專利名稱：鋸切數(shù)字微鏡器件后的似大圓片加工的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路(IC)工藝加工領(lǐng)域，尤其涉及包括可變形微鏡器件的微機(jī)械器件的制造。
為了有效地降低加工集成電路的成本，應(yīng)當(dāng)用半導(dǎo)體大圓片在單個(gè)基片上同時(shí)制造多個(gè)芯片來大批量生產(chǎn)單個(gè)電路或芯片。微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)的典型工藝包括加工期間諸如犧牲層去除和器件測(cè)試一類眾多的芯片操作處理。以大圓片而非單個(gè)芯片形式進(jìn)行這些工藝加工的能力極富吸引力。在大圓片級(jí)水平上實(shí)現(xiàn)這些工藝加工使必要的操作減少，因?yàn)榧庸ぴO(shè)備只要移動(dòng)和對(duì)準(zhǔn)一個(gè)大圓片而非許多個(gè)芯片。芯片測(cè)試的對(duì)準(zhǔn)或?qū)R操作極為苛刻。在完成了所有大圓片級(jí)加工之后進(jìn)行芯片的分離和封裝。在從大圓片上分離器件時(shí)，會(huì)產(chǎn)生圓片微粒和灰塵，也稱為切割碎屑。隨后這些切割碎屑通常要在芯片被鍵合至封裝之前，從IC表面加以清洗掉。
微機(jī)械器件的結(jié)構(gòu)常常極為脆弱以致經(jīng)受不住某些標(biāo)準(zhǔn)IC的制造步驟。數(shù)字微鏡器件(DMD)就是一例。DMD在轉(zhuǎn)讓給德克薩斯儀器股份有限公司的美國(guó)專利No.5，061，049“空間光調(diào)制器和方法”中有所說明。如上述專利所述，DMD有一非常小的鏡片，突出在硅基片表面所形成電極之上的氣隙內(nèi)。該鏡片一旦形成并將犧牲材料從氣隙上蝕去后，DMD就變得非常脆弱。例如在大圓片清洗期間，不可能把器件暴露于液體而不使鏡片遭受損壞。因此，在犧牲層從鏡片上蝕去之前必須對(duì)器件進(jìn)行切割并把切割碎屑清洗掉。這需要將清洗和磨蝕步驟以及此后包括測(cè)試在內(nèi)的一些步驟，在單個(gè)芯片而非大圓片上進(jìn)行。
按照本發(fā)明，構(gòu)筑一保護(hù)用固定件以便容許微機(jī)械器件的大圓片加工能有效地進(jìn)行。該固定件可以通過把包圍在它和大圓片之間的端部空間抽成真空而被緊貼于包含有微機(jī)械器件的大圓片上。把固定件設(shè)計(jì)成帶有這樣的一些表面，以使固定件和大圓片在每個(gè)器件周圍形成密封。然后分離大圓片上的器件，并將分離過程中產(chǎn)生的任何碎屑從器件和保護(hù)固定件上清洗掉。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于提供一固定件和方法，以容許采用工業(yè)上標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)來完成對(duì)包含有微機(jī)械器件的大圓片加工制作。


圖1A和1B分別是大圓片的俯視圖和側(cè)視圖;局部示出分離器件的鋸切軌跡，圖中為圖示目的作了相當(dāng)大的放大。
圖2是按本發(fā)明第一實(shí)施例制作的真空固定件的俯視示意圖。
圖2A是沿圖2線2A-2A固定件的剖面圖;
圖3是在大圓片背面研磨之前緊貼于圖2真空固定件上被局部鋸切過的大圓片剖面圖;
圖4是在大圓片背面研磨之后緊貼于圖2真空固定件上被局部鋸切過的大圓片剖面圖;
圖5是按本發(fā)明第二實(shí)施例制作的真空固定件的俯視示意圖;
圖5A是沿圖5線5A-5A固定件的剖面圖;
圖6是在鋸切操作之前緊貼于圖5實(shí)施例的真空固定件上大圓片的剖面圖;
圖7是在鋸切操作之后緊貼于圖5實(shí)施例的真空固定件上大圓片的剖面圖。
圖1A和1B表示一硅大圓片22，在其上制作有諸如數(shù)字微鏡一類微機(jī)械器件。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明也適用于其他一些基片和器件。大圓片22上鋸槽24是在微鏡自器件切出之前沿諸單個(gè)器件之間的劃片標(biāo)記或軌跡形成的。雖然為圖示目的，對(duì)圖1A和圖1B所示的器件放大了許多倍，每圖僅示出器件四排，但實(shí)際上每個(gè)大圓上通常所具有的排數(shù)十分之多。在制造其它諸如加速器或發(fā)動(dòng)機(jī)類微機(jī)械器件時(shí)，局部鋸槽24應(yīng)在任何使器件變得過分脆弱以致經(jīng)受不住把切割碎屑從器件上清洗掉的制造步驟之前形成。在沖洗了切割碎屑之后，此時(shí)微鏡片變脆而不能進(jìn)行許多加工步驟。器件的制造，包括除去犧牲層和進(jìn)行測(cè)試可以大圓片的形式完成。
圖2示出本發(fā)明實(shí)施例之一的真空固定件26。該固定件可以是不銹鋼、陶瓷、石英或者其它能進(jìn)行機(jī)械加工或形成必要容差的任何材料。將固定件26機(jī)械加工成具有多個(gè)端部空間，諸如大圓片器件之上的端部空間28。例如，若要制造微鏡器件，則微鏡上方的端部空間28將有助于防止與微鏡接觸。將每個(gè)器件上的端部空間28與多個(gè)真空端口30相通，以使端部空間28抽成真空。固定件26包括有經(jīng)適當(dāng)加工和定位過的分隔件29A、29B、29C、29D和29E，以便覆蓋住大圓片上切出的鋸槽，并密封住每個(gè)器件。
在完成了加工大圓片大器件所必需的所有工藝步驟之后，如圖3所示把部分鋸切過的大圓片22與真空固定件26相匹配。然后通過真空端口30將端部空間28抽空，并使大圓片22的背面研磨減薄至經(jīng)部分鋸切的鋸槽上，以便分離器件。研磨大圓片背面的操作還對(duì)已完成器件提供更佳的熱控制。一替代研磨圓片背面的技術(shù)是把大圓片從背面鋸切至正面上的鋸槽24。另一種可替代的技術(shù)是使用一專門設(shè)計(jì)用于撳碎大圓片的工具。對(duì)于這些替代技術(shù)中的某些，固定件26可能需要是柔性的，以便容許一些大圓片的撳片設(shè)備進(jìn)行操作。
圖4示出大圓片上的器件已經(jīng)分離后的完整器件。每個(gè)器件被真空吸住緊貼于固定件26，這樣就可對(duì)器件與固定件26的聯(lián)合體進(jìn)行清洗以除去因分離操作產(chǎn)生的任何碎屑。清洗之后，將吸持器件緊貼于固定件26的真空取消，使器件32能從固定件26上取下。然后準(zhǔn)備把完成的器件進(jìn)行封裝以及進(jìn)一步需要的任何工藝。
本發(fā)明工藝的另一實(shí)施例在完成器件加工之前無需對(duì)劃片標(biāo)記或軌跡進(jìn)行局部鋸切。按照如圖5所示的該實(shí)施例，固定件36具有多個(gè)機(jī)械加工成的通道38，它們被設(shè)計(jì)4與大圓片的劃片間距相對(duì)齊。然后，如圖6所示，在完成大圓片34的制造和包括測(cè)試在內(nèi)所有大圓片級(jí)加工步驟之后，通過真空端端口40把端部空間抽成真空以使大圓片34安裝到固定件36上。
用背面鋸切操作來分離大圓片34上的器件。如圖7所示，各鋸槽42與通道38對(duì)齊。與前一實(shí)施例一樣，現(xiàn)在可以清洗大圓片和固定件以除去鋸切操作所產(chǎn)生的任何切割碎屑。然后去掉真空，以允許多個(gè)已完成的器件44從固定件36上取下。
這樣，盡管至此描述了一制造微機(jī)械器件方法的特定實(shí)施例，在該實(shí)施例中，脆弱的微機(jī)械結(jié)構(gòu)不受切割期間所產(chǎn)生碎屑的影響，但這并不意味著把這些特定的參考內(nèi)容看作是對(duì)本發(fā)明范圍的限制，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求書規(guī)定。另外，在描述本發(fā)明時(shí)結(jié)合了一些具體實(shí)施例，但應(yīng)理解，該技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員現(xiàn)在可以作出進(jìn)一步的變化，所有這樣的變化仍應(yīng)歸入所附權(quán)利要求書的范圍。
權(quán)利要求
1.一種在大圓片加工期間至少保護(hù)一個(gè)位于大圓片上的微機(jī)械器件的固定件，其特征在于，所述固定件包含至少一個(gè)端部空間以防止所述固定件與所述圓片上所述器件部分之間的接觸；至少一個(gè)真空端口，與所述端部空間相連通，以允許把所述端部空間抽成真空；以及一機(jī)械加工表面，限定所述的至少一個(gè)端部空間，以允許所述固定件與所述大圓片形成密封。
2.如權(quán)利要求1所述的固定件，其特征在于，所述固定件由不銹鋼、陶瓷和石英所構(gòu)成的一組材料中選出。
3.如權(quán)利要求1所述的固定件，其特征在于，所述固定件呈剛性。
4.如權(quán)利要求1所述的固定件，其特征在于，在所述機(jī)械加工表面上另外包含有通道以使鋸切刀片留有間隙。
5.一種包含有一個(gè)或多個(gè)微機(jī)械器件的大圓片加工方法，其特征在于，包含把保護(hù)固定件置于所述大圓片之上并與所述大圓片相接觸，所述保護(hù)固定件在每個(gè)器件上限定一端部空間;抽出所述端部空間內(nèi)的空氣，使之形成真空;進(jìn)一步對(duì)所述大圓片進(jìn)行加工以分離所述器件;從所述器件和固定件上清洗掉由所述進(jìn)一步加工步驟所產(chǎn)生的碎屑;以及除去所述真空以便從所述固定件上取下所述器件。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包含在把所述大圓片置于所述固定件之前對(duì)第一側(cè)面上的所述器件之間進(jìn)行局部鋸切的步驟。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述進(jìn)一步加工步驟包含對(duì)所述大圓片所述第一側(cè)面的反面進(jìn)行研磨。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述進(jìn)一步加工步驟包含對(duì)所述大圓片進(jìn)行鋸切。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述進(jìn)一步加工步驟包含對(duì)所述大圓片進(jìn)行撳片。
10.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述固定件由不銹鋼、陶瓷和石英構(gòu)成的一組材料中選出。
11.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述固定件呈柔性。
12.一種在大圓片加工期間至少保護(hù)一個(gè)位于大圓片上的微機(jī)械器件的固定件，其特征在于，所述固定件包含一至少限定一個(gè)端部空間的表面，使所述固定件和所述大圓片能形成密封，所述的至少一個(gè)端部空間用于防止所述固定件與所述大圓片上所述器件部分之間的接觸;和至少一個(gè)真空端口，與所述的至少一個(gè)端部空間相連通，以允許所述的至少一個(gè)端部空間抽成真空。
13.如權(quán)利要求12所述的固定件，其特征在于，所述固定件由不銹鋼、陶瓷和石英構(gòu)成的一組材料中選出。
14.如權(quán)利要求12所述的固定件，其特征在于，所述固定件呈剛性。
15.如權(quán)利要求12所述的固定件，其特征在于，在所述表面上進(jìn)一步包含有通道以允許鋸切刀片留有間隙。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造諸如數(shù)字微鏡器件一類，微機(jī)械器件的加工固定件和方法，它能保護(hù)大圓片22上脆弱的結(jié)構(gòu)在鋸切操作和其后清洗操作期間免受碎屑的影響。在局部鋸切大圓片22以產(chǎn)生鋸槽之后，把大圓片22緊貼于真空固定件26上，然后將大圓片22的背面研磨減薄至鋸槽24來分離器件32。每個(gè)器件32借助其上方端部空間內(nèi)的真空緊貼于固定件上。在另一實(shí)施例中，器件通過把還在固定件上的大圓片完全鋸開加以分離。
文檔編號(hào)H01L21/683GK1104341SQ9410701
公開日1995年6月28日 申請(qǐng)日期1994年6月24日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月24日
發(fā)明者理查德·O·蓋爾, 邁克爾·A·梅格尼亞德 申請(qǐng)人:德克薩斯儀器股份有限公司