TWI650540B - 利用微機電製程製造氣體偵測器的方法 - Google Patents

Abstract

一種利用微機電製程製造氣體偵測器的方法，其步驟為：提供一微機電系統晶圓，其具複數個彼此相鄰的單元，該些單元分別具有一頂部、一自該頂部周緣延伸的側擋部以及一由該頂部、該側擋部圍繞而形成的凹槽，再利用陽極接合的方式將一結構強化層與該微機電系統晶圓接合，接著設置一黏結膠帶，再沿著該些單元的該些側擋部連接處進行切割，而產出氣體偵測單元，最後透過該黏結膠帶使該氣體偵測單元黏結於一基板上，而形成一氣體偵測器，藉由該結構強化層的設置，可以提高元件的強度，防止該微機電系統晶圓產生崩邊，以提高整體良率並降低成本。

Description

利用微機電製程製造氣體偵測器的方法

本發明為有關一種微機電製程，尤指一種利用微機電製程製造氣體偵測器的方法。

微機電系統(Microelectromechanical Systems，縮寫為MEMS)是將微電子技術與機械工程融合到一起的一種工業技術，其係用以進行感測或執行功能的一項關鍵零組件，在裝置上既擁有電子訊號的處理能力，且又有機械結構的運動能力，已廣泛應用在現在生活中的各種產品之上，如加速計、檢測器、致動器等等。

如中華民國專利公告第I552945號之「具多重電極的微機電裝置及其製作方法」，其包含有一基板、一第一電極、一第二電極以及一第三電極，該第一電極設置於該基板，該第二電極設置於該基板並包含一感測部及一固定部，該第三電極設置該基板，其中，當該感測部形變時，該固定部與該第三電極間具有一預設固定距離，其中該固定部與該第三電極間定義一參考電容。

一般而言，於微機電製程中，為了有效集中熱源，通常會於結構上設計出一個可以容納空氣的凹槽，然而，此凹槽會使得整體元件的強度減低，而於後續加工時，容易在切割時產生崩邊，而導致凹槽內會容易積 累切割所產生的殘留物或是清潔液，造成整體良率下降以及成本的提高，因此，如何解決上述問題，實為相關業者所共同努力的課題。

本發明的主要目的，在於解決因凹槽而使得整體元件的強度降低，導致切割時容易產生崩邊，而造成整體良率下降以及成本的提高的問題。

為達上述目的，本發明提供一種利用微機電製程製造氣體偵測器的方法，包含有以下步驟：S1：提供一微機電系統晶圓，該微機電系統晶圓具複數個彼此相鄰的單元，該單元分別具有一頂部、一自該頂部周緣延伸的側擋部以及一由該頂部、該側擋部圍繞而形成的凹槽，該些單元的該些側擋部彼此相連接；S2：利用陽極接合的方式將一結構強化層與該微機電系統晶圓接合，且該結構強化層覆蓋住該些凹槽：S3：設置一黏結膠帶於該結構強化層遠離該微機電系統晶圓之一側；S4：沿著該些單元的該些側擋部連接處進行切割，並同時切割該結構強化層與該黏結膠帶，而切割出複數個各包含有該凹槽的氣體偵測單元；以及S5：透過該黏結膠帶使該氣體偵測單元黏結於一基板上，而形成一氣體偵測器。

綜上所述，本發明具有以下特點：

一、藉由該結構強化層的設置，可以提高整體的強度，防止該微機電系統晶圓於切割時產生崩邊的問題，而可提高整體良率並降低成本。

二、本發明利用該黏結膠帶直接黏結於該基板，相較於習知利用液態接著劑黏結，不會有溢膠或是塗佈不均而造成該氣體偵測單元傾斜的問題。

三、利用陽極接合的方式進行接合，可以減輕因加熱而對該微機電系統晶圓造成的損傷，且無須利用黏結劑，使該結構強化層與該微機電系統晶圓接合的平整度高，不會有傾斜的問題。

10‧‧‧微機電系統晶圓

11‧‧‧單元

111‧‧‧頂部

112‧‧‧側擋部

113‧‧‧凹槽

20‧‧‧結構強化層

30‧‧‧黏結膠帶

31‧‧‧黏結層

32‧‧‧保護層

40‧‧‧氣體偵測單元

50‧‧‧基板

60‧‧‧氣體偵測器

70‧‧‧吸引裝置

80‧‧‧推頂裝置

S1~S5、S5A、S5B‧‧‧步驟

圖1，為本發明一實施例的流程示意圖。

圖2A~2F，為本發明一實施例的局部剖面製作流程示意圖。

有關本發明的詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：請參閱「圖1」及「圖2A」至「圖2F」所示，本發明為一種利用微機電製程製造氣體偵測器的方法，包含有以下步驟：

步驟S1：如「圖2A」所示，提供一微機電系統晶圓10，該微機電系統晶圓10具複數個彼此相鄰的單元11，而該些單元11分別具有一頂部111、一側擋部112以及一凹槽113，該側擋部112自該頂部111之周緣延伸，且該凹槽113係由該頂部111、該側擋部112圍繞而成，而該些單元11係透過該些側擋部112彼此相連接而形成該微機電系統晶圓10。而於本實施例中，該微機電系統晶圓10的材質為矽，該凹槽113係為利用蝕刻的方式製成，但不以此為限。

步驟S2：如「圖2B」所示，利用陽極接合的方式將一結構強化層20與該微機電系統晶圓10接合，且該結構強化層20會覆蓋住該些凹槽113，且為了減少熱散失，本實施例係於負壓的環境下做陽極接合，如此可以減少該凹槽113中的空氣，有效的避免空氣熱對流傳熱、集中熱源。其中，該 結構強化層20的材質選自於玻璃、硼矽玻璃或其組合等等，且其厚度介於1毫米(mm)至0.2毫米(mm)之間。而陽極接合可以減輕因加熱而對該微機電系統晶圓10造成的損傷，且無須利用黏結劑，使該結構強化層20與該微機電系統晶圓10接合的平整度高，不會有傾斜的問題。於本發明之一較佳實施例中，該結構強化層20係採用BF33玻璃，而該微機電系統晶圓10的材質為矽。

步驟S3：接著如「圖2C」所示，設置一黏結膠帶30於該結構強化層20遠離該微機電系統晶圓10之一側，該黏結膠帶30可以為黏晶切割膠帶(Die attach film，DAF)或切割膠帶(Dicing tape)，但不以此為限，此外，該黏結膠帶30更包含有一相鄰於該結構強化層20的黏結層31，以及一遠離於該結構強化層20的保護層32，該保護層32係用以防止灰塵沾附到該黏結層31，以保護該黏結層31的黏性。

步驟S4：再如「圖2D」所示，沿著該些單元11的該些側擋部112的連接處進行切割，並同時切割該結構強化層20與該黏結膠帶30，而切割出複數個氣體偵測單元40，該些氣體偵測單元40各包含有一個該凹槽113，於本實施例中，係利用一雷射(圖未示)對該微機電系統晶圓10、該結構強化層20、該黏結膠帶30進行切割，而該雷射位於該微機電系統晶圓10遠離該結構強化層20之一側，利用雷射取代傳統加工方式，不會產生靜電，且沒有刀削力的作用，可以避免該微機電系統晶圓10、該結構強化層20的損傷及可能殘留的內應力，且雷射可以瞬間完成加工且熱影響區域極小，確保高精密加工及減低熱引起的殘留的內應力，又因雷射加工不需要設置冷卻液，可以減少後續清潔問題及衍生的耗材所造成的污染。且藉由該結構強化層20的設置，可以提高整體元件的強度，防止切割時產生崩邊，提高整體良率並降低成本。

此外，該黏結膠帶30可以確實黏附住該結構強化層20，防止切割後，四處散落的問題，且該雷射透過系統控制並不會切割掉該黏結膠帶30之該保護層32。

步驟S5：最後如「圖2E」至「圖2F」所示，透過該黏結膠帶30使該氣體偵測單元40黏結於一基板50上，而形成一氣體偵測器60。於此步驟中，更包含有以下步驟：

步驟S5A：先利用一吸引裝置70自該微機電系統晶圓10之一側吸取該氣體偵測單元40，與此同時，更可以利用一推頂裝置80自該黏結膠帶30之一側推頂該氣體偵測單元40，以利於該吸引裝置70吸附住該氣體偵測單元40，並位移對應至該基板50。

步驟S5B：接著下放該氣體偵測單元40至該基板50上，並透過該黏結膠帶30之該黏結層31使該氣體偵測單元40黏結於該基板50上，而形成該氣體偵測器60。藉此，透過該黏結膠帶30不會有一般液態接著劑所造成之溢膠或該微機電系統晶圓10傾斜的問題。

綜上所述，本發明具有以下特點：

一、利用陽極接合可以減輕因加熱而對該微機電系統晶圓造成的損傷，且無須利用黏結劑，使該結構強化層與該微機電系統晶圓接合的平整度高，防止傾斜的問題。

二、藉由於負壓的環境下做陽極接合，可以減少該凹槽中的空氣，有效的避免空氣熱對流傳熱、集中熱源。

三、利用雷射進行切割，取代傳統加工方式，沒有刀削力的作用，可以避免該微機電系統晶圓、該結構強化層的損傷及可能殘留的內應力，且雷射的精度高、熱影響區域極小又不需要設置冷卻液，可以減少後續清潔問題及衍生的耗材所造成的污染。

四、藉由該結構強化層的設置，可以提高整體元件的強度，防止切割時產生崩邊，提高整體良率並降低成本。

五、透過該黏結膠帶的設置，可以取代傳統利用的液態接著劑，以防止溢膠或該微機電系統晶圓傾斜的問題。

以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅為本發明的一較佳實施例而已，當不能限定本發明實施的範圍。即凡依本發明申請範圍所作的均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明的專利涵蓋範圍內。

Claims (10)

1. 一種利用微機電製程製造氣體偵測器的方法，依序包含有以下步驟：S1：提供一微機電系統晶圓，該微機電系統晶圓具複數個彼此相鄰的單元，該些單元分別具有一頂部、一自該頂部周緣延伸的的側擋部以及一由該頂部、該側擋部圍繞而形成的凹槽，該些單元的該些側擋部彼此相連接；S2：利用陽極接合的方式將一結構強化層與該微機電系統晶圓接合，且該結構強化層覆蓋住該些凹槽；S3：設置一黏結膠帶於該結構強化層遠離該微機電系統晶圓之一側；S4：沿著該些單元的該些側擋部連接處進行切割，並同時切割該結構強化層與該黏結膠帶，而切割出複數個各包含有該凹槽的氣體偵測單元；以及S5：透過該黏結膠帶使該氣體偵測單元黏結於一基板上，而形成一氣體偵測器。
2. 如申請專利範圍第1項所述之利用微機電製程製造氣體偵測器的方法，其中該結構強化層的材質選自於玻璃、硼矽玻璃及其組合所組成之群組。
3. 如申請專利範圍第1項所述之利用微機電製程製造氣體偵測器的方法，其中該結構強化層、該微機電系統晶圓係於負壓的環境下做陽極接合。
4. 如申請專利範圍第1項所述之利用微機電製程製造氣體偵測器的方法，其中於步驟S4中，係利用一雷射對該微機電系統晶圓、該結構強化層、該黏結膠帶進行切割，該雷射位於該微機電系統晶圓遠離該結構強化層之一側。
5. 如申請專利範圍第1項所述之利用微機電製程製造氣體偵測器的方法，其中該黏結膠帶為黏晶切割膠帶或切割膠帶。
6. 如申請專利範圍第1項所述之利用微機電製程製造氣體偵測器的方法，其中該結構強化層的厚度介於1毫米至0.2毫米之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之利用微機電製程製造氣體偵測器的方法，其中於步驟S5之中，更包含有以下步驟：S5A：利用一吸引裝置自該微機電系統晶圓之一側吸取該氣體偵測單元，並位移對應至該基板；以及S5B：透過該黏結膠帶使該氣體偵測單元黏結於該基板上，而形成該氣體偵測器。
8. 如申請專利範圍第7項所述之利用微機電製程製造氣體偵測器的方法，其中於步驟S5A中，更利用一推頂裝置自該黏結膠帶之一側推頂該氣體偵測單元。
9. 如申請專利範圍第1項所述之利用微機電製程製造氣體偵測器的方法，其中該黏結膠帶更包含有一相鄰於該結構強化層的黏結層，以及一遠離於該結構強化層的保護層。
10. 一種利用微機電製程製造氣體偵測器的方法，依序包含有以下步驟：S1’：提供一微機電系統晶圓，該微機電系統晶圓具複數個彼此相鄰的單元，該些單元分別具有一頂部、一自該頂部周緣延伸的的側擋部以及一由該頂部、該側擋部圍繞而形成的凹槽，該些單元的該些側擋部彼此相連接；S2’：利用陽極接合的方式將一結構強化層與該微機電系統晶圓接合，且該結構強化層覆蓋住該些凹槽，其中，該結構強化層遠離該微機電系統晶圓之一側設有一黏結膠帶； S3’：沿著該些單元的該些側擋部連接處進行切割，並同時切割該結構強化層與該黏結膠帶，而切割出複數個各包含有該凹槽的氣體偵測單元；以及S4’：透過該黏結膠帶使該氣體偵測單元黏結於一基板上，而形成一氣體偵測器。