CN109052307B - 晶圆结构及晶圆加工方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种晶圆结构及晶圆加工方法，所述晶圆结构用于形成多个管芯，其中，包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底上的多个功能层，所述多个功能层由划片道隔开；位于每个所述功能层下方的多个第一凹槽；以及位于每个所述第一凹槽周围的至少一个第二凹槽，所述第二凹槽用于平衡所述第一凹槽释放的应力和存储所述管芯制作过程中需要的其他物质。所述晶圆结构采用第二凹槽来平衡第一凹槽产生的应力，并且第二凹槽可以在芯片的封装过程中存储胶水，方便封装，还可以容纳晶圆制作过程中产生的微小异物，防止其对芯片功能层的损坏，从而保护晶圆结构和生产设备。

Description

晶圆结构及晶圆加工方法

技术领域

本发明涉及半导体加工领域，更具体地，涉及一种晶圆结构及晶圆加工方法。

背景技术

半导体集成电路的制造过程，大致上可分为晶圆制造、测试、切割、和封装等。晶圆(wafer)是用于制作硅半导体集成电路制作的晶片，形状通常为圆形。晶圆的尺寸例如为6英寸、8英寸或12英寸。在晶圆上形成由层叠绝缘膜和功能膜组成的功能层，采用功能层形成排列成阵列的多个管芯。然后，对晶圆的管芯作电性测试，将合格的管芯从晶圆切割成独立的管芯，再将合格的管芯进行包装与打线等封装过程。

微机电(MEMS，Micro-Electro-Mechanical System)麦克风或称硅麦克风因其体积小、适于表面贴装等优点而被广泛用于电子装置的声音采集。现有技术一般会将多只硅麦克风通过阵列(一般为四方连续阵列)方式排布在晶圆上，通过生长、光罩掩蔽、刻蚀、热处理等工艺，一次性地在晶圆上形成多个管芯，可以批量获得性能一致性良好的多个产品，显著降低了制造成本。

在麦克风的制作过程中，通常会在麦克风的功能层下方的衬底上对应刻蚀一个凹槽以形成声腔，进行刻蚀开孔时，会大量地发热，同时由于结构释放导致晶圆应力的释放，会使晶圆产生变形，对后续传送和测试造成阻碍。在工艺过程中还会有旋涂、旋转清洗等工序，如果旋转过程中出现异物，会被旋转的离心力甩出来，造成晶圆大面积划伤。一般该工序对大异物是有筛选机制的(超净间、过滤等)，但对于较小的异物的筛选受到限制。而且，如果异物掉到声腔里，也会损坏半导体衬底表面的功能层，影响麦克风的性能和良率。

与硅麦克风相近，目前批量生产的常见的热电堆结构也常在吸热层下方的衬底上对应刻蚀一个凹槽以形成与边缘热沉结构之间的绝热效果。进行刻蚀开孔时，也会大量地发热，结构释放也会导致晶圆应力的释放，晶圆变形，对后续传送和测试造成阻碍等问题也与硅麦克风类似。在工艺过程中的旋涂、旋转清洗等工序的工艺过程中异物划伤等情形也相似。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可以缓解晶圆变形且可以容纳异物的晶圆结构。

根据本发明的第一方面，提供一种晶圆结构，用于形成多个管芯，其中，包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底上的多个功能层，所述多个功能层由划片道隔开；位于每个所述功能层下方的多个第一凹槽；以及位于每个所述第一凹槽周围的至少一个第二凹槽，所述第二凹槽用于平衡所述第一凹槽释放的应力和存储所述管芯制作过程中需要的其他物质。

优选地，所述半导体衬底具有相对的第一表面和第二表面，所述多个功能层位于所述第一表面上，所述第一凹槽和所述第二凹槽从所述第二表面上开口，且向所述第一表面延伸。

优选地，所述第二凹槽的深度小于所述第一凹槽的深度。

优选地，所述第二凹槽的深度为所述半导体衬底厚度的20％-80％。

优选地，所述第一凹槽与所述第二凹槽同时形成。

优选地，至少一个所述第二凹槽的总开口面积小于等于每个所述第一凹槽的开口面积的10％。

优选地，至少一个所述第二凹槽的开口设置为矩形。

优选地，所述矩形的宽度为2μm-50μm。

优选地，至少一个所述第二凹槽位于所述划片道中心的下方。

优选地，所述多个管芯分别为MEMS麦克风，所述功能层包括振膜和背电极，所述第一凹槽为所述半导体衬底中形成的从所述第二表面到达所述振膜的声腔；所述多个管芯分别为MEMS热电堆，所述功能层包括热沉、热电偶和吸热层，所述第一凹槽为在吸热层与热沉之间形成的绝热空腔。

根据本发明的第二方面，提供一种晶圆加工方法，包括：形成多个管芯，多个所述管芯分别包括半导体衬底的一部分和位于半导体衬底的第一表面上的多个功能层中的相应一个功能层，所述多个功能层由划片道隔开；在所述半导体衬底的第二表面形成位于所述功能层下方的多个第一凹槽和位于每个所述第一凹槽周围的至少一个第二凹槽；以及沿着划片道进行芯片的切割，其中，所述第二凹槽用于平衡所述第一凹槽释放的应力和存储所述管芯制作过程中需要的其他物质。

优选地，在所述半导体衬底的第二表面形成位于所述功能层下方的多个第一凹槽包括：沿所述半导体衬底的所述第二表面开口，并向所述第一表面的方向延伸进行刻蚀，形成在垂直方向上穿透所述半导体衬底的第一凹槽。

优选地，形成至少一个第二凹槽包括：在所述第一凹槽周围的所述半导体衬底的第二表面开口，并向所述第一表面的方向延伸进行刻蚀，去除部分所述半导体衬底，形成在垂直方向上未穿透所述半导体衬底的第二凹槽。

优选地，所述第一凹槽与所述第二凹槽的刻蚀过程同步实现。

优选地，所述第二凹槽的深度为所述半导体衬底厚度的20％-80％。

优选地，至少一个所述第二凹槽的总开口面积小于等于每个所述第一凹槽的开口面积的10％。

优选地，所述半导体衬底所使用的材料为晶面为<100>的硅晶圆。

优选地，至少一个所述第二凹槽位于所述划片道中心的下方。

优选地，所述沿着划片道进行芯片的切割包括：在所述半导体衬底的所述第二表面附着胶膜；在所述半导体衬底的所述第一表面，沿着划片道移动激光，执行激光扫描，在所述半导体衬底中形成改质层；以及扩展胶膜，使得相邻的管芯彼此分离。

优选地，所述激光切割的方向与所述多个第二凹槽在水平方向的延伸方向一致。

本发明的晶圆结构适用于带有凹槽且由于刻蚀工艺引起晶圆变性的MEMS麦克风或MEMS热电堆等结构类似的芯片，在上述根据本发明实施例的晶圆结构中，形成多个管芯，包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底上的多个功能层；位于每个所述功能层下方的多个第一凹槽；以及位于每个所述第一凹槽周围的至少一个第二凹槽，通过设置第二凹槽来平衡所述第一凹槽释放的应力，缓解晶圆由于在进行第一凹槽的刻蚀时晶圆应力释放导致的晶圆变形。因此，可以避免晶圆结构在制造和传输过程中的碎裂，以及避免晶圆结构发生变形，从而提高管芯的成品率。

优选地，第二凹槽还可以用于在MEMS芯片的封装粘接过程中存储胶水，保证相对稳定的接触面积和胶水厚度，提高封装良率。

在一个优选的实施例中，半导体衬底所使用的材料为晶面为<100>的硅晶圆，<100>晶面的各向异性正好按正方形分布，选用此面进行刻蚀时，刻蚀结构也容易按正方形裂开，所以第二凹槽优选矩形，与此对应的，芯片形状也可以是正方形。

通过在半导体衬底的第二表面设置第二凹槽，用于容纳晶圆在工艺过程中的旋涂、旋转清洗等工序时，旋转过程中由于离心力甩出来的小尺寸异物，减小了异物在光滑的晶圆表面上旋转飞出去的可能性，减小小尺寸异物对半导体衬底的第一表面的功能层的损伤，提高了管芯制造的良率。

在另一个优选的实施例中，第二凹槽位于划片道中心的下方，可以容纳在划片时脱落的颗粒物，防止其污染半导体衬底第一表面的功能层结构，提高了该工序的良率和产品品质。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1a和图1b分别示出现有技术的晶圆结构的立体示意图和截面图。

图2a示出根据本发明第一实施例的晶圆结构的立体示意图。

图2b示出根据本发明图2a的晶圆结构沿A-A’线的截面图。

图2c示出根据本发明图2a的晶圆结构沿B-B’线的截面图。

图3a和图3b分别示出根据本发明第二实施例的晶圆结构的立体示意图和截面图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。

应当理解，在描述某个结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将该结构翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“A直接在B上面”或“A在B上面并与之邻接”的表述方式。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本申请中，术语“晶圆结构”表示采用晶圆形成且包括半导体衬底和功能层的半导体结构，其中，晶圆主要用于提供半导体器件的衬底。

本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

图1a和图1b分别示出现有技术的晶圆结构的立体示意图和截面图。在图1a中的A-A’线示出图1b所示截面图的截取位置。

如图1a和图1b所示，晶圆结构100包括半导体衬底110、位于半导体衬底110的第一表面上的多个功能层130、140和150，位于半导体衬底110相对的第二表面上的胶膜120。该晶圆结构100提供由划片道隔开的两个的管芯D1和D2，其中，管芯D1包括半导体衬底110的一部分以及功能层130，管芯D2包括半导体衬底110的另一部分以及功能层140。功能层150用于提供管芯D1和D2之间的多个互连。

典型地，功能层可以由多个绝缘膜和多个金属膜堆叠而成。根据管芯D1和D2的类型不同，所述多个功能层130、140和150的结构不同。例如，管芯D1和D2可以是微机电***(MEMS)芯片，例如MEMS麦克风或称硅麦克风，则功能层用于形成MEMS结构。在管芯D1和D2为MEMS麦克风时，每个管芯对应于一个MEMS麦克风。功能层150用于提供管芯D1和D2之间用于晶圆测试时的电连接。在晶圆测试中，划片道中的功能层可以提供多个管芯的连接，实现多个管芯的串联或并联测试。在晶圆测试完成之后，进行激光切割，将管芯D1和D2分离，分别封装成单独的产品。

通常，在硅麦克风的制作过程中，形成功能层后，还会形成声腔160，声腔160是位于功能层130或140下方的凹槽，通过在半导体衬底110的第二表面上开口并向第一表面的方向延伸进行刻蚀，穿透半导体衬底110，形成声腔160。形成声腔160时，对半导体衬底110的刻蚀经常采用深反应离子刻蚀DRIE(deep reaction ion etch)等，本发明人注意到，在刻蚀过程中，半导体衬底110的结构改变导致晶圆应力释放，使晶圆产生形变，降低成品良率。而且，在晶圆的制作过程中，有时还需要进行旋涂，旋转清洗等工艺，导致小尺寸异物因为离心力旋转飞出，划伤晶圆表面，或掉入声腔160中，并损伤功能层，影响麦克风的质量。故需要对晶圆结构进行改进，解决上述问题。下面结合图2a-图3b对本发明实施例的晶圆结构进行详细说明。

图2a示出根据本发明第一实施例的晶圆结构的立体示意图。图2b示出根据本发明图2a的晶圆结构沿A-A’线的截面图。图2c示出根据本发明图2a的晶圆结构沿B-B’线的截面图。如图2a-2c所示，本发明第一实施例的晶圆结构200包括半导体衬底210和位于半导体衬底210表面上的多个功能层230和240，该晶圆结构200提供由划片道隔开的两个的管芯D1和D2。其中，管芯D1包括半导体衬底210的一部分以及功能层230，管芯D2包括半导体衬底210的另一部分以及功能层240，即功能层230和功能层240由划片道隔开。

根据管芯D1和D2的类型不同，功能层的结构不同。一般，功能层可以由多个绝缘膜和多个金属膜堆叠而成。例如，管芯D1和D2可以为模拟电路或数字电路，其中，功能层用于形成晶体管的至少一部分结构，采用绝缘膜作为晶体管的层间电介质，采用金属膜形成到达有源区的接触和导电通道。管芯D1和D2还可以是微机电***(MEMS)芯片，例如MEMS麦克风。功能层采用绝缘膜形成MEMS麦克风的牺牲层和锚区，采用金属层形成MEMS麦克风的振膜和背电极。

在该实施例中，管芯D1和D2分别以MEMS麦克风为例对所述晶圆结构进行说明，其原理适用于与所述MEMS麦克风结构类似的其他芯片。本发明实施例的晶圆结构包括多个芯片，图中仅给出两个芯片的示意图，晶圆上的多个芯片的结构可以相同，因此只取一个芯片的结构进行说明，下文仅以管芯D1的详细结构为例说明本实施例的晶圆结构。

具体地，本实施例的晶圆结构200包括半导体衬底210以及在半导体衬底210表面上形成的功能层230和功能层240，功能层230包括依次在半导体衬底210上形成的振膜231、牺牲层232和背电极233，用于形成MEMS麦克风的结构。牺牲层232用于分隔振膜231和背电极233。优选地，作为MEMS麦克风的示例，在牺牲层232和背电极233中形成到达振膜231的开口234。经由开口234，进一步形成与振膜231电连接的电极235，在背电极233的表面上也形成电极235。优选地，在其他实施例中，还可以在半导体衬底210的表面上设置另一层牺牲层，该牺牲层位于半导体衬底210和振膜231之间，且可以延伸至划片道中，作为连接功能层，用于提供管芯D1和D2之间的连接。

进一步地，本发明第一实施例的晶圆结构200还包括位于功能层230和功能层240下方的多个凹槽260；以及位于每个凹槽260周围的至少一个凹槽270，凹槽270用于平衡凹槽260释放的应力和存储管芯制作过程中需要的其他物质。半导体衬底210具有相对的第一表面和第二表面，功能层230和功能层240位于第一表面上，凹槽260和凹槽270从第二表面上开口，且向第一表面延伸。优选地，第一表面和第二表面分别为半导体衬底210的上表面和下表面。本实施例中，凹槽260为半导体衬底210中形成的从第二表面到达振膜231的声腔。

在一个示例中，可以采用蚀刻工艺形成凹槽260和凹槽270。例如，可以采用光致抗蚀剂掩模，在掩模中形成开口。然后，利用光致抗蚀剂掩模，通过干法蚀刻，如离子铣蚀刻、等离子蚀刻ICP(ion coupling plasma)、深反应离子蚀刻DRIE(deep reaction ionetch)、激光烧蚀，或者通过其中使用蚀刻剂溶液的湿法蚀刻，选择性地去除半导体衬底的暴露部分，从而形成凹槽260和270。在蚀刻之后，通过在溶剂中溶解或灰化去除光致抗蚀剂掩模。

具体地，例如，沿半导体衬底210的第二表面开口，并从开口向第一表面的方向延伸进行刻蚀，形成在垂直方向上穿透半导体衬底210的凹槽260。对于一般的晶圆结构而言，凹槽260需与结构上方的功能层230对准。凹槽270的刻蚀类似，在凹槽260周围的半导体衬底210的第二表面开口，并向第一表面的方向延伸进行刻蚀，去除部分半导体衬底210，形成在垂直方向上未穿透半导体衬底210的凹槽270。凹槽270位于凹槽260四周的任意位置，数量可以为一至多个。

在一个实施例中，蚀刻剂溶液从半导体衬底210的下表面开始刻蚀凹槽260形成声腔，当到达振膜231的下表面时停止刻蚀，从而暴露振膜231中间部分的下表面。进一步地，振膜231或者背电极233的中间部分可以包括附加的开口，蚀刻剂溶液可以进一步经由附加的开口到达牺牲层232。该蚀刻剂溶液进一步蚀刻牺牲层232的暴露部分，从而暴露振膜231中间部分的上表面。由此，振膜231中间部分的上表面和下表面均未附着在牺牲层232上，从而可以经由声腔传送的声波的激励下自由振动。

优选地，在上述的蚀刻中，凹槽260与凹槽270的刻蚀过程同步实现。其中，可以在半导体衬底210表面上设置一层牺牲层例如作为停止层。由于在一个蚀刻步骤中形成凹槽270和声腔，因此可以节省工艺成本。在同步刻蚀工艺的实现中，对凹槽270和麦克风声腔的制作均属于从半导体衬底210上去除材料的工艺，且刻蚀的方向相同，均为自下而上刻蚀。优选地，半导体衬底210所使用的材料为晶面为<100>的硅晶圆，由于单晶硅为各向异性材料，而硅麦克风芯片多为矩形，其<100>晶面的力学特性是易沿着矩形边的初始裂纹断开，所以当MEMS晶圆使用单晶硅衬底的<100>面制作凹槽时，其该方向矩形开槽会形成初始缺陷，为防止晶圆在运输过程中被刻蚀出凹槽的初始缺陷导致自然断裂，需将凹槽260和凹槽270设置成不连续的图形。

另外，在对半导体衬底210进行DRIE(deep reaction ion etch)或者ICP(ioncoupling plasma)刻蚀工艺形成凹槽260时，会大量地发热，同时结构改变导致晶圆应力释放，会使晶圆变形，而凹槽270的设置会平衡凹槽260刻蚀处的应力的释放，缓解晶圆的变形。而且，硅晶圆<100>晶面的力学特性是易沿着矩形边的初始裂纹断开，故使用晶面为<100>的硅晶圆进行凹槽270的刻蚀，将对后续的划片工艺起到一定的辅助作用。所以，凹槽270的开口选优矩形，在<100>面进行刻蚀时，可以快速进行刻蚀，形成矩形凹槽。

本实施例中，凹槽260和凹槽270的刻蚀同步进行，硅麦克风的声腔为从下向上穿透半导体衬底210的凹槽260，但凹槽270在垂直方向却未穿透半导体衬底210。这可以通过将外凹槽270的面积设置得较小来实现。在上述的刻蚀工艺中，若使用DRIE(deep reactionion etch)(深反应离子刻蚀)或者ICP(ion coupling plasma)(耦合离子体干法刻蚀)等工艺进行刻蚀时，由于工艺特点，会造成刻蚀较小开口面积的凹槽图形时速率较慢，刻蚀较大开口面积的凹槽图形的速率较快。即对大面积的声腔图形在垂直方向的刻蚀速率将超过对声腔四周的小面积凹槽270图形的刻蚀速率，因此当凹槽260的刻蚀完成(刻透)时，刻蚀工作停止，凹槽270的刻蚀将不会穿透半导体衬底210。凹槽260周围的凹槽270可以根据需要设置一至多个，为保证刻蚀效果，优选地，每个凹槽260周围的多个凹槽270的总开口面积小于等于每个凹槽260的开口面积的10％。

另一方面，凹槽270位于凹槽260的四周，若凹槽270位于功能层230下方，凹槽270在垂直方向穿透半导体衬底210时，会形成多处开口，将使得晶圆在制作过程中由于过于脆弱，面临易于断裂难以夹持和运送的风险，还可能损伤功能层230；而当凹槽270位于划片道下方时，若垂直穿透半导体衬底210，会使芯片之间的连接断开，所以，凹槽270的深度必定小于凹槽260的深度，且凹槽270不能穿透半导体衬底210。

而且，当凹槽270的深度较小时，凹槽260由于刻蚀释放的应力较大，凹槽270达不到对凹槽260释放的应力的平衡；当凹槽270的深度较大时，会影响后续的划片工艺，还可能引起芯片材料例如黑硅的变性问题，甚至损伤机台。所以，本发明优选的凹槽270的深度为半导体衬底210厚度的20％-80％，且可通过固定刻蚀参数后的图纸上的凹槽宽度来对应调整。图2b中，凹槽270的深度小于凹槽260的深度，且凹槽270位于凹槽260周围。

优选地，半导体衬底210下表面的凹槽270的开口设置为矩形，其中，矩形的宽度为2μm-50μm。凹槽270的长度也受到一定的限制，如果长度过长，则可能导致晶圆结构200的强度变差，从而在晶圆结构200的输送过程中发生碎裂。因此可以沿划片道的延伸方向作为凹槽270的长度延伸方向，沿此方向设置不连续的多个凹槽270。

优选地，可以通过凹槽260周围的一至多个凹槽270存储胶水，在MEMS芯片封装粘接的工艺步骤中，由于凹槽270的开口位于半导体衬底210的下表面，因此可以快速地将存储的胶水涂到相应的位置上，保证相对稳定的接触面积和胶水的厚度，提高封装良率。本实施例的凹槽270的刻蚀只能从半导体衬底210的下表面开始进行刻蚀，而不能从上表面开始，否则会损坏功能层230，也不能达到存储胶水的效果。

另外，本发明的实施例通过在半导体衬底210的下表面设置凹槽270，当晶圆在工艺过程中进行旋涂、旋转清洗等工序，出现小尺寸异物时可以容纳异物，减小了异物在光滑的晶圆表面上旋转飞出去的可能性，也可以防止异物掉到凹槽260里，造成对功能层230的损伤，达到保护晶圆结构的目的，提高了产品的良率。

本发明实施例的凹槽270的设置位置，可以是功能层230的下方，或功能层230与划片道的交界处或划片道的下方，图2b和图2c，是凹槽270位于划片道下方的示例，凹槽270在划片道下方设置成不连续的多个且延伸方向相同。优选地，凹槽270位于划片道中心的下方。当进行划片工艺时，凹槽270可以容纳划片时脱落的颗粒物，防止其污染MEMS晶圆正面功能层230的结构，提高了该工序的良率和产品品质。

本实施例是以MEMS麦克风芯片举例说明的，但同样适用于其他类似结构的芯片，例如，该晶圆结构还适用于MEMS热电堆。常见的MEMS热电堆结构也包括半导体衬底和功能层，但与麦克风不同的是，热电堆的功能层包括热沉，吸热层和热电偶。MEMS热电堆在工艺制作过程中，也会在衬底上刻蚀开口，形成吸热层和热沉包围的绝缘空腔结构，造成晶圆的形变。所以在空腔的周围制作凹槽270也可以起到平衡应力，减缓变形的作用，也可以在旋涂，旋转清洗等工序中容纳由离心力甩出的小颗粒异物，保护晶圆结构。

图3a至和图3b分别示出根据本发明第二实施例的晶圆结构的立体示意图和截面图。图3a的晶圆结构与图2a的晶圆结构大致相同，不同之处在于，本实施例的凹槽370设置在划片道中心的两侧，且半导体衬底310的下方还包括胶膜320。

本实施例通过在划片道的中心两侧设置两排凹槽370，使每个凹槽360周围可使用的凹槽370的数量提升，可以更多地容纳小颗粒异物，进一步保护晶圆结构；切片工艺进行时，分开的芯片，每个芯片周围都可以有存储胶水的凹槽370，提升芯片封装的效率。

优选地，在晶圆上一次性形成多个管芯可以批量获得性能一致性良好的多个产品，并且可以显著降低管芯的制造成本。因此，晶圆切割是现代半导体工艺的必要步骤。晶圆切割的工艺包括机械切割或激光切割。在相邻的管芯之间预先形成划片道。在机械切割时，采用轮刀或片刀沿着划片道切割晶圆，去除划片道中的大部分材料。由于机械切割产生碎屑，因此，在机械切割时还需要清洗去除碎屑。在激光切割时，在晶圆的正面将激光聚焦于晶圆内部形成改质层以形成初始裂纹，然后激光沿着划片道移动，在晶圆的背面形成胶膜，然后通过扩展胶膜分离管芯。与机械切割相比，激光切割产生的碎屑较少，而且激光切割的精度高，仅仅需要提供窄的划片道，从而可以提高晶圆的利用率。不论对于哪种切割，本实施例的凹槽370均可以达到减少切割颗粒产生和存储切割颗粒以削弱颗粒对产品的不良影响的作用。

以下，以激光切割为例说明本实施例的晶圆结构的切割过程。首先在半导体衬底310的第二表面附着胶膜320；在晶圆结构300的半导体衬底310的第一表面上，将激光聚焦于半导体衬底310内部形成改质层以形成初始裂纹；激光沿着划片道移动；扩展胶膜320，使得相邻的管芯彼此分离。其中，晶圆结构300例如采用粘接固定在胶膜320上。激光切割的方向与多个凹槽370在水平方向的延伸方向一致。

上述实施例的晶圆结构仅为本发明较佳的实施例，在声腔周围设置一至多个较小面积的凹槽，用来平衡应力，存储胶水以及容纳异物等，实现麦克风芯片的快速生产和良率的保证，但本发明的晶圆结构不限于此。

在以上的描述中，对公知的结构要素和步骤并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来实现相应的结构要素和步骤。另外，为了形成相同的结构要素，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。

以上对本发明的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本发明的范围之内。

Claims (20)

1.一种晶圆结构，用于形成多个管芯，其中，包括：

半导体衬底；

位于所述半导体衬底上的多个功能层，所述多个功能层由划片道隔开；

位于每个所述功能层下方的多个第一凹槽；以及

位于每个所述第一凹槽四周的任意位置的多个第二凹槽，多个所述第二凹槽不连续，所述第二凹槽用于平衡所述第一凹槽释放的应力和存储所述管芯制作过程中需要的其他物质，所述其他物质包括芯片封装粘接时需要的胶水，所述第二凹槽还用于容纳晶圆在工艺进程中产生的异物。

2.根据权利要求1所述的晶圆结构，其中，所述半导体衬底具有相对的第一表面和第二表面，所述多个功能层位于所述第一表面上，

所述第一凹槽和所述第二凹槽从所述第二表面上开口，且向所述第一表面延伸。

3.根据权利要求2所述的晶圆结构，其中，所述第二凹槽的深度小于所述第一凹槽的深度。

4.根据权利要求3所述的晶圆结构，其中，所述第二凹槽的深度为所述半导体衬底厚度的20％-80％。

5.根据权利要求3所述的晶圆结构，其中，所述第一凹槽与所述第二凹槽同时形成。

6.根据权利要求1所述的晶圆结构，其中，至少一个所述第二凹槽的总开口面积小于等于每个所述第一凹槽的开口面积的10％。

7.根据权利要求1所述的晶圆结构，其中，至少一个所述第二凹槽的开口设置为矩形。

8.根据权利要求7所述的晶圆结构，其中，所述矩形的宽度为2μm-50μm。

9.根据权利要求1所述的晶圆结构，其中，至少一个所述第二凹槽位于所述划片道中心的下方。

10.根据权利要求2所述的晶圆结构，其中，所述多个管芯分别为MEMS麦克风或MEMS热电堆，所述功能层包括振膜和背电极或热沉、热电偶和吸热层，所述第一凹槽为所述半导体衬底中形成的从所述第二表面到达所述振膜的声腔或在吸热层与热沉之间形成的绝热空腔。

11.一种晶圆加工方法，包括：

形成多个管芯，多个所述管芯分别包括半导体衬底的一部分和位于半导体衬底的第一表面上的多个功能层中的相应一个功能层，所述多个功能层由划片道隔开；

在所述半导体衬底的第二表面形成位于所述功能层下方的多个第一凹槽和位于每个所述第一凹槽四周的任意位置的多个第二凹槽，多个所述第二凹槽不连续；以及

沿着划片道进行芯片的切割，

其中，所述第二凹槽用于平衡所述第一凹槽释放的应力和存储所述管芯制作过程中需要的其他物质，所述其他物质包括芯片封装粘接时需要的胶水，所述第二凹槽还用于容纳晶圆在工艺进程中产生的异物。

12.根据权利要求11所述的晶圆加工方法，其中，在所述半导体衬底的第二表面形成位于所述功能层下方的多个第一凹槽包括：沿所述半导体衬底的所述第二表面开口，并向所述第一表面的方向延伸进行刻蚀，形成在垂直方向上穿透所述半导体衬底的第一凹槽。

13.根据权利要求12所述的晶圆加工方法，其中，形成至少一个第二凹槽包括：在所述第一凹槽周围的所述半导体衬底的第二表面开口，并向所述第一表面的方向延伸进行刻蚀，去除部分所述半导体衬底，形成在垂直方向上未穿透所述半导体衬底的第二凹槽。

14.根据权利要求13所述的晶圆加工方法，其中，所述第一凹槽与所述第二凹槽的刻蚀过程同步实现。

15.根据权利要求13所述的晶圆加工方法，其中，所述第二凹槽的深度为所述半导体衬底厚度的20％-80％。

16.根据权利要求13所述的晶圆加工方法，其中，至少一个所述第二凹槽的总开口面积小于等于每个所述第一凹槽的开口面积的10％。

17.根据权利要求11所述的晶圆加工方法，其中，所述半导体衬底所使用的材料为晶面为<100>的硅晶圆。

18.根据权利要求11所述的晶圆加工方法，其中，至少一个所述第二凹槽位于所述划片道中心的下方。

19.根据权利要求11所述的晶圆加工方法，其中，所述沿着划片道进行芯片的切割包括：

在所述半导体衬底的所述第二表面附着胶膜；

在所述半导体衬底的所述第一表面，沿着划片道移动激光，执行激光扫描，在所述半导体衬底中形成改质层；以及

扩展胶膜，使得相邻的管芯彼此分离。

20.根据权利要求19所述的晶圆加工方法，其中，所述激光切割的方向与所述多个第二凹槽在水平方向的延伸方向一致。

Images