一种MEMS硅晶圆片划片切割和结构释放方法技术

本发明专利技术涉及一种MEMS硅晶圆片划片切割和结构释放方法，包括以下步骤：在MEMS硅晶圆片背面贴UV膜；根据硅晶圆片厚度，设置硅晶圆片的第一次划片的厚度或划片刀的刀高；第一次划片的厚度为硅晶圆片厚度的40～55%；设置第二次划片的厚度为所述硅晶圆片的残留硅厚度(全划透)或刀高为最后需要保留的残留硅厚度加UV膜厚度(半划透)；划片完成后,消除UV膜粘性的80%～90%；在UV膜上拾取芯片或取下整张硅晶圆片放在设有滤孔的托盘内；再将托盘放入去胶液中去胶；脱液和脱水；结构释放。采用两次划片工艺，解决了厚大芯片的蹦边，硅屑沾污，划片导致芯片内应力大的问题；同时，采用了设计的专用托盘，解决了MEMS硅晶圆片的划片和结构释放之间先后顺序的矛盾。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种MEMS娃晶圆片划片切割和结构释放方法,属于微机电系统微细加工和晶圆划片和切割方法。
技术介绍
微机电系统(MEMS,Micro-electromechanical Systems)是一种基于微电子技术和微加工技术的一种高科技领域。MEMS技术可将机械构件、驱动部件、电控系统、数字处理系统等集成为一个整体的微型单元。MEMS器件具有微小、智能、可执行、可集成、工艺兼容性好、成本低等诸多优点。MEMS技术的发展开辟了一个全新的
和产业，采用MEMS技术制作的微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、真空微电子器件、电力电子器件等在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事，物联网以及其他领域中都有着十分广阔的应用前景。在MEMS器件的制造工艺中，很多复杂的三维或支撑结构都采用牺牲层释放工艺。即在形成微机械结构的空腔或可活动的微结构过程中，先在下层薄膜上用结构材料淀积所需的各种特殊结构件，再用刻蚀剂或蚀刻工艺气体将此层薄膜蚀刻掉，但不损伤微结构件，然后得到上层薄膜结构(空腔或微结构件)。由于被去掉的下层薄膜只起分离层作用，故称其为牺牲层(Sacrificial Layer)。常用的牺牲层材料有氧化娃、多晶娃、聚酰亚胺(Polyimide)等。利用牺牲层可制造出多种活动的微结构，如微型桥、悬臂梁、移动部件和质量块等。所以，MEMS器件制作完成后，MEMS结构释放(Release)是MEMS器件制造工艺中关键的一道工序。MEMS晶圆需要在完成前道各种制造工序后进行切割划片，把圆片切割成单个的芯片(Die)，然后进行测试封装。结构释放可以选择在划片之前进行，也可以选择在划片之后进行。但是，由于晶圆的芯片具有MEMS结构，所以在划片和结构释放的先后顺序上，二者存在矛盾，如果处理不好，会导致MEMS芯片损坏或全报废。硅晶圆片划片和MEMS结构释放先后顺序的冲突问题:1)如果MEMS圆片先划片，那么不利于后面进行结构释放；2)如果MEMS圆片先进行结构释放，那么不利于后面进行划片操作。原因在于:1)如果先划片，圆片分离为单个的Die，单个Die在后面清洗，去胶，结构释放过程中，需要进行反复的拾取，在拾取过程中，很容易损坏芯片的ASIC(Applicati0nSpecific Integrated Circuit)电路和MEMS结构；或静电防护不到位,ASIC芯片电路被静电放电击穿失效。2)如果先进行结构释放，传统的划片有冲水和清洗工艺，会导致MEMS结构破裂、桥损、甚至MEMS结构整体从ASIC电路上剥离；且划片过程中，会产生大量的硅屑沾污MEMS结构，导致MEMS结构无法进行正常的工作。如果是大芯片或晶圆没有经过一定的减薄处理，划片过程中很容易导致芯片崩边，裂纹，硅屑等异常。且上述工艺在划片过程中，对于厚大芯片容易产生的蹦边，硅屑沾污，划片导致芯片内应力大的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种MEMS硅晶圆片划片切割和结构释放方法，克服现有技术中的划片工艺对于较厚的大芯片容易产生的蹦边，硅屑沾污，划片导致芯片内应力大的缺陷问题；另外由于晶圆的芯片具有MEMS结构，所以在划片和结构释放的先后顺序上，二者存在矛盾的缺陷。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下:一种MEMS硅晶圆片划片切割和结构释放方法，包括以下步骤:步骤1:贴UV膜，在MEMS硅晶圆片背面贴UV膜；步骤2:第一次划片，将贴UV膜的硅晶圆片正面朝上放置在划片机的划片台上，根据硅晶圆片厚度，设置硅晶圆片的第一次划片的厚度或划片刀的刀高；第一次划片的厚度为硅晶圆片厚度的40%至55% ;设置划片刀的进刀速度小于10毫米/秒；设置硅晶圆片的划片参数，对硅晶圆片进行对位操作，进行第一次划片；步骤3:第二次划片，全划透时，设置第二次划片的厚度为所述硅晶圆片厚度或划片刀的刀高为UV膜厚度；半划透时，设置第二次划片的刀高为所述硅晶圆片需要保留的残留硅厚度加UV膜厚度，进行第二次划片；步骤4:划片后，对硅晶圆片进行划片后的清洗和甩干。步骤5:消除UV粘性，对划片后的硅晶圆片的背面的UV膜进行照射2 10分钟，消除UV膜粘性的80% 90% ；步骤6:湿法去胶，对半划片处理的硅晶圆片，揭下硅晶圆片背面的UV膜后，放置在设有滤孔的托盘内；对全划透处理的硅晶圆片，在UV膜上拾取芯片放在设有滤孔的十字架内；再将托盘放入去胶液中去胶；步骤7:脱液和脱水，将放置硅晶圆片或芯片的托盘浸入异丙醇(IPA)溶液中脱液和脱水；步骤8:结构释放，将放置硅晶圆片或芯片的托盘放在结构释放设备的工艺腔体(Chamber)中,进行结构释放。本专利技术的有益效果是:采用了两次划片工艺，第一次划圆片总厚度的45 55%或40 45%，第二次划透或者残留的一小部分硅厚度(在后期可以轻压滚裂开的厚度)解决了厚大芯片的蹦边，硅屑沾污，划片导致芯片内应力大的问题，且由于采用了设有滤孔的托盘可以实现去胶、清洗、结构释放在同一托盘中进行，多硅晶圆片和多芯片可同时进行结构释放，作业效率闻；成本低；不反复拾取芯片，良率闻，降低了成本，提闻了生广效率，更提闻了产品的良率，解决了划片和结构释放的先后顺序上二者之间的矛盾，会导致MEMS芯片损坏或全报废问题。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可做如下改进。进一步,还包括步骤9:对半划片处理的娃晶圆片，在结构释放后，对娃晶圆片的每个芯片进行电学测试；步骤10:测试结束后，对于半划片处理的硅晶圆片进行背面第二次贴膜，在按照划片痕迹X或Y方向用手从硅晶圆片背面贴膜处把硅晶圆片顶裂开，从背面用塑料滚轮轻滚，确保所有的芯片完全分开；步骤11:对步骤10处理后的硅晶圆片进行扩晶处理，使得芯片向四周扩散开。采用上述进一步方案的有益效果是:对半划片处理的硅晶圆片，可以在结构释放后，经过第二次贴膜和扩晶处理使得芯片散开，利于后面芯片的拾取。进一步，所述步骤11得到扩散开的芯片，每个芯片之间的间距大于120pm。采用上述进一步方案的有益效果是:圆片结构释放后，进行扩晶工艺，使每个芯片在UV膜或蓝膜之间相对引申间距大于120 u m,便于去除UV膜粘性后的芯片拾取。进一步，包括步骤12，在拾取芯片前，对第二次贴膜的UV膜进行照射2 10分钟，然后进行芯片的筛选拾取，放置在设有滤孔的托盘内。对放置在设有滤孔的托盘内芯片进行取用时，使用真空吸笔，吸住芯片背面，把芯片从滤孔向上顶出，再用另一支真空吸笔吸取芯片。进一步，所述托盘上设置有放置芯片的格子和放置硅晶圆片的十字架；所述托盘底部通过十字架隔开形成多个格子，每个所述格子内设置有两个相互平行的用来放置芯片的横梁；所述滤孔设置在所述横梁之间的托盘本体上。采用上述进一步方案的有益效果是:由于采用了该托盘，芯片或硅晶圆片可以实现去胶，清洗，释放一体进行。托盘用石英材料制成，可用做芯片的存储。由于工艺中采用了该托盘，解决了划片和MEMS芯片去胶，清洗和结构释放先后之间的矛盾问题，并且防止半划透的硅晶圆片在划片后揭膜、去胶、清洗和结构释放过程中裂开的问题。本专利技术还提供一种MEMS硅晶圆片划片切割和结构释放方法中使用的托盘，包括托盘本体，所述托盘本体底部上设置有滤孔，所述托盘本体底部通过十字架隔开形成多个格子，所述格本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MEMS硅晶圆片划片切割和结构释放方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：贴UV膜,在MEMS硅晶圆片背面贴UV膜；对硅晶圆片正面进行涂胶保护；步骤2：第一次划片，将贴UV膜的硅晶圆片正面朝上放置在划片机的划片台上，根据硅晶圆片厚度，设置硅晶圆片的第一次划片的厚度或划片刀的刀高；第一次划片的厚度为硅晶圆片厚度的40～55%；设置划片刀的进刀速度小于10毫米/秒；设置硅晶圆片的划片切割参数，对硅晶圆片进行对位操作，进行第一次划片；步骤3：第二次划片，全划透时，设置第二次划片的厚度为所述硅晶圆片厚度或划片刀的刀高为UV膜厚度；半划透时，设置第二次划片的刀高为所述硅晶圆片需要保留的残留硅厚度加UV膜厚度，进行第二次划片；步骤4：划片后，对硅晶圆片进行划片后的清洗和甩干；步骤5：消除UV粘性，对划片后的硅晶圆片的背面粘贴的UV膜进行照射2～10分钟，消除UV膜粘性的80%～90%；步骤6：湿法去胶，对半划透的硅晶圆片，揭下硅晶圆片背面的UV膜后，放置在设有滤孔的托盘内；对全划透的硅晶圆片，在UV膜上拾取芯片放在设有滤孔的托盘格子内；再将托盘放入去胶液中去胶；步骤7：去胶后，脱液和脱水，将放置硅晶圆片或芯片的托盘浸入异丙醇（IPA）溶液中脱液和脱水；步骤8：结构释放，将放置硅晶圆片或芯片的托盘放在结构释放设备的工艺腔体中，进行结构释放。...

【技术特征摘要】
1.一种MEMS硅晶圆片划片切割和结构释放方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:贴UV膜，在MEMS硅晶圆片背面贴UV膜；对硅晶圆片正面进行涂胶保护； 步骤2:第一次划片，将贴UV膜的硅晶圆片正面朝上放置在划片机的划片台上，根据硅晶圆片厚度，设置硅晶圆片的第一次划片的厚度或划片刀的刀高；第一次划片的厚度为硅晶圆片厚度的40 55% ;设置划片刀的进刀速度小于10毫米/秒；设置硅晶圆片的划片切割参数，对硅晶圆片进行对位操作，进行第一次划片； 步骤3:第二次划片，全划透时，设置第二次划片的厚度为所述硅晶圆片厚度或划片刀的刀高为UV膜厚度；半划透时，设置第二次划片的刀高为所述硅晶圆片需要保留的残留硅厚度加UV膜厚度，进行第二次划片； 步骤4:划片后，对硅晶圆片进行划片后的清洗和甩干； 步骤5:消除UV粘性，对划片后的硅晶圆片的背面粘贴的UV膜进行照射2 10分钟，消除UV膜粘性的80% 90% ； 步骤6:湿法去胶，对半划透的硅晶圆片，揭下硅晶圆片背面的UV膜后，放置在设有滤孔的托盘内；对全划透的硅晶圆片，在UV膜上拾取芯片放在设有滤孔的托盘格子内；再将托盘放入去胶液中去胶； 步骤7:去胶后，脱液和脱水，将放置硅晶圆片或芯片的托盘浸入异丙醇(IPA)溶液中脱液和脱水； 步骤8:结构释放，将放置硅晶圆片或芯片的托盘放在结构释放设备的工艺腔体中，进行结构释放。2.根据权利要求1所述 一种MEMS硅晶圆片划片切割和结构释放方法，其特征在于，还包括步骤9:对半划片处理的硅晶圆片，在结构释放后，对硅晶圆片的每个芯片进行电学测试； 步骤10:测试结束后，对于半划片处理的硅晶圆片进行背面第二次贴膜，再按照划片痕迹X或Y方向用手从硅晶圆片背面贴膜处把硅晶圆片顶裂开，从背面用塑料滚轮轻滚，确保所有的芯片完全分开； 步骤11:对步骤10处理后的硅晶圆片进行扩晶处理，使芯片向四周...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘先锋，杨水长，王宏臣，孙瑞山，
申请(专利权)人：烟台睿创微纳技术有限公司，
类型：发明
国别省市：