晶圆的沟槽特征上的保护性涂层及其制造方法与流程

本公开一般涉及微机电系统（mems）晶圆，并且更特别地涉及在晶圆的制造和处理过程期间保护具有沟槽特征的晶圆。

技术实现要素：

下面阐述了本文中所公开的某些实施例的总结。应当理解的是，呈现这些方面仅仅是为了向读者提供这些某些实施例的简要总结，并且这些方面不意图限制本公开的范围。实际上，本公开可以涵盖可能没有在下面阐述的各种方面。

本公开的实施例涉及保护晶圆免受由于对所述晶圆进行切割、分割或处理而导致的潮湿和碎屑的系统和方法。所述方法包括：在所述晶圆上形成至少一个沟槽特征；将保护性涂层应用到所述沟槽特征；以及沿着所述沟槽特征切割成至少一个管芯；其中所述保护性涂层是疏水性自组装单分子层（sam）。所述沟槽特征包括多个壁，并且用所述保护性涂层覆盖所述多个壁。所述沟槽特征的至少一个壁形成为所述管芯的体部分。所述方法进一步包括：在形成所述沟槽特征之前在所述晶圆上应用图案化掩膜，其中所述保护性涂层被直接应用到所述沟槽特征或所述图案化掩膜中的至少一个。

在本公开的另一个实施例中，所述方法进一步包括：在形成所述沟槽特征之后移除所述图案化掩膜，并且所述保护性涂层被直接应用到所述晶圆和所述沟槽特征。所述管芯是从下述各项组成的组中选择的：mems管芯、传感器管芯、传感器电路管芯、电路管芯、压力管芯、加速度计、陀螺仪、麦克风、扬声器、换能器、光学传感器、气体传感器、辐射热测量计、巨型磁阻传感器（gmr）、隧道磁阻（tmr）传感器、环境传感器、温度传感器和半导体管芯。

在本公开的又一个实施例中，半导体传感器设备包括：具有表面和至少一个沟槽特征的晶圆，以及覆盖所述沟槽特征的保护性涂层，其中所述保护性涂层是疏水性自组装单分子层（sam）。所述沟槽特征包括多个壁，并且用所述保护性涂层覆盖所述多个壁，其中所述沟槽特征的所述多个壁形成为所述半导体传感器设备的部分。所述半导体传感器设备进一步包括在形成所述沟槽特征之前在所述晶圆上形成的图案化掩膜，其中所述保护性涂层直接形成到所述沟槽特征和所述图案化掩膜。所述半导体传感器设备是从下述各项组成的组中选择的：mems管芯、传感器管芯、传感器电路管芯、电路管芯、压力管芯、加速度计、陀螺仪、麦克风、扬声器、换能器、光学传感器、气体传感器、辐射热测量计、巨型磁阻传感器（gmr）、隧道磁阻（tmr）传感器、环境传感器和温度传感器。

附图说明

当参考附图阅读某些示例性实施例的以下详细描述时，本公开的这些和其他的特征、方面和优势将变得更好理解，在附图中，遍及各图，相似的字符表示相似的技术。

图1是根据本公开的所描述的实施例的晶圆的示意性横截面视图；

图2是根据本公开的所描述的实施例的具有在晶圆上应用的图案化掩膜的图1的晶圆的示意性横截面视图；

图3是根据本公开的所描述的实施例的包括一个或多个沟槽特征的图2的晶圆的示意性横截面视图，该一个或多个沟槽特征形成在位于用图案化掩膜覆盖的表面之间的所暴露的区域上；

图4是根据本公开的所描述的实施例的在移除掩膜之后的图3的晶圆的示意性横截面视图；

图5是根据本公开的所描述的实施例的用单分子层涂层覆盖的图4的晶圆的示意性横截面视图；

图6是包括位于沟槽特征上以用于执行切割或分割过程的一个或多个划线的图5的晶圆的示意性横截面视图；

图7a-7c是根据本公开的所描述的实施例的在具有或不具有单分子层涂层的情况下被分割成多个mems管芯的图6的晶圆的示意性横截面视图；

图8是根据本公开的另一个所描述的实施例的晶圆的示意性横截面视图；

图9是根据本公开的另一个所描述的实施例的具有在晶圆上应用的图案化掩膜的图8的晶圆的示意性横截面视图；

图10是根据本公开的另一个所描述的实施例的包括一个或多个沟槽特征的图9的晶圆的示意性横截面视图，该一个或多个沟槽特征形成在位于用图案化掩膜覆盖的表面之间的所暴露的区域上；

图11是根据本公开的另一个所描述的实施例的用单分子层涂层覆盖的图10的晶圆的示意性横截面视图；

图12是包括位于沟槽特征上以用于执行切割或分割过程的一个或多个划线的图11的晶圆的示意性横截面视图；以及

图13a-13c是根据本公开的所描述的实施例的在具有或不具有单分子层涂层的情况下被分割成多个mems管芯的图13的晶圆的示意性横截面视图。

具体实施方式

呈现以下描述以使得本领域中的任何技术人员能够做出并使用所描述的实施例，并且在特定应用及其要求的上下文中提供以下描述。在不脱离所描述的实施例的精神和范围的情况下，对所描述的实施例的各种修改对本领域技术人员来说将是容易清楚的，并且可以将本文中所定义的一般原理应用到其他实施例和应用。因此，所描述的实施例不限于所示出的实施例，而是要符合与本文中所公开的原理和特征一致的最宽范围。

图1-7图示了根据本公开的实施例的保护多个管芯（诸如，半导体传感器设备100）免受由于对晶圆102进行切割、分割或处理而导致的潮湿和碎屑的示例性系统和方法的示意性横截面视图。以任何合适厚度的晶圆102包括第一表面104和第二表面106。在一个实施例中，表面104、106可以是感测或电路表面和/或非感测或非电路表面106。在一些实施例中，表面104、106的部分包括感测或电路表面。在另一个实施例中，整个第二表面106可以包括与表面104相同的感测或电路表面。如所图示，第一表面104是感测或电路表面，并且第二表面106是非感测或非电路表面。晶圆102可以取决于应用由任何合适的材料形成。作为示例，晶圆102可以由硅材料形成。包括任何合适图案的第一涂层或薄膜108被应用到感测或电路表面，第一表面104是以任何合适的方法来图示的。如图2上所描绘，用第一涂层或薄膜108覆盖第一表面104的某部分，而没有被第一图案化薄膜108覆盖的第一表面104的剩余部分暴露以用于形成至少一个沟槽特征。被应用到第一表面104的第一涂层或薄膜108包括期望厚度和合适材料。通过任何合适的蚀刻技术将多个沟槽110形成在所暴露的第一表面104上，如图3中所描绘。沟槽110包括多个壁，图示了侧壁和底部壁，并且用保护性涂层覆盖这些壁114，其中沟槽特征的壁形成为半导体传感器设备的部分。之后移除图案化薄膜108以暴露第一表面104的其余部分，如图4中所示。由疏水性自组装单分子层（sam）材料形成的保护性涂层112被应用并覆盖第一表面104和沟槽110的整个表面，如图5中所示。sam保护性涂层112可以具有任何合适的厚度，以用于保护管芯100免受由于对晶圆进行切割、分割或处理而导致的潮湿和碎屑。在一个实施例中，如图6中所图示，可以例如沿着线116执行切割操作。一旦已经执行了分割，就如图7a-7c中所描绘的那样形成多个单独的管芯100。在一个实施例中，保护性涂层112可以被留在第一表面104和沟槽110的壁114上，以在处理操作期间保护管芯。在另一个实施例中，如图7b中所描绘，保护性涂层112在处理操作之前或之后被完全移除。在又一个实施例中，从第一表面104移除部分保护性涂层112，而保护性涂层112的剩余部分被留在沟槽110的壁114上以用于在处理操作期间保护管芯。半导体传感器设备是从下述各项组成的组中选择的：mems管芯、传感器管芯、传感器电路管芯、电路管芯、压力管芯、加速度计、陀螺仪、麦克风、扬声器、换能器、光学传感器、气体传感器、辐射热测量计、巨型磁阻传感器（gmr）、隧道磁阻（tmr）传感器、环境传感器和温度传感器。

图8-13图示了根据本公开的实施例的保护多个管芯（诸如，半导体传感器设备200）免受由于对晶圆102进行切割、分割或处理而导致的潮湿和碎屑的另一个示例性系统和方法的示意性横截面视图。以任何合适厚度的晶圆202包括第一表面204和第二表面206。在一个实施例中，表面204、206可以是感测或电路表面和/或非感测或非电路表面206。在一些实施例中，表面204、206的部分包括感测或电路表面。在另一个实施例中，整个第二表面206可以包括与第一表面204相同的感测或电路表面。如所图示，第一表面204是感测或电路表面，并且第二表面206是非感测或非电路表面。晶圆202可以取决于应用由任何合适的材料形成。作为示例，晶圆202可以由硅材料形成。包括任何合适图案的第一涂层或薄膜208被应用到感测或电路表面，第一表面204是以任何合适的方法来图示的。如图9上所描绘，用第一涂层或薄膜208覆盖第一表面204的某部分，而没有被第一图案化薄膜208覆盖的第一表面204的剩余部分暴露以用于形成至少一个沟槽特征。被应用到第一表面204的第一涂层或薄膜208包括期望厚度和合适材料。通过任何合适的蚀刻技术将多个沟槽210形成在所暴露的第一表面204上，如图10中所描绘。沟槽110包括多个壁，图示了侧壁和底部壁。与如图1-7中所描绘的先前实施例不同，图案化薄膜208被留在晶圆202的第一表面204上的适当位置。由疏水性自组装单分子层（sam）材料形成的保护性涂层212被应用并覆盖在图案化薄膜208和沟槽210上面，如图11中所示。sam保护性涂层212可以具有任何合适的厚度，以用于保护管芯200免受由于对晶圆进行切割、分割或处理而导致的潮湿和碎屑。在一个实施例中，如图12中所图示，可以例如沿着线216执行切割操作。一旦已经执行了分割，就如图13a-13c中所描绘的那样形成多个单独的管芯100。在一个实施例中，保护性涂层212可以被留在图案化薄膜208和沟槽210的壁214上，以在处理操作期间保护管芯。在另一个实施例中，如图13b中所描绘，保护性涂层212和图案化薄膜208在处理操作之前或之后被完全移除。在又一个实施例中，从第一表面204移除整个图案化薄膜208和部分保护性涂层212，而保护性涂层212的剩余部分被留在沟槽210的壁214上以用于在处理操作期间保护管芯。半导体传感器设备是从下述各项组成的组中选择的：mems管芯、传感器管芯、传感器电路管芯、电路管芯、压力管芯、加速度计、陀螺仪、麦克风、扬声器、换能器、光学传感器、气体传感器、辐射热测量计、巨型磁阻传感器（gmr）、隧道磁阻（tmr）传感器、环境传感器和温度传感器。

已经以示例的方式示出了上面所描述的实施例，并且应当理解的是，这些实施例可以容许各种修改和可替换形式。应当进一步理解，权利要求不意图限于所公开的特定形式，而是覆盖落入本公开的精神和范围内的所有修改、等同物以及可替换方案。

尽管已经参考各种实施例描述了本专利，但是将理解的是，这些实施例是说明性的，并且本公开的范围不限于它们。许多变型、修改、添加和改进是可能的。更一般地，已经在上下文或特定实施例中描述了根据本专利的实施例。功能性可以在本公开的各种实施例中以不同方式按块分离或组合，或者以不同的术语描述。这些和其他的变型、修改、添加和改进可以落入如所附权利要求中限定的本公开的范围内。