[发明专利]一种SOI晶圆芯片的分离方法

说明书

本发明公开了一种SOI晶圆芯片的分离方法，包括如下步骤：按常规方法利用SOI晶圆制备应变计结构，在应变计的电极的表面镀抗腐蚀保护层，腐蚀SOI晶圆的中间层氧化硅层，脱去衬底硅，分离得到芯片。本发明的SOI晶圆芯片分离方法通过在芯片上建立了一种“侧壁保护层Si₃N₄‑顶部保护层耐腐蚀金属‑底部保护层SiO₂”结构，即“Si₃N₄‑耐刻蚀材料‑SiO₂”结构，可显著提高芯片分离良率，且具有通用性，也适用于其它在SOI晶圆上制备的器件，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及MEMS半导体压力传感器领域，具体地，涉及一种SOI晶圆芯片的分离方法。

背景技术

压阻效应是指材料发生形变之后,电阻发生变化的现象。自半导体的压阻效应发现以来，半导体压力传感器得到了飞速的发展。半导体压力传感器具有体积小、灵敏系数高、机械迟滞小等优点。半导体压力传感器的膜片越薄，挠度越大，检测灵敏度越高。基于SOI晶圆制备的应变计厚度超薄(仅有数微米至数十微米)，超薄的厚度确保其具有更高的灵敏度，SOI晶圆的绝缘层隔离则使其能在更高的温度下工作。

芯片制备完成后，需要对批量化制备的芯片进行分离，而应变计超薄的厚度使其分离比较困难。当前常用的分离方法是：在辅助晶圆表面涂一层粘结剂(起粘附和保护芯片的作用)，将已制备好芯片的晶圆的正面贴到辅助硅片上，然后湿法刻蚀硅衬底至SOI晶圆的氧化硅层。该方法工艺相对复杂，并且由于粘结剂粘度高、流动性差，造成部分芯片与粘结剂之间存在空隙，导致湿法刻蚀时刻蚀液腐蚀铝电极，降低了芯片的良率。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种SOI晶圆芯片分离方法，能将芯片更加有效、快速的分离，提高芯片的分离良率。

本发明提供了一种SOI晶圆芯片的分离方法，包括如下步骤：

S1、应变计制备，按常规方法使用制备的SOI晶圆制备应变计；

所述SOI晶圆包括紧密结合的衬底体硅1、二氧化硅中间层2、和顶层硅3；

所述应变计包括底层的SOI晶圆、侧壁保护层5、填充在所述SOI晶圆和所述侧壁保护层5中间的功能层4及贯穿侧壁保护层5与功能层4的具有良好接触的电极6，所述侧壁保护层5与所述SOI晶圆的二氧化硅中间层2相互紧密结合，构成封闭的空间结构，所述SOI晶圆的顶层硅3位于封闭空间内部，所述功能层4位于所述SOI晶圆的顶层硅3的上方，所述电极6两端分别连接功能层4和外部，所述侧壁保护层(5)高度大于5um；

S2、应变计的电极的表面镀抗腐蚀保护层；

S3、腐蚀SOI晶圆的二氧化硅中间层2，使衬底硅1脱去，分离得到芯片。

在其中一些实施方案中，所述顶层硅3为单晶硅或多晶硅。

在其中一些实施方案中，所述侧壁保护层5为氮化硅，所述氮化硅厚度不低于10nm，氮化硅由LPCVD或ALD设备生长；

优选地，所述氮化硅厚度不低于30～200nm。。

在其中一些实施方案中，所述电极6是铝硅合金材料，所述铝硅合金在高温合金化后与所述功能层4形成优异的欧姆接触。

在其中一些实施方案中，所述步骤S3中的电极表面镀抗腐蚀保护层具体包括以下步骤：

1)保护层匀胶：采用匀胶显影设备按“涂胶-静置-匀胶”的步骤使光刻胶均匀覆盖整个晶圆表面；

所述“涂胶”是采用普通匀胶显影机多次喷胶或采用手动倒胶的方式，让光刻胶覆盖到整个晶圆表面；

所述“静置”是晶圆在匀胶显影机上放置一段时间以便光刻胶渗入每个深沟槽；