用以製備電容式矽微麥克風的晶片的無切割製造方法
2023-07-11 03:31:31 3
專利名稱：用以製備電容式矽微麥克風的晶片的無切割製造方法
技術領域：
本發明是有關於一種晶片的製造方法，特別是指一種電容式矽微麥克風的晶片的製造方法。
背景技術：
自1984年第一個利用晶片封裝製備成的矽微麥克風發表後，由於具有體積小、重量輕，兼且以半導體製造方法與微機電製造方法技術製造的晶片具有可以精確控制尺寸、圖像，並可以批次生產、成本低廉，且易與其他相關電子元件(晶片)整合集成的優點，因此成為各界主要的研究改善對象。
用於封裝製備矽微麥克風的晶片可簡單區分成單晶片式晶片與雙晶片式晶片二種，單晶片式晶片是由單一基板經過半導體製造方法，例如光刻、蝕刻、蒸(濺)鍍等，再經切割分離製得的；而雙晶片式晶片則是由兩基板分別經過多數道半導體製造方法分別製得二晶片後，再將兩晶片鍵合(bonding)而得的。
然而，無論是何種晶片，其共同的缺點都在於製備完成的晶圓必須經過「切割(sawing)」才可以取得多個晶片；而在進行切割的過程中，不但會因為切割刀材的震動損及晶片的內部結構，進而造成晶片的微元件構造的損壞，同時，切割所產生的細碎物也會汙染晶片，進而導致整體矽微麥克風良率的降低。
因此，如何設計用於封裝製備矽微麥克風的晶片結構，並配合設計這些晶片的製造方法，以提升晶片本身的製造方法良率，是業界、學界一直努力的目標。
發明內容
因此，本發明的目的，即在提供一種用以製備電容式矽微麥克風的晶片的無切割製造方法。
於是，本發明用以製備電容式矽微麥克風的晶片的無切割製造方法，包含以下步驟。
在一基材上以導體材料定義多個彼此相間隔的第一電極膜，且每一電極膜具有多個穿通其上、下表面的穿孔。
在前一步驟所製得的半成品中的每一電極膜上形成一對應的犧牲板塊。
在前一步驟所製得的半成品中的每一犧牲板塊上形成一對應的振膜。
在前一步驟所製得的半成品中的每一振膜上，以導體材料形成一對應的第二電極膜。
在前一步驟所製得的半成品的該基材上，對應該多個第一電極膜形成多個可保護該基材的對應區域不被蝕刻的遮覆圖像，該每一遮圖像具有多個對應於該第一電極膜的多個穿孔的穿孔，及一貫穿其上、下表面且將對應的第一電極膜圈限其中的蝕刻道。
自前一步驟所製得的半成品中的每一遮覆圖像的多個穿孔向內蝕刻移除該基材對應於這些穿孔的區域，及該犧牲板塊對應這些穿孔的一中央區域，同時自每一遮覆圖像的蝕刻道向內蝕刻移除該基材對應於該蝕刻道的區域。
最後將前一步驟所製得的半成品的每一遮覆圖像移除，即製得多個相分離的該電容式矽微麥克風的晶片。
本發明的功效在於蝕刻移除犧牲板塊的中央區域以製得電容式矽微麥克風的晶片所必須的氣室時，同步以蝕刻方式將多個晶片半成品切割分離，而無須以傳統的晶圓切割方式切割製得多個晶片，避免晶片以傳統的晶圓切割方式取得時所造成的破壞，提升晶片的製造方法良率。
下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明，附圖中圖1是一流程圖，說明本發明一種用以製備電容式矽微麥克風的晶片的無切割製造方法的一第一優選實施例的前四步驟；圖2是一流程圖，說明本發明一種用以製備電容式矽微麥克風的晶片的無切割製造方法的一第一優選實施例的後四步驟；圖3是一示意圖，說明以圖1、圖2的無切割製造方法所製備的晶片；圖4是一流程圖，說明本發明一種用以製備電容式矽微麥克風的晶片的無切割製造方法的一第二優選實施例的前五步驟；圖5是一流程圖，說明本發明一種用以製備電容式矽微麥克風的晶片的無切割製造方法的一第二優選實施例的後四步驟；圖6是一流程圖，說明本發明一種用以製備電容式矽微麥克風的晶片的無切割製造方法的一第三優選實施例的前五步驟；圖7是一流程圖，說明本發明一種用以製備電容式矽微麥克風的晶片的無切割製造方法的一第三優選實施例的後四步驟；圖8是一示意圖，說明以圖6、圖7的無切割製造方法所製備的晶片。
具體實施例方式
在詳細描述本發明前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1、圖2，本發明一種用以製備電容式矽微麥克風的晶片的無切割製造方法的一第一優選實施例，是製備如圖3所示的晶片2。
先請參閱圖3，用於封裝製備電容式矽微麥克風的晶片2包含一背板21、一與該背板21連接的環形間隔壁22，及一設置在該間隔壁22上的振膜單元23。
該背板21具有一薄板態樣的基材211、一以導電材質形成在該基材211上的背板電極212，及多個穿通該基材211與該背板電極212的音孔213。
該間隔壁22連接在該基材211上並將該背板電極212環圍其中。
該振膜單元23具有一呈薄板態樣且下表面連接在該間隔壁22頂緣的振膜231，及一以導電材質形成在該振膜231上表面上的振膜電極232，該振膜231具有多個穿通其上、下表面且彼此相間隔地排列成環形的均壓孔233。
該背板21、間隔壁22與振膜231共同界定一借這些音孔213與外界連通的氣室24，供該振膜231受到聲壓作用時對應產生形變用；該背板電極212與該振膜電極232在晶片2封裝成電容式矽微麥克風而帶電荷後，共同構成一可對應該振膜231形變而變化的電容。
上述的晶片2在經過以下詳細的製造方法，以及封裝製備成電容式矽微麥克風的說明後，當可更清楚地明白。
參閱圖1、圖2，製備電容式矽微麥克風的晶片2的無切割製造方法，是先以步驟51在以矽晶圓作為基材11，清洗後利用黃光光刻技術在其上表面以導體材料定義出多個彼此相間隔的第一電極膜12(即晶片2的背板電極212)，且每一電極膜12具有多個穿通其上、下表面的穿孔121。在此，第一電極膜12是以鉻/金(Cr/Au)蒸鍍200/2000形成。
接著進行步驟52，同樣以黃光光刻技術在前一步驟所製得的半成品中的每一第一電極膜12上形成一對應的犧牲板塊13。在此，是以無機材料，如氧化矽(SiO2)應用等離子增強化學氣相沉積(PECVD)方式定義出厚度若干微米(μm)且具有預定圖像(即多個對應第一電極膜12的犧牲板塊13態樣)的無機材料層形成。
然後以步驟53，在前一步驟52所製得的半成品中的每一犧牲板塊13上形成對應的該具有多個均壓孔233的振膜231；振膜材料為微機電(MEMS)技術領域中常用的無機材料，例如多晶矽(polysilicon)、氮化矽(Si3N4，silicon nitride)、氧化矽(SiO2，silicon dioxide)，或是複合材料，或是耐高溫的有機高分子材料，例如聚醯亞胺(polyimide)、聚對二甲苯(parylene)、雙苯基環丁烯(BCB)、壓克力(PMMA)等；在此，是選用聚醯亞胺為材料，應用例如旋轉鍍覆(spinner coating)或是化學沉積等方式先形成一薄層後，再利用黃光光刻技術定義出該每一具有多個均壓孔233的振膜231。
接著進行步驟54繼續以黃光光刻技術在前一步驟所製得的半成品中的每一振膜231上，以導體材料形成一對應的第二電極膜14(即晶片2的振膜電極212)。在此，第二電極膜14是以鉻/金(Cr/Au)蒸鍍200/2000形成。
然後進行步驟55，同樣地應用黃光光刻技術，在前一步驟所製得的半成品的該基材11底面，對應該多個第一電極膜12形成多個可以對應保護基材11不被蝕刻移除的遮覆圖像15，且該每一遮覆圖像15具有多個對應於該第一電極膜12的多個穿孔121的穿孔151，及一貫穿其上、下表面且將對應的第一電極膜12圈限其中的蝕刻道152，而使得基材11對應於這些穿孔151與蝕刻道152的區域裸露。
接著進行步驟56，利用電感耦合等離子蝕刻機(ICP，InductiveCoupling Plasma Etching)自前一步驟所製得的半成品中，每一遮覆圖像15的多個穿孔151向內蝕刻移除該基材11對應於這些穿孔151的區域，使得該基材11被蝕刻移除的對應區域與該第一電極膜12的多數穿孔121共同形成該晶片2的音孔213，同時，蝕刻也自蝕刻道152向內發生而蝕刻移除該基材11對應於該蝕刻道152的區域，此時，由於基材11對應於該蝕刻道152的區域被蝕刻移除，而切割出多個相分離的晶片半成品。
然後進行步驟57，再以氧化物蝕刻緩衝液(BOE，Buffer OxidationEtchant)，自多個晶片半成品的遮覆圖像15的多個穿孔151，及基材11被蝕刻移除的對應區域更向內蝕刻移除犧牲板塊13對應這些穿孔151的一中央區域131，此等被蝕刻移除的中央區域131即為晶片2的氣室24部分，而該犧牲板塊13未被蝕刻移除的部分即為晶片2的間隔壁22。
最後以步驟58，將前一步驟57所製得多數晶片半成品上的遮覆圖像15移除，即製得多個相分離的晶片2。
參閱圖4、圖5，本發明一種用以製備電容式矽微麥克風的晶片2的無切割製造方法的一第二優選實施例，是與上例相似，用以製備如圖3所示的晶片2，其不同處僅在於在依序以步驟51至步驟54形成該第一電極膜12、犧牲板塊13、振膜231與第二電極膜14後，在進行步驟55形成該多個遮覆圖像15前，更以步驟6將所製得的半成品以該多個第二電極膜14朝向一玻璃檔板16而此半成品貼附在該檔板16上，再以研磨方式將基材11研磨至不大於50μm，用以薄化基材11，進而減少後續蝕刻移除基材11的部分區域時所需蝕刻的基材11厚度、蝕刻時間，降低蝕刻製造過程中的不可測變因，提升整體製造過程的良率；並在以步驟58將製得的相分離的多個晶片半成品上的每一遮覆圖像15移除後，即可製得粘附在檔板16上多數整齊排列的晶片2，以利進行後續的封裝作業。由於其他過程皆與上例相似，在此不再重複贅述。
參閱圖6、圖7，本發明一種用以製備電容式矽微麥克風的晶片2的無切割製造方法的一第三優選實施例，是與上例相似，用以製備如圖8所示的晶片8。
先請參閱圖8，該晶片8與圖3所示的晶片2相似，其不同處僅在於該晶片8的基材11是一超低阻值的p+型半導體材料，且該晶片8更包含一以導電材料形成在該基材11底面而與該背板電極212相電連接的歐姆接觸墊81，用以將該背板電極212的電信號導引至該歐姆接觸墊81，進而於封裝後向外傳導以供後續應用；由於其他構造皆與圖2所示的晶片相似，在此不再重複贅述。
參閱圖6、圖7，在製造方法上，本例與上二例所述的無切割製造方法相似，其不同處僅在於進行步驟51時，即選用高摻雜的超低阻值的p+型半導體材料作為基材11，且在依序以步驟51至步驟54形成該第一電極膜12、犧牲板塊13、振膜231與第二電極膜14之後，並在進行步驟55形成該多個遮覆圖像15之前，更以步驟7在所製得的半成品的基材11底面，選用導電材料以例如蒸鍍、濺鍍等方式形成該歐姆接觸墊81，以利配合後續封裝的實施；由於其他過程皆與上二例相似，在此不再重複贅述。
綜合上述說明可知，本發明用以製備電容式矽微麥克風的晶片的無切割製造方法，主要是在基材11上依序形成多個第一電極膜12、多個犧牲板塊13、多個振膜231與多個第二電極膜14後，利用形成在基材11底面的多個遮覆圖像15保護不欲蝕刻部分，而直接以蝕刻方式形成晶片2的音孔123、氣室24，同時也將多個原本彼此相連的晶片半成品以蝕刻方式切割分離，而製得多個相分離的電容式矽微麥克風的晶片2，確實可以避免以傳統的晶圓切割方式切割分離製得多個晶片時，對晶片本身所造成的破壞，提升晶片的製造方法良率，達到本發明的創作目的。
權利要求
1.一種用以製備電容式矽微麥克風的晶片的無切割製造方法，其特徵在於，該無切割製造方法包含(a)在一基材上以導體材料定義多個彼此相間隔的第一電極膜，且該每一第一電極膜分別具有多個穿通其上、下表面的穿孔；(b)在該步驟(a)所製得的半成品中的每一第一電極膜上形成一對應的犧牲板塊；(c)在該步驟(b)所製得的半成品中的每一犧牲板塊上形成一對應的振膜；(d)在該步驟(c)所製得的半成品中的每一振膜上，以導體材料形成一對應的第二電極膜；(e)在該步驟(d)所製得的半成品的該基材上，對應該多個第一電極膜形成多個可保護該基材的對應區域不被蝕刻的遮覆圖像，該每一遮覆圖像具有多個對應於該第一電極膜的多個穿孔而使該基材的對應區域裸露的穿孔，及一貫穿其上、下表面而使該基材的對應區域裸露且將對應的第一電極膜圈限其中的蝕刻道；(f)自該步驟(e)所製得的半成品中的每一遮覆圖像的多個穿孔向內蝕刻移除該基材對應於這些穿孔的區域，及自蝕刻道向內蝕刻移除該基材對應於該蝕刻道的區域而將該基材切割分離，而製得多個相分離的晶片半成品；(g)自該步驟(f)所製得的多個晶片半成品中的每一遮覆圖像的多個穿孔與該基材對應於這些穿孔的被移除區域更向內將該犧牲板塊對應這些穿孔的一中央區域蝕刻移除；及(h)將該步驟(g)所製得的半成品的每一遮覆圖像移除，製得多個相分離的晶片。
2.如權利要求1所述用以製備電容式矽微麥克風的晶片的無切割製造方法，其特徵在於該步驟(e)在形成多個遮覆圖像前，先將該步驟(d)所製得的半成品的該基材薄化。
3.如權利要求2所述用以製備電容式矽微麥克風的晶片的無切割製造方法，其特徵在於薄化該基材時，是將該步驟(d)所製得的半成品以該多個第二電極膜朝向一玻璃檔板而貼附在該檔板上，再以研磨方式薄化該基材至不大於50μm。
4.如權利要求2所述用以製備電容式矽微麥克風的晶片的無切割製造方法，其特徵在於該基材是一低阻值的半導體材料，且在進行該步驟(e)前，在該步驟(d)所製得的半成品的該基材的一底面上，對應該多個第一電極膜以導電材料形成分別與該第一電極膜電連接的歐姆接觸墊。
5.如權利要求4所述用以製備電容式矽微麥克風的晶片的無切割製造方法，其特徵在於該步驟(b)是應用等離子增強化學氣相沉積方式將無機材料沉積厚度為數微米並具有預定圖像的無機材料層構成該多個犧牲板塊。
6.如權利要求5所述用以製備電容式矽微麥克風的晶片的無切割製造方法，其特徵在於該步驟(c)是選用耐高溫的有機高分子材料形成一薄膜，再以黃光光刻技術將該薄膜定義成該多個振膜，且使該每一振膜更具有多個穿通其上、下表面並彼此間隔地成環形分布的均壓孔。
全文摘要
本發明涉及用以製備電容式矽微麥克風的晶片的無切割製造方法。本發明是先在基材上依序形成具有多數穿孔的多個第一電極膜、多個犧牲板塊、多個振膜與多個第二電極膜，接著在基材底面對應該多個第一電極膜形成多數遮覆圖像，每一遮圖像具有對應於多個穿孔的穿孔，及將第一電極膜圈限的蝕刻道，然後自遮覆圖像的穿孔向內蝕刻移除基材對應於穿孔的區域，及犧牲板塊的中央區域，同時自蝕刻道向內蝕刻移除基材對應於蝕刻道的區域，最後，移除這些遮覆圖像即製得多個相分離的電容式矽微麥克風的晶片。
文檔編號H04R19/04GK101064970SQ200610076909
公開日2007年10月31日 申請日期2006年4月25日 優先權日2006年4月25日
發明者洪瑞華, 張昭智, 林宗穎, 蔡圳益 申請人:佳樂電子股份有限公司