芯片的分离方法以及晶圆与流程

本发明涉及芯片技术领域，特别是涉及一种芯片的分离方法以及晶圆。

背景技术：

芯片如微流控芯片由于体积小、成本低、便于携带、分析速度快、分析所需样品少等特点在生命科学、医学、食品和环境卫生检查等领域得到了广泛应用。

其中，硅基的微流控芯片由于生产工艺与集成电路相似，利用成熟的集成电路生产工艺很容易实现微流控芯片的大规模批量化生产，生产效率高，但也存在相应的弊端，主要表现为批量化生产的芯片在划片时，切割刀片在高转速下容易使得晶圆产生碎屑，在切割过程中，冷却液通过切割刀片带动进入切割部位进行冷却并移除切割时产生的碎屑，而由于芯片的孔道处于开放状态，不可避免的冷却液会带着碎屑进入到微流控芯片的孔道内，影响芯片的性能。

因此，亟需一种新的芯片的分离方法以及晶圆。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种芯片的分离方法以及晶圆，芯片的分离方法能够满足芯片的分离成型要求，同时能够避免碎屑进入芯片的孔道内，保证芯片的性能。

一方面，根据本发明实施例提出了一种芯片的分离方法，包括：

提供阵列基体，阵列基体包括底板以及多个具有孔道的芯片单元，多个芯片单元间隔分布于底板；在阵列基板上沉积预定厚度的固相介质，并使得固相介质填充于孔道；在阵列基板上键合盖板，盖板覆盖芯片单元，以形成晶圆；切割晶圆并形成多个切割体，每个切割体包括芯片单元；去除切割体的上固相介质，以成型具有孔道的芯片。

根据本发明实施例的一个方面，去除切割体上的固相介质，以成型具有孔道的芯片的步骤具体包括：提供固相介质用腐蚀液；将切割体置于腐蚀液中预定时间，通过腐蚀液作用于固相介质并使得固相介质与孔道分离，以成型具有孔道的芯片。

根据本发明实施例的一个方面，去除切割体上的固相介质，以成型具有孔道的芯片的步骤还包括：加热所述腐蚀液，和/或，使切割体相对腐蚀液振动。

根据本发明实施例的一个方面，底板由硅片制成，盖板由硅片制成，固相介质为金，腐蚀液包括碘和碘化钾；或者，固相介质为铝，腐蚀液包括磷酸、硝酸以及醋酸的混合溶液。

根据本发明实施例的一个方面，底板由硅片制成，盖板由玻璃片制成，固相介质为氮化硅，腐蚀液包括磷酸；或者，固相介质为氧化硅，腐蚀液包括氢氟酸与氟化铵混合液。

根据本发明实施例的一个方面，在阵列基板上键合盖板，盖板覆盖芯片单元，以形成晶圆的步骤之前，芯片的分离方法还包括：采用化学机械抛光去除至少部分固相介质，以使底板设置芯片单元的表面至少部分暴露于固相介质的外侧并形成键合区域。

根据本发明实施例的一个方面，在阵列基板上键合盖板，盖板覆盖芯片单元，以形成晶圆的步骤之前，芯片的分离方法还包括：采用化学机械抛光去除至少部分固相介质，以使底板设置芯片单元的表面的外缘处对应固相介质的厚度为

根据本发明实施例的一个方面，固相介质的熔点大于400℃。

另一方面，根据本发明实施例提出了一种晶圆，包括：阵列基体，包括底板以及多个具有孔道的芯片单元，多个芯片单元间隔分布于底板；固相介质，沉积于阵列基体并填充孔道；盖板，与阵列基板键合并覆盖芯片单元。

根据本发明实施例的另一个方面，固相介质为金、铝、氧化硅或者氮化硅。

根据本发明实施例提供的芯片的分离方法以及晶圆，芯片的分离方法通过在阵列基体上直接沉积预定厚度的固相介质，并使得固相介质填充于芯片单元的孔道，使得阵列基板与盖板在键合后形成的晶圆被切割成多个切割体时，固相介质能够阻止晶圆在被切割的过程中产生的碎屑进入芯片单元的孔道内，当切割完成后通过去除各切割体内沉积的固相介质即可，不仅能够满足具有孔道的芯片的成型要求，同时还能够使得成型的芯片具有更好的性能。

附图说明

下面将参考附图来描述本发明示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本发明一个实施例的芯片的分离方法的流程示意图；

图2是本发明实施例晶圆的分解图；

图3是本发明另一个实施例的芯片的分离方法的流程示意图；

图4是本发明实施例的芯片的分离方法中固相介质被去除后阵列基板与固相介质的示意图；

图5是本发明又一个实施例的芯片的分离方法的流程示意图；

图6是本发明再一个实施例的芯片的分离方法的流程示意图。

其中：

10-阵列基体；

11-底板；111-承载面；112-外周面；113-底面；12-芯片单元；

20-固相介质；

30-盖板；

x-厚度方向。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本发明造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的芯片的分离方法以及晶圆的具体结构进行限定。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了更好地理解本发明，下面结合图1至图6根据本发明实施例的用于芯片的分离方法以及晶圆进行详细描述。

请一并参阅图1以及图2，图1示出了本发明一个实施例的芯片的分离方法的流程示意图，图2示出了本发明实施例晶圆的分解图。

本发明实施例提供一种芯片的分离方法，包括：

s100、提供阵列基体10，阵列基体10包括底板11以及多个具有孔道的芯片单元12，多个芯片单元12间隔分布于底板11。

s200、在阵列基体10上沉积预定厚度的固相介质20，并使得固相介质20填充于孔道。

s300、在阵列基体10上键合盖板30，盖板30覆盖芯片单元12，以形成晶圆。

s400、切割晶圆并形成多个切割体，每个切割体包括芯片单元12；

s500、去除切割体上的固相介质20，以成型具有孔道的芯片。

本发明实施例提供的芯片的分离方法，能够满足芯片的切割成型要求，同时能够避免碎屑进入芯片的孔道内，保证芯片的性能。

可选的，在步骤s100中，提供的阵列基体10可以是提前预制好的，当然也可以是现场预制的。可选的，底板11可以为圆形板，底板11在自身厚度方向x具有相对设置的底面113、承载面111以及围合底面113设置的外周面112，多个芯片单元12位于承载面111所在侧。可选的，多个芯片单元12在底板11上可以行列分布，相邻两个芯片单元12彼此之间相互间隔并形成切割区域。

可选的，在步骤s200中，在阵列基体10上沉积预定厚度的固相介质20具体可以在多个芯片单元12所在的承载面111侧沉积固相介质20，沉积的厚度可以根据固相介质20的形式以及阵列基体10的尺寸要求设置，只要使得固相介质20能够填充于各芯片单元12的孔道即可。

在一些可选的实施例中，固相介质20可以覆盖阵列基体10远离其底面113的承载面111，易于固相介质20的沉积，进而能够更好的保证孔道的填充要求。

可选的，在步骤s300中，所提供的盖板30的结构形状可以与底板11的结构形状相匹配，可选的，其同样可以为圆形板，盖板30在底板11的厚度方向x上与底板11相互层叠并通过键合的方式相互连接，以覆盖各芯片单元12。

在一些可选的示例中，在步骤s400中，可以通过切割相邻两个芯片单元12之间的间隔区域(即切割区域)使得芯片单元12彼此分离，形成多个切割体。由于每个芯片单元12的孔道内均被固相介质20填充，因此在对晶圆进行切割时，固相介质20能够阻止晶圆在被切割的过程中产生的碎屑进入芯片单元12的孔道内。

在步骤s500中，当切割完成后去除各切割体内的沉积的固相介质20，既能够满足具有孔道的芯片的成型要求，同时还能够使得成型的芯片具有更好的性能。且只需要通过沉积的方式形成固相介质20即可，操作流程简单，并节约工时。

在一些可选的实施例中，上述各实施例提供的芯片的分离方法，其固相介质20的熔点大于等于400℃。通过限定固相介质20的熔点采用上述数值范围，即能够满足对孔道的填充效果，避免碎屑进入孔道内，同时，还能够避免盖板30与阵列基体10在键合时因升温导致固相介质20相变问题的发生，进而避免因相变导致孔道内出现孔隙的问题发生。

请一并参阅图3，图3示出了本发明另一个实施例的芯片的分离方法的流程示意图。

在一些可选的实施例中，上述各实施例提供的芯片的分离方法，其步骤s500具体包括：

s510、提供固相介质20用腐蚀液；

s520、将切割体置于腐蚀液中预定时间，通过腐蚀液作用于固相介质20并使得固相介质20与孔道分离，以成型具有孔道的芯片。

通过利用腐蚀液与固相介质20作用使其与孔道分离的方式，操作简单，能够保证固相介质20与孔道的分离效果的可靠性。

可选的，腐蚀液的成分具体可以根据固相介质20的材质进行设定，只要能够保证与固相介质20反应，使固相介质20与孔道分离均可。

在一些可选的实施例中，底板11可以由硅片制成，盖板30也可以由硅片制成，此时，固相介质20可以为金属介质，在一些可选的示例中，固相介质20可以为金，在步骤s300中，阵列基体10在与盖板30键合时，金可以与硅通过形成金硅共熔物而达到键合。在步骤s500时，金对应的腐蚀液可以为碘与碘化钾的混合溶液，只要满足与切割体上的固相介质20反应并使其与孔道分离即可。

可以理解的是，固相介质20不限于为金，在一些其他的示例中，固相介质20也可以为铝，此时，腐蚀液可以包括磷酸、硝酸以及醋酸的混合溶液，磷酸为主要成分。可选的，腐蚀液包含磷酸、硝酸以及醋酸的比例可以为16：1：3，腐蚀液采用该种成分比例能够进一步优化铝的分离效果，保证成型的芯片的性能。

可以理解的是，当固相介质20采用金属介质时，金属介质不限于为金以及铝，也可以为其他金属介质，只要能够满足孔道的填充要求，同时固相介质20本身的熔点大于盖板30与阵列基体10之间的键合温度均可，在此就不一一列举。

可以理解的是，固相介质20并不限于为金属介质，在一些其他的示例中，固相介质20也可以为非金属介质，一些可选的示例中，固相介质20可以为氧化硅，此时，对应的腐蚀液可以为氢氟酸与氟化铵混合液。

当然，在有些示例中，固相介质20当采用非金属介质时，固相介质20还可以为氮化硅，此时腐蚀液可以采用磷酸溶液，可选为85％的磷酸溶液，同样可以满足固相介质20对孔道的填充要求以及晶圆切割后固相介质20与孔道的分离要求。

在一些可选的实施例中，上述各实施例提供的芯片的分离方法，其步骤s500还可以进一步包括对加热腐蚀液的步骤，以提高腐蚀液的温度，进而提高腐蚀液与固相介质20的反应速率。

腐蚀液所需温度可以根据固相介质20的材质以及腐蚀液的成分进行限定，在一些可选的示例中，以固相介质20为氮化硅，腐蚀液采用磷酸溶液为例，可以将腐蚀液升温至130℃～150℃之间的任意数值，包括130℃、150℃两个端值，通过对腐蚀液进行升温，使得固相介质20与孔道的分离速率提高1.5倍及以上。

作为一种可选的实施方式，上述各实施例提供的芯片的分离方法，其步骤s500进一步包括使得切割体在腐蚀液中振动步骤，通过使得切割体在腐蚀液中振动，能够进一步加快固相介质20与孔道的分离速率。在一些可选的实施例中，可以通过超声波等方式使得切割体振动，进而满足提高固相介质20与孔道的分离速率的要求。

请一并参阅图4以及图5，图4示出了本发明实施例的芯片的分离方法中固相介质20被去除后阵列基体10与固相介质20的示意图，图5示出了本发明又一个实施例的芯片的分离方法的流程示意图。

作为一种可选的实施方式，上述各实施例提供的芯片的分离方法，在步骤s300之前，芯片的分离方法还包括步骤s600：

去除至少部分固相介质20，以使底板11设置芯片单元12的表面至少部分暴露于固相介质20的外侧并形成键合区域。通过将底板11设置芯片单元12的表面至少部分暴露于固相介质20的外侧并形成键合区域，使得在执行步骤s300时，能够有效的避免固相介质20对键合产生影响，保证盖板30与阵列基体10之间键合连接的稳定性。

例如，在固相介质20为铝、氧化硅或者氮化硅时，均可通过去除至少部分固相介质20，以使底板11设置芯片单元12的表面至少部分暴露于固相介质20的外侧并形成键合区域保证盖板30与阵列基体10之间的键合要求。

在一些可选的实施例中，可以采用化学机械抛光去除至少部分固相介质20，以使底板11设置芯片单元12的表面至少部分暴露于固相介质20的外侧并形成键合区域。采用化学机械抛光方式，可以精准的控制固相介质20被去除的厚度以及去除的位置。

请一并参阅图6，图6示出了本发明再一个实施例的芯片的分离方法的流程示意图，当然，在一些其他的示例中，上述实施例提供的芯片的分离方法，在步骤s300之前，芯片的分离方法还可以包括步骤s700：

去除至少部分固相介质20，使得底板11设置芯片单元12的表面的外缘处对应固相介质20的厚度为(埃米)～(埃米)之间的任意数值，包括两个端值，可选为之间的任意数值。由于部分材质的固相介质20能够与盖板30键合，例如金，因此在步骤s300之前，可以不必使得底板11设置芯片单元12的表面至少部分暴露于固相介质20的外侧，只需要将其进行磨屑，改变其厚度，可以改变沉积后形成的固相介质20的平整性，更利于步骤s300的实施，保证盖板30与阵列基体10之间的键合要求，同时，能够有效的降低键合难度。同时，限制固相介质20的厚度为之间的任意数值，能够保证与盖板键合时所需厚度，进而保证与盖板的键合要求，同时，能够使得固相介质的厚度适中，避免材料浪费。

同样的，在一些可选的实施例中，可以采用化学机械抛光去除至少部分固相介质20，以使底板11设置芯片单元12的表面的外缘处对应固相介质20的厚度为之间的任意数值。采用化学机械抛光方式，可以精准的控制固相介质20被去除的厚度以及去除的位置。

由此，本发明实施例提供的芯片的分离方法，通过在阵列基体10上直接沉积预定厚度的固相介质20，并使得固相介质20填充于孔道，使得阵列基体10与盖板30在键合后形成的晶圆别切割成多个切割体时，固相介质20能够阻止晶圆在被切割的过程中产生的碎屑进入芯片单元12的孔道内，当切割完成后去除各切割体内的沉积的固相介质20，既能够满足具有孔道的芯片的成型要求，同时还能够使得成型的芯片具有更好的性能。

作为一种可选的实施方式，本发明实施例还提供一种新的晶圆，包括阵列基体10、固相介质20以及盖板30，阵列基体10包括底板11以及多个具有孔道的芯片单元12，多个芯片单元12间隔分布于底板11。固相介质20沉积于阵列基体10并填充孔道，盖板30与阵列基体10键合并覆盖芯片单元12。

可选的，阵列基体10以及盖板30的结构形式同上述在芯片的分离方法中的介绍，在此就不重复赘述。

在一些可选的实施例中，固相介质20可以覆盖阵列基体10远离底板11的底面113一侧的承载面111，更利于固相介质20的沉积，且能够保证各芯片单元12的孔道的填充需求。

在一些可选的示例中，固相介质20可以为金属介质，例如可以为金、铝，当然，在一些其他的示例中，也可以为非金属介质，例如可以为氧化硅或者氮化硅等，上述四种固相介质20的成分只是举例说明几种可选的实施方案，但不限于此，只要能够满足孔道的填充需求，且能够避免对阵列基体10与盖板30之间的键合连接产生影响，同时能够保证被划片切割后可以通过相应的腐蚀液去除均可。

由此，本发明实施例提供的晶圆，由于在芯片单元12的孔道内沉积有固相介质20，使得晶圆在被划片分离，以成型芯片的过程中，固相介质20能够有效的阻击切割产生的碎屑进入孔道内，进而保证分离成型的芯片的功能。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。