MEMS异形芯片的切割方法与流程

本发明属于mems微细加工技术领域，尤其涉及一种mems(micro-electro-mechanicalsystem，微机电系统)异形芯片的切割方法。

背景技术：

mems芯片的分离通常采用划片工艺实现。目前在mems晶圆划片领域，主要有砂轮划片和激光划片。其中，砂轮切割划片是目前应用最为广泛的切割技术，其机理是机械磨削。砂轮切割属于线性切割工艺，无法实现异形芯片的分离，且砂轮切割过程中由于存在机械接触，mems芯片边缘非常容易发生崩边，尤其是芯片背面崩边。而激光划片设备价格昂贵，还未能规模化应用，多数也属于线性切割，对晶圆正面和背面的机械应力，都会降低晶圆的机械强度，出现碎片、断裂等现象，且也无法实现异形芯片的正常分离。

在很多领域，由于封装或产品本身性能的要求，需将mems芯片做成异形的，如圆形、正五边形、正六边形等。因此，亟需一种新的mems异形芯片的切割方法，从而实现低成本、高效率的制备异形芯片。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种mems异形芯片的切割方法，旨在解决现有划片设备无法切割mems异形芯片的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种mems异形芯片的切割方法，包括：

确定mems晶圆正面异形芯片的划片道、并制备分离槽，所述分离槽的深度大于所述异形芯片的厚度；

在所述mems晶圆的正面粘贴第一胶膜，采用研磨的方法对所述mems晶圆的背面进行减薄加工，直至研磨掉所述分离槽的槽底；

在减薄后的mems晶圆背面粘贴第二胶膜，剥离所述第一胶膜，得到多个独立的mems异形芯片。

本申请实施例提供的mems异形芯片的切割方法，通过在mems晶圆的正面制备分离槽，然后将mems晶圆的背面研磨减薄，直到研磨掉分离槽的槽底，从而实现异形芯片的分离，且异形芯片的边缘非常齐整，机械强度高。而无需采用传统的划片工艺，有效避免了传统砂轮切割工艺在芯片表面、背面造成的崩裂以及在晶圆侧面造成的加工破损。本申请实施例提供的mems异形芯片的切割方法，不依赖于专门划片设备及划片工艺，即可实现mems异形芯片的切割，芯片可以任意布局，可以最大限度提高晶圆的利用率。

在一种可能的实现方式中，所述制备分离槽的方法为：drie干法刻蚀或湿法刻蚀。

在一种可能的实现方式中，所述分离槽的深度比所述异形芯片的厚度至少大3μm。

在一种可能的实现方式中，所述分离槽采用干法刻蚀制备时，所述分离槽的槽宽与槽深比为1:10～1:40。

在一种可能的实现方式中，所述mems晶圆的背面进行减薄加工采用的是机械研磨的方法。

在一种可能的实现方式中，所述研磨掉所述分离槽的槽底步骤之后，还包括：对所述mems晶圆的背面进行干式抛光，直至所述mems异形芯片达到预设的厚度。

在一种可能的实现方式中，所述第一胶膜为uv膜。

在一种可能的实现方式中，所述第二胶膜采用划片胶膜或晶片黏结薄膜。

在一种可能的实现方式中，所述制备分离槽的步骤，包括：

根据所述mems异形芯片的结构设计所述划片道的掩膜版；

通过光刻将所述划片道转移到所述mems晶圆正面的光刻胶上；

采用干法刻蚀或湿法刻蚀沿所述划片道刻蚀形成所述分离槽。

在一种可能的实现方式中，所述机械研磨速率为30μm/min。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的mems异形芯片的切割方法中的制备分离槽的剖面结构示意图；

图2是本发明实施例提供的mems异形芯片的切割方法中的粘贴第一胶膜的剖面结构示意图；

图3是本发明实施例提供的mems异形芯片的切割方法中的晶圆背面研磨后的剖面结构示意图；

图4是本发明实施例提供的mems异形芯片的切割方法中的粘贴第二胶膜的剖面结构示意图；

图5是本发明实施例提供的mems异形芯片的切割方法中的去除第一胶膜后的剖面结构示意图；

图中：1-分离槽，2-第一胶膜，3-第二胶膜。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

作为本发明的一种实施例，一种mems异形芯片的切割方法，包括：

s101:确定mems晶圆正面异形芯片的划片道、并制备分离槽1，所述分离槽1的深度大于所述异形芯片的厚度。

在本实施例中，制备分离槽1的步骤，包括：根据所述mems异形芯片的结构设计所述划片道的掩膜版；通过光刻将所述划片道转移到所述mems晶圆正面的光刻胶上；采用干法刻蚀或湿法刻蚀沿所述划片道刻蚀形成所述分离槽1。

在本实施例中，分离槽1的深度比异形芯片的厚度至少大3μm。

在本实施例中，采用drie干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺制备mems晶圆正面异形芯片的分离槽1，为提高晶圆利用面积，分离槽1的槽宽越小越好，但采用drie干法刻蚀工艺时分离槽1的槽宽的设计需考虑干法刻蚀工艺的工艺能力，及工艺的极限深宽比，分离槽1的槽宽与槽深比为1:10～1:40。

在本实施例中，分离槽1的槽宽的设计在满足工艺能力的前提下，可以按照后封装芯片分拣工艺的要求设计。

s102:在所述mems晶圆的正面粘贴第一胶膜，采用研磨的方法对所述mems晶圆的背面进行减薄加工，直至研磨掉所述分离槽1的槽底。

在本实施例中，第一胶膜2为uv膜。研磨前，粘贴第一胶膜2以保护芯片表面免受损伤，为保证第一胶膜2最后能够顺利剥离，不损坏芯片正面结构及功能模块且无胶膜残留，第一胶膜2采用uv膜，uv照射后胶膜粘性极低，可以顺利从芯片表面剥离。

在本实施例中，采用机械研磨的方法对mems晶圆的背面进行减薄加工。机械研磨，研磨一致性好，表面平整度高，研磨效率高。

在本实施例中，研磨掉分离槽1的槽底步骤之后，还包括：对mems晶圆的背面进行干式抛光，直至mems异形芯片达到预设的厚度。采用干式抛光工艺可以除去因研磨加工产生的研磨损伤，能够进一步提高芯片的抗折强度，同时实现芯片背面的镜面化，并减少芯片翘曲，提高芯片稳定性及可靠性。

s103:在减薄后的mems晶圆背面粘贴第二胶膜3，剥离所述第一胶膜2，得到多个独立的mems异形芯片。

本发明提供的mems异形芯片的切割方法，通过在mems晶圆的正面制备分离槽1，然后将mems晶圆的背面研磨减薄，直到研磨掉分离槽1的槽底，从而实现异形芯片的分离。本发明有机地将drie刻蚀工艺与机械研磨工艺融合在一起，提出了一种简单、低成本、高效率的mems异形芯片的制备方法，通过现有mems生产制造设备和工艺条件即可实现mems异形芯片的高品质分离制备，该方法不依赖于专门的划片设备，降低了生产成本，提高了生产效率。

在本实施例中，所述第二胶膜3采用划片胶膜或晶片黏结薄膜(daf膜)，可直接应用于后封装工艺中。

与现有切割技术相比，本发明通过采用干法刻蚀工艺及机械减薄工艺有机结合，实现了当前难于实现的mems异形芯片的制备。由于制备过程中不采用划片工艺，有效避免了传统砂轮切割工艺在芯片表面、背面造成的崩裂以及在晶圆侧面留下的加工破损，可使芯片的边缘非常齐整，且芯片机械强度高。刻蚀形成分离槽工艺及机械研磨工艺相比于传统切割工艺均属于并行工艺，极大地提高了异形芯片的分离效率；且能够实现超薄芯片的加工，有效避免超薄芯片在加工过程中的晶圆破损及背面崩裂严重的问题。本发明实施例中不依赖于专门划片设备及划片工艺，即可实现mems异形芯片的制备，芯片可以任意布局，可以最大限度提高晶圆利用率。

作为本发明的一种具体实施例，切割圆形芯片时的具体步骤为：

s201：通过drie干法刻蚀工艺制备mems晶圆正面圆形芯片的分离槽1，如图1所示，分离槽1宽5μm，分离槽1深160μm，圆形芯片预设厚度为150μm，初始mems晶圆厚度为400μm。

s202：在mems晶圆正面粘贴第一胶膜2，如图2所示。

s203：采用机械研磨工艺对mems晶圆背面进行减薄加工，mems晶圆减薄去除速率为30μm/min，当减薄到分离槽的槽底时，圆形芯片开始分离，继续减薄10μm，保证所有圆形芯片正常分离，如图3所示。

mems晶圆背面减薄时，前期采用机械研磨，去除速率30μm/min，减薄至153μm时，停止机械研磨，最后3μm采用干式抛光工艺进行去除。

s204：将完成分割的圆形芯片背面粘贴第二胶膜3，如图4所示。剥离mems晶圆正面第一胶膜2之后实现圆形芯片的分离，如图5所示。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。