ＭＥＭＳデバイスの製造方法
本発明によるマイクロ電子機械（ＭＥＭＳ）デバイスの製造方法は、その可動構造が形成された後に、デバイスウェハのボトム側を除去する。その目的のために、この方法は、初期ボトム側を有するデバイスウェハを提供する。次いで、この方法は、そのデバイスウェハ上に、可動構造を形成し、続いて、このデバイスウェハの初期ボトム側全体を実質的に除去する。初期ボトム側全体を効率的に除去することによって、最終ボトム側が形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にマイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）に関する。より特定的には、本発明は、ＭＥＭＳデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ電子機械システム（「ＭＥＭＳ」、また「ＭＥＭＳデバイス」とも称される）は、ますます多くのアプリケーションで使用される特定のタイプの集積回路である。例えば、ＭＥＭＳは、現在のところ、飛行機のピッチ角度を検出するジャイロスコープとして、また、自動車のエアバッグを選択的に展開する加速度計として、インプリメントされている。簡単に言えば、このようなＭＥＭＳデバイスは、典型的には、基板の上にサスペンドされた非常に脆弱な可動構造と、関連回路網（オンチップまたはオフチップ）とを有する。この関連回路網は、サスペンドされた構造の運動を感知すること、および、その感知した運動を１つ以上の外部デバイス（例えば、外部コンピュータ）へ配信することの双方を行う。外部デバイスは、感知されたデータを処理し、その測定中の特性（例えば、ピッチ角度または加速度）を計算する。
【０００３】
ＭＥＭＳは、比較的小さいにも関わらず、ＭＥＭＳおよび他のタイプの集積回路のサイズを小さくするニーズは、それでもなお引き続き存在する。例えば、携帯電話業界において、エンジニアは、しばしば、回路網のみを有する内部の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の形状を小さくしようと試みる。ＡＳＩＣの形状を小さくすると、望ましいことに、携帯電話の全体のサイズも対応して小さくすることに繋がり得る。こうした目的で、多数のタイプのＡＳＩＣの基板を薄くするために、この分野の多くでは、従来の基板の薄片化プロセス（例えば、裏面研削プロセス）が用いられている。
【０００４】
望ましくないことであるが、従来技術は、ＭＥＭＳデバイスに対して、同様の解を有するようには思われない。特に、従来技術の基板薄片化技術は、脆弱なＭＥＭＳの可動構造にダメージを与え得る。例えば、従来技術の裏面研削プロセス（構造を有さない集積回路で一般に使用される）では、ＡＳＩＣのボトム側が裏面研削プロセスに晒され得るように、ＡＳＩＣのトップ側が、支持表面に固定されることが要求される。しかしながら、ＭＥＭＳデバイスのトップ側は、脆弱なＭＥＭＳ構造を有する。したがって、裏面研削が、ＭＥＭＳデバイスの基板を薄片化するために使用される場合、ＭＥＭＳ構造が破壊されることになる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（発明の概要）
本発明の一局面に従うと、ＭＥＭＳデバイスを製造する方法は、デバイスウェハの可動構造が形成された後に、デバイスウェハのボトム側を除去する。その目的のために、この方法は、初期ボトム側を有するデバイスウェハを提供する。次いで、この方法は、そのデバイスウェハ上に、可動構造を形成し、続いて、このデバイスウェハの初期ボトム側全体を実質的に除去する。初期ボトム側全体を効率的に除去することによって、最終ボトム側が形成される。
【０００６】
初期ボトム側は、例えば、裏面研削プロセスを使用するなど、幾つかの方法によって形成され得る。代替として、ケミカルが使用され、初期ボトム側は化学エッチングされ得る。その場合、構造はケミカルから密閉される。さらに、可動構造は、デバイスウェハのトップ表面上に、または、トップ表面近くに形成され得る。一部の実施形態において、デバイスウェハは、構造を密閉するクリアランスホールを有する保護フィルムに固定される。この結果、構造は、その動作に悪影響を与え得るデブリまたは他の外部物質から保護されたまま残り得る。
【０００７】
本方法は、また、キャップウェハをデバイスウェハに結合し得、こうして、構造をカプセル封入し得る。一部の実施形態において、この方法は、初期ボトム側を除去する前に、キャップウェハをシングル化する（ｓｉｎｇｕｌａｔｅ）。代替の実施形態において、初期ボトム側を除去した後に、キャップウェハをシングル化する。
【０００８】
本発明の別の局面に従うと、ＭＥＭＳデバイスを製造する方法は、初期ボトム側および可動構造を有するデバイスウェハを提供する。次いで、この方法は、デバイスウェハの初期ボトム側全体を実質的に除去して、最終ボトム側を形成する。可動構造の動作は、このデバイスウェハの初期ボトム側全体を実質的に除去することによって、実質的な影響を受けない。
【０００９】
本発明の別の局面に従うと、ＭＥＭＳデバイスを製造する方法は、初期ボトム側および可動構造を有するデバイスウェハを提供し、このデバイスウェハをクリアランスホールを有する保護フィルムに固定する。可動構造が、クリアランスホール内に密封されるような方法で、このデバイスウェハは、保護フィルムに固定される。デバイスウェハが保護フィルムに固定された後に、この方法は、デバイスウェハの初期ボトム側全体を実質的に除去して、最終ボトム側を形成する。他に方法はあるが、デバイスの初期ボトム側の実質的全体は、裏面研削プロセスまたは化学エッチングプロセスによって除去され得る。
【００１０】
最終ボトム側が形成された後に、フィルムが除去され得る。次いで、最終ボトム側は、キャップウェハと結合し、実質的に完成されたＭＥＭＳデバイスを形成し得る。
【００１１】
本発明の上記事項および利点は、以下の添付図面を参照するとともに、以下のさらなる本発明の記述から、より十分に理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
例示的な実施形態において、ＭＥＭＳデバイスを製造する方法は、ＭＥＭＳ構造が形成された後に、ＭＥＭＳ基板を薄片化する。実際、本方法は、キャップ付きＭＥＭＳデバイスでも、キャップなしＭＥＭＳデバイスのいずれでも使用され得る。他にも方法もあるが、本方法は、基板を薄片化するために、化学エッチングプロセスまたは裏面研削プロセスを使用し得る。様々な実施形態の詳細は、以下に議論される。
【００１３】
図１は、一般的なＭＥＭＳデバイス１０を模式的に示す。このデバイスは、本発明の例示的な実施形態に従って、製造され得る。特に、図示されたＭＥＭＳデバイス１０は、基板の上にサスペンドされた可動構造（本明細書にては図示されないが、後述の援用される特許に図示）を有するデバイスウェハ１１を含む。従来のプロセスも、可動構造を形成するために使用され得る。例えば、構造は、従来の表面マイクロ機械加工（「ＳＭＭ」）技術によって形成され得る。当業者には知られているように、表面マイクロ機械加工技術は、基板の上に、加算プロセスおよび減算プロセスとを用いて、材料層を構築する。このような場合、ＭＥＭＳ構造は、シリコンウェハのトップ表面１２よりわずかに上またはトップ表面１２上に形成されるものと考えられ得る。
【００１４】
さらなる例として、構造は、絶縁体上シリコンウェハ（「ＳＯＩウェハ」、図示せず）のトップウェハから、材料をエッチングして形成され得る。このような場合、ＭＥＭＳ構造は、シリコンウェハのトップ表面１２と実質的同一平面またはトップ表面１２の下に形成されることが考慮される。当然、他のタイプのプロセスも、ＭＥＭＳ構造を形成するために使用され得る。
【００１５】
例示的な実施形態において、デバイスウェハ１１は、トップ表面１２およびボトム表面１４を有することが考慮される。トップ表面１２は、平坦な表面およびＭＥＭＳ構造（例えば、可動質量および支持構造）を含むことが考慮される。一方、ボトム表面１４は、基板のボトム表面であり得る。上述のように、ＭＥＭＳ製造プロセスの間、ボトム表面１４（また、「最終ボトム表面１４」とも称される）は、デバイスウェハ１１の当初のボトム表面を薄片化して形成される。換言すれば、図１に模式的に示される最終ＭＥＭＳデバイス１０のボトム表面１４は、この上に構造が当初形成されていた基板のボトム表面１４全体を実質的に除去することで形成される。薄片化プロセスの詳細は、図２〜図８を参照しながら、以下で議論される。
【００１６】
脆弱なＭＥＭＳ構造を保護するために、ＭＥＭＳデバイス１０は、また、キャップ１６を有し、このキャップ１６は、ガラスボンディング層を介してデバイスウェハ１１に固定されている。例示的な実施形態において、キャップ１６は、環境から構造を密閉する（すなわち、キャップ１６は、構造をカプセル封入する）。さらなる環境からの保護のために、従来プロセスは、またパッケージ内にＭＥＭＳデバイス１０全体を実装し得る。しかしながら、上述のように、ＭＥＭＳデバイス１０は、キャップ１６を除外し得る。この場合、ＭＥＭＳデバイス１０は、ＭＥＭＳ構造を塵埃や湿気などの環境汚染物質から十分に保護し得るために、パッケージ内にあることが好ましい。それゆえ、キャップ１６を有するＭＥＭＳデバイス１０の議論は、一部の実施形態のみを例示するに過ぎない。
【００１７】
ＭＥＭＳデバイス１０は、構造を制御および／またはモニタするためのオンチップ回路網を含み得る。回路網は、コンピュータなどの外部デバイスと相互接続（図示せず)を有し、電気通信する。代替として、ＭＥＭＳデバイス１０は、構造のみを有し得る。このような場合、構造は、上記の目的のためにオフチップ回路網を用いて通信し得る。
【００１８】
例示的な実施形態は、ＭＥＭＳデバイス１０を、加速度計またはジャイロスコープのような慣性力センサとしてインプリメントする。加速度計としてインプリメントされるとき、構造は、基板の上にサスペンドされた通常は安定な（可動）質量と、質量の運動を検出するための回路網（図示しないが、前述済み）とを含む。例示的なＭＥＭＳ加速度計には、マサチューセッツ州ＮｏｒｗｏｏｄのＡｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．によって市販され、特許された加速度計を含む。とりわけ、米国特許第５，９３９，６３３号を参照されたい。この特許の開示は、本明細書に、その全体を参考として援用される。
【００１９】
ジャイロスコープでインプリメントされるとき、ＭＥＭＳデバイス１０は、基板の上にサスペンドされた振動質量と、質量の運動を作動および検出する回路網（図示しないが、前述済み）とを有する。例示的なＭＥＭＳジャイロスコープには、マサチューセッツ州ＮｏｒｗｏｏｄのＡｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．によって市販され、特許されたジャイロスコープを含む。とりわけ、米国特許第６，５０５，５１１号を参照されたい。この特許の開示は、本明細書に、その全体を参考として援用される。
【００２０】
しかしながら、慣性センサの議論は、例示的なものであり、それゆえ、本発明の様々な実施形態を制約する意図はない。したがって、様々な実施形態の原理は、圧電デバイスのような他のタイプのＭＥＭＳデバイスを製造する方法にも適用し得る。
【００２１】
図２は、本発明の実施形態に従って、デバイスウェハ１１（また、「ＭＥＭＳウェハ」とも称される）を薄片化するプロセスを模式的に示す。ＭＥＭＳウェハは、ＭＥＭＳ構造および／または従来プロセスに従って製造された回路網を有する。プロセスは、ステップ２００で開始する。このステップで、加工表面１８（図３参照）は、ＭＥＭＳウェハを固定するために準備される。より特定的には、予備製造ステップとして、単一のシリコンウェハ（すなわち、ＭＥＭＳウェハ）は、個々のＭＥＭＳデバイスのアレイを有するように処理されることが多い。しかしながら、本発明の原理は、また、単一のＭＥＭＳデバイス１０を有するＭＥＭＳウェハにも適用することに、留意すべきである。
【００２２】
例示的な実施形態は、ウェハがシングル化される（ｓｉｎｇｕｌａｔｅｄ）前に、ウェハのボトム表面１４全体を薄片化する。このようにして、本方法は、ＭＥＭＳウェハのトップ面が固定され得る表面（すなわち、加工表面１８）を準備する。様々な実施形態が、図３に示される加工表面１８を使用する。この加工表面は、ＭＥＭＳ構造を受ける複数の開口部２０を有する。各ＭＥＭＳデバイス１０は、構造と回路網との双方を含む場合、一部の実施形態では、開口部２０を介する構造のみ、配置／カプセル封入し得る。代替として、回路網と構造との双方は、開口部２０内にカプセル封入され得る。
【００２３】
図４は、加工表面１８を製造するために使用され得る例示的なフィルムフレーム２２の平面図である。フレーム２２は、薄い金属またはプラスチックから作成され、一般的に、周囲を有する円形状の開口部を規定する。図５に示されるように、薄いプラスチックフィルム２４が、引き続いて、フレーム２２に実装される。以下で議論されるように、フィルム２４は、既に議論されたＭＥＭＳの製造／後述される薄膜化プロセスの全体を通じて、ＭＥＭＳウェハ用のキャリアとして機能する。とりわけ、フィルム２４は、約５ミルの厚さを有する「Ｍｙｌａｒ」フィルムであり得る。例示的な実施形態において、フィルム２４は、一方の側の上に接着剤をコーティングされる。こうして、フィルム２４を、フィルムフレーム２２の表面に、および、ＭＥＭＳウェハに接着することが可能になる。
【００２４】
フィルム２４を追加すると、フィルムフレーム２２は、フィルムキャリアステーション内のパレット上に置かれ得る。フィルムキャリアステーションは、フィルム２４のローラを有する。このローラは、フィルム２４が、フィルムフレーム２２上に容易に巻かれるように置かれる。したがって、フィルム２４は、ローラから回転して外れ、フィルムフレーム２２の表面上に平坦に置かれる。ゴムのローリングピンが、フィルム２４に圧力を加えるために使用され、こうして、フィルム２４が、フィルムフレーム表面との良好な接触および接着を強制的に行い得る。次いで、ナイフで、フィルムフレーム２２の周辺の周りを切断し、余分なフィルム２４を除去する。フィルム２４を有するフィルムフレーム２２は、「フィルムフレームアセンブリ２６」であると考えられる。
【００２５】
アセンブリが形成されると、フィルムフレームアセンブリ２６は、穴パンチステーションに移動される。ここで、アセンブリは、フィルムフレーム２２の中の開口部に一般的に対応する開口部を有するパレット上に置かれる。パンチステーションは、図３に示されるように、フィルム２４の中に穴／開口部２０を開けるためのパンチアセンブリを備える。パンチステーションは、ウェハ上の微細構造の相対的位置に対応してプログラマブルな所定のパターンで、フィルム２４の中に穴／開口部２０を開けるようにプログラムされる。パンチは、個々の微細構造よりもわずかに大きいサイズの穴／開口部２０を開けるように選択される。
【００２６】
加工表面１８が準備されたら、この方法は、ステップ２０２に続く。ここで、ＭＥＭＳウェハ（すなわち、事前形成されたＭＥＭＳ構造）は、加工表面１８に固定される。このステップにおいて、穴／開口部２０が微細構造と合致するように、ウェハを穴／開口部２０と位置合わせすることが重要である。この目的のために、フィルムフレームアセンブリ２６は、フィルムキャリアステーションに戻され、フィルム２８の第二の層（図７参照）が、好ましくは３ミルの厚さである「Ｍｙｌａｒ」フィルムが、フィルムの第一の層に接着される。フィルムの第二の層は、開口部２０を有さないので、それゆえ、開口部２０の一端を密封する。代替として、フィルムの第二の層は、ウェハが、フィルムフレームアセンブリ２６に実装された後、追加され得る。
【００２７】
ＭＥＭＳウェハは、次いで、フィルムの第一の層の反対側（すなわち、開口部２０が依然露出されている側）に固定される。一部の場合、ウェハ上の各ＭＥＭＳデバイス１０のＭＥＭＳ構造は、ＭＥＭＳウェハのトップ表面から突出し得、こうして、開口部２０の中に拡がり得る。他の実施形態において、ＭＥＭＳ構造は、ＭＥＭＳウェハのトップ表面１２と実質的に同一面またはトップ表面１２の下であり得る。
【００２８】
より具体的には、このステップを実行するために、ＭＥＭＳウェハは、ＭＥＭＳ構造を有する側が上を向くようにして、精密位置合わせ・実装ステーションのチャック上に置かれ得る。チャック上に配置された一対のカメラが、チャック上に置かれたウェハの異なるエリアの画像を取得する。これらの画像は、一対のビデオ画面または単一モニタ上の分割画面に転送される。オペレータが、ビデオ画像を観察して、所望の位置にウェハを位置合わせする。例えば、ビデオモニタは、位置合わせ目的のために使用され得る十字線を有し得る。次いで、フィルムフレームアセンブリ２６は、フィルムフレームアセンブリ２６の一方の表面が下を向くようにして、チャックの上のスロット内に挿入される。この実装によって、開口部２０が依然露出されているフィルムの第一の層の側は、ＭＥＭＳウェハのＭＥＭＳ側に対して下向きとなる。
【００２９】
フィルムフレームアセンブリ２６が、機械の中に挿入されたとき、カメラは、フィルムの中の開口部２０の画像を取得する。次いで、オペレータが、開口部２０の新たな画像を観察して、ＭＥＭＳウェハに対する適切な向きに開口部を位置合わせする。しかしながら、本発明の別の実施形態において、位置合わせステーションは、コンピュータ制御され得、自動的にフィルムフレームアセンブリ２６の開口部２０とＭＥＭＳウェハとの位置合わせを行うパターン認識ソフトウェアを含み得る。
【００３０】
ローリングピンは、例示的には、フィルムをウェハに接着するために使用されない。なぜなら、ローリングピンの動作は、位置合わせを妨げ、微細構造にダメージを与え得るからである。したがって、本発明の一部の実施形態において、位置合わせ・実装ステーションは、このステーションが、密封および真空引きによって、真空を形成し得るように設計される。次いで、ウェハを含むチャックは、フィルムがＭＥＭＳウェハと容易に接着できるように、フィルムと接触するように搬送され得る。実際、一部の実施形態において、真空引き、および、フィルムとＭＥＭＳウェハとの間の接触の後に、チャンバは、大気圧に、再び加圧され得る。こうして、フィルムとウェハとの間に圧縮力を与える。このような圧縮力は、ＭＥＭＳウェハのＭＥＭＳ側とフィルムとの間の適切な接着を確保するはずである。
【００３１】
例示的な実施形態において、ＭＥＭＳウェハ輪郭の外側に、余分な開口部２０はない。このような余分な開口部２０が、ウェハエッジ部にあると、薄片化ステップにおいて、何らかの事情で、ウェハとテープとの間にシリコンスラリの浸透を生じ得る。このような浸透は、ウェハのクラックを招き得るので、望ましくない。
【００３２】
ステップ２００、２０２に関連するさらなる情報および本明細書で議論される様々な他のプロセスについては、マサチューセッツ州ＮｏｒｗｏｏｄのＡｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．に付与された米国特許第５，３６２，６８１号（発明の名称：「Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｓｅｐａｒａｔｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｄｉｅｓ Ｆｒｏｍ ａ Ｗａｆｅｒ」、発明者：Ｃａｒｌ Ｍ．Ｒｏｂｅｒｔｓ、Ｌｅｗｉｓ Ｈ．ＬｏｎｇおよびＰａｕｌ Ａ．Ｒｕｇｇｅｒｉｏ）を参照されたい。また、米国特許出願公開第２００２／００９６７４３号明細書（発明の名称：「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ Ｄｕｒｉｎｇ Ｄｉｃｉｎｇ ｏｆ ａ Ｗａｆｅｒ」、発明者：Ｔｉｍｏｔｈｙ Ｒ．Ｓｐｏｏｎｅｒ、Ｋｉｅｒａｎ Ｐ．Ｈａｒｎｅｙ、Ｄａｖｉｄ Ｓ．ＣｏｕｒａｇｅおよびＪｏｈｎ Ｒ．Ｍａｒｔｉｎ）も参照されたい。上記の特許および特許出願公開の開示は、本明細書に、その全体を参考として援用する。
【００３３】
ＭＥＭＳウェハが、加工ウェハ１８に固定された後、プロセスは、ステップ２０４に続く。ここで、その初期ボトム表面は、実質的に全体を除去され、最終の実質的に平面状のボトム表面１４を製造する。このステップの結果、ＭＥＭＳウェハの全体のプロファイルは、より薄くなる。この目的のため、プロセスのこの時点で、ＭＥＭＳウェハのトップ表面１２は、加工表面１８にしっかりと固定される。次いで、標準プロセスが、ＭＥＭＳウェハのボトム表面に適用され、最終ボトム表面１４を製造し得る。一部の実施形態において、機械的薄片化には、ダイヤモンド研削砥石のような従来の裏面研削装置が適用され得る。
【００３４】
他の実施形態において、初期ボトム表面は、化学エッチングプロセスのような従来技術で化学的に除去され得る。このプロセスで使用され得る例示的なケミカルには、水酸化カリウムまたは水酸化テトラメチルアンモニウムが含まれる。
【００３５】
このような除去プロセス（すなわち、機械的プロセスおよび化学的プロセスの一方または双方）が用いられた場合、確実に、ＭＥＭＳ構造がフィルムフレームアセンブリ２６中の開口部２０内で十分に密封されることが重要である。このような密封によって、ＭＥＭＳウェハ上の脆弱なＭＥＭＳ構造にデブリがダメージを与えるのを防止しなくてはならない。したがって、密封は、シリコンダストの侵入（例えば、機械的薄片化プロセスを使用のとき）、ケミカルの浸透（例えば、化学的プロセスを使用のとき）、あるいは、その双方を防止しなくてはならない。当然、上述のように、開口部２０内にＭＥＭＳ構造を実装すると、脆弱なＭＥＭＳ構造が、薄片化プロセスの間に破壊されないことが確実になる。
【００３６】
初期ボトム表面が除去されると、プロセスは、２０６に進む。ここで、薄片化後プロセスが実行され得る。とりわけ、このような薄片化後プロセスには、表面の不完全性を除去するための最終ボトム表面１４の研磨、および、複数の個々のＭＥＭＳデバイスを製造するためのウェハダイシングを含み得る。追加として、引き続くステップの間のハンドリング時に、ウェハ／個々のＭＥＭＳデバイスをさらに保護するために、ソーテープ（ｓａｗ ｔａｐｅ）が、最終ボトム表面１４に接着され得る。フィルム２４およびアセンブリ２６も、また、従来プロセスによって除去され得る。例えば、テープまたはクリップは、フィルムの層を剥がし取るために使用され得る。これらの薄片化後のステップの順番は、変動し得ることに留意されるべきである。この結果得られる各ＭＥＭＳデバイス１０は、次いで、パッケージアセンブリ内に、ボード上に、あるいは、他の何らかの従来方式で実装され得る。
【００３７】
上記の様々な実施形態は、キャップ付けの前に、ＭＥＭＳウェハを薄片化するが、その理由は、とりわけ、ＭＥＭＳウェハは、ウェハの湾曲から生じるボンドライン（ｂｏｎｄ−ｌｉｎｅ）ストレスを低減し得るからである。この考え方にも関わらず、他の実施形態では、キャップウェハが、ＭＥＭＳウェハに固定された後に、ＭＥＭＳウェハを薄片化し得る。図６は、キャップウェハに結合されたＭＥＭＳウェハを薄片化するための一つのプロセスを示す。他にも利点があるが、キャップ１６は、薄片化ステップの間、ＭＥＭＳ構造をケミカルおよび／またはシリコンのデブリから、さらに保護し得る。
【００３８】
図６は、本発明の例示的な実施形態に従うキャップ付きウェハの薄片化／製造の第一の例示的プロセスを示す。このプロセスは、ステップ６００で開始する。ここで、加工表面１８が準備される。加工表面１８は、例示的には、図２のステップ２００に関して上記で議論したのと実質的に同様に準備される。ステップ２００の前、最中または後に、キャップウェハは、従来プロセスに従って、（キャップウェハが、ＭＥＭＳウェハに固定された後）ダイシングされ得る（ステップ２０２）。しかしながら、ダイシングのステップは、下に横たわるＭＥＭＳウェハをダイシングしないで、キャップウェハのみをダイシングする。その結果、キャップウェハは、効率的に、複数の個々のキャップ１６をＭＥＭＳウェハ上に形成する。キャップに関するさらに詳しい情報は、米国特許出願公開第２００３／００７５７９４号を参照されたい。この特許出願の開示は、本明細書に、その全体を参考として援用する。
【００３９】
ＭＥＭＳウェハは、次いで、図２のステップ２０２と関連して上記で議論したのと同様の方法で、加工表面１８に固定される（ステップ６０４）。そのために、図７で示すように、キャップ１６のそれぞれは、フィルムフレームアセンブリ２６の１つの開口部２０内にフィットする。より特定的には、図７は、ＭＥＭＳウェハが加工表面１８に固定された後のＭＥＭＳウェハの断面図を模式的に示す。示されるように、キャップ１６は、穴開きフィルムによって形成された開口部２０内にフィットする。トップフィルム２８と穴開きフィルム２４は、一緒になって、キャップ１６を密封し、キャップおよびその下に横たわるＭＥＭＳ構造をデブリから保護する。他の実施形態と同様に、ＭＥＭＳウェハは、構造と回路網との双方を含む場合、回路網は、開口部２０内部、または、そのフィルムの下にあり得る。いずれの場合も、回路網は、環境デブリから保護されなくてはならない。
【００４０】
このプロセスは、図２のプロセスと関連して以上で述べたのと同様に、初期ボトム表面の除去（ステップ６０６）と、薄片化後プロセスの実行（ステップ６０８）によって、終了する。したがって、記載の薄片化後プロセスは、ＭＥＭＳ製造プロセスを完了するために、行われ得る。
【００４１】
発明者らは、図６のプロセスのテストを行った。そのために、半自動モードの裏面研削装置（Ｏｋａｍｏｔｏ ＧＮＸ−２００）が、ＭＥＭＳウェハを所望の厚さに研削するために使用された。２枚の６インチウェハが、それぞれ１３ミルおよび１９ミル裏面研削するために準備された。このプロセスにおいて、６インチウェハに対する初期厚さと最終厚さは、調整された。具体的には、このようなウェハを使用する標準的な厚さは、約３３ミル（すなわち、２８ミル＋５ミルのテープ／フィルム）である。これは、キャップ付きウェハに対応するために、４８ミル（すなわち、２８ミル＋キャップ１６に対して１５ミル＋フィルムに対して５ミル）に変更された。ウェハは、成功裏に、裏面研削され、所望の最終厚さとなった。
【００４２】
図８は、本発明の例示的な実施形態に従うキャップ付きウェハの薄片化の別のプロセスを示す。このプロセスは、ステップ８００で開始する。ここで、上記で議論したのと同様に、加工表面１８が準備される。しかしながら、この場合、開口部２０を形成するために、フィルムに穴を開ける必要はない。次いで、キャップウェハは、加工ウェハに固定され（ステップ８０２）、ＭＥＭＳウェハの初期ボトム表面は、上記で議論したのと同様な方法で除去される（ステップ８０４）。ＭＥＭＳウェハが薄片化された後に、キャップウェハは、従来の方法でダイシングされる（ステップ８０６）。これは、加工表面１８との接触部からキャップウェハを除去することと、シングル化プロセスを実行可能な切断装置（ｓａｗ ｄｅｖｉｃｅ）上にＭＥＭＳウェハを置くことをともなう。次いで、薄片化後プロセスがなされ（ステップ８０８）、こうして、プロセスが完了する。
【００４３】
したがって、上述のように、従来の知見に反して、事前形成されたＭＥＭＳ構造を有するＭＥＭＳウェハは、ＭＥＭＳサイズを縮小する継続的なニーズに適応するように薄片化され得る。このような例示的プロセスは、脆弱で下に横たわるＭＥＭＳ構造を適切に保護し、こうして、全体のプロセスを容易にする。
【００４４】
上述の議論は本発明の様々な例示的な実施形態を開示しているが、当業者は、本発明の真なる範囲から逸脱することなく、本発明の一部の利点を達成する様々な修正をなし得ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明の例示的な実施形態に従って製造され得るＭＥＭＳデバイスを模式的に示す。
【図２】図２は、本発明の例示的な実施形態に従って、ＭＥＭＳウェハを薄片化する一般的なプロセスを示す。
【図３】図３は、加工表面の平面図を模式的に示す。この加工表面は、薄片化プロセスの間、ＭＥＭＳデバイスを有するウェハに固定され得る。
【図４】図４は、本発明の例示的な実施形態によって使用され得、その一部が図３に示される加工表面を形成するフィルムフレームの平面図を模式的に示す。
【図５】図５は、ＭＥＭＳデバイスを固定するフィルム層を有する図４のフィルムフレームの平面図を模式的に示す。
【図６】図６は、ダイシングされたキャップウェハを有するＭＥＭＳウェハを薄片化するより具体的なプロセスを示す。
【図７】図７は、図５に示されるような穴開きフィルムを有するフレーム上にダイシングされたキャップウェハを有するＭＥＭＳウェハの断面図を模式的に示す。
【図８】図８は、ダイシングされていないキャップウェハを有するＭＥＭＳウェハを薄片化するより具体的なプロセスを示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にマイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）に関する。より特定的には、本発明は、ＭＥＭＳデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ電子機械システム（「ＭＥＭＳ」、また「ＭＥＭＳデバイス」とも称される）は、ますます多くのアプリケーションで使用される特定のタイプの集積回路である。例えば、ＭＥＭＳは、現在のところ、飛行機のピッチ角度を検出するジャイロスコープとして、また、自動車のエアバッグを選択的に展開する加速度計として、インプリメントされている。簡単に言えば、このようなＭＥＭＳデバイスは、典型的には、基板の上にサスペンドされた非常に脆弱な可動構造と、関連回路網（オンチップまたはオフチップ）とを有する。この関連回路網は、サスペンドされた構造の運動を感知すること、および、その感知した運動を１つ以上の外部デバイス（例えば、外部コンピュータ）へ配信することの双方を行う。外部デバイスは、感知されたデータを処理し、その測定中の特性（例えば、ピッチ角度または加速度）を計算する。
【０００３】
ＭＥＭＳは、比較的小さいにも関わらず、ＭＥＭＳおよび他のタイプの集積回路のサイズを小さくするニーズは、それでもなお引き続き存在する。例えば、携帯電話業界において、エンジニアは、しばしば、回路網のみを有する内部の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の形状を小さくしようと試みる。ＡＳＩＣの形状を小さくすると、望ましいことに、携帯電話の全体のサイズも対応して小さくすることに繋がり得る。こうした目的で、多数のタイプのＡＳＩＣの基板を薄くするために、この分野の多くでは、従来の基板の薄片化プロセス（例えば、裏面研削プロセス）が用いられている。
【０００４】
望ましくないことであるが、従来技術は、ＭＥＭＳデバイスに対して、同様の解を有するようには思われない。特に、従来技術の基板薄片化技術は、脆弱なＭＥＭＳの可動構造にダメージを与え得る。例えば、従来技術の裏面研削プロセス（構造を有さない集積回路で一般に使用される）では、ＡＳＩＣのボトム側が裏面研削プロセスに晒され得るように、ＡＳＩＣのトップ側が、支持表面に固定されることが要求される。しかしながら、ＭＥＭＳデバイスのトップ側は、脆弱なＭＥＭＳ構造を有する。したがって、裏面研削が、ＭＥＭＳデバイスの基板を薄片化するために使用される場合、ＭＥＭＳ構造が破壊されることになる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（発明の概要）
本発明の一局面に従うと、ＭＥＭＳデバイスを製造する方法は、デバイスウェハの可動構造が形成された後に、デバイスウェハのボトム側を除去する。その目的のために、この方法は、初期ボトム側を有するデバイスウェハを提供する。次いで、この方法は、そのデバイスウェハ上に、可動構造を形成し、続いて、このデバイスウェハの初期ボトム側全体を実質的に除去する。初期ボトム側全体を効率的に除去することによって、最終ボトム側が形成される。
【０００６】
初期ボトム側は、例えば、裏面研削プロセスを使用するなど、幾つかの方法によって形成され得る。代替として、ケミカルが使用され、初期ボトム側は化学エッチングされ得る。その場合、構造はケミカルから密閉される。さらに、可動構造は、デバイスウェハのトップ表面上に、または、トップ表面近くに形成され得る。一部の実施形態において、デバイスウェハは、構造を密閉するクリアランスホールを有する保護フィルムに固定される。この結果、構造は、その動作に悪影響を与え得るデブリまたは他の外部物質から保護されたまま残り得る。
【０００７】
本方法は、また、キャップウェハをデバイスウェハに結合し得、こうして、構造をカプセル封入し得る。一部の実施形態において、この方法は、初期ボトム側を除去する前に、キャップウェハをシングル化する（ｓｉｎｇｕｌａｔｅ）。代替の実施形態において、初期ボトム側を除去した後に、キャップウェハをシングル化する。
【０００８】
本発明の別の局面に従うと、ＭＥＭＳデバイスを製造する方法は、初期ボトム側および可動構造を有するデバイスウェハを提供する。次いで、この方法は、デバイスウェハの初期ボトム側全体を実質的に除去して、最終ボトム側を形成する。可動構造の動作は、このデバイスウェハの初期ボトム側全体を実質的に除去することによって、実質的な影響を受けない。
【０００９】
本発明の別の局面に従うと、ＭＥＭＳデバイスを製造する方法は、初期ボトム側および可動構造を有するデバイスウェハを提供し、このデバイスウェハをクリアランスホールを有する保護フィルムに固定する。可動構造が、クリアランスホール内に密封されるような方法で、このデバイスウェハは、保護フィルムに固定される。デバイスウェハが保護フィルムに固定された後に、この方法は、デバイスウェハの初期ボトム側全体を実質的に除去して、最終ボトム側を形成する。他に方法はあるが、デバイスの初期ボトム側の実質的全体は、裏面研削プロセスまたは化学エッチングプロセスによって除去され得る。
【００１０】
最終ボトム側が形成された後に、フィルムが除去され得る。次いで、最終ボトム側は、キャップウェハと結合し、実質的に完成されたＭＥＭＳデバイスを形成し得る。
【００１１】
本発明の上記事項および利点は、以下の添付図面を参照するとともに、以下のさらなる本発明の記述から、より十分に理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
例示的な実施形態において、ＭＥＭＳデバイスを製造する方法は、ＭＥＭＳ構造が形成された後に、ＭＥＭＳ基板を薄片化する。実際、本方法は、キャップ付きＭＥＭＳデバイスでも、キャップなしＭＥＭＳデバイスのいずれでも使用され得る。他にも方法もあるが、本方法は、基板を薄片化するために、化学エッチングプロセスまたは裏面研削プロセスを使用し得る。様々な実施形態の詳細は、以下に議論される。
【００１３】
図１は、一般的なＭＥＭＳデバイス１０を模式的に示す。このデバイスは、本発明の例示的な実施形態に従って、製造され得る。特に、図示されたＭＥＭＳデバイス１０は、基板の上にサスペンドされた可動構造（本明細書にては図示されないが、後述の援用される特許に図示）を有するデバイスウェハ１１を含む。従来のプロセスも、可動構造を形成するために使用され得る。例えば、構造は、従来の表面マイクロ機械加工（「ＳＭＭ」）技術によって形成され得る。当業者には知られているように、表面マイクロ機械加工技術は、基板の上に、加算プロセスおよび減算プロセスとを用いて、材料層を構築する。このような場合、ＭＥＭＳ構造は、シリコンウェハのトップ表面１２よりわずかに上またはトップ表面１２上に形成されるものと考えられ得る。
【００１４】
さらなる例として、構造は、絶縁体上シリコンウェハ（「ＳＯＩウェハ」、図示せず）のトップウェハから、材料をエッチングして形成され得る。このような場合、ＭＥＭＳ構造は、シリコンウェハのトップ表面１２と実質的同一平面またはトップ表面１２の下に形成されることが考慮される。当然、他のタイプのプロセスも、ＭＥＭＳ構造を形成するために使用され得る。
【００１５】
例示的な実施形態において、デバイスウェハ１１は、トップ表面１２およびボトム表面１４を有することが考慮される。トップ表面１２は、平坦な表面およびＭＥＭＳ構造（例えば、可動質量および支持構造）を含むことが考慮される。一方、ボトム表面１４は、基板のボトム表面であり得る。上述のように、ＭＥＭＳ製造プロセスの間、ボトム表面１４（また、「最終ボトム表面１４」とも称される）は、デバイスウェハ１１の当初のボトム表面を薄片化して形成される。換言すれば、図１に模式的に示される最終ＭＥＭＳデバイス１０のボトム表面１４は、この上に構造が当初形成されていた基板のボトム表面１４全体を実質的に除去することで形成される。薄片化プロセスの詳細は、図２〜図８を参照しながら、以下で議論される。
【００１６】
脆弱なＭＥＭＳ構造を保護するために、ＭＥＭＳデバイス１０は、また、キャップ１６を有し、このキャップ１６は、ガラスボンディング層を介してデバイスウェハ１１に固定されている。例示的な実施形態において、キャップ１６は、環境から構造を密閉する（すなわち、キャップ１６は、構造をカプセル封入する）。さらなる環境からの保護のために、従来プロセスは、またパッケージ内にＭＥＭＳデバイス１０全体を実装し得る。しかしながら、上述のように、ＭＥＭＳデバイス１０は、キャップ１６を除外し得る。この場合、ＭＥＭＳデバイス１０は、ＭＥＭＳ構造を塵埃や湿気などの環境汚染物質から十分に保護し得るために、パッケージ内にあることが好ましい。それゆえ、キャップ１６を有するＭＥＭＳデバイス１０の議論は、一部の実施形態のみを例示するに過ぎない。
【００１７】
ＭＥＭＳデバイス１０は、構造を制御および／またはモニタするためのオンチップ回路網を含み得る。回路網は、コンピュータなどの外部デバイスと相互接続（図示せず)を有し、電気通信する。代替として、ＭＥＭＳデバイス１０は、構造のみを有し得る。このような場合、構造は、上記の目的のためにオフチップ回路網を用いて通信し得る。
【００１８】
例示的な実施形態は、ＭＥＭＳデバイス１０を、加速度計またはジャイロスコープのような慣性力センサとしてインプリメントする。加速度計としてインプリメントされるとき、構造は、基板の上にサスペンドされた通常は安定な（可動）質量と、質量の運動を検出するための回路網（図示しないが、前述済み）とを含む。例示的なＭＥＭＳ加速度計には、マサチューセッツ州ＮｏｒｗｏｏｄのＡｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．によって市販され、特許された加速度計を含む。とりわけ、米国特許第５，９３９，６３３号を参照されたい。この特許の開示は、本明細書に、その全体を参考として援用される。
【００１９】
ジャイロスコープでインプリメントされるとき、ＭＥＭＳデバイス１０は、基板の上にサスペンドされた振動質量と、質量の運動を作動および検出する回路網（図示しないが、前述済み）とを有する。例示的なＭＥＭＳジャイロスコープには、マサチューセッツ州ＮｏｒｗｏｏｄのＡｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．によって市販され、特許されたジャイロスコープを含む。とりわけ、米国特許第６，５０５，５１１号を参照されたい。この特許の開示は、本明細書に、その全体を参考として援用される。
【００２０】
しかしながら、慣性センサの議論は、例示的なものであり、それゆえ、本発明の様々な実施形態を制約する意図はない。したがって、様々な実施形態の原理は、圧電デバイスのような他のタイプのＭＥＭＳデバイスを製造する方法にも適用し得る。
【００２１】
図２は、本発明の実施形態に従って、デバイスウェハ１１（また、「ＭＥＭＳウェハ」とも称される）を薄片化するプロセスを模式的に示す。ＭＥＭＳウェハは、ＭＥＭＳ構造および／または従来プロセスに従って製造された回路網を有する。プロセスは、ステップ２００で開始する。このステップで、加工表面１８（図３参照）は、ＭＥＭＳウェハを固定するために準備される。より特定的には、予備製造ステップとして、単一のシリコンウェハ（すなわち、ＭＥＭＳウェハ）は、個々のＭＥＭＳデバイスのアレイを有するように処理されることが多い。しかしながら、本発明の原理は、また、単一のＭＥＭＳデバイス１０を有するＭＥＭＳウェハにも適用することに、留意すべきである。
【００２２】
例示的な実施形態は、ウェハがシングル化される（ｓｉｎｇｕｌａｔｅｄ）前に、ウェハのボトム表面１４全体を薄片化する。このようにして、本方法は、ＭＥＭＳウェハのトップ面が固定され得る表面（すなわち、加工表面１８）を準備する。様々な実施形態が、図３に示される加工表面１８を使用する。この加工表面は、ＭＥＭＳ構造を受ける複数の開口部２０を有する。各ＭＥＭＳデバイス１０は、構造と回路網との双方を含む場合、一部の実施形態では、開口部２０を介する構造のみ、配置／カプセル封入し得る。代替として、回路網と構造との双方は、開口部２０内にカプセル封入され得る。
【００２３】
図４は、加工表面１８を製造するために使用され得る例示的なフィルムフレーム２２の平面図である。フレーム２２は、薄い金属またはプラスチックから作成され、一般的に、周囲を有する円形状の開口部を規定する。図５に示されるように、薄いプラスチックフィルム２４が、引き続いて、フレーム２２に実装される。以下で議論されるように、フィルム２４は、既に議論されたＭＥＭＳの製造／後述される薄膜化プロセスの全体を通じて、ＭＥＭＳウェハ用のキャリアとして機能する。とりわけ、フィルム２４は、約５ミルの厚さを有する「Ｍｙｌａｒ」フィルムであり得る。例示的な実施形態において、フィルム２４は、一方の側の上に接着剤をコーティングされる。こうして、フィルム２４を、フィルムフレーム２２の表面に、および、ＭＥＭＳウェハに接着することが可能になる。
【００２４】
フィルム２４を追加すると、フィルムフレーム２２は、フィルムキャリアステーション内のパレット上に置かれ得る。フィルムキャリアステーションは、フィルム２４のローラを有する。このローラは、フィルム２４が、フィルムフレーム２２上に容易に巻かれるように置かれる。したがって、フィルム２４は、ローラから回転して外れ、フィルムフレーム２２の表面上に平坦に置かれる。ゴムのローリングピンが、フィルム２４に圧力を加えるために使用され、こうして、フィルム２４が、フィルムフレーム表面との良好な接触および接着を強制的に行い得る。次いで、ナイフで、フィルムフレーム２２の周辺の周りを切断し、余分なフィルム２４を除去する。フィルム２４を有するフィルムフレーム２２は、「フィルムフレームアセンブリ２６」であると考えられる。
【００２５】
アセンブリが形成されると、フィルムフレームアセンブリ２６は、穴パンチステーションに移動される。ここで、アセンブリは、フィルムフレーム２２の中の開口部に一般的に対応する開口部を有するパレット上に置かれる。パンチステーションは、図３に示されるように、フィルム２４の中に穴／開口部２０を開けるためのパンチアセンブリを備える。パンチステーションは、ウェハ上の微細構造の相対的位置に対応してプログラマブルな所定のパターンで、フィルム２４の中に穴／開口部２０を開けるようにプログラムされる。パンチは、個々の微細構造よりもわずかに大きいサイズの穴／開口部２０を開けるように選択される。
【００２６】
加工表面１８が準備されたら、この方法は、ステップ２０２に続く。ここで、ＭＥＭＳウェハ（すなわち、事前形成されたＭＥＭＳ構造）は、加工表面１８に固定される。このステップにおいて、穴／開口部２０が微細構造と合致するように、ウェハを穴／開口部２０と位置合わせすることが重要である。この目的のために、フィルムフレームアセンブリ２６は、フィルムキャリアステーションに戻され、フィルム２８の第二の層（図７参照）が、好ましくは３ミルの厚さである「Ｍｙｌａｒ」フィルムが、フィルムの第一の層に接着される。フィルムの第二の層は、開口部２０を有さないので、それゆえ、開口部２０の一端を密封する。代替として、フィルムの第二の層は、ウェハが、フィルムフレームアセンブリ２６に実装された後、追加され得る。
【００２７】
ＭＥＭＳウェハは、次いで、フィルムの第一の層の反対側（すなわち、開口部２０が依然露出されている側）に固定される。一部の場合、ウェハ上の各ＭＥＭＳデバイス１０のＭＥＭＳ構造は、ＭＥＭＳウェハのトップ表面から突出し得、こうして、開口部２０の中に拡がり得る。他の実施形態において、ＭＥＭＳ構造は、ＭＥＭＳウェハのトップ表面１２と実質的に同一面またはトップ表面１２の下であり得る。
【００２８】
より具体的には、このステップを実行するために、ＭＥＭＳウェハは、ＭＥＭＳ構造を有する側が上を向くようにして、精密位置合わせ・実装ステーションのチャック上に置かれ得る。チャック上に配置された一対のカメラが、チャック上に置かれたウェハの異なるエリアの画像を取得する。これらの画像は、一対のビデオ画面または単一モニタ上の分割画面に転送される。オペレータが、ビデオ画像を観察して、所望の位置にウェハを位置合わせする。例えば、ビデオモニタは、位置合わせ目的のために使用され得る十字線を有し得る。次いで、フィルムフレームアセンブリ２６は、フィルムフレームアセンブリ２６の一方の表面が下を向くようにして、チャックの上のスロット内に挿入される。この実装によって、開口部２０が依然露出されているフィルムの第一の層の側は、ＭＥＭＳウェハのＭＥＭＳ側に対して下向きとなる。
【００２９】
フィルムフレームアセンブリ２６が、機械の中に挿入されたとき、カメラは、フィルムの中の開口部２０の画像を取得する。次いで、オペレータが、開口部２０の新たな画像を観察して、ＭＥＭＳウェハに対する適切な向きに開口部を位置合わせする。しかしながら、本発明の別の実施形態において、位置合わせステーションは、コンピュータ制御され得、自動的にフィルムフレームアセンブリ２６の開口部２０とＭＥＭＳウェハとの位置合わせを行うパターン認識ソフトウェアを含み得る。
【００３０】
ローリングピンは、例示的には、フィルムをウェハに接着するために使用されない。なぜなら、ローリングピンの動作は、位置合わせを妨げ、微細構造にダメージを与え得るからである。したがって、本発明の一部の実施形態において、位置合わせ・実装ステーションは、このステーションが、密封および真空引きによって、真空を形成し得るように設計される。次いで、ウェハを含むチャックは、フィルムがＭＥＭＳウェハと容易に接着できるように、フィルムと接触するように搬送され得る。実際、一部の実施形態において、真空引き、および、フィルムとＭＥＭＳウェハとの間の接触の後に、チャンバは、大気圧に、再び加圧され得る。こうして、フィルムとウェハとの間に圧縮力を与える。このような圧縮力は、ＭＥＭＳウェハのＭＥＭＳ側とフィルムとの間の適切な接着を確保するはずである。
【００３１】
例示的な実施形態において、ＭＥＭＳウェハ輪郭の外側に、余分な開口部２０はない。このような余分な開口部２０が、ウェハエッジ部にあると、薄片化ステップにおいて、何らかの事情で、ウェハとテープとの間にシリコンスラリの浸透を生じ得る。このような浸透は、ウェハのクラックを招き得るので、望ましくない。
【００３２】
ステップ２００、２０２に関連するさらなる情報および本明細書で議論される様々な他のプロセスについては、マサチューセッツ州ＮｏｒｗｏｏｄのＡｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．に付与された米国特許第５，３６２，６８１号（発明の名称：「Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｓｅｐａｒａｔｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｄｉｅｓ Ｆｒｏｍ ａ Ｗａｆｅｒ」、発明者：Ｃａｒｌ Ｍ．Ｒｏｂｅｒｔｓ、Ｌｅｗｉｓ Ｈ．ＬｏｎｇおよびＰａｕｌ Ａ．Ｒｕｇｇｅｒｉｏ）を参照されたい。また、米国特許出願公開第２００２／００９６７４３号明細書（発明の名称：「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ Ｄｕｒｉｎｇ Ｄｉｃｉｎｇ ｏｆ ａ Ｗａｆｅｒ」、発明者：Ｔｉｍｏｔｈｙ Ｒ．Ｓｐｏｏｎｅｒ、Ｋｉｅｒａｎ Ｐ．Ｈａｒｎｅｙ、Ｄａｖｉｄ Ｓ．ＣｏｕｒａｇｅおよびＪｏｈｎ Ｒ．Ｍａｒｔｉｎ）も参照されたい。上記の特許および特許出願公開の開示は、本明細書に、その全体を参考として援用する。
【００３３】
ＭＥＭＳウェハが、加工ウェハ１８に固定された後、プロセスは、ステップ２０４に続く。ここで、その初期ボトム表面は、実質的に全体を除去され、最終の実質的に平面状のボトム表面１４を製造する。このステップの結果、ＭＥＭＳウェハの全体のプロファイルは、より薄くなる。この目的のため、プロセスのこの時点で、ＭＥＭＳウェハのトップ表面１２は、加工表面１８にしっかりと固定される。次いで、標準プロセスが、ＭＥＭＳウェハのボトム表面に適用され、最終ボトム表面１４を製造し得る。一部の実施形態において、機械的薄片化には、ダイヤモンド研削砥石のような従来の裏面研削装置が適用され得る。
【００３４】
他の実施形態において、初期ボトム表面は、化学エッチングプロセスのような従来技術で化学的に除去され得る。このプロセスで使用され得る例示的なケミカルには、水酸化カリウムまたは水酸化テトラメチルアンモニウムが含まれる。
【００３５】
このような除去プロセス（すなわち、機械的プロセスおよび化学的プロセスの一方または双方）が用いられた場合、確実に、ＭＥＭＳ構造がフィルムフレームアセンブリ２６中の開口部２０内で十分に密封されることが重要である。このような密封によって、ＭＥＭＳウェハ上の脆弱なＭＥＭＳ構造にデブリがダメージを与えるのを防止しなくてはならない。したがって、密封は、シリコンダストの侵入（例えば、機械的薄片化プロセスを使用のとき）、ケミカルの浸透（例えば、化学的プロセスを使用のとき）、あるいは、その双方を防止しなくてはならない。当然、上述のように、開口部２０内にＭＥＭＳ構造を実装すると、脆弱なＭＥＭＳ構造が、薄片化プロセスの間に破壊されないことが確実になる。
【００３６】
初期ボトム表面が除去されると、プロセスは、２０６に進む。ここで、薄片化後プロセスが実行され得る。とりわけ、このような薄片化後プロセスには、表面の不完全性を除去するための最終ボトム表面１４の研磨、および、複数の個々のＭＥＭＳデバイスを製造するためのウェハダイシングを含み得る。追加として、引き続くステップの間のハンドリング時に、ウェハ／個々のＭＥＭＳデバイスをさらに保護するために、ソーテープ（ｓａｗ ｔａｐｅ）が、最終ボトム表面１４に接着され得る。フィルム２４およびアセンブリ２６も、また、従来プロセスによって除去され得る。例えば、テープまたはクリップは、フィルムの層を剥がし取るために使用され得る。これらの薄片化後のステップの順番は、変動し得ることに留意されるべきである。この結果得られる各ＭＥＭＳデバイス１０は、次いで、パッケージアセンブリ内に、ボード上に、あるいは、他の何らかの従来方式で実装され得る。
【００３７】
上記の様々な実施形態は、キャップ付けの前に、ＭＥＭＳウェハを薄片化するが、その理由は、とりわけ、ＭＥＭＳウェハは、ウェハの湾曲から生じるボンドライン（ｂｏｎｄ−ｌｉｎｅ）ストレスを低減し得るからである。この考え方にも関わらず、他の実施形態では、キャップウェハが、ＭＥＭＳウェハに固定された後に、ＭＥＭＳウェハを薄片化し得る。図６は、キャップウェハに結合されたＭＥＭＳウェハを薄片化するための一つのプロセスを示す。他にも利点があるが、キャップ１６は、薄片化ステップの間、ＭＥＭＳ構造をケミカルおよび／またはシリコンのデブリから、さらに保護し得る。
【００３８】
図６は、本発明の例示的な実施形態に従うキャップ付きウェハの薄片化／製造の第一の例示的プロセスを示す。このプロセスは、ステップ６００で開始する。ここで、加工表面１８が準備される。加工表面１８は、例示的には、図２のステップ２００に関して上記で議論したのと実質的に同様に準備される。ステップ２００の前、最中または後に、キャップウェハは、従来プロセスに従って、（キャップウェハが、ＭＥＭＳウェハに固定された後）ダイシングされ得る（ステップ２０２）。しかしながら、ダイシングのステップは、下に横たわるＭＥＭＳウェハをダイシングしないで、キャップウェハのみをダイシングする。その結果、キャップウェハは、効率的に、複数の個々のキャップ１６をＭＥＭＳウェハ上に形成する。キャップに関するさらに詳しい情報は、米国特許出願公開第２００３／００７５７９４号を参照されたい。この特許出願の開示は、本明細書に、その全体を参考として援用する。
【００３９】
ＭＥＭＳウェハは、次いで、図２のステップ２０２と関連して上記で議論したのと同様の方法で、加工表面１８に固定される（ステップ６０４）。そのために、図７で示すように、キャップ１６のそれぞれは、フィルムフレームアセンブリ２６の１つの開口部２０内にフィットする。より特定的には、図７は、ＭＥＭＳウェハが加工表面１８に固定された後のＭＥＭＳウェハの断面図を模式的に示す。示されるように、キャップ１６は、穴開きフィルムによって形成された開口部２０内にフィットする。トップフィルム２８と穴開きフィルム２４は、一緒になって、キャップ１６を密封し、キャップおよびその下に横たわるＭＥＭＳ構造をデブリから保護する。他の実施形態と同様に、ＭＥＭＳウェハは、構造と回路網との双方を含む場合、回路網は、開口部２０内部、または、そのフィルムの下にあり得る。いずれの場合も、回路網は、環境デブリから保護されなくてはならない。
【００４０】
このプロセスは、図２のプロセスと関連して以上で述べたのと同様に、初期ボトム表面の除去（ステップ６０６）と、薄片化後プロセスの実行（ステップ６０８）によって、終了する。したがって、記載の薄片化後プロセスは、ＭＥＭＳ製造プロセスを完了するために、行われ得る。
【００４１】
発明者らは、図６のプロセスのテストを行った。そのために、半自動モードの裏面研削装置（Ｏｋａｍｏｔｏ ＧＮＸ−２００）が、ＭＥＭＳウェハを所望の厚さに研削するために使用された。２枚の６インチウェハが、それぞれ１３ミルおよび１９ミル裏面研削するために準備された。このプロセスにおいて、６インチウェハに対する初期厚さと最終厚さは、調整された。具体的には、このようなウェハを使用する標準的な厚さは、約３３ミル（すなわち、２８ミル＋５ミルのテープ／フィルム）である。これは、キャップ付きウェハに対応するために、４８ミル（すなわち、２８ミル＋キャップ１６に対して１５ミル＋フィルムに対して５ミル）に変更された。ウェハは、成功裏に、裏面研削され、所望の最終厚さとなった。
【００４２】
図８は、本発明の例示的な実施形態に従うキャップ付きウェハの薄片化の別のプロセスを示す。このプロセスは、ステップ８００で開始する。ここで、上記で議論したのと同様に、加工表面１８が準備される。しかしながら、この場合、開口部２０を形成するために、フィルムに穴を開ける必要はない。次いで、キャップウェハは、加工ウェハに固定され（ステップ８０２）、ＭＥＭＳウェハの初期ボトム表面は、上記で議論したのと同様な方法で除去される（ステップ８０４）。ＭＥＭＳウェハが薄片化された後に、キャップウェハは、従来の方法でダイシングされる（ステップ８０６）。これは、加工表面１８との接触部からキャップウェハを除去することと、シングル化プロセスを実行可能な切断装置（ｓａｗ ｄｅｖｉｃｅ）上にＭＥＭＳウェハを置くことをともなう。次いで、薄片化後プロセスがなされ（ステップ８０８）、こうして、プロセスが完了する。
【００４３】
したがって、上述のように、従来の知見に反して、事前形成されたＭＥＭＳ構造を有するＭＥＭＳウェハは、ＭＥＭＳサイズを縮小する継続的なニーズに適応するように薄片化され得る。このような例示的プロセスは、脆弱で下に横たわるＭＥＭＳ構造を適切に保護し、こうして、全体のプロセスを容易にする。
【００４４】
上述の議論は本発明の様々な例示的な実施形態を開示しているが、当業者は、本発明の真なる範囲から逸脱することなく、本発明の一部の利点を達成する様々な修正をなし得ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明の例示的な実施形態に従って製造され得るＭＥＭＳデバイスを模式的に示す。
【図２】図２は、本発明の例示的な実施形態に従って、ＭＥＭＳウェハを薄片化する一般的なプロセスを示す。
【図３】図３は、加工表面の平面図を模式的に示す。この加工表面は、薄片化プロセスの間、ＭＥＭＳデバイスを有するウェハに固定され得る。
【図４】図４は、本発明の例示的な実施形態によって使用され得、その一部が図３に示される加工表面を形成するフィルムフレームの平面図を模式的に示す。
【図５】図５は、ＭＥＭＳデバイスを固定するフィルム層を有する図４のフィルムフレームの平面図を模式的に示す。
【図６】図６は、ダイシングされたキャップウェハを有するＭＥＭＳウェハを薄片化するより具体的なプロセスを示す。
【図７】図７は、図５に示されるような穴開きフィルムを有するフレーム上にダイシングされたキャップウェハを有するＭＥＭＳウェハの断面図を模式的に示す。
【図８】図８は、ダイシングされていないキャップウェハを有するＭＥＭＳウェハを薄片化するより具体的なプロセスを示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
初期ボトム側を有するデバイスウェハを提供することと、
該デバイスウェハ上に、可動構造を形成することと、
該可動構造が、該デバイスウェハ上に形成された後、該デバイスウェハの該初期ボトム側全体を実質的に除去することであって、除去することは、最終ボトム側を形成することであることと
を包含する、ＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項２】
除去することは、前記初期ボトム側を裏面研削することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
除去することは、ケミカルを使用し、前記初期ボトム側を化学エッチングすることを含み、前記構造は、該ケミカルから密封される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記デバイスウェハは、少なくとも１つのキャップを有するトップ側を有し、該キャップは、該トップ側上に固定され、該キャップは、前記構造を実質的に密封する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
除去することは、前記デバイスウェハを、クリアランスホールを有する保護フィルムに固定することを含み、前記構造は、該クリアランスホール内に密封される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
キャップウェハを前記デバイスウェハに結合することをさらに含み、該キャップウェハは、前記構造をカプセル封入する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記初期ボトム側を除去する前に、前記キャップウェハをシングル化することをさらに包含する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記初期ボトム側を除去した後に、前記キャップウェハをシングル化することをさらに包含する、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
初期ボトム側および可動構造を有するデバイスウェハを提供することと、
該デバイスウェハの該初期ボトム側全体を実質的に除去して、最終ボトム側を形成することであって、
該可動構造の動作は、該デバイスウェハの該初期ボトム側全体を実質的に除去することによって、実質的に影響を受けない、ことと
を包含する、ＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項１０】
除去することは、前記初期ボトム側を裏面研削することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
除去することは、ケミカルを使用し、前記初期ボトム側を化学エッチングすることを含み、前記構造は、該ケミカルから密封される、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記デバイスウェハは、少なくとも１つのキャップを有するトップ側を有し、該キャップは、該トップ側上に固定され、前記構造を実質的に密封する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
除去することは、前記デバイスウェハを、クリアランスホールを有する保護フィルムに固定することを含み、前記構造は、該クリアランスホール内に密封される、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
キャップウェハを前記デバイスウェハに結合することをさらに含み、該キャップウェハは、前記構造をカプセル封入する、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記初期ボトム側を除去する前に、前記キャップウェハをシングル化することをさらに包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記初期ボトム側を除去した後に、前記キャップウェハをシングル化することをさらに包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
初期ボトム側および可動構造を有するデバイスウェハを提供することと、
該デバイスウェハを、クリアランスホールを有する保護フィルムに固定することであって、該可動構造は、該クリアランスホール内に密封される、ことと、
該デバイスウェハが、該保護フィルムに固定された後に、該デバイスウェハの該初期ボトム側全体を実質的に除去して、最終ボトム側を形成することであって、除去することは、該初期ボトム側の裏面研削および化学エッチングの少なくとも一方を含む、ことと
を包含する、ＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項１８】
前記フィルムを除去することと、
キャップウェハを前記デバイスウェハに結合することと
をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記初期ボトム側を除去する前に、前記キャップウェハをシングル化することをさらに包含する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記初期ボトム側を除去した後に、前記キャップウェハをシングル化することをさらに包含する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
請求項１７に記載の方法に従って製造される、ＭＥＭＳデバイス。
【請求項１】
初期ボトム側を有するデバイスウェハを提供することと、
該デバイスウェハ上に、可動構造を形成することと、
該可動構造が、該デバイスウェハ上に形成された後、該デバイスウェハの該初期ボトム側全体を実質的に除去することであって、除去することは、最終ボトム側を形成することであることと
を包含する、ＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項２】
除去することは、前記初期ボトム側を裏面研削することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
除去することは、ケミカルを使用し、前記初期ボトム側を化学エッチングすることを含み、前記構造は、該ケミカルから密封される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記デバイスウェハは、少なくとも１つのキャップを有するトップ側を有し、該キャップは、該トップ側上に固定され、該キャップは、前記構造を実質的に密封する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
除去することは、前記デバイスウェハを、クリアランスホールを有する保護フィルムに固定することを含み、前記構造は、該クリアランスホール内に密封される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
キャップウェハを前記デバイスウェハに結合することをさらに含み、該キャップウェハは、前記構造をカプセル封入する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記初期ボトム側を除去する前に、前記キャップウェハをシングル化することをさらに包含する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記初期ボトム側を除去した後に、前記キャップウェハをシングル化することをさらに包含する、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
初期ボトム側および可動構造を有するデバイスウェハを提供することと、
該デバイスウェハの該初期ボトム側全体を実質的に除去して、最終ボトム側を形成することであって、
該可動構造の動作は、該デバイスウェハの該初期ボトム側全体を実質的に除去することによって、実質的に影響を受けない、ことと
を包含する、ＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項１０】
除去することは、前記初期ボトム側を裏面研削することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
除去することは、ケミカルを使用し、前記初期ボトム側を化学エッチングすることを含み、前記構造は、該ケミカルから密封される、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記デバイスウェハは、少なくとも１つのキャップを有するトップ側を有し、該キャップは、該トップ側上に固定され、前記構造を実質的に密封する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
除去することは、前記デバイスウェハを、クリアランスホールを有する保護フィルムに固定することを含み、前記構造は、該クリアランスホール内に密封される、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
キャップウェハを前記デバイスウェハに結合することをさらに含み、該キャップウェハは、前記構造をカプセル封入する、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記初期ボトム側を除去する前に、前記キャップウェハをシングル化することをさらに包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記初期ボトム側を除去した後に、前記キャップウェハをシングル化することをさらに包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
初期ボトム側および可動構造を有するデバイスウェハを提供することと、
該デバイスウェハを、クリアランスホールを有する保護フィルムに固定することであって、該可動構造は、該クリアランスホール内に密封される、ことと、
該デバイスウェハが、該保護フィルムに固定された後に、該デバイスウェハの該初期ボトム側全体を実質的に除去して、最終ボトム側を形成することであって、除去することは、該初期ボトム側の裏面研削および化学エッチングの少なくとも一方を含む、ことと
を包含する、ＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項１８】
前記フィルムを除去することと、
キャップウェハを前記デバイスウェハに結合することと
をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記初期ボトム側を除去する前に、前記キャップウェハをシングル化することをさらに包含する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記初期ボトム側を除去した後に、前記キャップウェハをシングル化することをさらに包含する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
請求項１７に記載の方法に従って製造される、ＭＥＭＳデバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２００８−５０８１１０（Ｐ２００８−５０８１１０Ａ）
【公表日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５２４７９６（Ｐ２００７−５２４７９６）
【出願日】平成１７年５月３１日（２００５．５．３１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０１８８９８
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０２２９５７
【国際公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【出願人】（５０５２７４８１８）アナログ デバイシス， インコーポレイテッド (40)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月３１日（２００５．５．３１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０１８８９８
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０２２９５７
【国際公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【出願人】（５０５２７４８１８）アナログ デバイシス， インコーポレイテッド (40)
【Ｆターム（参考）】
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