br>[0037]根据本发明的实施例还提供了用于加工器件的系统，该系统包括键合站，该键合站被配置为将第一半导体晶片的第一侧键合至其中具有腔的第二半导体晶片，使得腔被定位在第一半导体晶片的包含图案的区域上方。减薄站，该减薄站被配置为当第一半导体晶片的第一侧被键合至第二半导体晶片时，减薄第一半导体晶片的第二侧至预定义的厚度。至少一个蚀刻站，该至少一个蚀刻站被配置为蚀刻释放开口至第一半导体晶片中的器件的区域中的第一半导体晶片中，使得释放开口在第一半导体晶片减薄之后穿过第一半导体晶片，以便释放器件的运动部件。
[0038]通过其实施例的下面的详细描述以及结合附图，将更全面地理解本发明，其中:
【附图说明】
[0039]图1为根据本发明的实施例制备的MEMS万向固定式镜器件的示意性图解；
[0040]图2为半导体晶片的示意性图解，其示出了根据本发明的实施例的MEMS万向固定式镜器件的制备中的阶段；
[0041]图3A-3J是示出了根据本发明的实施例的微机械器件的制备中的后续阶段的示意性剖面图；
[0042]图4A-4I是示出了根据本发明的另一个实施例的微机械器件的制备中的后续阶段的示意性剖面图；
[0043]图5A-5I是示出了根据本发明的另一个实施例的微机械器件的制备中的后续阶段的示意性剖面图；
[0044]图6A-6E是示出了根据本发明的另一个实施例的微机械器件的制备中的后续阶段的示意性剖面图；
[0045]图7A和7B是示出了根据本发明的实施例的在制备微机械器件中使用的支撑晶片的制备中的阶段的示意性剖面图；
[0046]图8A-8H是示出了根据本发明的另选实施例的微机械器件的制备中的后续阶段的示意性剖面图；
[0047]图9A-9J是示出了根据本发明的另一个另选实施例的微机械器件的制备中的后续阶段的示意性剖面图；
[0048]图10A-10E是示出了根据本发明的另一个实施例的微机械器件的制备中的后续阶段的示意性剖面图；
[0049]图11是示意性地示出用于根据本发明的实施例的MEMS器件的制备的系统的框图；
[0050]图12A-12J是示出了根据本发明的另一个实施例的微机械器件的制备中的后续阶段的示意性剖面图；以及
[0051]图13是示出了根据本发明的实施例的微机械器件的制备中的阶段的示意性剖面图。
【具体实施方式】
[0052]臟
[0053]由半导体晶片制备的微机械器件诸如MEMS器件常常需要较大的运动范围。为此，运动部件通常被制作得较薄，因此当以晶片级制备时可较不稳定。为解决该不稳定性，除了需要供制作实际器件的器件层外，常常还需要较厚的支撑层，以便在制备期间提供附加的机械强度。在绝缘体上硅(SOI)构型中，支撑层通常接合到器件层，其中电介质(氧化物)层键合在支撑层和器件层之间，例如如在上述美国专利7，952，781中的那样。
[0054]使用本领域已知的工艺由SOI制备MEMS器件通常需要将大量的半导体材料从器件和支撑晶片移除，这通常通过DRIE和晶片减薄工艺。这些工艺耗时并且因此昂贵。此外，难以在整个晶片级上方维持这些工艺的均匀度，进而使器件制备复杂化并减少产量。
[0055]下文所述的本发明的实施例提供了可提升工艺效率和产量的用于微机械器件的晶片级制备的新方法和系统。为了清晰和准确起见，下文所述的示例性实施例具体是指由硅晶片制备基于MEMS的扫描镜。然而，本发明的原理类似地适用于其他类型的硅MEMS器件，并且以必要的变更，适用于可由半导体晶片制成的其他类型的微机械器件。尽管示出了实施例中的每个实施例的附图为了简明起见示出了单个器件的制备中的阶段，但是在实施过程中，所公开的技术被同时应用于大的管芯矩阵，并因此由每个晶片可靠地制备大量的复制设备。
[0056]在一些实施例中，湿法蚀刻工艺用于通过从晶片的至少一侧(并可能两侧)移除半导体材料来在器件的区域中局部减薄晶片至预定义的厚度。另外的蚀刻工艺，通常为干法蚀刻诸如RIE和/或DRIE被施加以在器件的区域中蚀穿减薄的晶片，以便释放器件的一个或多个运动部件。在该上下文中，术语“释放”是指这些部件如器件设计中所期望的那样可自由运动，尽管其可能通常通过铰链或其他连接部保持附接至器件的其他部件。
[0057]任选地，还可围绕器件的区域穿过减薄的晶片蚀刻切单开口，并且随后该晶片的剩余部分沿切单开口与器件分开。可以该方式蚀刻切单开口以留下延伸跨过位于器件和晶片的剩余部分之间的切单开口的接片，以暂时将器件保持在适当的位置。接片随后断裂以便使器件切单。
[0058]在一些实施例中，电介质层(诸如二氧化硅层)被沉积在半导体晶片的一侧或两侧并以光刻方式被图案化，以在减薄之前限定器件的特征部的图案。湿法蚀刻工艺被施加，以便穿过图案化电介质层蚀刻特征部的图案至半导体材料中。在蚀刻图案之后，电介质层从晶片的包含图案的至少所述区域移除电介质层(尽管电介质层大体围绕该区域的周边保留在适当的位置)。晶片随后使用湿法蚀刻工艺被减薄至适当的厚度，该湿法蚀刻工艺从晶片的至少图案化侧并可能从两侧移除半导体材料。此种湿法蚀刻具有保存蚀刻图案的优点，同时快速地、均匀地且廉价地减小了晶片厚度，并在工艺的最后使表面平滑。在减薄之后，可施加附加的蚀刻步骤以围绕蚀刻图案来蚀穿晶片，以用于形成释放沟槽和切单沟槽。
[0059]上述实施例在简单的单个硅晶片上而不是在SOI晶片上进行操作，如通常在MEMS制备中所使用的那样。另一方面，本发明的另选实施例提供了新型的支撑晶片和用于在使用之后快速高效地移除支撑晶片的技术。为此，支撑晶片具有穿过至少第一侧并可能整个穿过支撑晶片而打开的多个腔。供制备器件的晶片(称为器件晶片)被键合至支撑晶片的第一侧，其中电介质层位于其间，在键合所述晶片之前形成于支撑晶片的第一侧或器件晶片的内侧。
[0060]当器件晶片被键合至支撑晶片时，通常使用一种或多种工艺诸如晶片研磨、化学机械抛光(CMP)和湿法蚀刻将器件晶片减薄至所需厚度。支撑晶片提供所需的稳定性，并且支撑晶片中的腔的图案通常被限定以便在减薄期间为器件晶片提供均匀支撑，与此同时使能后续的蚀刻剂渗透以用于支撑晶片移除。任选地，可随后蚀刻器件的特征部的图案至器件晶片中。在任选地蚀刻该图案后，通过将蚀刻剂诸如氢氟酸穿过腔施加至电介质层来从器件晶片移除支撑晶片和电介质层。一旦不再需要支撑晶片，该方法便大幅减少移除支撑晶片所需的复杂性和时间。支撑晶片随后可被清洁并重新使用。
[0061]在另一个实施例中，半导体晶片在制备期间使用粘合剂被键合至支撑衬底。当晶片的下侧被键合至支撑衬底时，器件晶片被减薄至所需厚度，随后任选地蚀刻器件的特征部至晶片的上侧中。围绕器件的区域穿过晶片蚀刻释放开口和切单开口直至支撑衬底。粘合剂随后被解键合，以便释放器件的运动部件并允许器件被切单。器件晶片的剩余部分从支撑衬底移除，该支撑衬底后续可被重新使用。
[0062]为了易于解键合，可使用对光辐射透明的支撑衬底，诸如合适的玻璃衬底。例如，可使用在紫外线辐射下解键合的粘合剂，并且该解键合可通过利用穿过透明的支撑衬底的紫外线辐射照射粘合剂而实现。另选地，其他种粘合剂可通过加热支撑衬底而被解键合。
[0063]另一组实施例使用支撑晶片，在该支撑晶片中，腔在器件晶片中的每个管芯上方被预蚀刻。器件的特征部的图案被任选地蚀刻至器件晶片的一侧中。器件晶片的(任选地)图案化侧随后被键合至支撑晶片，其中腔被定位在晶片的包含图案的区域上方。当晶片以此方式被键合后，器件晶片的其他(非图案化)侧被减薄至预定义的厚度。
[0064]围绕图案来蚀刻释放开口至器件晶片中，使得释放开口在器件晶片减薄之后穿过器件晶片。在键合至支撑晶片并减薄之前，这些释放开口可被蚀刻至器件晶片的图案化侧中至适当的深度(但通常不会贯穿)。另选地，在键合并减薄之后，可穿过器件晶片的另一(外)侧蚀刻释放开口。在任一种情况下，器件的一个或多个运动部件沿释放开口被释放。还可围绕释放开口穿过器件晶片蚀刻切单开口，而器件晶片保持键合至支撑晶片，随后器件沿切单开口与器件晶片的剩余部分分开，该器件晶片的剩余部分保持键合至支撑晶片。
[0065]典铟器件
[0066]图1为根据本发明的实施例制备的MEMS万向固定式镜器件20的示意性图解。此种镜详细描述于2013年7月25日提交的PCT专利申请PCT/IB2013/056101中，该专利申请的公开内容以引用方式并入本文。器件20将在此简要地被描述为可使用下文所述的方法制备的个各个种类的器件的例示性实例。然而，这些方法可被类似地应用于制备其他种类的微机械器件。
[0067]器件20由减薄的硅晶片制成，该硅晶片被蚀刻以形成如图所示的结构。器件包括微镜22，该微镜涂覆有反射涂层24，诸如金或另一金属的薄层。微镜22由铰链28附接至万向固定式基座26，该万向固定式基座继而由铰链32附接至外围支撑件30。微镜22通常为几毫米宽、大约30 μπι-150 μπι厚，而铰链28和32甚至可更薄以用于获得高扭转灵活性。器件20的部件被穿过器件的整个厚度的沟槽彼此分开。器件的其他特征部可包括凹槽和浅于整个厚度的其他结构。
[0068]通常由描述于上述PCT专利申请中的磁驱动所驱动的铰链28和32的扭转围绕可达几十度的范围内的两条正交轴线来对微镜22进行扫描。在该实施例中，基座26具有翼部34，相应的磁转子片(未示出)被安装至此翼部。另一个磁转子片可被固定在微镜22的背侧的凹槽中。
[0069]图2为半导体晶片40的示意性图解，其示出了根据本发明的实施例的MEMS扫描镜器件20的制备中的阶段。在该视图中，从图1所述的角度的相对侧观察器件20。为方便起见，图1所示的侧面将被称为器件20的反射侧，而图2所示的侧面被称为图案化侧。在图示实例中，图案包括凹槽42，该凹槽被配置为保持磁转子片，如上所述。另选地或除此之夕卜，图案可包括其他特征部诸如肋状物，例如如上述美国专利7，952，781中的那样。
[0070]如图2所示，多个器件20在晶片40上被同时加工。穿过晶片蚀刻切单沟槽44，以便允许器件在工艺完成时被分开。与仅部分穿过器件的厚度而被蚀刻的特征部诸如凹槽42不同，沟槽44延伸穿过器件的整个厚度。多个薄接片可横跨沟槽以便将器件保持在适当的位置，直到完成所有其他处理，因此接