Способ разделения пластин на чипы и получения сквозных отверстий большой площади для изделий микроэлектроники Российский патент 2019 года по МПК H01L21/3065 

Изобретение относится к методам плазмохимического травления пластин для изделий микроэлектроники, в частности для изготовления МЭМС- приборов, а именно к способу, который может быть применен для разделения пластин на части-чипы, для получения сквозных отверстий-окон большой площади в пластинах, а также для совместного проведения обоих вышеуказанных процессов.

Конструктивно-технологической особенностью большинства МЭМС-чипов является использование структур со сквозными отверстиями большой площади, формируемые методами анизотропного плазмохимического травления, включая глубинное bosch-травление (см. RU2629926, опубл. 04.09.2017). Традиционные методы формирования таких отверстий имеют ряд недостатков, таких как неравномерность вскрытия (эффект загрузки) и неконтролируемый наклон боковых стенок, так как оба этих параметра сильно зависят от значения общей открытой площади на пластине и площади вытравливаемой поверхности.

Для устранения вышеперечисленных проблем предлагается проводить процесс травления не по всей требуемой площади, а создавать свободные от маски замкнутые контуры по периметру области, после травления которых внутри контура появятся балластные участки. Сквозное отверстие формируется при удалении балластных участков.

Из уровня техники известны способы разделения пластин на кристаллы с помощью лазерной либо механической резки, а также методы лазерно-плазмохимической резки (см. RU2537101, опубл. 27.12.2014). Для некоторых типов МЭМС-чипов указанные методы разделения неприменимы, так как они могут повредить хрупкую структуру чипа, а также вносят в структуру кристалла механические напряжения, недопустимые для большинства МЭМС-устройств.

Несмотря на то, что из уровня техники известны методы разделения пластин на чипы и методы получения сквозных отверстий большой площади, метод, который бы позволял провести обе эти операции, неизвестен. Таким образом, ближайший аналог по назначению заявленного изобретения не может быть выбран.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение технологичности изготовления и качества получаемых изделий.

Технический результат достигается посредством создания способа разделения пластин на чипы и получения сквозных отверстий большой площади для изделий микроэлектроники, который включает нанесение на обратную сторону пластины полиимидной пленки, нанесение на лицевую сторону пластины маскирующего слоя, селективного к плазмохимическому травлению материала пластины, формирование рисунка линий реза по маскирующему слою, сквозное плазмохимическое травление пластины до полиимидной пленки, удаление маскирующего слоя, удаление полиимидной пленки, разделение пластин на чипы и удаление балластных участков.

Способ реализуется для формирования сквозного отверстия следующим образом: линии реза формируют по замкнутым контурам по периметру области отверстия, после травления которых внутри контура появятся балластные участки.

Заявленный способ проиллюстрировано следующими схемами:

Фиг.1-последовательность выполняемых операций способа.

Позиции на фиг.1 обозначают следующее:

1- пластина;

2- полиимидная пленка-носитель;

3- маска с окнами;

4- линия реза;

5- балластный элемент.

Способ включает следующие последовательные этапы:

1. Нанесение на обратную сторону пластины полиимидной плёнки (фиг.1а);

2. Термообработка полиимида для полимеризации и улучшения механических свойств для формирования плёнки-носителя;

3. Нанесение на лицевую сторону пластины маскирующего слоя, селективного к плазмохимическому травлению материала пластины;

4. Формирование рисунка линий реза, по маскирующему слою методами фотолитографии и травления, которые в случае изготовления отверстий большой площади формируют по замкнутым контурам по периметру области отверстия (фиг.1б);

5. Сквозное плазмохимическое травление материала пластины до полиимидной плёнки (фиг.1в);

6. Удаление маскирующего слоя (фиг.1г);

7. Удаление полиимидной плёнки-носителя;

8. Удаление балластных участков, которые образуются после протравливания контура отверстий большой площади, и разделение пластины на чипы (фиг.1д).

Способ предусматривает изменение очерёдности операций в зависимости от технологических и конструктивных требований изготовления.

Способ предусматривает разделение пластин на чипы в одном процессе с формированием сквозных отверстий. В таком случае разделение проводится при удалении балластных частей, а процесс плазмохимического травления для формирования сквозных отверстий большой площади должен являться заключительным этапом изготовления чипа.

Далее приводятся несколько примеров заявленного способа, которые являются только частным случаем его выполнения и не исключают других:

Пример 1: Способ реализован для изготовления кремниевого резонатора. В качестве маски для bosch-травления кремния использовался фоторезист, при сквозном травлении проводилось разделение пластины диаметром 100 мм на чипы и формирование структуры резонатора с использованием контурного травления. Удаление полиимида и фоторезистивной маски проводилось в кислородной плазме.

Пример 2: Формирование структуры МЭМС кварцевого чувствительного элемента акселерометра проводилось по технологии, описанной в (заявка «Способ изготовления чувствительных элементов акселерометров»). Создание сквозных отверстий проводилось при удалении балластных элементов, сформированных при плазмохимическом травлении по контуру окон.

К преимуществам представленного способа можно отнести:

• возможность подбора значения ширины линий реза и замкнутых контуров для оптимизации режима плазменного травления;

• использование тонкой полиимидной плёнки-носителя вместо традиционных пластин-носителей не ограничивает охлаждение рабочей пластины в реакторе при проведении процесса плазмохимического травления, что повышает технологичность;

• удаление плёнки-носителя и балластных элементов проводится без риска повреждения и загрязнений рабочих элементов и не требует дополнительной обработки, что увеличивает выход годных с пластины;

• нанесение полиимида можно проводить как методом центрифугирования, так и спреем, что делает возможным создание плёнки-носителя на пластинах со сформированным рельефом.

• представленный способ позволяет также проводить разделение на чипы на заключительном этапе изготовления вместе с созданием сквозных окон (если требуются), что позволяет значительно сэкономить время.

• способ изготовления сквозных окон для изделий микроэлектроники (в частности МЭМС), а также способ разделения пластин на чипы.

• способ позволяет исключить технологические перемычки при разделении на чипы и выполнении больших отверстий.

Использование: для изготовления МЭМС-приборов. Сущность изобретения заключается в том, что способ разделения пластин на чипы и получения сквозных отверстий большой площади для изделий микроэлектроники включает нанесение на обратную сторону пластины полиимидной пленки, нанесение на лицевую сторону пластины маскирующего слоя, селективного к плазмохимическому травлению материала пластины, формирование рисунка линий реза по маскирующему слою, сквозное плазмохимическое травление пластины до полиимидной пленки, удаление маскирующего слоя, удаление полиимидной пленки, разделение пластин на чипы и удаление балластных участков. Технический результат: обеспечение возможности повышения технологичности изготовления и качества получаемых изделий. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ разделения пластин на чипы и получения сквозных отверстий большой площади для изделий микроэлектроники, включающий нанесение на обратную сторону пластины полиимидной пленки, нанесение на лицевую сторону пластины маскирующего слоя, селективного к плазмохимическому травлению материала пластины, формирование рисунка линий реза по маскирующему слою, сквозное плазмохимическое травление пластины до полиимидной пленки, удаление маскирующего слоя, удаление полиимидной пленки, разделение пластин на чипы и удаление балластных участков.

2. Способ разделения пластин на чипы и получения сквозных отверстий по п. 1, отличающийся тем, что при формировании сквозного отверстия формируют линии реза по замкнутым контурам по периметру области отверстия, после травления которых внутри контура появятся балластные участки.