利用微机电工艺制造气体检测器的方法与流程

本发明涉及一种气体检测器，尤指一种利用微机电工艺制造气体检测器的方法。

背景技术：

微机电系统(mems)是融合微电子与机械的技术，为进行感测或执行功能的关键零组件，已广泛地应用在加速计、检测器、致动器等日常用品中，近年来甚至往微小化方向着手，如美国发明专利公告第us9，249，008号的「具多重电极的微机电装置及其制作方法」，教示其第一电极、第二电极及第三电极的特殊配置，使得如差压传感器、差分气压计、去耦电容器等mems器件得以小型化。

为有效集中热源，一般微机电工艺通常会设计一个可容纳空气的凹槽，然此凹槽使整体元件的强度减低，在后续加工时容易在切割时产生崩边，导致凹槽内容易积累切割产生的残留物或清洁液，使优良率下降、成本提高。

此外，若要感测多种气体，得重复进行多次步骤以装设多颗微机电感测器，但此举不仅增加制作成本也拉长工艺时间，因此，亟需持续研究以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的，在于解决因凹槽使整体元件强度降低，导致切割时容易产生崩边，导致优良率下降及成本提高的问题。

本发明的另一目的在于解决传统制作多种气体的微机电感测器时需重复步骤，增加制作成本及工艺时间的缺点。

为达上述目的，本发明提供一种利用微机电工艺制造气体检测器的方法，包含以下步骤：

s1：提供一微机电系统晶圆，该微机电系统晶圆具多个彼此相邻的单元，该单元分别具有一顶部、一自该顶部周缘延伸的侧挡部以及一由该顶部、该侧挡部围绕而形成的底槽，这些单元的这些侧挡部彼此相连接；

s2：形成一气体感应材料层在该微机电系统晶圆远离该底槽的一侧；

s3：利用阳极接合将一结构强化层与该微机电系统晶圆接合，且该结构强化层覆盖住这些底槽：

s4：设置一黏结胶带在该结构强化层远离该微机电系统晶圆的一侧；

s5：沿着这些单元的这些侧挡部连接处进行切割，并同时切割该结构强化层与该黏结胶带，而切割出多个各包含该底槽的气体检测单元；以及

s6：通过该黏结胶带使该气体检测单元黏结在一基板上，而形成一气体检测器。

为达上述目的，本发明还提供一种利用微机电工艺制造多种类气体检测器的方法，包含以下步骤：

p1：提供一微机电系统晶圆，该微机电系统晶圆具多个彼此相邻的检测模组，这些检测模组各包含多个单元，这些单元分别具有一顶部、一自该顶部周缘延伸的侧挡部以及一由该顶部、该侧挡部围绕而形成的底槽，这些单元的这些侧挡部彼此相连接；

p2：形成一气体感应材料层在该微机电系统晶圆远离该底槽的一侧，该气体感应材料层具有多种分别形成在不同的该单元的气体感应材料；

p3：利用阳极接合将一结构强化层与该微机电系统晶圆接合，且该结构强化层覆盖住这些底槽；

p4：设置一黏结胶带在该结构强化层远离该微机电系统晶圆的一侧；

p5：沿着这些检测模组彼此间的连接处进行切割，并同时切割该结构强化层与该黏结胶带，而切割出多个多种类气体检测单元；以及

p6：通过该黏结胶带使该多种类气体检测单元黏结在一基板上，而形成一多种类气体检测器。

综上所述，本发明具有以下特点：

一、该结构强化层的设置可提高整体的强度，防止该微机电系统晶圆在切割时产生崩边问题，进而提高优良率并降低成本。

二、利用阳极接合可减轻因加热而对该微机电系统晶圆造成的损伤；无须利用黏结剂使该结构强化层与该微机电系统晶圆接合的平整度高，不会有倾斜的问题。

三、通过形成多种气体感应材料在不同的该单元上，可一次切割出具有多种气体感应材料的多种类气体检测单元，不仅减少制作成本也缩短工艺时间。

附图说明

图1是本发明第一实施例的流程示意图。

图2a至图2f是本发明第一实施例的局部剖面制作流程示意图。

图3是本发明第二实施例的流程示意图。

图4a至图4g是本发明第二实施例的局部剖面制作流程示意图。

具体实施方式

「图1」及「图2a」至「图2f」为本发明第一实施例的流程示意图及局部剖面制作流程示意图，包含以下步骤：

步骤s1：如「图2a」所示，提供一微机电系统晶圆10，该微机电系统晶圆10具多个彼此相邻的单元11，而这些单元11分别具有一顶部111、一侧挡部112以及一底槽113，该侧挡部112自该顶部111的周缘延伸，且该底槽113由该顶部111、该侧挡部112围绕而成，而这些单元11通过这些侧挡部112彼此相连接而形成该微机电系统晶圆10。本实施例中该微机电系统晶圆10的材质为硅，该底槽113为利用蚀刻的方式制成。

步骤s2：如「图2b」所示，形成一气体感应材料层在该微机电系统晶圆远离该底槽的一侧。

步骤s3：续参阅「图2b」，利用阳极接合将一结构强化层20与该微机电系统晶圆10接合，且该结构强化层20覆盖这些底槽113。为了减少热散失，本实施例在负压下进行阳极接合，可减少该底槽113中的空气，有效避免空气热对流传热并集中热源。其中，该结构强化层20的材质为普通玻璃、硼硅玻璃或其组合，且其厚度介于1毫米(mm)至0.2毫米(mm)之间。阳极接合可减轻因加热而对该微机电系统晶圆10造成的损伤，且无须利用黏结剂，使该结构强化层20与该微机电系统晶圆10接合的平整度高。在本发明的一优选实施例中，该结构强化层20采用bf33玻璃，而该微机电系统晶圆10的材质为硅。

步骤s4：如「图2c」所示，设置一黏结胶带30在该结构强化层20远离该微机电系统晶圆10的一侧，该黏结胶带30可为黏晶切割胶带(daf)或切割胶带(dicingtape)，此外，该黏结胶带30还包含一相邻在该结构强化层20的黏结层31，以及一远离该结构强化层20的保护层32，该保护层32用以保护该黏结层31的黏性、防止灰尘沾附。

步骤s5：如「图2d」，沿着这些单元11的这些侧挡部112的连接处切割，同时切割该结构强化层20与该黏结胶带30而切割出多个气体检测单元41，这些气体检测单元41各包含一个该底槽113，在本实施例中，利用一激光(图未示)对该微机电系统晶圆10、该结构强化层20、该黏结胶带30进行切割，而该激光位在该微机电系统晶圆10远离该结构强化层20的一侧，利用激光取代传统加工方式，不会产生静电也没有刀削力作用，可避免该微机电系统晶圆10、该结构强化层20的损伤及可能残留的内应力；激光可以瞬间完成加工且热影响区域极小，确保高精密加工；又因激光加工不需设置冷却液，可以减少后续清洁问题及衍生耗材所造成的污染。通过该结构强化层20的设置，可提高整体元件的强度，防止切割时产生崩边，提高优良率并降低成本。

此外，该黏结胶带30可确实黏附住该结构强化层20，防止切割后四处散落的问题，且该激光通过系统控制并不会切割掉该黏结胶带30的该保护层32。

步骤s6：如「图2e」至「图2f」所示，通过该黏结胶带30使该气体检测单元41黏结在一基板50而形成一气体检测器61。在此步骤中，还包含以下步骤：

步骤s6a：利用一吸引装置70自该微机电系统晶圆10的一侧吸取该气体检测单元41，与此同时还可利用一推顶装置80自该黏结胶带30的一侧推顶该气体检测单元41，以利于该吸引装置70吸附住该气体检测单元41并位移对应至该基板50。

步骤s6b：接着下放该气体检测单元41至该基板50上，并通过该黏结胶带30的该黏结层31使该气体检测单元41黏结在该基板50而形成该气体检测器61。

「图3」及「图4a」至「图4g」为本发明第二实施例的流程示意图及局部剖面制作流程示意图，包含以下步骤：

步骤p1：「图4a」提供一微机电系统晶圆10，该微机电系统晶圆10具多个彼此相邻的检测模组10a，这些检测模组10a各包含多个单元11，这些单元11分别具有一顶部111、一侧挡部112以及一底槽113，该侧挡部112自该顶部111周缘延伸，并与该顶部111围绕而形成该底槽113，且这些单元11的这些侧挡部112彼此相连接，而在本实施例中，该微机电系统晶圆10的材质为硅，该底槽113为利用蚀刻的方式制成。

步骤p2：「图4b」形成一气体感应材料层90在该微机电系统晶圆10远离该底槽113的一侧，且该气体感应材料层90具有多种不同的气体感应材料91，这些气体感应材料91分别形成在不同的该单元11上而可感测不同的气体。本实施例是以四种不同的气体感应材料91举例。

步骤p3：「图4c」利用阳极接合将一结构强化层20与该微机电系统晶圆10接合，且该结构强化层20覆盖住这些底槽113，阳极接合不仅减轻因加热而对该微机电系统晶圆10造成的损伤，且接合平整度较传统使用黏结剂高。此外，在负压下进行阳极接合可减少该底槽113中的空气，有效避免空气热对流传热、集中热源。而该结构强化层20的材质可为普通玻璃、硼硅玻璃或其组合，且该结构强化层20的厚度介于1毫米(mm)至0.2毫米(mm)之间。在本发明一优选实施例中，该结构强化层20采用bf33玻璃，而该微机电系统晶圆10的材质为硅。

步骤p4：搭配参阅「图4d」所示，设置一黏结胶带30在该结构强化层20远离该微机电系统晶圆10的一侧，该黏结胶带30可为黏晶切割胶带或切割胶带，此外，该黏结胶带30还包含一相邻在该结构强化层20的黏结层31，以及一远离该结构强化层20的保护层32，该保护层32用以保护该黏结层31的黏性。

步骤p5：如「图4e」所示，沿着这些检测模组10a彼此间的连接处同时切割该结构强化层20与该黏结胶带30而切割出多个多种类气体检测单元42，通过该结构强化层20的设置，可以提高整体元件的强度，防止切割时产生崩边，提高优良率并降低成本。且由于该检测模组10a的这些单元11上具有不同的这些气体感应材料91，仅一次切割即可获得具有多种气体感应材料91的多种类气体检测单元42，相较于单片微机电系统晶圆10上形成单一气体感应材料91时需制作多片微机电系统晶圆10来进行组合，本案不仅可减少制作成本并缩短工艺时间，同时降低晶圆的库存。

本实施例利用一激光(图未示)对该微机电系统晶圆10、该结构强化层20、该黏结胶带30进行切割，且该激光位在该微机电系统晶圆10远离该结构强化层20的一侧，以激光方式进行切割的优点如前文所述，不再赘述。

此外，该黏结胶带30可确实黏附该结构强化层20，避免切割后这些多种类气体检测单元42四处散落；该激光通过系统控制并不会切割掉该黏结胶带30的该保护层32。

步骤p6：最后如「图4f」及「图4g」所示，通过该黏结胶带30使该多种类气体检测单元42黏结在一基板50上而形成一多种类气体检测器62，由于该检测模组10a的这些单元11彼此连接，相较于传统要分别黏结这些单元11，可提高黏结精准度。此步骤中还包含以下步骤：

步骤p6a：利用一吸引装置70自该微机电系统晶圆10的一侧吸取该多种类气体检测单元42，同时还可利用一推顶装置80自该黏结胶带30的一侧推顶该气体检测单元11，以利于该吸引装置70吸附该气体检测单元11并位移对应至该基板50。

步骤p6b：接着下放该气体检测单元11至该基板50上，并通过该黏结胶带30的该黏结层31使该气体检测单元11黏结在该基板50上，而形成该气体检测器。通过该黏结胶带30不会有一般液态接着剂所造成的溢胶或该微机电系统晶圆10倾斜的问题。

以上已将本发明做一详细说明，惟以上所述者，仅为本发明的一优选实施例而已，当不能限定本发明实施的范围。即凡依本发明申请范围所作的均等变化与修改等，皆应仍属本发明的专利涵盖范围内。