微機電系統器件在製造過程中的加固方法

2023-06-19 07:34:21

微機電系統器件在製造過程中的加固方法
【專利摘要】本發明公開了一種微機電系統器件在製造過程中的加固方法，包括下列步驟：步驟一，在玻璃片上塗覆光刻膠；步驟二，將圓片與所述玻璃片對齊疊放在一起；步驟三，利用矽片與玻璃的陽極鍵合工藝，將玻璃片塗有光刻膠的一面與所述圓片鍵合在一起；步驟四，利用溼法去膠工藝的去膠溶液，將所述圓片脫離所述玻璃片。本發明解決了後續傳輸工序中圓片的碎片問題。穿孔腐蝕及後續的傳輸完成後再通過溼法去膠將光刻膠去除，就能很輕易的將圓片從玻璃片上脫離，因此用於加固的玻璃片不會對圓片造成影響。
【專利說明】微機電系統器件在製造過程中的加固方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及微觀結構技術，特別是涉及一種微機電系統器件在製造過程中的加固 方法。

【背景技術】
[0002] 對於微機電系統（Micro Electro Mechanical Systems, MEMS)器件中一些特殊的 產品，例如一種微鏡產品，需要將圓片（Wafer)腐蝕出直徑600微米的通孔空腔，使組合膜 (多晶/Si02等）可以在空腔內轉動，以實現產品分光/轉換等功能。而由於圓片本身只有 400微米厚，腐蝕後再進行圓片後續的傳輸工序容易造成碎片。類似的，採用背面深槽腐蝕 350微米工藝的MEMS產品，在進行正面的腐蝕工藝時也同樣會遇到易碎片的問題。
[0003] -種解決方案是將圓片加厚，在傳輸等工序完成後再進行減薄。但這種方法較為 複雜，不易實現。


【發明內容】

[0004] 基於此，為了解決一些特殊結構的MEMS產品在製造過程中易碎片的問題，有必要 提供一種微機電系統器件在製造過程中的加固方法。
[0005] -種微機電系統器件在製造過程中的加固方法，包括下列步驟：步驟一，在玻璃片 上塗覆光刻膠；步驟二，將圓片與所述玻璃片對齊疊放在一起；步驟三，利用矽片與玻璃的 陽極鍵合工藝，將玻璃片塗有光刻膠的一面與所述圓片鍵合在一起；步驟四，利用溼法去膠 工藝的去膠溶液，將所述圓片脫離所述玻璃片。
[0006] 在其中一個實施例中，所述步驟三和步驟四之間還包括對所述矽片未與玻璃片鍵 合的一面進行腐蝕以形成穿孔的步驟。
[0007] 在其中一個實施例中，所述步驟一之前還包括在所述玻璃片上形成遮光膜的步 驟。
[0008] 在其中一個實施例中，所述遮光膜為鋁膜。
[0009] 在其中一個實施例中，所述鋁膜的厚度為2000埃。
[0010] 在其中一個實施例中，所述步驟一是將光刻膠塗覆在所述遮光膜表面，所述步驟 一包括對玻璃片進行脫水烘培並在遮光膜表面塗覆六甲基乙矽氮烷的步驟，以及將光刻膠 溶液噴灑在所述遮光膜塗有六甲基乙矽氮烷的表面進行甩膠的步驟；甩膠後不對遮光膜表 面的光刻膠進行烘焙，以保持所述遮光膜表面的光刻膠中溶劑的含量。
[0011] 在其中一個實施例中，所述步驟一中塗覆的光刻膠厚度為1. 〇?1. 3微米。
[0012] 在其中一個實施例中，所述步驟三中的鍵合溫度為95?115攝氏度，傳輸電荷量 為550?650暈庫侖。
[0013] 在其中一個實施例中，所述步驟四是將鍵合在一起的圓片和玻璃片浸泡在硫酸和 雙氧水的混合溶液中進行脫膠處理。
[0014] 在其中一個實施例中，所述脫膠處理時溶液的溫度為100?140攝氏度，浸泡的時 間為20?40分鐘。
[0015] 上述微機電系統器件在製造過程中的加固方法，利用矽片與玻璃的陽極鍵合工 藝，將圓片與塗有光刻膠的玻璃片臨時鍵合在一起後再進行圓片的腐蝕穿孔工藝，穿孔腐 蝕時即使圓片被整片腐蝕穿通，由於底下有玻璃片作為襯墊，不會使得設備卡盤被直接腐 蝕而失去真空吸附，解決了後續傳輸工序中的碎片問題。穿孔腐蝕及後續的傳輸完成後再 通過溼法去膠將光刻膠去除，就能很輕易的將圓片從玻璃片上脫離，因此用於加固的玻璃 片不會對圓片造成影響。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是一實施例中微機電系統器件在製造過程中的加固方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0017] 為使本發明的目的、特徵和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具 體實施方式做詳細的說明。
[0018] S110,在玻璃片上塗覆光刻膠。
[0019] 在本實施例中，塗膠後光刻膠厚度為1. 15 ±0. 15微米，該厚度的光刻膠使得後續 脫膠步驟中易於脫離，優選為1. 15微米。在本實施例中，選用的是型號為i7350-13p的光 刻膠，在其它實施例中也可以選用其它本領域習知的光刻膠。
[0020] S120,將圓片與玻璃片對齊疊放在一起。
[0021] 本實施例中的圓片是具有背面350微米深槽腐蝕結構的MEMS產品的圓片，可以理 解的，本發明也同樣適用於其它類型的MEMS產品。在本實施例中，需要利用鍵合裝置將玻 璃片與圓片（wafer )鍵合在一起，因此本步驟中是利用鍵合卡盤將MEMS產品的圓片與塗有 光刻膠的玻璃片對齊疊放在一起。
[0022] S130,利用矽片與玻璃的陽極鍵合工藝，將玻璃片塗有光刻膠的一面與圓片鍵合 在一起。
[0023] 本實施例中，是將圓片的與350微米深槽腐蝕結構相反的一面與玻璃片塗有光刻 膠的一面鍵合在一起。
[0024] 步驟S130完成後，圓片被玻璃片加固，此時再進行穿孔腐蝕就不必擔心後續傳輸 工序中的碎片問題了。
[0025] S140，利用溼法去膠工藝的去膠溶液，將圓片脫離玻璃片。
[0026] 穿孔腐蝕完成後，再將鍵合在一起的玻璃片和圓片浸泡在去膠溶液中，光刻膠被 去膠溶液去除後，圓片從玻璃片上脫離。本實施例中，使用硫酸與雙氧水混合溶液（SPM)作 為去膠溶液，在其它實施例中也可以選用其它本領域習知的溼法去膠溶液。去膠的溫度和 時間與選用的光刻膠和塗膠厚度有關，在本實施例中脫膠處理時溶液的溫度為120±20攝 氏度，優選為120攝氏度；浸泡的時間為30± 10分鐘，優選為30分鐘。
[0027] 其中，在步驟S110中使用塗膠設備對玻璃片進行塗膠時，由於很多塗膠設備無法 檢測到透明的玻璃片，因此需要在玻璃片表面形成一層不透明的遮光膜，以使得這類塗膠 設備能正常塗膠。遮光膜的成分可以是不透明且在半導體生產中常用的、易於形成的鋁、二 氧化矽、氮化矽等，在本實施例中形成一層厚度為2000埃的鋁膜。步驟S110中塗覆光刻膠 是塗在該遮光膜的表面。
[0028] 在優選的實施例中，步驟S130是對玻璃片進行脫水烘培並在遮光膜表面塗覆六 甲基乙娃氮燒（hexa-methyl-disilazane, HMDS),以增強光刻膠的黏附性，並將光刻膠溶液 噴灑在遮光膜塗有HMDS的表面進行甩膠。甩膠後不對光刻膠進行烘焙，以保持光刻膠中溶 劑的含量，防止溶劑和光刻膠中微量的雜質流失，利用溶劑的黏附性及雜質的導電性增強 鍵合效果。
[0029] 在步驟S130的鍵合工藝中，可以採用通常的矽-玻璃鍵合的壓力，例如500牛頓， 但要採用比正常情況下低的鍵合溫度和傳輸電荷，避免光刻膠因溫度過高或傳輸電荷量大 (鍵合時間長)而變性，導致後續光刻膠去除不乾淨。正常的產品矽-玻璃鍵合溫度是在370 攝氏度，該溫度能夠確保矽-玻璃膨脹係數一致；傳輸電荷量4000毫庫侖，確保鍵合強度 滿足產品要求，後續矽和玻璃不會分離。本實施例中的鍵合溫度為1〇5±15攝氏度，優選為 105攝氏度；傳輸電荷量為600±50毫庫侖，優選為600毫庫侖。該溫度既可以使光刻膠溶 劑揮發掉，同時又確保了光刻膠的原本的性質；該傳輸電荷量在確保了有電流傳輸的鍵合 時間較短，並且鍵合強度滿足臨時鍵合效果的情況下，做到了儘量不影響光刻膠的原本的 性質，使得帶膠的玻璃片後續比較容易脫離開。另外由於陽極鍵合時候，玻璃片接負極，因 此鍵合過程中光刻膠內的微量雜質會被吸附到玻璃片表面，雜質不會對圓片造成影響。
[0030] 上述微機電系統器件在製造過程中的加固方法，利用矽片與玻璃的陽極鍵合工 藝，將圓片與塗有光刻膠的玻璃片臨時鍵合在一起後再進行圓片的腐蝕穿孔工藝，穿孔腐 蝕時即使圓片被整片腐蝕穿通，由於底下有玻璃片作為襯墊，不會使得設備卡盤被直接腐 蝕而失去真空吸附，解決了後續傳輸工序中的碎片問題。穿孔腐蝕及後續的傳輸完成後再 通過溼法去膠將光刻膠去除，就能很輕易的將圓片從玻璃片上脫離，因此用於加固的玻璃 片不會對圓片造成影響。
[0031] 綜上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並 不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員 來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保 護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1. 一種微機電系統器件在製造過程中的加固方法，包括下列步驟： 步驟一，在玻璃片上塗覆光刻膠； 步驟二，將圓片與所述玻璃片對齊疊放在一起； 步驟三，利用矽片與玻璃的陽極鍵合工藝，將玻璃片塗有光刻膠的一面與所述圓片鍵 合在一起； 步驟四，利用溼法去膠工藝的去膠溶液，將所述圓片脫離所述玻璃片。
2. 根據權利要求1所述的微機電系統器件在製造過程中的加固方法，其特徵在於，所 述步驟三和步驟四之間還包括對所述矽片未與玻璃片鍵合的一面進行腐蝕以形成穿孔的 步驟。
3. 根據權利要求1所述的微機電系統器件在製造過程中的加固方法，其特徵在於，所 述步驟一之前還包括在所述玻璃片上形成遮光膜的步驟。
4. 根據權利要求3所述的微機電系統器件在製造過程中的加固方法，其特徵在於，所 述遮光膜為鋁膜。
5. 根據權利要求4所述的微機電系統器件在製造過程中的加固方法，其特徵在於，所 述鋁膜的厚度為2000埃。
6. 根據權利要求3-5中任意一項所述的微機電系統器件在製造過程中的加固方法， 其特徵在於，所述步驟一是將光刻膠塗覆在所述遮光膜表面，所述步驟一包括對玻璃片進 行脫水烘培並在遮光膜表面塗覆六甲基乙矽氮烷的步驟，以及將光刻膠溶液噴灑在所述遮 光膜塗有六甲基乙矽氮烷的表面進行甩膠的步驟；甩膠後不對遮光膜表面的光刻膠進行烘 焙，以保持所述遮光膜表面的光刻膠中溶劑的含量。
7. 根據權利要求1所述的微機電系統器件在製造過程中的加固方法，其特徵在於，所 述步驟一中塗覆的光刻膠厚度為1. 0?1. 3微米。
8. 根據權利要求1所述的微機電系統器件在製造過程中的加固方法，其特徵在於，所 述步驟三中的鍵合溫度為95?115攝氏度，傳輸電荷量為550?650毫庫侖。
9. 根據權利要求1所述的微機電系統器件在製造過程中的加固方法，其特徵在於，所 述步驟四是將鍵合在一起的圓片和玻璃片浸泡在硫酸和雙氧水的混合溶液中進行脫膠處 理。
10. 根據權利要求9所述的微機電系統器件在製造過程中的加固方法，其特徵在於，所 述脫膠處理時溶液的溫度為100?140攝氏度，浸泡的時間為20?40分鐘。
【文檔編號】B81C1/00GK104098063SQ201310114245
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月2日 優先權日:2013年4月2日
【發明者】徐春雲 申請人:無錫華潤上華半導體有限公司