一种MEMS晶圆切割方法与流程

本发明涉及微机电系统技术领域，特别是涉及一种mems晶圆切割方法。

背景技术

mems(micro-electro-mechanicalsystem，微机电系统)是一种基于微电子技术和微加工技术而产生的一种高科技领域。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，所集成出来的微型单元也可以称为mems芯片。

在制作mems芯片时，有两个重要的步骤，其一是需要将mems晶圆进行结构释放，所述mems晶圆即表面设置有mems结构的晶圆，该步骤是要在晶圆上形成具有一定功能的微型结构；其二是需要将晶圆切割成相互分离的mems芯片。若先将晶圆切割成多个mems芯片，再将mems芯片逐个进行结构释放会极大的影响结构释放的效率，不利于大规模生产；若先将晶圆进行结构释放，会在晶圆正面形成mems结构，这将不利于对晶圆进行切割。所以如何提供一种mems晶圆切割方法，可以在保证晶圆结构释放的效率的同时，保证在切割晶圆时不对晶圆正面的mems结构进行破坏是本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种mems晶圆切割方法，可以在保证晶圆结构释放的效率的同时，保证在切割晶圆时不对晶圆正面的mems结构进行破坏。

为解决上述技术问题，本发明提供一种mems晶圆切割方法，所述方法包括：

对晶圆进行晶圆级结构释放；

在进行结构释放后的所述晶圆背面贴附透明薄膜，并将所述晶圆固定于切割框架；

利用激光从所述晶圆背面透过所述薄膜对所述晶圆进行隐形激光切割。

可选的，在所述利用隐形激光从所述晶圆背面透过所述薄膜进行切割之后，所述方法还包括：

使用扩膜机对贴附有所述薄膜的所述晶圆进行扩膜；

通过扩晶环固定扩膜后的所述晶圆。

可选的，所述薄膜为无色透明的uv膜。

可选的，所述通过扩晶环固定扩膜后的所述晶圆之后，所述方法还包括：

利用uv照射机从所述晶圆背面照射所述uv膜，以对所述晶圆进行解uv。

可选的，在所述利用隐形激光从所述晶圆背面透过所述薄膜进行切割之后，所述方法还包括：

通过裂片装置将所述晶圆裂开。

可选的，在所述对晶圆进行晶圆级结构释放之前，所述方法还包括：

沿所述晶圆正面预设的切割道从所述晶圆正面对所述晶圆进行半切割；

所述利用隐形激光从所述晶圆背面透过所述薄膜对所述晶圆进行切割包括：

利用隐形激光切割设备，从所述晶圆背面透过所述薄膜沿所述切割道对所述晶圆进行隐形激光切割。

可选的，所述沿所述晶圆正面预设的切割道从所述晶圆正面对所述晶圆进行半切割包括：

利用刀片沿所述晶圆正面预设的所述切割道从所述晶圆正面对所述晶圆进行半切割。

可选的，在所述沿所述晶圆正面预设的切割道从所述晶圆正面对所述晶圆进行半切割之前，所述方法还包括：

在所述晶圆正面设置保护胶膜。

可选的，所述在所述晶圆正面设置保护胶膜包括：

在所述晶圆正面涂覆光刻胶。

可选的，在所述沿所述晶圆正面预设的切割道从所述晶圆正面对所述晶圆进行半切割之前，所述方法还包括：

对所述晶圆背面进行减薄。

本发明所提供的一种mems晶圆切割方法，包括对晶圆进行晶圆级结构释放；在进行结构释放后的所述晶圆背面贴附透明薄膜，并将所述晶圆固定于切割框架；利用隐形激光从所述晶圆背面透过所述薄膜对所述晶圆进行切割。上述方法通过先对晶圆进行晶圆级结构释放可以有效增加结构释放的效率；对晶圆背面贴附透明薄膜可以在将晶圆固定于切割框架的同时，保证激光可以透过透明薄膜而仅作用于晶圆背面；通过隐形激光从晶圆的背面进行切割可以有效减少在切割过程中硅渣的产生。上述方法在切割过程中避免使用到打孔贴膜、等离子体切割等复杂的工序和昂贵的设备，从而有效降低了晶圆加工的成本。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种mems晶圆切割方法的流程图；

图2为本发明实施例所提供的一种晶圆的结构示意图；

图3为固定于切割框架的晶圆的结构示意图；

图4为隐形激光切割时晶圆的结构示意图；

图5为本发明实施例所提供的一种具体的mems晶圆切割方法的流程图；

图6为扩膜时时晶圆的结构示意图；

图7为通过扩晶环固定晶圆后晶圆的结构示意图；

图8为本发明实施例所提供的另一种具体的mems晶圆切割方法的流程图。

图中：1.晶圆、11.mems芯片、2.薄膜、3.切割框架、4.扩晶环。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种mems晶圆切割方法。在现有技术中，先对晶圆进行结构释放，在对晶圆进行切割的方法通常是对晶圆的正面进行打孔贴膜，再从正面切割晶圆；但是打孔贴膜这一步骤的工序非常复杂，会显著增加mems芯片的制作成本。在切割过程中也通常是从晶圆的正面进行切割，从正面切割晶圆容易破坏晶圆表面的mems结构。

而本发明所提供的一种mems晶圆切割方法，包括对晶圆进行晶圆级结构释放；在进行结构释放后的所述晶圆背面贴附透明薄膜，并将所述晶圆固定于切割框架；利用隐形激光从所述晶圆背面透过所述薄膜对所述晶圆进行切割。上述方法通过先对晶圆进行晶圆级结构释放可以有效增加结构释放的效率；对晶圆背面贴附透明薄膜可以在将晶圆固定于切割框架的同时，保证激光可以透过透明薄膜而仅作用于晶圆背面；通过隐形激光从晶圆的背面进行切割可以有效减少在切割过程中硅渣的产生。上述方法在切割过程中避免使用到打孔贴膜、等离子体切割等复杂的工序和昂贵的设备，从而有效降低了晶圆加工的成本。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图2，图3以及图4，图1为本发明实施例所提供的一种mems晶圆切割方法的流程图；图2为本发明实施例所提供的一种晶圆的结构示意图；图3为固定于切割框架的晶圆的结构示意图；图4为隐形激光切割时晶圆的结构示意图。

参见图1，在本发明实施例中，mems晶圆切割方法包括：

s101：对晶圆进行晶圆级结构释放。

参见图2，所谓晶圆级结构释放，即将晶圆1整体进行结构释放，以在晶圆1正面形成mems结构。通常情况下，晶圆1中设置有mems结构的一侧表面为晶圆1的正面，相应的晶圆1中未设置任何结构的一侧表面为晶圆1的背面。具体的，在本步骤中，会将晶圆1放入去胶机中进行结构释放。当结构释放完成之后，即可对晶圆1进行测试。具体的，当结构释放完成之后，即本步骤完成之后，即可利用探针台对晶圆1进行测试。

s102：在进行结构释放后的晶圆背面贴附透明薄膜，并将晶圆固定于切割框架。

参见图3，在本步骤中，会在晶圆1的背面贴附透明的薄膜2，并通过该薄膜2将晶圆1固定在切割框架3中。即上述薄膜2贴附在晶圆1未设置mems结构的一侧表面。上述透明的薄膜2不会对晶圆1正面的mems结构造成破坏。通过透明的薄膜2将晶圆1固定在切割框架3中，以便后续从晶圆1背面进行切割。需要说明的是，在本步骤中所使用的薄膜2需要为透明的薄膜2，以便后续在对晶圆1进行隐形激光切割时，激光可以透过该薄膜2直接作用与晶圆1。

s103：利用激光从晶圆背面透过薄膜对晶圆进行隐形激光切割。

参见图4，在本步骤中，会使用隐形激光切割方法，通过隐形激光切割设备，利用激光从晶圆1背面对晶圆1进行隐形激光切割。具体的，由于贴附在晶圆1背面的薄膜2为透明薄膜2，上述由隐形激光设备所发出的激光可以透过该薄膜2而直接作用于晶圆1。上述激光不会对薄膜2产生影响，而是仅仅会打断晶圆1中的硅-硅键，从而实现对晶圆1进行切割。通常情况下，使用隐形激光切割设备会对晶圆1进行多次切割，才能切割到预设的深度，所以在具体切割过程中会使用隐形激光切割设备对晶圆1进行多次切割。

本发明实施例所提供的一种mems晶圆切割方法，包括对晶圆1进行晶圆级结构释放；在进行结构释放后的所述晶圆1背面贴附透明薄膜2，并将所述晶圆1固定于切割框架3；利用隐形激光从所述晶圆1背面透过所述薄膜2对所述晶圆1进行切割。上述方法通过先对晶圆1进行晶圆级结构释放可以有效增加结构释放的效率；对晶圆1背面贴附透明薄膜2可以在将晶圆1固定于切割框架3的同时，保证激光可以透过薄膜2而仅作用于晶圆1背面；通过隐形激光从晶圆1的背面进行切割可以有效减少在切割过程中硅渣的产生。上述方法在切割过程中避免使用到打孔贴膜、等离子体切割等复杂的工序和昂贵的设备，从而有效降低了晶圆1加工的成本。

有关本发明所提供的mems晶圆切割方法的具体步骤将在下述发明实施例中做详细介绍。

请参考图5，图6以及图7，图5为本发明实施例所提供的一种具体的mems晶圆切割方法的流程图；图6为扩膜时时晶圆的结构示意图；图7为通过扩晶环固定晶圆后晶圆的结构示意图。

参见图5，在本发明实施例中，所述mems晶圆切割方法包括：

s201：对晶圆进行晶圆级结构释放。

本步骤与上述发明实施例中s101基本相同，详细内容请参考上述发明实施例，在此不再进行赘述。

s202：在进行结构释放后的晶圆背面贴附无色透明的uv膜，并将晶圆固定于切割框架。

在本步骤中，贴附在晶圆1背面的薄膜2具体为无色透明的uv膜，所述uv膜会通过涂覆在uv膜表面的uv胶贴附在晶圆1的背面。通常情况下，在切割晶圆1的过程中一共可能需要用到两种薄膜2，一种是蓝膜，另一种是uv膜。而蓝膜通常具有蓝色，而在本发明实施例中在切割晶圆1时激光需要透过薄膜2作用于晶圆1，而蓝膜本身具有蓝色，会散射掉激光的一部分能量，从而降低隐形激光切割的效率。相应的在本步骤中，会在晶圆1背面贴附无色透明的uv膜，从而尽可能的减少在隐形激光切割晶圆1时，薄膜2对于激光能量造成不必要的损失。

s203：利用激光从晶圆背面透过薄膜对晶圆进行隐形激光切割。

本步骤与上述发明实施例中s103基本相同，详细内容请参考上述发明实施例，在此不再进行赘述。

s204：通过裂片装置将晶圆裂开。

在s203中，可以直接将晶圆1切割透，从而将晶圆1分为一个个独立的mems芯片11。但是在切割过程中，有可能没有完全的切割透整个晶圆1，而是仅仅在晶圆1背面切割出具有一定深度的划痕。而在本步骤中，会通过裂片装置将晶圆1从s203中可能切割出的划痕处将晶圆1裂开，从而保证将晶圆1完全分离成一个个单独的mems芯片11，即在本步骤中，会通过裂片装置将晶圆1裂开，保证晶圆1是由多个mems芯片11组合而成。有关上述裂片装置的具体结构可以参照现有技术，在本发明实施例中并不做具体限定。

当然，在本发明实施例中，在s203中也可以是利用隐形激光切割设备从晶圆1背面对晶圆1进行半切割。所谓半切割，即不完全切割透整个晶圆1，而是仅仅切割预设厚度的晶圆1，在半切割完成之后，晶圆1还是一个整体，但在晶圆1的背面被切割出具有一定深度的划痕。需要说明的是，半切割不仅仅是切割一半厚度的晶圆1，而是只要不完全切割透晶圆1的切割均为半切割。之后在本步骤中，通过裂片装置将晶圆1完全分离成一个个单独的mems芯片11。

s205：使用扩膜机对贴附有薄膜的晶圆进行扩膜。

参见图6，在本步骤中，具体会使用扩膜机对晶圆1进行扩膜处理，即通过扩膜机拉伸上述uv膜，从而使得贴附在uv膜表面的mems芯片11随uv膜向四周扩散开，以保证mems芯片11彼此分离。通常情况下，在完成扩膜之后，uv膜表面的相邻mems芯片11之间的间距通常在50μm至200μm之间。

s206：通过扩晶环固定扩膜后的晶圆。

参见图7，在本步骤中，会通过扩晶环4将扩膜后的晶圆1固定，即固定在扩晶环4中的晶圆1由彼此相互分离且有一定间距的mems芯片11构成。有关扩晶环4的具体结构可以参照现有技术，在本发明实施例中并不做具体限定。

s207：利用uv照射机从晶圆背面照射uv膜，以对晶圆进行解uv。

在本步骤中，会通过uv照射机透过上述uv膜照射晶圆1，具体是通过uv膜照射晶圆1与uv膜之间的uv胶。利用uv照射机照射uv胶可以将uv胶的粘性降低至一开始的1％至10％，即利用uv照射机可以大大的降低uv胶的粘性，从而实现对晶圆1进行解uv，进而将晶圆1与uv膜相互分离。通常情况下，仅仅需要通过uv照射机对上述uv膜与晶圆1之间的uv胶照射0.5min至5.0min的时间，即可使得uv胶的粘性降低至一开始的1％至10％。

在对晶圆1进行解uv之后，即可对晶圆1进行光学检测，以挑选出合格的mems芯片11；之后可以再通过芯片分选设备，将合格的mems芯片11从扩晶环4上取下放入芯片储存盒中进入后续封装工序。

本发明实施例所提供的一种mems晶圆切割方法，具体在晶圆1背面贴附无色透明的uv膜可以尽可能的减少在隐形激光切割晶圆1时，薄膜2对于激光能量造成不必要的损失。

为了进一步的提高在对晶圆1进行晶圆级结构释放时的释放效率，同时为了增加隐形激光切割时的效率，可以在释放之前先对晶圆1进行预切割。有关预切割的具体内容将在下述发明实施例中做详细介绍。

请参考图8，图8为本发明实施例所提供的另一种具体的mems晶圆切割方法的流程图。

参见图8，在本发明实施例中，所述mems晶圆切割方法包括：

s301：在晶圆正面设置保护胶膜。

具体的，在本步骤中会在晶圆1正面涂覆光刻胶，以在后续对晶圆1进行减薄，以及对晶圆1进行预切割的过程中保护晶圆1正面不受到损伤。需要说明的是，在本步骤中，晶圆1并未经过结构释放，即此时在晶圆1正面并没有脆弱、易损坏的mems结构。相应的在后续结构释放的过程中，即可去除本步骤所涂覆的光刻胶。

s302：对晶圆背面进行减薄。

在本步骤中，通常情况下为了便于在后续步骤中对晶圆1进行切割，在本步骤中会利用减薄设备从晶圆1的背面对晶圆1进行减薄。通常情况下，减薄后的晶圆1的厚度通常在100μm至450μm之间，包括端点值，即在本步骤之后，晶圆1的厚度可以恰好为100μm或者是450μm。

s303：沿晶圆正面预设的切割道从晶圆正面对晶圆进行半切割。

在本发明实施例中，在晶圆1正面设置的mems结构中，包括有专门用于切割晶圆1所预留的切割道。在本步骤中，会沿所述切割道从晶圆1的正面对晶圆1进行半切割。所谓半切割，即不完全切割透整个晶圆1，而是仅仅切割预设厚度的晶圆1，在半切割完成之后，晶圆1还是一个整体，但在晶圆1的背面被切割出具有一定深度的划痕。需要说明的是，半切割不仅仅是切割一半厚度的晶圆1，而是只要不完全切割透晶圆1的切割均为半切割。所述半切割即上述发明实施例中所述的对晶圆1进行预切割。在本发明实施例中，在进行半切割时通常情况下切割的厚度仅仅在20μm至100μm之间，通常情况下会预留有原晶圆1厚度的60％至90％，以避免晶圆1直接发生裂片。

由于在本步骤中以及本步骤之前并未对晶圆1进行结构释放，即此时晶圆1正面并没有脆弱、易损坏的mems结构。同时在s301中在晶圆1正面设置的保护胶膜可以有效的保护晶圆1正面不易受到损伤，所以在本步骤中从晶圆1正面进行半切割不会对之后在晶圆1正面产生的mems结构造成破坏。

在对晶圆1进行结构释放之前，先在晶圆1的正面沿切割道进行半切割，可以在晶圆1正面切割出一定深度的划痕，即增加了晶圆1正面mems结构与外界环境之间的接触面积，从而可以在对晶圆1进行结构释放时增加结构释放的效率。

作为优选的，在本步骤可以具体为：利用刀片沿所述晶圆1正面预设的所述切割道从所述晶圆1正面对所述晶圆1进行半切割。

通过刀片沿晶圆1正面预设的切割道对晶圆1进行半切割可以在切割晶圆1的同时，有效去除晶圆1中位于切割道的介质，在本步骤中尤其需要去除位于切割道的金属介质，以防止在后续从晶圆1背面进行隐形激光切割时，该金属介质反射激光从而无法对晶圆1完成切割。

s304：对晶圆进行晶圆级结构释放。

s305：在进行结构释放后的晶圆背面贴附透明薄膜，并将晶圆固定于切割框架。

在本发明实施例中，s304和s305与上述发明实施例中s101和s102基本相同，详细内容请参考上述发明实施例，在此不再进行详细介绍。

s306：利用隐形激光切割设备，从晶圆背面透过薄膜沿切割道对晶圆进行隐形激光切割。

在本步骤中，具体的会通过隐形激光切割设备，从晶圆1的背面沿所述切割道，即沿在s303中从晶圆1正面所切割出的划痕，从晶圆1背面通过薄膜2切割晶圆1。在本步骤中对晶圆1背面进行隐形激光切割时所切割的位置需要与s303中从晶圆1正面进行半切割所切割出的划痕相对应，从而保证切割出的mems芯片11的质量。

本步骤的其余内容与上述发明实施例中的s103基本相同，详细内容请参考上述发明实施例，在此不再进行赘述。

本发明实施例所提供的一种mems晶圆切割方法，在对晶圆1进行结构释放之前，先在晶圆1的正面进行半切割，可以有效增加对晶圆1进行结构释放的效率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种mems晶圆切割方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。