專利名稱：對配有切割帶作為襯底載體的鋸切架的使用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路工藝領(lǐng)域，尤其涉及包括可變形微鏡器件在內(nèi)的微電子機械器件的制造。
為使集成電路(IC)的加工成本低廉，一般使用半導(dǎo)體大圓片在單個襯底上同時制作許多器件來大量生產(chǎn)各個電路或器件。典型的集成電路生產(chǎn)流程步驟依次為器件制造、器件測試、器件分離和器件封裝。從大圓片上分離器件時，會產(chǎn)生由大圓晶片微粒和灰塵所組成的切割碎屑。在鍵合器件至管殼之前把該切割碎屑由集成電路表面清洗掉。
微電子機械系統(tǒng)(MEMS)，或微機械器件通常帶有過于脆弱易碎的結(jié)構(gòu)，以致不能經(jīng)受一些例如器件分離和清洗一類的標(biāo)準(zhǔn)IC制造步驟。有些MEMS例如數(shù)字微鏡器件(DMD)和一些加速度計的脆弱易碎的特性，要求重新制訂標(biāo)準(zhǔn)IC的工藝步驟以免損壞所制得的器件。DMD說明見美國專利第5,061,049“空間光調(diào)制器及方法”，該專利已轉(zhuǎn)讓給德克薩斯儀器股份有限公司。加速度計的描述見美國專利第07/883,616“數(shù)字加速度計”，該專利亦已被轉(zhuǎn)讓給德克薩斯儀器股份有限公司。正如上述專利所述那樣，這些MEM具有懸浮于硅襯底表面上所形成電極上方氣隙中的十分小的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)一旦形成并將犧牲材料由該氣隙中加以腐蝕掉后，器件便十分脆弱易碎。器件不能暴露在諸液體中，諸如在大圓片清洗步驟中將會出現(xiàn)的那樣，以免反射鏡有遭受損壞的危險。因此，必須在從反射鏡下方腐蝕掉犧牲材料之前切割器件并洗去切割碎屑。
在器件完成前進行大圓片的分離導(dǎo)致在剩下的器件制造步驟例如無鈍化和器件測試期間大量的器件處理。以大圓片形式而非器件形式完成這些工藝加工，大大減少了必需的處理量，這是因為加工設(shè)備僅需對一個大圓片而非許多個器件進行移動和對準(zhǔn)。對于芯片測試而言，對精確對準(zhǔn)的要求是極為苛刻的。
本發(fā)明揭示一種方法，在該方法中可以采用大圓片加工技術(shù)來完成整個的器件制造及測試工藝。
一種制造微電子機械或集成電路器件的方法，其中，將一部分已完工器件的大圓片安裝在鋸切架的切割帶上，隨后通過鋸切大圓片或其它的大圓片分離技術(shù)對器件進行分離。在將器件從切割帶上卸下之前完成器件的制造。有些應(yīng)有中宜用一保護蓋對切割帶被暴露的粘性物加以覆蓋。該方法的優(yōu)點在于可使用效率高的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)大圓片處理技術(shù)來全部完成器件的工藝加工。


圖1是數(shù)字微鏡器件的一個元件的透視圖；圖1A是沿圖1A-A線所得圖1器件的示意圖，它示出了組成該器件的諸元件；圖1B是沿圖1A-A線所得圖1器件的截面圖，它示出反射鏡梁的旋轉(zhuǎn)；圖2是一排數(shù)字加速度計的頂視圖；圖2A是沿圖2的A-A線所得圖2器件的截面圖，它示出組成該器件的諸元件；圖3是固定安裝在固定于鋸切架中切割帶上一硅大圓片的頂視圖；圖3A是沿圖3的A-A線所得圖3中硅大圓片的截面圖；圖4是安裝在固定于離心機內(nèi)鋸切架中一已鋸切大圓片的頂視圖；圖4A是沿用4A-A線所得圖4大圓片的截面圖5是固定在噴射顯影罩中一大圓片和鋸切架的側(cè)視示意圖；圖6是安裝在鋸切架中、并在所暴露切割帶上帶有保護蓋的一已鋸切大圓片的頂視圖；圖6A是沿圖6的A-A線所得圖6中已鋸切大圓片保護蓋的截面圖；圖7是經(jīng)改進用來接納鋸切架的等離子反應(yīng)器基座板的頂視圖；圖8是正進行電學(xué)測試的一已完工器件大圓片截面視圖。
所揭示的方法及保護蓋適用于以大圓片形式進行生產(chǎn)的任何器件的制造，尤其適用于具有脆弱易碎結(jié)構(gòu)的微電子機械器件，后者不能使用現(xiàn)有的大圓片制造工藝流程。為了說明起見，本發(fā)明將使用數(shù)字微鏡器件及加速度計的生產(chǎn)實例加以講解。特定的實例僅用來說明本發(fā)明的一種可能的實施方法而并不旨在將本發(fā)明限止于DMD或加速度計的生產(chǎn)?？捎盟沂镜姆椒▉碇圃烊魏涡褪降募呻娐坊蛭㈦娮訖C械器件。
一典型DMD器件的結(jié)構(gòu)示于圖1至圖1B。正如包括在本文所有附圖中的那樣，所示的元件并不按比例尺寸畫出。大多數(shù)情況下為了進行說明對大圓片及器件層的厚度大大加以夸張。DMD一般由一排元件50組成。每一DMD元件50通常包含一金屬梁52，它借助兩個扭轉(zhuǎn)鉸鏈54懸掛在硅襯底56的上方，在硅襯底56上生長一絕緣的氧化層58，并在氧化層58上沉積地址和著陸電極60、62、64和66。將一平面間隔層68施加于襯底，它有時稱為犧牲層，隨后在此間隔層68上依次淀積一層鉸鏈金屬70和一層梁金屬72。對金屬層進行蝕刻從而制造出每一元件50的鉸鏈54和梁52。
DMD制造的典型工藝流程要求在底面切割反射鏡之前，先將器件分離，這通常借助鋸切大圓片上縱橫排列的器件間距來實現(xiàn)。器件被分離后，將梁52和鉸鏈54下面的間隔層68腐蝕去掉以允許該梁如圖1B所示那樣在鉸鏈上扭轉(zhuǎn)。底面切割操作通常在等離子反應(yīng)器中進行，通孔74和間隙76允許等離子將位于梁52和鉸鏈54下方的間隔墊材料68腐蝕去掉。當(dāng)間隔層68被腐蝕去掉之后，通過稱為鈍化的工藝將器件作成具有較小的化學(xué)活性。
采用相似的工藝流程來制造某些加速度計。圖2示出一排懸臂梁加速度計78。每一加速度計包含一稱作驗證質(zhì)量80的精確質(zhì)量，它由一附著于梁84的鉸鏈支撐著。在每一加速度計的下面為一接觸頭86，它被沉積在上面覆蓋有絕緣氧化層90的硅襯底片88上，一平面間隔層92使梁84與電極86相分隔。在把位于驗證質(zhì)量80和鉸鏈82下方的間隔層腐蝕去之后，一足夠大的加速力可引起驗證質(zhì)量80發(fā)生偏斜并觸及接觸頭86。
如上文所述，一旦間隔層68或92被腐蝕去掉后，器件就變得非常脆弱易碎，不能暴露于例如在大圓片清洗步驟期間所用的諸種液體之中，否則將損壞器件。由于已完工的器件不能進行清洗，故通常在蝕去間隔層之前先將器件鋸切分開。鋸切分開后，在進行底面切割、芯片測試和保護涂敷諸步驟期間再對各個器件分別處理。
本發(fā)明可在整個制造工藝中共同處理來自一個大圓片的所有器件。按照示于圖3的所揭示發(fā)明的一種實施例，將一含有部分已完工微電子機械器件的硅大圓片20安裝在固定于鋸切架24中的切割帶22的粘合面21上。圖3A是位于鋸切架24中切割帶22上的該大圓片20的截面圖。
大圓片20一般為硅晶片，但也可由其它材料，例如石英或砷化鎵制成。在將大圓片裝進鋸切架前可將一臨時性保護涂層敷在大圓片20的表面以防鋸切操作期間損壞大圓片。鋸切架必須安裝得允許將器件鋸切分開。一般情況下鋸子完全切透大圓片并切入切割帶。然而，并不切透切割帶。例如，切割帶可能為4密耳，而切入僅1密耳。
晶片被鋸切分開后，將鋸切操作中產(chǎn)生的微粒從大圓片切割帶上和鋸切架上清除掉，這一般通過沖洗來完成。在大圓片上已施加有臨時性保護涂層，則可將鋸切架安裝在離心機中，并噴射溶劑于大圓片上以去除該保護涂層。圖4和4A表示安裝在離心機28中的已鋸切片26和鋸切架24。圖4中所示器件27的大小和取向僅用作說明。為清楚起見，圖4A中并未示出單個器件。當(dāng)裝進離心機時，將一溶劑噴向大圓片表面以去除保護涂層。離心機使溶劑和被溶解的涂層旋轉(zhuǎn)而脫離大圓片。
代替在離心機中除去臨時性保護涂層的另一種方法是把鋸切架裝進一噴射顯影罩。圖5示出安裝在噴射顯影罩30中的大圓片26和鋸切架24。在噴射顯影洗罩期間，溶劑32從噴嘴34噴射至已鋸切大圓片26的表面。溶劑氣體36通過罩背面的排氣孔38排出。溶劑和微粒40則通過位于罩底部的排水口42流至罩外。
從大圓片上除去保護涂層后，必須把間隔層68或92部分去除，以留下反射鏡或加速度計的支承梁。這種底面切割操作通常在等離子反應(yīng)器中進行。為避免將切割帶22上的粘合物21暴露在等離子體中，可把一保護蓋置于切割帶22中所暴露的粘合物21上。圖6和6A表示安裝在鋸切架24中的已鋸切大圓片26，其中，切割帶22所暴露的粘合物21上覆蓋有保護蓋44。為清楚起見，圖6A中并未示出各單個器件。保護蓋44可由能夠經(jīng)受得住暴露于等離子反應(yīng)器的任何材料制成。例如，覆蓋物可以是一陶瓷環(huán)或依附在切割帶上的環(huán)形物。另一種替代方法是，使用另一片切割成適宜形式的切割帶，并以此對它進行安裝，使被用作保護蓋44的切割帶粘合面和用作切割帶22的粘合面合并放在一起。保護蓋也可以是石英或金屬，或能經(jīng)受得住等離子腐蝕環(huán)境的任何其它材料?？蓪в袖徢写髨A片和依附有保護蓋的鋸切架放置在一基座板上，后者設(shè)計成用來固定鋸切架，而反射鏡或加速度計則借助等離子腐蝕工藝進行底面切割。圖7示出一帶有凹壁區(qū)域48的基座板46，后者設(shè)計成在等離子腐蝕工藝期間用以固定鋸切架24。
底面切割操作后，可對器件進行鈍化，并進行電學(xué)和光學(xué)測試，而此時這些器件仍然依附在鋸切架上。由于大圓片基本上仍是完整的使測試大大簡化，這是因為各單個器件27應(yīng)仍是相互對準(zhǔn)在一起的。所以，如圖8所示，通過將多探針探卡48一次性地與已鋸切大圓片對準(zhǔn)，可精確地排齊或?qū)?zhǔn)每一器件27。如果器件在切割帶上有某些移動，則可用一視覺輔助型多探針來個別地對齊每一器件。
對器件進行測試后，可將鋸切器和大圓片安裝在一撿取——并——放置的機器上，以便從切割帶上卸下器件并將它們放置在導(dǎo)架上進行封裝裝配工藝。本發(fā)明所述經(jīng)改進工藝流程的器件拆卸工藝應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)集成電路器件的拆卸工藝相同。故應(yīng)無需對器件拆卸和封裝裝配工藝進行改進。
這樣，盡管這里描述了一種微電子機械器件制造方法的特定實施例，其中在完成器制造之前將器件從大圓片上進行分離，但并不意味著這樣一些特定的論述被認(rèn)為是對本發(fā)明范圍的限制，唯下文權(quán)利要求所提出的內(nèi)容則是例外。另外通過將本發(fā)明結(jié)合其某一特定實施例進行描述后，那些對本領(lǐng)域熟悉的技術(shù)人員應(yīng)理解作進一步的修改建議亦是可以行的，所有這樣的修改都應(yīng)包括在所附權(quán)項要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制造微電子機械器件的方法，其特征在于，包括以下步驟提供一種帶有粘合面的切割帶；在所述切割帶的粘合面上安裝大園片，所述大園片包含有部分制成的器件；分割所述大園片以分離所述已部分制成的器件，所述已分離的器件保持安裝在所述的切割帶上；繼續(xù)對所述已分離的器件進行制造；以及將所述器件從所述切割帶上卸下。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟，在所述切割帶粘合面的暴露部分上放置一保護蓋。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述保護蓋可選自包括陶瓷、金屬、石英和切割帶所組成的材料組中的任一種。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在所述分割步驟之前先在所述器件上涂敷一臨時保護涂層。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括從所述器件上除去所述臨時性保護涂層的步驟。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述器件為數(shù)字微鏡器件(DMD)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述器件為加速度計。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述繼續(xù)的制造步驟包括等離子腐蝕所述器件。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述繼續(xù)的制造步驟包括鈍化所述器件。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述繼續(xù)的制造步驟包括測試所述器件。
11.一種制造數(shù)字微鏡器件的方法，其特征在于，包括以下步驟提供一種帶有粘合面的切割帶；在所述切割帶的所述粘合面上安裝大園片，所述大園片包含有已部分制成的數(shù)字微鏡器件；分割所述大園片以分離所述已部分制成的數(shù)字微鏡器件；所述已分離的數(shù)字微鏡器件保持安裝在所述的切割帶上；將保護蓋放置在所述切割帶粘合面的暴露部分，所述保護蓋選自包括陶瓷、金屬、石英和切割帶所組成材料組中的任一種；繼續(xù)對所述已分離的數(shù)字微鏡器件進行制造；以及從所述切割帶上卸下所述數(shù)字微鏡器件。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述繼續(xù)的制造步驟包括等離子腐蝕所述數(shù)字微鏡器件。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述繼續(xù)的制造步驟包括鈍化所述數(shù)字微鏡器件。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述繼續(xù)的制造步驟包括測試所述數(shù)字微鏡器件。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括在所述的分割步驟之前將一臨時性保護涂層涂敷在所述數(shù)字微鏡器件上。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，還包括從所述數(shù)字微鏡器件上除去所述臨時性保護涂層。
17.一種制造加速度計的方法，其特征在于，包括以下步驟提供一種帶有粘合面的切割帶；在所述切割帶的粘合面上安裝上大園片，所述大園片帶有已部分制成的加速度計；分割所述的大園片以分離所述已部分制成的加速度計，所述已分離的加速計保持安裝在所述的切割帶上；在所述切割帶粘合面的暴露部分放置保護蓋，它選自包括陶瓷、金屬、石英和切割帶所組成的材料組中的任一種；繼續(xù)對所述已分離的加速度計進行制造；以及從所述切割帶上卸去所述加速度計。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述繼續(xù)的制造步驟包括等離子腐蝕所述加速度計。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述繼續(xù)的制造步驟包括鈍化所述加速度計。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述繼續(xù)的制造步驟包括測試所述加速度計。
全文摘要
一種對包含有微電子機械器件的大圓片進行加工的方法，它可以大圓片形式而非器件形式來完成所有的制造和測試步驟。在完成器件制造之前，先將大圓片20安裝在鋸切架24中的切割帶22上，并且通常借助鋸片將各單個器件27進行分離，在剩下的制造步驟期間諸器件均保留在切割帶上。有些制造步驟可能要求用保護蓋44來覆蓋切割帶的粘合物。在包括施加保護涂層和功能測試在內(nèi)的所有制造步驟完成之后，從切割帶上卸下器件并進行封裝。
文檔編號H01L21/78GK1120733SQ94109329
公開日1996年4月17日 申請日期1994年8月2日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月2日
發(fā)明者米凱爾·A·米尼亞爾第 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司