CN100454144C - 双面蚀刻晶片的方法 - Google Patents
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Abstract
一种双面蚀刻晶片的方法，首先，提供一晶片，该晶片包括至少一旋转轴区与至少二穿透区，且该二穿透区位于该旋转轴区的二侧。接着由该晶片的一底表面去除部分位于该旋转轴区的该晶片。随后将该晶片的底表面利用一粘着层粘贴于一负载载具上，并由该晶片的上表面去除位于该二穿透区的该晶片直至穿透该晶片。
Description
技术领域
本发明涉及一种双面蚀刻晶片的方法，特别是涉及一种利用双面蚀刻制造工艺制作微旋转轴的方法。
背景技术
微机电(micro electro mechanical system，MEMS)技术为一种高度整合电子电路与机械等的新兴科技，并已广泛地被应用于制作各种具有电子与机械双重特性的元件，例如微感应器、微致动器、微马达与光开关元件等。相较于半导体元件，微机电元件由于常具有特殊的机械结构，因此于制作时若直接利用标准半导体制造工艺，所形成的结构往往精密度不佳，而无法达到微机电元件的要求。其中微旋转轴为微机电元件中常见的结构，且由于旋转轴的形状与表面状态对于旋转轴旋转的可靠性与可承受的应力影响甚巨，因此于制作微旋转轴时对于形状与表面状态的要求特别严格。
请参考图1至图3，图1为一微旋转轴10的示意图，而图2与图3为现有制作微旋转轴的方法示意图。如图1所示，微旋转轴10具有一悬吊结构，并可受电压、光线或磁场等的驱动而依图1中的箭号所示的方向旋转，因此微旋转轴10的形状必须极为精确，并具有平滑的表面以及均匀的轴体，方可确保可靠性并达到对应力承受的要求。现有制作微旋转轴10的方法如下所述。
如图2所示，首先提供一晶片20，并于分别于晶片20的底表面与上表面形成一蚀刻停止层22与一光致抗蚀剂图案24。如图3所示，接着进行一蚀刻制造工艺，利用光致抗蚀剂图案24作为一硬屏蔽，以去除未被光致抗蚀剂图案24保护的晶片20直至蚀穿晶片20，并停止于蚀刻停止层22。
然而，现有方法于蚀穿晶片20的过程中，未考虑蚀刻均匀度与晶片20厚度的均匀度对蚀刻速率的影响，因此蚀刻制造工艺的成品率容易因为晶片20的各区域的蚀刻速率不同而无法有效控制。举例来说，当蚀刻制造工艺进行到最后阶段即将蚀穿晶片20之际，蚀刻总面积将产生剧烈变化而导致蚀刻制造工艺产生无法预期的变化。除此之外，当蚀刻至蚀刻停止层22时，极易发生侧蚀现象而产生如图3所示的底切26，进而影响微旋转轴的结构。如前所述，一旦微旋转轴的形状的精密度不佳，即会严重影响微旋转轴的可靠性。
有鉴于此，申请人根据此等缺点及依据多年的相关经验，悉心观察且研究之，而提出改良的本发明，以提升微旋转轴的可靠性与成品率。
发明内容
因此，本发明的主要目的在提供一种双面蚀刻晶片的方法，以改善现有技术无法克服的难题。
根据本发明的一优选实施例，提供一种制作微旋转轴的方法。首先，提供一晶片，该晶片包括至少一旋转轴区与至少二穿透区，且该二穿透区位于该旋转轴区的二侧。接着由该晶片的一底表面去除部分位于该旋转轴区的该晶片。随后将该晶片的底表面利用一粘着层粘贴于一负载载具上，并由该晶片的上表面去除位于该二穿透区的该晶片直至穿透该晶片。
本发明还提供一种双面蚀刻晶片的方法，其包括：提供一晶片，该晶片包括至少一第一区域与至少一第二区域，该第一区域之面积小于该第二区域之面积，且该第二区域部分重叠于该第一区域；进行一第一光刻腐蚀制造工艺，由该晶片的一第一表面去除位于该第一区域的该晶片至一预定深度；将该晶片的该第一表面贴附于一负载载具上；进行一第二光刻腐蚀制造工艺，由该晶片的一第二表面去除位于该第二区域但不包含位于该第一区域的该晶片直至蚀穿该晶片，其中所述预定深度大于第二光刻腐蚀制造工艺的变异量与该晶片厚度的变异量的总和。
本发明还提供一种制作微旋转轴的方法，其包括：提供一晶片，该晶片包括至少一旋转轴区与至少二穿透区，且该二穿透区位于该旋转轴区的二侧；由该晶片的一第一表面去除部分位于该旋转轴区的该晶片至一预定深度；以及由该晶片的一第二表面去除位于该二穿透区的该晶片直至穿透该晶片，其中所述预定深度大于由晶片的第二表面去除二穿透区的晶片的工艺的变异量与该晶片厚度的变异量的总和。
由于本发明的方法利用双面蚀刻方式来制作微旋转轴结构，可有效避免于蚀刻制造工艺中蚀刻总面积变化过大造成蚀刻结果不易控制，以及蚀刻至蚀刻停止层时易发生的侧蚀问题，因此可确保微旋转轴具有良好结构，进而提升微旋转轴的可靠性与可承受的应力。
为了更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。然而附图仅供参考与辅助说明用，并非用来对本发明加以限制者。
附图说明
图1为一微旋转轴的示意图。
图2与图3为现有制作微旋转轴的方法示意图。
图4至图8为本发明的一优选实施例制作微旋转轴的方法示意图。
简单符号说明
10 微旋转轴 20 晶片
22 蚀刻停止层 24 光致抗蚀剂图案
26 底切 50 晶片
52 光致抗蚀剂图案 54 旋转轴区
56 粘着层 58 负载载具
60 光致抗蚀剂图案 62 穿透区
具体实施方式
请参考图4至图8，图4至图8为本发明的一优选实施例制作微旋转轴的方法示意图。如图4所示，首先提供一晶片50，例如一硅晶片，并于晶片50的底表面形成一光致抗蚀剂图案52，以定义出一旋转轴区54的位置。如图5所示，接着进行一蚀刻制造工艺，例如一反应性离子蚀刻(reactive ionetching，RIE)，利用光致抗蚀剂图案52作为一硬屏蔽，去除位于旋转轴区54的晶片50至一预定深度。其中上述预定深度必须大于后续由晶片50的上表面进行的另一蚀刻制造工艺的变异量与晶片50厚度的变异量的总和，以避免微旋转轴的结构于后续蚀刻制造工艺中损坏。
如图6所示，接着去除光致抗蚀剂图案(图未示)，并利用一粘着层56将晶片50的底表面接合于一负载载具58上。随后再于晶片50的上表面形成另一光致抗蚀剂图案60，以定义出二穿透区62的位置。其中粘着层56可选用光致抗蚀剂、金属、二氧化硅、苯环丁烯(Benzocyclobutene，BCB)、聚亚酰胺(polyimide)、二氧化硅、金属、胶带、UV胶带或腊等可利用湿蚀刻、加热或照光方式去除的材料。负载载具58则可为硅、玻璃、石英或陶瓷等相容于半导体制造工艺的材料。
如图7，接着进行另一蚀刻制造工艺，例如一反应性离子蚀刻制造工艺，利用光致抗蚀剂图案60作为一硬屏蔽，去除位于穿透区62内的晶片50。其中当蚀刻制造工艺进行至图7所示的深度时，位于旋转轴区54的晶片会呈现悬浮状态，而此时蚀刻总面积的最大变化量仅为穿透区62内的晶片面积扣除旋转轴区54内的晶片面积，因此蚀刻总面积并不会产生剧烈变化而使蚀刻制造工艺产生无法预期的变化。除此之外，由于此时尚未蚀刻至粘着层56，因此位于旋转轴区54内的晶片50亦不会产生侧蚀的现象。另外，于本实施例中第一次蚀刻制造工艺中的光致抗蚀剂图案(图未示)所定义出的旋转轴区的尺寸略大于微旋转轴的实际尺寸，藉此可增加第二次蚀刻制造工艺的定位容忍度，藉此后续形成的微旋转轴的形状与尺寸可具有优选的准确性。
如图8所示，继续进行蚀刻制造工艺直至蚀穿位于穿透区62内的晶片50为止，并将晶片50上表面的光致抗蚀剂图案60与下表面的粘着层56移除即完成微旋转轴的制作。值得注意的是粘着层56除了粘着晶片50与负载载具58的功能外，亦具有蚀刻停止层的功能，当蚀刻进行至粘着层56时，蚀刻总面积会产生较大的变化，并有可能产生侧蚀现象，然而由于位于旋转轴区54内的晶片50呈悬浮状态，且于第一次蚀刻制造工艺时于旋转轴区54所蚀刻的预定深度即将此次蚀刻制造工艺的变异量与晶片50厚度的变异量考虑在内，因此旋转轴区54内的晶片50不会受到影响。换句话说，微旋转轴的结构不会受到蚀刻制造工艺的变异量的影响，而具有如原先预期的形状，因此具有良好的可靠性。
相比于现有技术，本发明的方法利用双面蚀刻方式来制作微旋转轴结构，可有效避免于蚀刻制造工艺中蚀刻总面积变化过大造成蚀刻结果不易控制，以及蚀刻至蚀刻停止层时易发生的侧蚀问题，因此可确保微旋转轴具有良好结构，进而提升微旋转轴的可靠性与可承受的应力。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (11)
1.一种双面蚀刻晶片的方法，其包括：
提供一晶片，该晶片包括至少一第一区域与至少一第二区域，该第一区域之面积小于该第二区域之面积，且该第二区域部分重叠于该第一区域；
进行一第一光刻腐蚀制造工艺，由该晶片的一第一表面去除位于该第一区域的该晶片至一预定深度；
将该晶片的该第一表面贴附于一负载载具上；
进行一第二光刻腐蚀制造工艺，由该晶片的一第二表面去除位于该第二区域但不包含位于该第一区域的该晶片直至蚀穿该晶片，
其中所述预定深度大于第二光刻腐蚀制造工艺的变异量与该晶片厚度的变异量的总和。
2.如权利要求1所述的方法，其中该第一区域与该第二区域用以定义一微旋转轴结构。
3.如权利要求1所述的方法，其中该第一光刻腐蚀制造工艺包括：
于该晶片的该第一表面形成一第一光致抗蚀剂图案，且该第一光致抗蚀剂图案曝露出该第一区域；
由该第一表面蚀刻未被该第一光致抗蚀剂图案覆盖的该晶片至所述预定深度；以及
去除该第一光致抗蚀剂图案。
4.如权利要求1所述的方法，其中该晶片的该第一表面利用一粘着层贴附于该负载载具上。
5.如权利要求4所述的方法，其中该第二光刻腐蚀制造工艺包括：
于该晶片的该第二表面形成一第二光致抗蚀剂图案，且该第二光致抗蚀剂图案曝露出未与该第一区域重叠的该第二区域；
由该第二表面蚀穿未被该第二光致抗蚀剂图案覆盖的该晶片，并停止于该粘着层；以及
去除该第二光致抗蚀剂图案。
6.如权利要求4所述的方法，还包括于该第二光刻腐蚀制造工艺后进行一移除该粘着层的步骤。
7.一种制作微旋转轴的方法，其包括：
提供一晶片，该晶片包括至少一旋转轴区与至少二穿透区，且该二穿透区位于该旋转轴区的二侧；
由该晶片的一第一表面去除部分位于该旋转轴区的该晶片至一预定深度；以及
由该晶片的一第二表面去除位于该二穿透区的该晶片直至穿透该晶片，
其中所述预定深度大于由晶片的第二表面去除二穿透区的晶片的工艺的变异量与该晶片厚度的变异量的总和。
8.如权利要求7所述的方法，其中位于该旋转轴区的该晶片利用蚀刻方式加以去除。
9.如权利要求7所述的方法，其中位于该二穿透区的该晶片利用蚀刻方式加以去除。
10.如权利要求7所述的方法，其中于去除位于该穿透区的该晶片时，该晶片的该第一表面利用一粘着层贴附于一负载载具上。
11.如权利要求10所述的方法，还包括于去除位于该穿透区的该晶片后进行一移除该粘着层的步骤。
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