導體材料。
  9. 如請求項1至4及6中任一項之方法，且其包括在薄化該晶圓之後在該晶圓之該第二側上沈積一反射層，藉此該裝置經組態以充當一掃描鏡。
  10. 如請求項1至4及6中任一項之方法，其中蝕刻穿過該薄化晶圓包括：在該晶圓之該第二側上沈積一光阻；及應用一微影製程以界定及蝕刻貫通該薄化晶圓之開口。
  11. 如請求項10之方法，其中該等開口包括釋放開口，藉此沿著該等釋放開口自該裝置之一剩餘部分分離該裝置之該移動部件。
  12. 如請求項10之方法，其中該等開口包括圍繞該裝置之一區域之單粒化開口，且其中該方法包括沿著該等單粒化開口將該裝置自該晶圓之一剩餘部分分離。
  13. 如請求項12之方法，其中應用該微影製程包括：蝕刻該等單粒化開口，以便留下跨該等單粒化開口延伸於該裝置與該晶圓之該剩餘部分之間之突片，且其中分離該裝置包括使該等突片斷 裂。
  14. 一種用於製作一裝置之方法，其包括：提供半導體材料之第一晶圓及第二晶圓，兩個晶圓具有各自第一側及第二側，該第一晶圓具有穿過其該第一側敞開之多個腔；在該第一晶圓及該第二晶圓之至少一者之該第一側上形成一介電層；藉由沿著該介電層將該第一晶圓之該第一側結合至該第二晶圓之該第一側而將該第一晶圓及該第二晶圓接合在一起；在該第一晶圓及該第二晶圓接合在一起時處理該第二晶圓以形成該裝置之特徵；及在處理該第二晶圓之後，藉由通過該等腔施敷一蝕刻劑至該介電層而自該第二晶圓移除該第一晶圓及該介電層。
  15. 如請求項14之方法，其中處理該第二晶圓包括：薄化該第二晶圓。
  16. 如請求項14或15之方法，其中處理該第二晶圓包括：將該裝置之一特徵圖案蝕刻至該第二晶圓中。
  17. 如請求項14或15之方法，且其包括，在移除該第一晶圓之後，藉由將該第一晶圓接合至一或多個進一步晶圓而回收再利用該第一晶圓，以用於處理該等進一步晶圓。
  18. 如請求項14或15之方法，其中該第一晶圓中之該等腔界定在該第一晶圓之該第一側上之該等腔之間之第一突部及第二突部，該等突部具有各自不同第一尺寸及第二尺寸，及其中該第一尺寸及該第二尺寸經選定以使得施敷該蝕刻劑自該等第一突部移除該介電層，而該等第二突部保持結合至該第二晶圓。
  19. 如請求項18之方法，其中處理該第二晶圓包括：在與該等第一突部接觸之該第二晶圓之一區域中形成該裝置之該等特徵；及圍繞該區域蝕刻單粒化開口穿過該第二晶圓，及其中該方法包括沿著該等單粒化開口將該裝置自該晶圓之一剩餘部分分離，而該晶圓之該剩餘部分保持結合至該等第二突部。
  20. 如請求項19之方法，其中蝕刻該等單粒化開口包括：在該蝕刻之後在留下跨該等單粒化開口延伸於該裝置與該晶圓之該剩餘部分之間之突片，且其中分離該裝置包括使該等突片斷裂。
  21. 如請求項14或15之方法，其中提供該第一晶圓包括：自該第一晶圓之該第一側圖案化及蝕刻該等腔至該第一晶圓中。
  22. 如請求項14或15之方法，其中該半導體材料包括矽，且介電層包括二氧化矽，且其中該蝕刻劑包括氫氟酸。
  23. 如請求項14或15之方法，且其包括，在蝕刻該圖案之後但在移除該第一晶圓及該介電層之前，將該第二晶圓之該第二側安裝於一支撐結構上，藉此在移除該第一晶圓及該介電層之後藉由該支撐結構支撐該第二晶圓。
  24. 如請求項23之方法，且其包括，在將該第二晶圓之該第二側安裝於該支撐結構上之後，圍繞該等特徵蝕刻穿過該第二晶圓以便自該支撐結構釋放該裝置。
  25. 如請求項14或15之方法，且其包括，在移除該第一晶圓及該介電層之後，在該第二晶圓之該第一側上沈積一反射層，藉此該裝置經組態以充當一掃描鏡。
  26. 一種用於製作一裝置之方法，其包括：使用一黏著劑將具有第一側及第二側之半導體材料之一晶圓之一第一側結合至一支撐基板；及 在該晶圓結合至該支撐基板時，圍繞該裝置之一區域蝕刻釋放開口穿過該晶圓至該支撐基板；其中在蝕刻該等釋放開口之後使該黏著劑去結合以便釋放該裝置之一移動部件。
  27. 如請求項26之方法，且其包括，在該晶圓結合至該支撐基板時，將該裝置之一特徵圖案蝕刻至該晶圓之該第二側中。
  28. 如請求項26或27之方法，且其包括，在該晶圓結合至該支撐基板時，圍繞該等釋放開口蝕刻單粒化開口穿過該晶圓，且沿著該等單粒化開口將該裝置自該晶圓之一剩餘部分分離，而該晶圓之該剩餘部分保持結合至該支撐基板。
  29. 如請求項26或27之方法，且其包括，在該晶圓結合至該支撐基板時薄化該晶圓。
  30. 如請求項26或27之方法，其中該支撐基板對於光輻射係透明的，且其中該方法包括藉由運用該光輻射通過該支撐基板照射該黏著劑而使該黏著劑去結合。
  31. 如請求項30之方法，其中照射該黏著劑包括：施加紫外線輻射至該黏著劑。
  32. 如請求項26或27之方法，且其包括藉由通過該支撐基板加熱該黏著劑而使該黏著劑去結合。
  33. 如請求項26或27之方法，且其包括在將該第一側結合至該支撐基板之前在該晶圓之該第一側上沈積一反射層，藉此該裝置經組態以充當一掃描鏡。
  34. 一種用於使用具有第一側及第二側之一第一半導體晶圓製作一裝置之方法，該方法包括：提供其中具有一腔之一第二半導體晶圓；將該第一半導體晶圓之該第一側結合至該第二半導體晶圓， 使得該腔定位於該第一半導體晶圓中該裝置之一區域上方；在該第一半導體晶圓之該第一側結合至該第二半導體晶圓時，將該第一半導體晶圓之該第二側薄化至一預定義厚度；及蝕刻釋放開口至該第一半導體晶圓中，使得在該薄化之後該等釋放開口貫通該第一半導體晶圓，以便釋放該裝置之一移動部件；及自該第二半導體晶圓分離該裝置。
  35. 如請求項34之方法，其中分離該裝置包括：在該第一半導體晶圓之該第一側結合至該第二半導體晶圓時，圍繞該等釋放開口蝕刻單粒化開口穿過該第一半導體晶圓；及沿著該等單粒化開口將該裝置自該第一半導體晶圓之保留結合至該第二半導體晶圓之一剩餘物分離。
  36. 如請求項34或35之方法，其中蝕刻該等釋放開口包括：在該第一半導體晶圓之該第一側結合至該第二半導體晶圓之前，在該第一半導體晶圓之該第一側上形成該等釋放開口。
  37. 如請求項36之方法，其中將該裝置之一圖案蝕刻至一第一深度，且其中將該等釋放開口蝕刻至一第二深度，該第二深度大於該第一深度但小於該第一半導體晶圓在薄化之前之一厚度。
  38. 如請求項34或35之方法，其中蝕刻該等釋放開口包括：在該第一半導體晶圓之該第一側結合至該第二半導體晶圓及薄化該第一半導體晶圓之該第二側之後，形成穿過該第一半導體晶圓之該第二側之該等釋放開口。
  39. 如請求項34或33之方法，在該第二半導體晶圓之一近端側中形成該腔至一深度，使得該腔與該近端側對置之一遠端側保持閉合，其中接著該第一半導體晶圓之該第一側結合至該第二半導體晶圓之該近端側。
  40. 如請求項34或35之方法，其中提供該第二半導體晶圓包括：將一濕式蝕刻製程應用於該第二半導體晶圓之近端側及遠端側兩者以便形成該腔。
  41. 如請求項34或35之方法，且其包括在該薄化之後在該第一半導體晶圓之該第二側上沈積一反射層，藉此該裝置經組態以充當一掃描鏡。
  42. 如請求項34或35之方法，且其包括，在該第一半導體晶圓之該第一側結合至該第二半導體晶圓之前，將該裝置之一特徵圖案蝕刻至該第一半導體晶圓之該第一側中。
  43. 一種用於自具有第一側及第二側之半導體材料之一晶圓製作一裝置之系統，該系統包括：一薄化站，其經組態以在該裝置之一區域中藉由使用一濕式蝕刻製程至少自該晶圓之該第一側移除該半導體材料而將該晶圓局部薄化至一預定義厚度；及至少一蝕刻站，其經組態以使用一乾式蝕刻製程將該裝置之一特徵圖案蝕刻至該晶圓之該第一側上之該半導體材料中，及在該裝置之該區域中蝕刻穿過該薄化晶圓以便釋放該裝置之一移動部件。
  44. 一種用於製作一裝置之系統，其包括：一沈積站，其經組態以在半導體材料之一第一晶圓及一第二晶圓之至少一者之第一側上形成一介電層，兩個晶圓具有各自第一側及第二側，該第一晶圓具有穿過其該第一側敞開之多個腔；一結合站，其經組態以藉由沿著該介電層將該第一晶圓之該第一側結合至該第二晶圓之該第一側而將該第一晶圓及該第二晶圓接合在一起； 至少一第一蝕刻站，其經組態以在該第一晶圓及該第二晶圓接合在一起時處理該第二晶圓以形成該裝置之特徵；及一第二蝕刻站，其經組態以在形成該第二晶圓中之該等特徵之後藉由通過該等腔施敷一蝕刻劑至該介電層而自該第二晶圓移除該第一晶圓及該介電層。
  45. 一種用於製作一裝置之系統，其包括：一結合站，其經組態以使用一黏著劑將具有第一側及第二側之半導體材料之一晶圓之一第一側結合至一支撐基板；及至少一蝕刻站，其經組態以在該晶圓結合至該支撐基板時圍繞該裝置之一區域蝕刻釋放開口穿過該晶圓至該支撐基板，其中在蝕刻該等釋放開口之後使該黏著劑去結合以便釋放該裝置之一移動部件。
  46. 一種用於製作一裝置之系統，其包括：一結合站，其經組態以將一第一半導體晶圓之一第一側結合至其中具有一腔之一第二半導體晶圓，使得該腔定位於該第一半導體晶圓含有圖案之一區域上方；一薄化站，其經組態以在該第一半導體晶圓之該第一側結合至該第二半導體晶圓時將該第一半導體晶圓之一第二側薄化至一預定義厚度；及至少一蝕刻站，其經組態以在該第一半導體晶圓中該裝置之一區域中蝕刻釋放開口至該第一半導體晶圓中，使得在該薄化之後該等釋放開口貫通該第一半導體晶圓以便釋放該裝置之一移動部件。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013140307A1 (en) 2012-03-22 2013-09-26 Primesense Ltd. Gimbaled scanning mirror array
US9715107B2 (en) 2012-03-22 2017-07-25 Apple Inc. Coupling schemes for gimbaled scanning mirror arrays
AU2013294616B2 (en) 2012-07-26 2016-04-28 Apple Inc. Dual-axis scanning mirror
WO2014091435A1 (en) 2012-12-13 2014-06-19 Primesense Ltd. Detecting failure of scanning mirror
US10349543B2 (en) * 2013-02-22 2019-07-09 Vibrant Composites Inc. Layered assemblies
US10710118B2 (en) 2014-02-11 2020-07-14 Vibrant Composites Inc. Complex mass trajectories for improved haptic effect
DE102013208223B4 (de) * 2013-05-06 2021-09-16 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements
US9784838B1 (en) 2014-11-26 2017-10-10 Apple Inc. Compact scanner with gimbaled optics
US9835853B1 (en) 2014-11-26 2017-12-05 Apple Inc. MEMS scanner with mirrors of different sizes
US9798135B2 (en) 2015-02-16 2017-10-24 Apple Inc. Hybrid MEMS scanning module
DE102015006971A1 (de) 2015-04-09 2016-10-13 Siltectra Gmbh Verfahren zum verlustarmen Herstellen von Mehrkomponentenwafern
TWI629694B (zh) * 2015-06-25 2018-07-11 威華微機電股份有限公司 Mass production method of preform of magnetic core inductor
US9897801B2 (en) 2015-09-30 2018-02-20 Apple Inc. Multi-hinge mirror assembly
US9703096B2 (en) 2015-09-30 2017-07-11 Apple Inc. Asymmetric MEMS mirror assembly
US10131541B2 (en) * 2016-07-21 2018-11-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. MEMS devices having tethering structures
US10488652B2 (en) 2016-09-21 2019-11-26 Apple Inc. Prism-based scanner
CN108594428B (zh) * 2018-04-16 2020-06-05 西安知微传感技术有限公司 Mems微振镜及基于soi顶层硅预制该mems微振镜的制作方法
US11604347B2 (en) 2019-08-18 2023-03-14 Apple Inc. Force-balanced micromirror with electromagnetic actuation
CN111453694B (zh) * 2020-03-06 2023-07-21 深迪半导体(绍兴)有限公司 Mems器件及其制造方法
DE102020204910A1 (de) 2020-04-17 2021-10-21 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Herstellung von wenigstens einer ersten und einer zweiten Mikrospiegelvorrichtung

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020071169A1 (en) * 2000-02-01 2002-06-13 Bowers John Edward Micro-electro-mechanical-system (MEMS) mirror device

Family Cites Families (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3918068A (en) 1974-06-14 1975-11-04 Eastman Kodak Co Distortion correction apparatus for electro-optical reflectors which scan beams to produce images
US4003626A (en) 1974-06-14 1977-01-18 Eastman Kodak Company Distortion correction apparatus for electro-optical reflectors which scan beams to produce images
JP3003429B2 (ja) 1992-10-08 2000-01-31 富士電機株式会社 ねじり振動子および光偏向子
US6044705A (en) 1993-10-18 2000-04-04 Xros, Inc. Micromachined members coupled for relative rotation by torsion bars
US5742419A (en) 1995-11-07 1998-04-21 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior Universtiy Miniature scanning confocal microscope
US6096155A (en) 1996-09-27 2000-08-01 Digital Optics Corporation Method of dicing wafer level integrated multiple optical elements
US5938989A (en) 1997-01-24 1999-08-17 Mems Optical, Inc. Diffractive optical elements
US6140979A (en) 1998-08-05 2000-10-31 Microvision, Inc. Scanned display with pinch, timing, and distortion correction
DE20122370U1 (de) 2000-08-03 2005-05-19 Reflectivity Inc., Sunnyvale Verpacktes Mikrospiegelfeld für eine Projektions-Anzeigeeinrichtung
US6714336B2 (en) 2000-09-08 2004-03-30 Texas Instruments Incorporated Packaged micromirror assembly with in-package mirror position feedback
AU2001231560A1 (en) 2000-12-08 2002-06-18 Gatzen, Hans-Heinrich Micromechanical, rotating device with a magnetic drive and method for the production thereof
WO2003012491A2 (en) * 2001-08-02 2003-02-13 Santur Corporation Mems mirror
EP1421779A1 (de) 2001-08-28 2004-05-26 Siemens Aktiengesellschaft Scanning-kamera
WO2003049156A2 (en) 2001-12-04 2003-06-12 Primaxx, Inc. System and method for micro electro mechanical etching
KR100451950B1 (ko) 2002-02-25 2004-10-08 삼성전자주식회사 이미지 센서 소자 웨이퍼 소잉 방법
US20040069742A1 (en) 2002-06-19 2004-04-15 Pan Shaoher X. Fabrication of a reflective spatial light modulator
US7034984B2 (en) * 2002-06-19 2006-04-25 Miradia Inc. Fabrication of a high fill ratio reflective spatial light modulator with hidden hinge
CN101093282B (zh) * 2002-06-19 2010-06-02 明锐有限公司 反射式空间光调节器
JP3862623B2 (ja) * 2002-07-05 2006-12-27 キヤノン株式会社 光偏向器及びその製造方法
US20040004775A1 (en) 2002-07-08 2004-01-08 Turner Arthur Monroe Resonant scanning mirror with inertially coupled activation
US6924915B2 (en) 2002-08-26 2005-08-02 Canon Kabushiki Kaisha Oscillation device, optical deflector using the oscillation device, and image display device and image forming apparatus using the optical deflector, and method of manufacturing the oscillation device
KR100624405B1 (ko) 2002-10-01 2006-09-18 삼성전자주식회사 광부품 실장용 기판 및 그 제조방법
JP4380233B2 (ja) 2002-10-18 2009-12-09 日本ビクター株式会社 光偏向器
US7483198B2 (en) 2003-02-12 2009-01-27 Texas Instruments Incorporated Micromirror device and method for making the same
CN100515921C (zh) * 2003-04-25 2009-07-22 富士通株式会社 微型结构体的制造方法以及微型结构体
US7295726B1 (en) * 2003-12-02 2007-11-13 Adriatic Research Institute Gimbal-less micro-electro-mechanical-system tip-tilt and tip-tilt-piston actuators and a method for forming the same
US7482730B2 (en) 2004-02-09 2009-01-27 Microvision, Inc. High performance MEMS scanner
US7442918B2 (en) 2004-05-14 2008-10-28 Microvision, Inc. MEMS device having simplified drive
IL165212A (en) 2004-11-15 2012-05-31 Elbit Systems Electro Optics Elop Ltd Device for scanning light
EP1760514A1 (en) 2005-09-05 2007-03-07 DATALOGIC S.p.A. Scanning device for an optical code reader
US8018579B1 (en) 2005-10-21 2011-09-13 Apple Inc. Three-dimensional imaging and display system
US7781310B2 (en) * 2007-08-07 2010-08-24 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor die singulation method
US8094352B2 (en) 2008-05-13 2012-01-10 Texas Instruments Incorporated Mirror assembly with recessed mirror
WO2009147654A1 (en) 2008-06-02 2009-12-10 Maradin Technologies Ltd. Gimbaled scanning micro-mirror apparatus
KR101279441B1 (ko) 2008-08-21 2013-07-05 삼성전자주식회사 멤스 미러, 미러 스캐너, 광주사 유닛 및 광주사 유닛을 채용한 화상형성장치
WO2010036807A1 (en) * 2008-09-24 2010-04-01 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Arrays of ultrathin silicon solar microcells
WO2010139050A1 (en) 2009-06-01 2010-12-09 Tiansheng Zhou Mems micromirror and micromirror array
EP2333603A1 (en) 2009-12-08 2011-06-15 Alcatel Lucent An optical beam scanner
US20110188054A1 (en) 2010-02-02 2011-08-04 Primesense Ltd Integrated photonics module for optical projection
US8330804B2 (en) 2010-05-12 2012-12-11 Microsoft Corporation Scanned-beam depth mapping to 2D image
US8456724B2 (en) 2010-06-17 2013-06-04 Touch Micro-System Technology Corp. Biaxial scanning mirror for image forming apparatus
US8654152B2 (en) 2010-06-21 2014-02-18 Microsoft Corporation Compartmentalizing focus area within field of view
CN103053167B (zh) 2010-08-11 2016-01-20 苹果公司 扫描投影机及用于3d映射的图像捕获模块
US20120236379A1 (en) 2010-08-23 2012-09-20 Lighttime, Llc Ladar using mems scanning
US8982440B2 (en) * 2011-05-12 2015-03-17 Calient Technologies, Inc. Microelectromechanical system with balanced center of mass
WO2013121366A1 (en) 2012-02-15 2013-08-22 Primesense Ltd. Scanning depth engine
US9329080B2 (en) 2012-02-15 2016-05-03 Aplle Inc. Modular optics for scanning engine having beam combining optics with a prism intercepted by both beam axis and collection axis
US9335220B2 (en) 2012-03-22 2016-05-10 Apple Inc. Calibration of time-of-flight measurement using stray reflections
WO2013140307A1 (en) 2012-03-22 2013-09-26 Primesense Ltd. Gimbaled scanning mirror array
AU2013294616B2 (en) 2012-07-26 2016-04-28 Apple Inc. Dual-axis scanning mirror
KR101748064B1 (ko) 2013-03-14 2017-06-15 유발 거슨 회전 성능이 강화된 mems 힌지

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020071169A1 (en) * 2000-02-01 2002-06-13 Bowers John Edward Micro-electro-mechanical-system (MEMS) mirror device

Also Published As

Publication number Publication date
TW201426848A (zh) 2014-07-01
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US9482863B2 (en) 2016-11-01
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KR20150063540A (ko) 2015-06-09

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