专利名称：晶片装置的表面处理方法及其产品的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种晶片装置的表面处理方法及其产品，尤其是关于一种能避免晶片装置受到外部或内部干扰的表面处理方法及使用该方法所形成的晶片装置。
背景技术：
近来，由于半导体技术的发展日益进步，使用半导体制程所形成的晶片装置，因为可以大量生产而具有逐渐降低的价格。举例而言，利用硅半导体的晶片式指纹传感器，由于可利用半导体制程来制作以及具有体积小的优点，已经逐渐取代传统的光学式指纹传感器。
另外，譬如微致动器、压力微传感器等具有可动悬浮层的晶片装置，亦已经在微机电技术领域中寻得相当不错的应用。
结构上，电容式指纹传感器包含多数个电容式感测元以数组方式布置，当手指接触暴露于外的感测元的表面时，便可以感测手指纹峰留下的电容值曲线。然而因为手指必须接触于传感器表面，手指的油污及水分会残留于晶片装置表面，造成残留影像，而影响后续的使用，更有甚者，造成被复制或破解的问题发生。此乃定义为晶片装置的外部干扰因素。
通常晶片式指纹传感器的最外表面的材料不外乎是氧化硅、氮化硅或耐磨的碳化硅等，其中氧化硅及氮化硅为形成亲水性表面的亲水性材料，容易造成手指油污或手指汗水残留。而碳化硅材料虽然有较好的斥水特色，然而无良好的斥油特性，仍然容易残留油脂，长久使用下，造成影像变质。
再者，当上述材料沉积时，表面粗糙度不易控管，有时需要通过化学机械研磨(CMP)来达到良好的表面平整度及不易残留油污的表面特性，却也增加制造的复杂度。
Thomas在美国专利第6,515,488号公告，揭露了通过氧化硅的沉积及后续的CMP制程而将氧化硅填满多数个小孔洞，而达到平整的外表面。然而，此举又使制造过程太过复杂，而不适合于一般商业晶圆代工厂的制造程序。
另外，在具有可动悬浮层的微机电装置中，通常具有一基板、悬浮于该基板上方的一悬浮层、固定于该基板上的一固定层及用以固定该基板与该固定层的一中间层。在此微机电装置的形成过程中，通常是绝缘层的中间层原本是位于悬浮层与基板之间，但是，之后被淘空掉，以形成悬浮层。该悬浮层是局部被固定至固定层，以形成弹性移动的构造。
然而，在淘空中间层之后，悬浮层很容易因沾粘于该基板上，而无法正常运作，此乃定义为晶片装置本身的内部干扰。或者，在悬浮层的运作期间，也可能因悬浮层运动幅度过大或空气中湿气，而使悬浮层再次沾粘于该基板上，而无法正常运作。
因此，如何提供一种能避免晶片装置受到外部或内部干扰的表面处理方法及使用该方法所形成的晶片装置，实为本发明所欲解决的问题。
发明内容
本发明的的主要目的是提供一种晶片装置的表面处理方法及其产品，达到防止污垢、水及油脂的外部因素干扰电容式指纹传感器的晶片装置的目的。
本发明的另一个目的是提供一种晶片装置的表面处理方法及其产品，以防止晶片装置受到内部因素干扰，避免悬浮微机械结构因沾粘于基板而无法正常运作的目的。
本发明的目的是这样实现的一种晶片装置的表面处理方法，其特征是，它包含以下步骤(a)提供一晶片本体，该晶片本体具有外露的至少一表面；(b)涂敷一具有高分子单体的溶液(polymeric monomer solution)于该晶片本体的该至少一表面上，各该高分子单体具有一柔软片段的氟碳聚合体端及一硅烷基的极性端；(c)于适当的环境设定下，烘烤该具有高分子单体的溶液去除所有溶剂，并使高分子单体聚合固化成高分子材料层于该至少一表面上，该高分子材料层裸露的一面因此具有该柔软片段的氟碳聚合体(soft fragment FC polymer)特性，是用来保护该晶片本体免受于外部或内部干扰。
本发明还提供一种晶片装置，其包含一晶片本体，具有至少一表面；及一高分子材料层，是通过使用一具有高分子单体的溶液而在该至少一表面上形成聚合固化的该高分子材料层，该高分子材料层具有一氟碳聚合体端及一硅烷基的极性端，该氟碳聚合体端是裸露于外，用以保护该晶片本体免受于外部或内部干扰，该硅烷基的极性端是用以将该高分子材料层稳固固定于该至少一表面上。
通过将本发明的处理方法应用于电容式指纹传感器的最外层表面上，可有效防止指纹残留、提高指纹读取及辨识的品质。
或者，将本发明的处理方法应用于悬浮微细结构的微机电元件上，是可以防止其内的可动元件沾粘于晶片装置表面而造成永久性破坏。
下面结合较佳实施例和附图进一步说明。
图1是本发明实施例1的晶片装置的表面处理方法的示意图。
图2是本发明实施例2的晶片装置的表面处理方法的示意图。
具体实施例方式
为达成上述目的，本发明是以能使表面能降到最低的披覆层材料为优先考虑，特别是氟碳聚合体具有相当低的表面能(约在15.7dynes/cm左右)，对水接触角都在104度左右，适合用于防止污垢、水及油脂的残留。这一类材料可以是铁氟龙Teflon(Teflon为美国杜邦公司的商标)。然而，传统的氟碳聚合体与晶片装置表面的氧化硅或氮化硅等表面能较高的材料无法有效键结。所以，单纯利用此类材料所制成的指纹传感器在经过多次指纹测试磨擦，便会容易脱落。
因此，基于键结强度的考虑，我们必须寻找另一种能解决上述缺点的材料，此材料的一端必须具有能键结晶片装置表面的极性基，另一端具有氟碳聚合物低表面能的化合物材料。
为此，本发明人在氟碳聚合体的另一端接上硅烷基为一最佳的材料选择，此乃因为硅烷基中的Si-O-CH3或Si-O-C2H5很容易水解成Si-O-或Si-OH基，此基便可与晶片装置表面的氧化硅或氮化硅等形成-Si-O-Si-或Si-O-H等高键结强度的共价键或氢键。
同时，如果要加厚固化后的材料层，可以借此在该氟碳聚合体端接上铁氟龙或类似化学结构高分子，应用铁氟龙材料于本发明装置的方法可以参考台湾发明专利申请案号092124697，申请日2003年9月8日，发明名称为能防止指纹残留的电容式指纹传感器及其处理方法。
以下将详细说明本发明的一种晶片装置的表面处理方法。
参阅图1-图2所示，本发明的晶片装置的表面处理方法包含以下步骤首先，提供一晶片本体10或30，该晶片本体10或30具有外露的至少一表面11或31。当将本发明应用于一种电容式指纹传感器时，如图1所示，其晶片本体10更具有多数个电容式指纹感测元12，用以感测一手指的一指纹，而该晶片本体10的外露的表面11数目仅有一个。该晶片本体10的表面11是由一氧化硅或一氮化硅所组成。
当将本发明应用于一种微致动器或压力微传感器等微机电装置时，如图2所示，晶片本体30包含一基板32、一固定层33、一悬浮层34及一中间层35，而晶片本体30的外露的表面31数目有多数个。固定层33是通过中间层35固定于基板32上，并局部连接至悬浮层34(连接部是于图面上的悬浮层34的背后)，以使悬浮层34可相对于该固定层33，而水平或垂直移动。悬浮层34是可移动地悬浮于基板32的上方。此时，晶片本体30的外露的表面31包含悬浮层34与基板32相面对的两个表面31A与31B以及其它表面。
然后，通过譬如浸泡、旋布(spin coating)或喷洒(spray coating)方式，涂敷一具有高分子单体的溶液于该晶片本体10或30的该至少一表面11与31上，各该高分子单体具有前述的一氟碳聚合体端及一硅烷基的极性端。该氟碳聚合体端较佳是具有一柔软片段的一氟碳高分子键。
接着，于适当的环境设定下，烘烤该具有高分子单体的溶液去除所有溶剂，并使高分子单体聚合固化成一高分子材料层于该至少一表面上，该高分子材料层裸露的一面因此具有该柔软片段的氟碳聚合体(soft fragment FC polymer)特性，是用来保护该晶片本体免受于外部或内部干扰。
因此，依据上述方法所形成的晶片装置包含一晶片本体10或30及一高分子材料层20或40。该晶片本体10或30具有至少一表面11或31。各该高分子材料层20或40是通过使用一具有高分子单体的溶液而在该至少一表面11或31上形成聚合固化的该高分子材料层。该高分子材料层具有一氟碳聚合体端及一硅烷基的极性端。该氟碳聚合体端是用以保护该晶片本体10或30免受于外部或内部干扰，而该硅烷基的极性端是用以将该高分子材料层稳固固定于该至少一表面11或31上。
本发明的主要应用标的是形成一高分子材料层于电容式指纹传感器的晶片装置表面，防止污垢及指纹残留、提高指纹读取及辨识的品质。
本发明的重要特色是利用一种高分子材料在装置本体上形成具有上述性质的高分子材料层，该高分子材料的一端为氟碳聚合体，另一端为硅烷基。最好的情况是，在氟碳聚合体端的氟碳高分子键必须具有柔软片段，因为柔软片段比较不会使水、油污残留于分子键中间。
为了便于制造和生产，上述高分子单体是制备成溶液型式，其处理方法为将此溶液利用譬如浸泡、光阻旋布方式(spin coating)或喷洒方式(spraycoating)，涂布于一晶片装置表面，随后提供一高温(＞60℃)及高湿度(90％)环境，以利固化聚合。同时，硅烷基中的Si-O-CH3或Si-O-C2H5水解成Si-O-或Si-OH基，以便与晶片装置表面的氧化硅或氮化硅等形成-Si-O-Si-或Si-O-H等高键结强度的共价键或氢键。
在较佳实施例的详细说明中所提出的具体实施例仅用以方便说明本发明的技术内容，而非将本发明狭义地限制于上述实施例，在不超出本发明的精神下所做的种种变化实施，皆属于本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种晶片装置的表面处理方法，其特征是，它包含以下步骤(a)提供一晶片本体，该晶片本体具有外露的至少一表面；(b)涂敷一具有高分子单体的溶液于该晶片本体的至少一表面上，该高分子单体具有一柔软片段的氟碳聚合体端及一硅烷基的极性端；(c)于适当的环境设定下，烘烤该具有高分子单体的溶液，去除所有溶剂，并使该高分子单体聚合固化成一高分子材料层于该至少一表面上，该高分子材料层裸露的一面具有该柔软片段的氟碳聚合体特性，保护该晶片本体免受于外部或内部干扰。
2.根据权利要求1所述的晶片装置的表面处理方法，其特征是该氟碳聚合体端具有柔软片段的一氟碳高分子键。
3.根据权利要求1所述的晶片装置的表面处理方法，其特征是该涂敷具有高分子单体的溶液的步骤是通过浸泡、旋布或喷洒方式而达成。
4.根据权利要求1所述的晶片装置的表面处理方法，其特征是该晶片本体更具有多数个电容式指纹感测元，该感测元用以感测一手指的一指纹。
5.根据权利要求1所述的晶片装置的表面处理方法，其特征是该晶片本体包含有一基板及一悬浮层，该悬浮层是移动地悬浮于该基板的上方。
6.根据权利要求5所述的晶片装置的表面处理方法，其特征是该晶片本体还包含有一固定层，该固定层是固定于该基板上，并局部连接至该悬浮层，使该悬浮层能相对于该固定层移动。
7.根据权利要求1所述的晶片装置的表面处理方法，其特征是该至少一表面是由一氧化硅或一氮化硅所组成。
8.一种晶片装置，其特征是它包含有一晶片本体及一高分子材料层，该晶片本体具有至少一表面；该高分子材料层是通过使用一具有高分子单体的溶液在该至少一表面上形成，该具有高分子单体的溶液具有一氟碳聚合体端及一硅烷基的极性端，该氟碳聚合体端是裸露于外，以保护该晶片本体免受于外部或内部干扰，该硅烷基的极性端是将该高分子材料层稳固固定于该至少一表面上。
9.根据权利要求8所述的晶片装置，其特征是该氟碳聚合体端具有一柔软片段的一氟碳高分子键。
10.根据权利要求8所述的晶片装置，其特征是该晶片本体更具有多数个电容式指纹感测元，以感测一手指的一指纹。
11.根据权利要求8所述的晶片装置，其特征是该晶片本体包含有一基板及一悬浮层；该悬浮层能移动地悬浮于该基板的上方。
12.根据权利要求11所述的晶片装置，其特征是该晶片本体还包含有一固定层，该固定层是固定于该基板上，并局部连接至该悬浮层，使该悬浮层相对于该固定层移动。
13.根据权利要求8所述的晶片装置，其特征是该至少一表面是由一氧化硅或一氮化硅所组成。
全文摘要
一种晶片装置的表面处理方法及其产品，其晶片装置的表面处理方法包含以下步骤(a)提供一晶片本体，晶片本体具有外露的至少一表面；(b)涂敷一具有高分子单体的溶液于晶片本体的至少一表面上，各高分子单体具有一柔软片段的氟碳聚合体端及一硅烷基的极性端；(c)于适当的环境设定下，烘烤具有高分子单体的溶液，去除所有溶剂，并使高分子单体聚合固化成一高分子材料层于至少一表面上，高分子材料层裸露的一面具有柔软片段的氟碳聚合体特性，用来保护晶片本体免受于外部或内部干扰。
文档编号H01L21/02GK1619766SQ20031011513
公开日2005年5月25日 申请日期2003年11月20日 优先权日2003年11月20日
发明者周正三, 吴宪明, 范成至 申请人:祥群科技股份有限公司