专利名称：用以制备电容式硅微麦克风的晶片的无切割制造方法
技术领域：
本发明是有关于一种晶片的制造方法，特别是指一种电容式硅微麦克风的晶片的制造方法。
背景技术：
自1984年第一个利用晶片封装制备成的硅微麦克风发表后，由于具有体积小、重量轻，兼且以半导体制造方法与微机电制造方法技术制造的晶片具有可以精确控制尺寸、图像，并可以批次生产、成本低廉，且易与其他相关电子元件(晶片)整合集成的优点，因此成为各界主要的研究改善对象。
用于封装制备硅微麦克风的晶片可简单区分成单晶片式晶片与双晶片式晶片二种，单晶片式晶片是由单一基板经过半导体制造方法，例如光刻、蚀刻、蒸(溅)镀等，再经切割分离制得的；而双晶片式晶片则是由两基板分别经过多数道半导体制造方法分别制得二晶片后，再将两晶片键合(bonding)而得的。
然而，无论是何种晶片，其共同的缺点都在于制备完成的晶圆必须经过“切割(sawing)”才可以取得多个晶片；而在进行切割的过程中，不但会因为切割刀材的震动损及晶片的内部结构，进而造成晶片的微元件构造的损坏，同时，切割所产生的细碎物也会污染晶片，进而导致整体硅微麦克风良率的降低。
因此，如何设计用于封装制备硅微麦克风的晶片结构，并配合设计这些晶片的制造方法，以提升晶片本身的制造方法良率，是业界、学界一直努力的目标。
发明内容
因此，本发明的目的，即在提供一种用以制备电容式硅微麦克风的晶片的无切割制造方法。
于是，本发明用以制备电容式硅微麦克风的晶片的无切割制造方法，包含以下步骤。
在一基材上以导体材料定义多个彼此相间隔的第一电极膜，且每一电极膜具有多个穿通其上、下表面的穿孔。
在前一步骤所制得的半成品中的每一电极膜上形成一对应的牺牲板块。
在前一步骤所制得的半成品中的每一牺牲板块上形成一对应的振膜。
在前一步骤所制得的半成品中的每一振膜上，以导体材料形成一对应的第二电极膜。
在前一步骤所制得的半成品的该基材上，对应该多个第一电极膜形成多个可保护该基材的对应区域不被蚀刻的遮覆图像，该每一遮图像具有多个对应于该第一电极膜的多个穿孔的穿孔，及一贯穿其上、下表面且将对应的第一电极膜圈限其中的蚀刻道。
自前一步骤所制得的半成品中的每一遮覆图像的多个穿孔向内蚀刻移除该基材对应于这些穿孔的区域，及该牺牲板块对应这些穿孔的一中央区域，同时自每一遮覆图像的蚀刻道向内蚀刻移除该基材对应于该蚀刻道的区域。
最后将前一步骤所制得的半成品的每一遮覆图像移除，即制得多个相分离的该电容式硅微麦克风的晶片。
本发明的功效在于蚀刻移除牺牲板块的中央区域以制得电容式硅微麦克风的晶片所必须的气室时，同步以蚀刻方式将多个晶片半成品切割分离，而无须以传统的晶圆切割方式切割制得多个晶片，避免晶片以传统的晶圆切割方式取得时所造成的破坏，提升晶片的制造方法良率。
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明，附图中图1是一流程图，说明本发明一种用以制备电容式硅微麦克风的晶片的无切割制造方法的一第一优选实施例的前四步骤；图2是一流程图，说明本发明一种用以制备电容式硅微麦克风的晶片的无切割制造方法的一第一优选实施例的后四步骤；图3是一示意图，说明以图1、图2的无切割制造方法所制备的晶片；图4是一流程图，说明本发明一种用以制备电容式硅微麦克风的晶片的无切割制造方法的一第二优选实施例的前五步骤；图5是一流程图，说明本发明一种用以制备电容式硅微麦克风的晶片的无切割制造方法的一第二优选实施例的后四步骤；图6是一流程图，说明本发明一种用以制备电容式硅微麦克风的晶片的无切割制造方法的一第三优选实施例的前五步骤；图7是一流程图，说明本发明一种用以制备电容式硅微麦克风的晶片的无切割制造方法的一第三优选实施例的后四步骤；图8是一示意图，说明以图6、图7的无切割制造方法所制备的晶片。
具体实施例方式
在详细描述本发明前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。
参阅图1、图2，本发明一种用以制备电容式硅微麦克风的晶片的无切割制造方法的一第一优选实施例，是制备如图3所示的晶片2。
先请参阅图3，用于封装制备电容式硅微麦克风的晶片2包含一背板21、一与该背板21连接的环形间隔壁22，及一设置在该间隔壁22上的振膜单元23。
该背板21具有一薄板态样的基材211、一以导电材质形成在该基材211上的背板电极212，及多个穿通该基材211与该背板电极212的音孔213。
该间隔壁22连接在该基材211上并将该背板电极212环围其中。
该振膜单元23具有一呈薄板态样且下表面连接在该间隔壁22顶缘的振膜231，及一以导电材质形成在该振膜231上表面上的振膜电极232，该振膜231具有多个穿通其上、下表面且彼此相间隔地排列成环形的均压孔233。
该背板21、间隔壁22与振膜231共同界定一借这些音孔213与外界连通的气室24，供该振膜231受到声压作用时对应产生形变用；该背板电极212与该振膜电极232在晶片2封装成电容式硅微麦克风而带电荷后，共同构成一可对应该振膜231形变而变化的电容。
上述的晶片2在经过以下详细的制造方法，以及封装制备成电容式硅微麦克风的说明后，当可更清楚地明白。
参阅图1、图2，制备电容式硅微麦克风的晶片2的无切割制造方法，是先以步骤51在以硅晶圆作为基材11，清洗后利用黄光光刻技术在其上表面以导体材料定义出多个彼此相间隔的第一电极膜12(即晶片2的背板电极212)，且每一电极膜12具有多个穿通其上、下表面的穿孔121。在此，第一电极膜12是以铬/金(Cr/Au)蒸镀200/2000形成。
接着进行步骤52，同样以黄光光刻技术在前一步骤所制得的半成品中的每一第一电极膜12上形成一对应的牺牲板块13。在此，是以无机材料，如氧化硅(SiO2)应用等离子增强化学气相沉积(PECVD)方式定义出厚度若干微米(μm)且具有预定图像(即多个对应第一电极膜12的牺牲板块13态样)的无机材料层形成。
然后以步骤53，在前一步骤52所制得的半成品中的每一牺牲板块13上形成对应的该具有多个均压孔233的振膜231；振膜材料为微机电(MEMS)技术领域中常用的无机材料，例如多晶硅(polysilicon)、氮化硅(Si3N4，silicon nitride)、氧化硅(SiO2，silicon dioxide)，或是复合材料，或是耐高温的有机高分子材料，例如聚酰亚胺(polyimide)、聚对二甲苯(parylene)、双苯基环丁烯(BCB)、压克力(PMMA)等；在此，是选用聚酰亚胺为材料，应用例如旋转镀覆(spinner coating)或是化学沉积等方式先形成一薄层后，再利用黄光光刻技术定义出该每一具有多个均压孔233的振膜231。
接着进行步骤54继续以黄光光刻技术在前一步骤所制得的半成品中的每一振膜231上，以导体材料形成一对应的第二电极膜14(即晶片2的振膜电极212)。在此，第二电极膜14是以铬/金(Cr/Au)蒸镀200/2000形成。
然后进行步骤55，同样地应用黄光光刻技术，在前一步骤所制得的半成品的该基材11底面，对应该多个第一电极膜12形成多个可以对应保护基材11不被蚀刻移除的遮覆图像15，且该每一遮覆图像15具有多个对应于该第一电极膜12的多个穿孔121的穿孔151，及一贯穿其上、下表面且将对应的第一电极膜12圈限其中的蚀刻道152，而使得基材11对应于这些穿孔151与蚀刻道152的区域裸露。
接着进行步骤56，利用电感耦合等离子蚀刻机(ICP，InductiveCoupling Plasma Etching)自前一步骤所制得的半成品中，每一遮覆图像15的多个穿孔151向内蚀刻移除该基材11对应于这些穿孔151的区域，使得该基材11被蚀刻移除的对应区域与该第一电极膜12的多数穿孔121共同形成该晶片2的音孔213，同时，蚀刻也自蚀刻道152向内发生而蚀刻移除该基材11对应于该蚀刻道152的区域，此时，由于基材11对应于该蚀刻道152的区域被蚀刻移除，而切割出多个相分离的晶片半成品。
然后进行步骤57，再以氧化物蚀刻缓冲液(BOE，Buffer OxidationEtchant)，自多个晶片半成品的遮覆图像15的多个穿孔151，及基材11被蚀刻移除的对应区域更向内蚀刻移除牺牲板块13对应这些穿孔151的一中央区域131，此等被蚀刻移除的中央区域131即为晶片2的气室24部分，而该牺牲板块13未被蚀刻移除的部分即为晶片2的间隔壁22。
最后以步骤58，将前一步骤57所制得多数晶片半成品上的遮覆图像15移除，即制得多个相分离的晶片2。
参阅图4、图5，本发明一种用以制备电容式硅微麦克风的晶片2的无切割制造方法的一第二优选实施例，是与上例相似，用以制备如图3所示的晶片2，其不同处仅在于在依序以步骤51至步骤54形成该第一电极膜12、牺牲板块13、振膜231与第二电极膜14后，在进行步骤55形成该多个遮覆图像15前，更以步骤6将所制得的半成品以该多个第二电极膜14朝向一玻璃档板16而此半成品贴附在该档板16上，再以研磨方式将基材11研磨至不大于50μm，用以薄化基材11，进而减少后续蚀刻移除基材11的部分区域时所需蚀刻的基材11厚度、蚀刻时间，降低蚀刻制造过程中的不可测变因，提升整体制造过程的良率；并在以步骤58将制得的相分离的多个晶片半成品上的每一遮覆图像15移除后，即可制得粘附在档板16上多数整齐排列的晶片2，以利进行后续的封装作业。由于其他过程皆与上例相似，在此不再重复赘述。
参阅图6、图7，本发明一种用以制备电容式硅微麦克风的晶片2的无切割制造方法的一第三优选实施例，是与上例相似，用以制备如图8所示的晶片8。
先请参阅图8，该晶片8与图3所示的晶片2相似，其不同处仅在于该晶片8的基材11是一超低阻值的p+型半导体材料，且该晶片8更包含一以导电材料形成在该基材11底面而与该背板电极212相电连接的欧姆接触垫81，用以将该背板电极212的电信号导引至该欧姆接触垫81，进而于封装后向外传导以供后续应用；由于其他构造皆与图2所示的晶片相似，在此不再重复赘述。
参阅图6、图7，在制造方法上，本例与上二例所述的无切割制造方法相似，其不同处仅在于进行步骤51时，即选用高掺杂的超低阻值的p+型半导体材料作为基材11，且在依序以步骤51至步骤54形成该第一电极膜12、牺牲板块13、振膜231与第二电极膜14之后，并在进行步骤55形成该多个遮覆图像15之前，更以步骤7在所制得的半成品的基材11底面，选用导电材料以例如蒸镀、溅镀等方式形成该欧姆接触垫81，以利配合后续封装的实施；由于其他过程皆与上二例相似，在此不再重复赘述。
综合上述说明可知，本发明用以制备电容式硅微麦克风的晶片的无切割制造方法，主要是在基材11上依序形成多个第一电极膜12、多个牺牲板块13、多个振膜231与多个第二电极膜14后，利用形成在基材11底面的多个遮覆图像15保护不欲蚀刻部分，而直接以蚀刻方式形成晶片2的音孔123、气室24，同时也将多个原本彼此相连的晶片半成品以蚀刻方式切割分离，而制得多个相分离的电容式硅微麦克风的晶片2，确实可以避免以传统的晶圆切割方式切割分离制得多个晶片时，对晶片本身所造成的破坏，提升晶片的制造方法良率，达到本发明的创作目的。
权利要求
1.一种用以制备电容式硅微麦克风的晶片的无切割制造方法，其特征在于，该无切割制造方法包含(a)在一基材上以导体材料定义多个彼此相间隔的第一电极膜，且该每一第一电极膜分别具有多个穿通其上、下表面的穿孔；(b)在该步骤(a)所制得的半成品中的每一第一电极膜上形成一对应的牺牲板块；(c)在该步骤(b)所制得的半成品中的每一牺牲板块上形成一对应的振膜；(d)在该步骤(c)所制得的半成品中的每一振膜上，以导体材料形成一对应的第二电极膜；(e)在该步骤(d)所制得的半成品的该基材上，对应该多个第一电极膜形成多个可保护该基材的对应区域不被蚀刻的遮覆图像，该每一遮覆图像具有多个对应于该第一电极膜的多个穿孔而使该基材的对应区域裸露的穿孔，及一贯穿其上、下表面而使该基材的对应区域裸露且将对应的第一电极膜圈限其中的蚀刻道；(f)自该步骤(e)所制得的半成品中的每一遮覆图像的多个穿孔向内蚀刻移除该基材对应于这些穿孔的区域，及自蚀刻道向内蚀刻移除该基材对应于该蚀刻道的区域而将该基材切割分离，而制得多个相分离的晶片半成品；(g)自该步骤(f)所制得的多个晶片半成品中的每一遮覆图像的多个穿孔与该基材对应于这些穿孔的被移除区域更向内将该牺牲板块对应这些穿孔的一中央区域蚀刻移除；及(h)将该步骤(g)所制得的半成品的每一遮覆图像移除，制得多个相分离的晶片。
2.如权利要求1所述用以制备电容式硅微麦克风的晶片的无切割制造方法，其特征在于该步骤(e)在形成多个遮覆图像前，先将该步骤(d)所制得的半成品的该基材薄化。
3.如权利要求2所述用以制备电容式硅微麦克风的晶片的无切割制造方法，其特征在于薄化该基材时，是将该步骤(d)所制得的半成品以该多个第二电极膜朝向一玻璃档板而贴附在该档板上，再以研磨方式薄化该基材至不大于50μm。
4.如权利要求2所述用以制备电容式硅微麦克风的晶片的无切割制造方法，其特征在于该基材是一低阻值的半导体材料，且在进行该步骤(e)前，在该步骤(d)所制得的半成品的该基材的一底面上，对应该多个第一电极膜以导电材料形成分别与该第一电极膜电连接的欧姆接触垫。
5.如权利要求4所述用以制备电容式硅微麦克风的晶片的无切割制造方法，其特征在于该步骤(b)是应用等离子增强化学气相沉积方式将无机材料沉积厚度为数微米并具有预定图像的无机材料层构成该多个牺牲板块。
6.如权利要求5所述用以制备电容式硅微麦克风的晶片的无切割制造方法，其特征在于该步骤(c)是选用耐高温的有机高分子材料形成一薄膜，再以黄光光刻技术将该薄膜定义成该多个振膜，且使该每一振膜更具有多个穿通其上、下表面并彼此间隔地成环形分布的均压孔。
全文摘要
本发明涉及用以制备电容式硅微麦克风的晶片的无切割制造方法。本发明是先在基材上依序形成具有多数穿孔的多个第一电极膜、多个牺牲板块、多个振膜与多个第二电极膜，接着在基材底面对应该多个第一电极膜形成多数遮覆图像，每一遮图像具有对应于多个穿孔的穿孔，及将第一电极膜圈限的蚀刻道，然后自遮覆图像的穿孔向内蚀刻移除基材对应于穿孔的区域，及牺牲板块的中央区域，同时自蚀刻道向内蚀刻移除基材对应于蚀刻道的区域，最后，移除这些遮覆图像即制得多个相分离的电容式硅微麦克风的晶片。
文档编号H04R19/04GK101064970SQ200610076909
公开日2007年10月31日 申请日期2006年4月25日 优先权日2006年4月25日
发明者洪瑞华, 张昭智, 林宗颖, 蔡圳益 申请人:佳乐电子股份有限公司