一种MEMS晶圆切割方法及MEMS芯片制作方法与流程

本发明涉及半导体封装和测试技术领域，尤其涉及一种MEMS(Micro Electro Mechanical Systems，微机电系统)晶圆切割方法及MEMS芯片制作方法。

背景技术：

在半导体封测过程中，把将一个晶圆上连在一起的具有独立器件性能的几百个至数千个芯片分离出来的过程叫做划片或切割(Dicing Saw)。晶圆切割是先进封装(advanced packaging)的后端工艺(back-end)中的第一步。

MEMS芯片是在半导体制造技术的基础上发展起来的。MEMS芯片切割过程中，无论钻石刀切割(Diamond scriber)技术或激光切割技术，还是最先进的隐形激光划片SD(Stealth dicing)技术，对晶圆正面和背面的机械应力，都会降低晶圆的机械强度，出现碎片、断裂等情况，从而导致MEMS芯片的破片率较高，产能低下。

因此，亟需一种新的晶圆切割方法，以提高MEMS芯片的产能。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种MEMS晶圆切割方法及MEMS芯片制作方法，以解决现有技术中MEMS芯片的破片率较高，产能低下的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种MEMS晶圆切割方法，包括：

提供贴膜和MEMS晶圆，所述贴膜包括相对设置的第一贴膜和第二贴膜，所述第一贴膜包括与所述MEMS晶圆上的MEMS芯片元件区相对应的镂空区；

将所述MEMS晶圆贴在所述第一贴膜上，使所述MEMS晶圆上的MEMS芯片元件区位于所述第一贴膜的镂空区内；

对所述MEMS晶圆背离所述MEMS芯片的表面进行切割；

对切割后的MEMS晶圆进行扩片，得到多个独立的MEMS芯片。

优选地，所述提供贴膜和MEMS晶圆步骤中，所述提供贴膜的具体方法包括：

提供两层整面贴膜和钢圈；

将所述两层整面贴膜层叠设置，贴在所述钢圈上；

按照所述MEMS晶圆上MEMS芯片元件区的布局，将靠近所述钢圈的贴膜进行切割；

去除切割部分的贴膜，形成镂空区，所述具有镂空区的贴膜形成所述第一贴膜，未被切割的贴膜为第二贴膜。

优选地，所述去除切割部分的贴膜，形成镂空区具体为：

采用镊子将切割部分的贴膜揭掉，形成镂空区。

优选地，在所述将所述MEMS晶圆贴在所述第一贴膜上之前，还包括：

将所述MEMS晶圆上的MEMS芯片元件区与所述第一贴膜上的镂空区对准。

优选地，所述对所述MEMS晶圆背离所述MEMS芯片的表面进行切割采用的为激光切割工艺。

优选地，所述贴膜为UV膜。

优选地，所述第一贴膜的厚度比所述第二贴膜的厚度大。

优选地，所述对切割后的MEMS晶圆进行扩片，得到多个独立的MEMS芯片具体包括：

对切割后的MEMS晶圆进行扩片；

对扩片后的MEMS晶圆进行UV曝光；

一一取下MEMS芯片，得到多个独立的MEMS芯片。

优选地，在所述对切割后的MEMS晶圆进行扩片之后，所述对扩片后的MEMS晶圆进行UV曝光之前，还包括：

检测扩片后的MEMS晶圆；

连同所述钢圈一起包装，并运输。

本发明还提供一种MEMS芯片制作方法，包括上面任意一项所述的MEMS晶圆切割方法。

经由上述的技术方案可知，本发明提供的MEMS晶圆切割方法，提供的贴膜包括第一贴膜和第二贴膜，所述第一贴膜包括与所述MEMS晶圆上的MEMS芯片元件区的位置相对应的镂空区，在将MEMS晶圆贴在所述第一贴膜上时，能够使所述MEMS晶圆上的MEMS芯片元件区位于所述第一贴膜的镂空区内，从而在后续对MEMS晶圆切割后，晶圆扩片过程中，使得第一贴膜对MEMS芯片的粘附力较小，避免了晶圆扩张时，贴膜粘附力对MEMS芯片元件区的机械应力，进而避免了MEMS芯片出现碎片、断裂等情况，降低了MEMS芯片的破片率，提高了MEMS芯片的产能。

另外，本发明提供的MEMS晶圆切割方法，不改变现有技术中芯片元件朝下的贴膜方式，从而使得芯片元件区位于晶圆与贴膜组成的封闭的三维空间中，使得切割过程中，整片晶圆的芯片元件区是被保护起来的，避免了对芯片造成破坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中经过晶圆扩片后的晶圆俯视图；

图2为本发明实施例提供的MEMS晶圆切割方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的MEMS晶圆中芯片元件区布局俯视图；

图4为本发明实施例提供的贴膜俯视图；

图5为图4所示贴膜沿图4中AA’的剖面示意图；

图6为本发明实施例提供的将MEMS晶圆与贴膜贴合后的剖面示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

现有技术中晶圆切割方法包括三个步骤：

1)将晶圆贴在固定于钢圈(Frame)上的UV(Ultraviolet Rays，紫外线)膜上，此步骤称为晶圆贴片(wafer mount)。这样的结构使得晶圆被切割开后，晶圆上的芯片也不会散落。目前现有技术中所有的切割方法都需要将晶圆先保护起来，使其包含芯片元件的表面朝下，也就是包含芯片元件的表面贴在UV膜上，从晶圆的背部进行切割。

2)采用激光将整片晶圆切割成一个个独立的元件。

3)晶圆扩片，即采用晶圆扩片机对黏结芯片的UV膜进行扩张，把芯片的间距进行拉伸，如图1所示。之后就可以将芯片一一取出用于后工序了。

发明人在实践过程中发现，由于MEMS芯片具有微小和精细的结构——悬空梁、桥、铰链、转轴、悬空膜和其它敏感形态的复杂微结构，采用现有技术中的晶圆切割方法时，由于UV膜粘附力较大，在晶圆扩片过程中，UV膜的粘附力对MEMS芯片造成了杀伤性的破坏，造成MEMS芯片中精细的结构发生严重的断裂、脱膜等现象，甚至在UV膜上留有明显的脱裂结构。

基于此，本发明提供一种MEMS晶圆切割方法，如图2所示，为本发明实施例提供的MEMS晶圆切割方法的流程图；所述MEMS晶圆切割方法包括：

步骤S101：提供贴膜和MEMS晶圆，所述贴膜包括相对设置的第一贴膜和第二贴膜，所述第一贴膜包括与所述MEMS晶圆上的MEMS芯片元件区相对应的镂空区；

本发明实施例中提供贴膜的具体方法包括：

1)提供两层整面贴膜和钢圈；

需要说明的是，本发明实施例中对两层整面贴膜的尺寸、厚度等不作限定。本实施例中可选的，两层整面贴膜的尺寸相同。另外，本发明实施例中对贴膜的材质也不作限定，可选的，本实施例中的贴膜为UV膜。

2)将所述两层整面贴膜层叠设置，贴在所述钢圈上；

具体地，可以先将一层UV膜贴在钢圈上，然后再重复一次贴膜工艺，将另一层UV膜贴到第一层UV膜上，形成层叠设置的两层整面贴膜。需要说明的是，由于后续第一层UV膜上需要开设镂空区，以便于将MEMS芯片元件区放置在镂空区内，因此，本实施例中第一层UV膜的厚度设置较厚，更加可选的，第一层UV膜的厚度比第二层UV膜的厚度大，也即后续形成的第一贴膜的厚度比第二贴膜的厚度大。

3)按照所述MEMS晶圆上MEMS芯片元件区的布局，将靠近所述钢圈的贴膜进行切割；

需要说明的是，本发明实施例中第一层UV膜为先贴在钢圈上的贴膜，因此，第一层UV膜更加靠近钢圈，所述靠近钢圈的贴膜为本实施例中所述的第一层UV膜。

由于后续第一贴膜的镂空区需要与MEMS芯片元件区对应，因此，本实施例中对第一层UV膜进行切割时，依据MEMS晶圆上MEMS芯片元件区的布局进行切割，如图3所示，为MEMS晶圆俯视图，MEMS晶圆3包括芯片元件区30，第一贴膜的镂空区与MEMS晶圆3上的芯片元件区30相对应。需要说明的是，本发明实施例中图3所示MEMS晶圆芯片元件区只是一个示例，并不对MEMS晶圆的芯片元件区进行限定，对应的第一贴膜的镂空区仅需依据MEMS晶圆上的MEMS芯片元件区的布局进行设置即可。当晶圆上的芯片元件区布局变化后，镂空区也随之变化，因此，本实施例中的晶圆切割方法具有灵活可调性，可适用于各种芯片。

需要说明的是，本发明实施例中不限定对贴膜切割的工艺，针对不同材质的贴膜可以采用相应的切割工艺，本实施例中对此不作赘述。

4)去除切割部分的贴膜，形成镂空区，所述具有镂空区的贴膜形成所述第一贴膜，未被切割的贴膜为第二贴膜。

本发明实施例中所述切割部分的贴膜指经过切割后待形成镂空区位置的贴膜。将待形成镂空区位置的贴膜去除，从而在第一层UV膜上形成镂空区，进而形成第一贴膜，

本发明实施例中不限定去除切割部分的贴膜，形成镂空区的具体方式，可选的，本实施例中采用镊子将切割部分的贴膜揭掉，从而形成镂空区，具有镂空区的第一层UV膜形成第一贴膜，未被切割的贴膜为本发明实施例中的第二贴膜。此时，第一贴膜和第二贴膜呈现三维结构。如图4所示为具有镂空区10的第一贴膜1和第二贴膜2的俯视图；如图5所示，为图4中沿AA’线的剖视图，第一贴膜1位于第二贴膜2上，且第一贴膜1具有与MEMS晶圆上MEMS芯片元件区对应的镂空区10。

步骤S102：将所述MEMS晶圆贴在所述第一贴膜上，使所述MEMS晶圆上的MEMS芯片元件区位于所述第一贴膜的镂空区内；

需要说明的是，在将MEMS晶圆贴在所述第一贴膜上之前，还包括：将MEMS晶圆上的MEMS芯片元件区与所述第一贴膜上的镂空区对准的步骤，即使得第一贴膜避开MEMS芯片元件区。将MEMS晶圆的正面贴到第一贴膜上，并避让MEMS晶圆正面的MEMS芯片元件区，使得MEMS芯片元件区位于第一贴膜的镂空区内，如图6所示，MEMS晶圆3上的芯片元件区30与第一贴膜1上的镂空区对应，并位于第一贴膜1上的镂空区内。

步骤S103：对所述MEMS晶圆背离所述MEMS芯片的表面进行切割；

需要说明的是，本实施例中不改变现有技术中芯片元件区朝下的贴片方式，因此，对MEMS晶圆切割时，切割的是MEMS晶圆的背面，也即所述MEMS晶圆背离所述MEMS芯片的表面。

需要说明的是，由于双层贴膜呈三维结构，MEMS晶圆的芯片元件区朝下贴在第一贴膜上，因此，芯片元件区是位于MEMS晶圆与第一贴膜和第二贴膜组成的封闭空间中的，如图6中所示。在切割过程中，所述双层贴膜对MEMS芯片元件区还能够起到保护作用，避免切割时有细小颗粒掉落到MEMS芯片元件区内。

本实施例中对所述MEMS晶圆背离所述MEMS芯片的表面进行切割采用的为激光切割工艺，可选的，激光切割工艺为最先进的隐形激光划片SD(Stealth dicing)技术。在本发明的其他实施例中，对MEMS晶圆切割还可以采用其他切割工艺，本实施例中对此不做限定。

步骤S104：对切割后的MEMS晶圆进行扩片，得到多个独立的MEMS芯片。

本实施例中所述对切割后的MEMS晶圆进行扩片，得到多个独立的MEMS芯片具体包括：对切割后的MEMS晶圆进行扩片；对扩片后的MEMS晶圆进行UV曝光；一一取下MEMS芯片，得到多个独立的MEMS芯片。

本实施例中通过对扩片后的MEMS晶圆进行UV曝光，能够减小UV膜的粘附力，从而减小第二贴膜对MEMS晶圆的机械应力，进而降低MEMS芯片的破片率，提高产能。

需要说明的是，在所述对切割后的MEMS晶圆进行扩片之后，所述对扩片后的MEMS晶圆进行UV曝光之前，还包括：检测扩片后的MEMS晶圆；连同所述钢圈一起包装，并运输。

本实施例中检测内容主要包括晶圆中有无芯片掉落、浪费等不良问题，在本发明的其他实施例中还可以包括其他检测内容，本实施例中对此不做限定。

本发明实施例提供的MEMS晶圆切割方法，其中，贴膜包括第一贴膜和第二贴膜，所述第一贴膜包括与所述MEMS晶圆上的MEMS芯片的位置相对应的镂空区，在将MEMS晶圆贴在所述第一贴膜上时，能够使所述MEMS晶圆上的MEMS芯片位于所述第一贴膜的镂空区内，从而在后续对MEMS晶圆切割后，晶圆扩片过程中，使得第一贴膜对MEMS芯片的粘附力较小，避免了晶圆扩张时，贴膜粘附力对MEMS芯片元件区的机械应力，进而避免了MEMS芯片出现碎片、断裂等情况，降低了MEMS芯片的破片率提高了产能。

另外，本发明提供的MEMS晶圆切割方法，不改变现有技术中芯片元件朝下的贴膜方式，从而使得芯片元件区位于晶圆与贴膜组成的封闭的三维空间中，使得切割过程中，整片晶圆的芯片元件区是被保护起来的，避免了对芯片造成破坏。

进一步地，本发明提供的MEMS晶圆切割方法中，第一贴膜上的镂空区可以依据MEMS晶圆上MEMS芯片元件区的不同布局进行适应性调整，简单易行，使得本发明提供的MEMS晶圆切割方法适用于其他芯片的切割。

同时，本发明提供的MEMS晶圆切割方法不需要特殊的设备和材料，能够很好地与现有的晶圆切割工艺兼容，从而没有限制性。

本发明实施例还提供一种MEMS芯片制作方法，所述MEMS芯片制作方法包括上面实施例中所述的MEMS晶圆切割方法。

采用上面实施例中所述的MEMS晶圆切割方法制作MEMS芯片，能够降低MEMS芯片的破片率，提高MEMS芯片的产能，从而实现MEMS芯片的量产化。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。