一种mems麦克风芯片切割方法
【专利摘要】本发明公开了一种MEMS麦克风芯片的切割方法，该芯片包括具有贯穿孔的衬底以及设置在所述贯穿孔上方、由振动膜和背电极构成的平行板电容器。该切割方法包括：在所述衬底下方贴附下层膜；在所述振动膜上方以一定间隔设置上层膜，所述上层膜为UV膜；通过水刀切割MEMS麦克风晶圆以分离多个所述MEMS麦克风芯片；以及通过紫外线照射去除所述上层膜。本发明能够避免麦克风芯片在切割过程中受到污染。
【专利说明】一种MEMS麦克风芯片切割方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及MEMS麦克风封装【技术领域】，特别涉及一种MEMS麦克风切割方法。
【背景技术】
[0002]随着社会的进步和技术的发展，利用MEMS (微机电系统)工艺集成的MEMS麦克风开始被批量应用到手机、笔记本等电子产品中。这种MEMS麦克风和传统的EMC(驻集体)麦克风相比，体积更小，密封性能更好，可靠性更高。随着智能移动设备的体积不断减小且性能和一致性提高，对MEMS麦克风的封装要求也越来越严密。
[0003]MEMS麦克风的一个核心器件是MEMS麦克风芯片，此芯片可以完成物理声音和电信号频率之间的转换。附图1是一种常规的麦克风芯片结构，它包括硅衬底101、衬底101中形成有上下贯通的贯穿孔(cavity) 102 ;衬底101上方设置一个由背电极103、振动膜104构成的平行板电容器，振动膜受外界声音频率影响发生振动，使平行板电容值发生变化，产生电信号，实现声电转换功能；在衬底101上方，还具有一层氮化硅材料105，以起到固定、保护振动膜103的作用。
[0004]一般的麦克风芯片制作在硅晶圆上，一张硅晶圆有上千颗甚至上万颗芯片，需要通过划片把麦克风芯片分开成独立麦克风芯片。由于制造工艺的局限性，现有的MEMS麦克晶圆的划片普遍采用镭射切割方式。图2是一张常规的加工后的MEMS麦克风芯片的晶圆，需要沿切割道(虚线)201划片从而将这些麦克风芯片202分离开来。镭射切割采用激光熔透技术，平均每15-20um深会产生一个熔透层，对于一张厚度为500um的晶圆，则需要产生约30层熔透层。这个过程较为费时，相当于扫描了一张晶圆30次，效率很低。而且由于镭射切割对金属反射的光线很灵敏，因此晶圆中用于芯片电路和性能测试的PCM(脉冲编码调制)结构203只能制造在各个芯片单元内，占用了一部分原本放置MEMS麦克风芯片的位置。另外，切割道上无法放置任何结构。
[0005]另一种常用的划片方式为水刀划片，该方法成本低廉，被利用在大部分的芯片划片上，但是该方法在切割晶圆的同时需要用大压力的水进行冲洗，对于常规的MEMS麦克风芯片，振动膜极其脆弱易被损坏，且易被污染。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种能够实现水刀划片，且保证振动膜在切割过程中不易损坏或污染的麦克风芯片切割方法。
[0007]为达成上述目的，本发明提供一种MEMS麦克风芯片的切割方法。所述芯片包括具有贯穿孔的衬底以及设置在所述贯穿孔上方、由振动膜和背电极构成的平行板电容器，所述切割方法包括:
[0008]步骤SI，在所述衬底下方贴附下层膜；
[0009]步骤S2，在所述振动膜上方以一定间隔设置上层膜，所述上层膜为UV膜；
[0010]步骤S3，通过水刀切割MEMS麦克风晶圆以分离多个所述MEMS麦克风芯片；以及[0011]步骤S4，通过紫外线照射去除所述上层膜。
[0012]优选地，所述振动膜通过隔离层固定于所述背电极上方，且至少部分所述隔离层覆盖于所述振动膜上；步骤S2中通过将所述上层膜贴附于所述隔离层覆盖所述振动膜的部分，以使所述上层膜间隔地设置于所述振动膜上方。
[0013]优选地，步骤S4包括:从所述MEMS麦克风芯片的振动膜一侧进行紫外线灯照射以降低所述上层膜的粘附性；以及倒置所述MEMS麦克风晶圆，以使所述上层膜脱落。
[0014]优选地，所述紫外线灯的功率大于等于750瓦，照射时间为20-30秒。
[0015]优选地，所述下层膜的粘附性大于所述上层膜的粘附性。
[0016]优选地，所述上层膜的厚度为20?30 μ m。
[0017]优选地，所述下层膜为UV膜，其厚度大于所述上层膜的厚度。
[0018]优选地，所述隔尚层覆盖所述振动膜的部分的厚度为30?50μηι。
[0019]优选地，所述隔离层的材料为氮化硅。
[0020]优选地，所述MEMS麦克风晶圆上具有切割道，当实施水刀切割时水刀沿着所述切割道行进以分离多个所述MEMS麦克风芯片；所述切割道上设置有脉冲编码调制器。
[0021 ] 本发明的优点在于，通过在MEMS麦克芯片的振动膜上方悬空设置一层UV膜，可避免MEMS麦克风芯片在切割过程中受到污染，且采用水刀切割的方式可有效降低成本。另一方面在切割完成后UV膜可通过紫外线照射去除，MEMS麦克芯片的性能并未受到影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为现有技术的MEMS麦克风芯片结构的示意图；
[0023]图2为现有技术的MEMS麦克风芯片晶圆镭射切割的示意图；
[0024]图3为本发明一实施例的MEMS麦克风芯片切割方法的流程图；
[0025]图4为本发明一实施例的MEMS麦克风芯片结构的示意图；
[0026]图5a?5d为本发明一实施例的MEMS麦克风芯片切割方法的剖视图；
[0027]图6为本发明一实施例的MEMS麦克风芯片晶圆水刀切割的示意图。
【具体实施方式】
[0028]为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
[0029]图3为本发明一实施例的MEMS麦克风芯片的结构示意图。本发明采用的MEMS麦克风芯片包括衬底301以及设置在衬底上的平行板电容器。衬底中具有贯通的贯穿孔302，平行板电容器由振动膜304和背电极303构成。其中背电极303固定形成于衬底301上，且与衬底的贯穿孔302相对，振动膜304则悬空设置在背电极303上方。本实施例中，振动膜304是通过隔离层305固定并悬空于背电极303的上方。隔离层的材料例如为氮化硅，且较佳的至少部分的隔离层305覆盖于振动膜304上，位置比振动膜304略高，高出部分约为 30_50um。
[0030]图4为本发明一实施例的MEMS麦克风芯片切割方法的流程图，图5a?5d为本发明一实施例的MEMS麦克风芯片切割方法的剖视图，下面将结合图4及图5a?5d对本发明的MEMS麦克风芯片切割方法进行详细的说明。MEMS麦克风芯片制作在晶圆上，通过本发明的切割方法可将一张晶圆上的多颗麦克风芯片分割成独立的芯片。该切割方法包括以下步骤:
[0031]步骤SI，在衬底下方贴附一层下层膜。如图5a所示，将MEMS麦克风芯片附着于下层膜506上，即芯片的背面一侧(衬底501下方)与下层膜506贴合。
[0032]步骤S2，在振动膜上方以一定间隔设置UV上层膜。请参考图5b，UV上层膜507倒扣在振动膜504上，以与振动膜504之间具有间隙的方式覆盖振动膜504。在本实施例中，由于隔离层505至少有部分高于振动膜504，因此UV上层膜507可直接贴附在隔离层505覆盖振动膜的该部分上，也可避免与振动膜发生粘连。
[0033]步骤S3，通过水刀切割MEMS麦克风晶圆以分离多个MEMS麦克风芯片。如图5c所示，同一张麦克风晶圆具有多个麦克风芯片52，当实施水刀切割时水刀沿着晶圆的切割道51行进，将晶圆整体切割为独立的多个麦克风芯片。由于在切割过程中，UV上层膜507始终覆盖在振动膜上，可对振动膜提供保护，避免其遭受水刀污染及破坏。图6所示为本发明一实施例麦克风芯片水刀切割的示意图，如图所示，采用水刀切割的方式，晶圆中用于芯片电路和性能测试的脉冲编码调制(PCM)器63 (如为氧化铝材质)可设置在切割道61上，因此无需占用各个芯片62内的空间。
[0034]步骤S4，通过紫外线照射去除上层膜。请参考图5d，在完成水刀切割后，从MEMS麦克风芯片的振动膜504 —侧进行紫外线灯照射，直至UV上层膜507的粘附性下降。之后，倒置MEMS麦克风晶圆，由于UV上层膜507的粘附性较弱，很容易就能从麦克风芯片上脱落下来。较佳的，紫外线灯的功率大于等于750瓦，照射时间为20-30秒。为了避免下层膜506在切割后发生脱落的情况，下层膜506的粘附性优选为大于UV上层膜的粘附性。下层膜506也可以是UV膜，当其为UV膜时，在紫外线照射下同样会逐渐丧失粘附性，因此下层膜506的厚度应大于UV上层膜507的厚度。其中，UV上层膜的厚度可以为20?30um，UV下层膜506的厚度可以为50um左右。在本发明的其他实施例中，下层膜506也可以是蓝膜或其他材料，只要在紫外线照射下能够保持比UV上层膜更强的粘附性即可。
[0035]综上所述，与现有技术相比，本发明所提供的MEMS麦克风切割方法采用水刀切割的方式可有效降低成本；此外，通过在MEMS麦克芯片的振动膜上方悬空设置一层UV膜，可避免MEMS麦克风芯片在水刀切割过程中受到污染。另一方面由于在切割完成后可通过紫外线照射去除设置在振动膜上的UV膜，MEMS麦克芯片的性能将不会受到影响。
[0036]虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。
【权利要求】
1.一种MEMS麦克风芯片的切割方法，所述芯片包括具有贯穿孔的衬底以及设置在所述贯穿孔上方、由振动膜和背电极构成的平行板电容器，其特征在于，所述切割方法包括: 步骤SI，在所述衬底下方贴附下层膜； 步骤S2，在所述振动膜上方以一定间隔设置上层膜，所述上层膜为UV膜； 步骤S3，通过水刀切割MEMS麦克风晶圆以分离多个所述MEMS麦克风芯片；以及 步骤S4，通过紫外线照射去除所述上层膜。
2.如权利要求1所述的MEMS麦克风芯片的切割方法，其特征在于，所述振动膜通过隔离层固定于所述背电极上方，且至少部分所述隔离层覆盖于所述振动膜上；步骤S2中通过将所述上层膜贴附于所述隔离层覆盖所述振动膜的部分，以使所述上层膜间隔地设置于所述振动膜上方。
3.如权利要求2所述的MEMS麦克风芯片的切割方法，其特征在于，步骤S4包括:从所述MEMS麦克风芯片的振动膜一侧进行紫外线灯照射以降低所述上层膜的粘附性；以及倒置所述MEMS麦克风晶圆，以使所述上层膜脱落。
4.如权利要求3所述的MEMS麦克风芯片的切割方法，其特征在于，所述紫外线灯的功率大于等于750瓦，照射时间为20-30秒。
5.如权利要求2所述的MEMS麦克风芯片的切割方法，其特征在于，所述下层膜的粘附性大于所述上层膜的粘附性。
6.如权利要求5所述的MEMS麦克风芯片的切割方法，其特征在于，所述上层膜的厚度为 20 ?30 μ m。
7.如权利要求5或6所述的MEMS麦克风芯片的切割方法，其特征在于，所述下层膜为UV膜，其厚度大于所述上层膜的厚度。
8.如权利要求2所述的MEMS麦克风芯片的切割方法，其特征在于，所述隔离层覆盖所述振动膜的部分的厚度为30?50 μ m。
9.如权利要求8所述的MEMS麦克风芯片的切割方法，其特征在于，所述隔离层的材料为氮化硅。
10.如权利要求1所述的MEMS麦克风芯片的切割方法，其特征在于，所述MEMS麦克风晶圆上具有切割道，当实施水刀切割时水刀沿着所述切割道行进以分离多个所述MEMS麦克风芯片；所述切割道上设置有脉冲编码调制器。
【文档编号】H04R31/00GK103888887SQ201410118106
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月27日 优先权日:2014年3月27日
【发明者】周育樑, 王勇 申请人:上海集成电路研发中心有限公司