專利名稱：制作懸浮結(jié)構與腔體的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制作懸浮結(jié)構與腔體的方法，特別是涉及一種利用犧牲 層、干蝕刻工藝以及剝離工藝制作懸浮結(jié)構與腔體的方法。
背景技術：
樣吏才幾電(micro-electromechanical system, MEMS)才支術為一種高度集成 電子電路與機械等的新興技術，并已廣泛地被應用于制作各種具有電子與機 械雙重特性的元件，例如壓力感應器、加速器與微型麥克風等。其中，懸浮 結(jié)構常見于各式微機電元件之中，例如微機電共振頻率開關、噴墨頭及麥克 風等微動件與微結(jié)構產(chǎn)品皆包括懸浮結(jié)構，然而現(xiàn)有形成懸浮結(jié)構的技術仍 存在許多限制。
請參考圖1至4，圖1至4為現(xiàn)有技術中利用濕式蝕刻方式制作懸浮結(jié) 構與腔體的方法示意圖。如圖1所示，首先在半導體基底12的表面進行金 屬沉積工藝以形成l占著層，此金屬沉積工藝主要是沉積鈦金屬層14,其作用 為在沉積作為結(jié)構層的銅金屬層16前，有利于半導體基底12以及銅金屬層 16之間的黏著，而且此金屬沉積工藝使用電子槍蒸鍍機將鈦金屬層14沉積 于半導體基底12的表面。接著，在鈦金屬層14的表面沉積銅金屬層16,而 沉積的方法有兩種，第一種方法為直接使用電子槍蒸鍍，而第二種方法為先 使用電子槍蒸鍍一層種子層(seed layer),再利用電鍍技術將銅沉積于種子 層上。之后再沉積保護層18以保護銅金屬層16,例如利用電子槍蒸鍍上鎳、 鉻、鈦、金等金屬層作為保護層18。然后使用旋轉(zhuǎn)涂布機將光致抗蝕劑層 20涂布在保護層18的表面。
接著如圖2所示，利用黃光工藝將光致抗蝕劑層20曝光顯影成為第一 光致抗蝕劑圖案22，然后使用金屬蝕刻液，依序?qū)]有受到第一光致抗蝕劑 圖案22保護的部分保護層18、銅金屬層16、鈦金屬層14蝕刻掉，再將第 一光致抗蝕劑圖案22移除，接著在保護層18與半導體基底12上形成第二 光致抗蝕劑圖案24，如圖3所示。
最后，利用濕式蝕刻，例如使用氫氧化鉀(KOH )蝕刻液，在半導體基
底12的表面蝕刻出腔體26并且形成懸浮結(jié)構10，然后將第二光致抗蝕劑圖 案24移除，如圖4所示。
此現(xiàn)有技術制作懸浮結(jié)構與腔體的方法具有以下缺點，第一，氫氧化鉀 蝕刻液對鋁有強烈侵蝕性，而且很少材料可以成為其蝕刻掩模，僅有例如低 壓沉積氮化硅(LPCVDSi3N4)或低應力氮化硅等材料，所以此方法需要限 定使用不會被氫氧化鉀蝕刻液蝕刻的特定金屬，或是在結(jié)構層上下分別形成 額外的保護層與黏著層。第二，由于此方法利用濕式蝕刻去除半導體基底以 在半導體基底形成腔體，因此所形成的懸浮結(jié)構會受到蝕刻液液體張力的影 響，而導致結(jié)構層斷裂或是懸浮部分黏住基底表面。第三，此方法很難經(jīng)由 改變工藝參數(shù)進而設計制作各種不同形狀的懸浮結(jié)構與腔體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種制作懸浮結(jié)構與腔體的方法，以改善目 前懸浮結(jié)構與腔體工藝的缺點與問題，進而提升工藝成品率以及降低成本。
為達上述目的，本發(fā)明提供一種制作懸浮結(jié)構與腔體的方法，其包括 提供基底；在所述基底的表面形成孔；在所述基底上形成第一圖案化光致抗 蝕劑層，且所述第一圖案化光致抗蝕劑層填滿所述孔；加熱所述第一圖案化 光致抗蝕劑層使所述第 一圖案化光致抗蝕劑層硬化，所述第 一 圖案化光致抗 蝕劑層作為犧牲層之用；在所述基底與所述犧牲層上方定義一第二圖案化光 致抗蝕劑層，所述第二圖案化光致抗蝕劑層暴露出部分所述犧牲層與部分所 述基底；在所述基底、所述第二圖案化光致抗蝕劑層與所述犧牲層上方形成 結(jié)構層；進行剝離工藝(lift off process)以移除所述第二圖案化光致抗蝕劑 層與位于所述第二圖案化光致抗蝕劑層上方的所述結(jié)構層；以及進行干式蝕 刻工藝以移除所述犧牲層，使位于所述基底與所述犧牲層上方的所述結(jié)構層 成為所述懸浮結(jié)構，并且使位于所述基底上方的所述孔成為所述腔體。
為了進一步了解本發(fā)明的特征及技術內(nèi)容，請參閱以下有關本發(fā)明的詳 細說明與附圖。然而附圖僅供參考與輔助說明用，并非用來對本發(fā)明加以限 制。


圖1至4為現(xiàn)有技術中制作懸浮結(jié)構的方法示意圖。
圖5至9為本發(fā)明第一實施例的一種制作懸浮結(jié)構的方法示意圖。
圖10至14為本發(fā)明第二實施例的一種制作懸浮結(jié)構的方法示意圖。
簡單符號說明
10:懸浮結(jié)構
12:半導體基底
14:鈦金屬層
16:銅金屬層
18:保護層
20:光致抗蝕劑層
22:第一光致抗蝕劑圖案
24:第二光致抗蝕劑圖案
26:孔
100、 200:懸浮結(jié)構
102、 202:基底
103、 203:孑L
104、 204:第一光致抗蝕劑圖案 106、 206:犧牲層
108、 208:第二光致抗蝕劑圖案 110、 210:結(jié)構層 120、 220:腔體
具體實施例方式
請參考圖5至9，圖5至9為本發(fā)明第一實施例的一種制作懸浮結(jié)構的 方法示意圖。如圖5所示，首先在基底102的表面形成孔103，并在基底102 上形成第一圖案化光致抗蝕劑層104,且第一圖案化光致抗蝕劑層104填滿 孔103，其中基底102的材料可為硅基底或硅覆絕緣基底等，但不局限于此， 而形成103的方法包;l舌濕式蝕刻工藝、濺射蝕刻工藝(sputtering etch process)、等離子體々蟲刻工藝(plasma etch process )、或反應'f生離子々蟲刻工藝 (reactive ion etch process, RIE process )等，且孔103的形狀可以經(jīng)由調(diào)整工
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藝參數(shù)而為半圓形、半橢圓形、梯形、矩形、或具有圓角的梯形或矩形等各 種形狀，以滿足不同微機電元件的需求。
接著如圖6所示，利用光致抗蝕劑受熱后會流動以及硬化的特性，加熱 第一光致抗蝕劑圖案104使第一光致抗蝕劑圖案104硬化，而加熱硬化后的 第一光致抗蝕劑圖案104作為一犧牲層106之用。其中加熱第一光致抗蝕劑 圖案104的方式可利用加熱烤箱或加熱平板等，且于本實施例中利用加熱溫 度、時間等參數(shù)，使犧牲層106具有傾斜的側(cè)壁，如圖6所示。
接著，如圖7所示，先于基底102與犧牲層106上方形成第二光致抗蝕 劑圖案108,第二光致抗蝕劑圖案108暴露出部分犧牲層106與部分基底102， 然后在基底102、第二光致抗蝕劑圖案108與犧牲層106上方形成結(jié)構層110， 其中結(jié)構層IIO的材料可以為例如鋁、銅等各種金屬、或單晶硅、非晶硅或 多晶硅，而形成結(jié)構層110的方法可包括化學氣相沉積工藝或鍍膜工藝。此 外，如果選擇使用化學氣相沉積工藝來形成結(jié)構層110，本發(fā)明可使用常壓 化學氣相沉積工藝，以使所形成的結(jié)構層IIO較為平滑。
然后，如圖8所示，進行剝離工藝，其以濕式蝕刻工藝移除第二光致抗 蝕劑圖案108,然后就可以連帶去除位于第二光致抗蝕劑圖案108上方的結(jié) 構層110。最后，如圖9所示，進行千式蝕刻工藝以移除犧牲層106，以使 位于基底102與犧牲層106上方的結(jié)構層IIO形成懸浮結(jié)構100與腔體120， 其中此干式蝕刻工藝可以為賊射蝕刻工藝、等離子體蝕刻工藝、或反應性離 子蝕刻工藝。
請參考圖10至14,圖10至14為本發(fā)明第二實施例的一種制作懸浮結(jié) 構的方法示意圖。如圖IO所示，首先在基底202的表面形成孔203，并在基 底202上形成第 一圖案化光致抗蝕劑層204,且第 一圖案化光致抗蝕劑層204 填滿孔203,其中基底202的材料可為硅基底或硅覆絕緣基底等，但不局限 于此，而形成孔203的方法包括濕式蝕刻工藝、'踐射蝕刻工藝、等離子體蝕 刻工藝、或反應性離子蝕刻工藝等，且孔203的形狀可以經(jīng)由調(diào)整工藝參數(shù) 而為半圓形、半橢圓形、梯形、矩形、或具有圓角的梯形或矩形等各種形狀。
接著如圖11所示，利用光致抗蝕劑受熱后會流動以及硬化的特性，加 熱第一光致抗蝕劑圖案204使第一光致抗蝕劑圖案204硬化，而加熱硬化后 的第一光致抗蝕劑圖案204作為一犧牲層206之用。其中在本實施例中控制 加熱溫度、時間等參數(shù)，使犧牲層206具有圓角化并且傾斜的側(cè)壁，如圖11所示。
接著，如圖12所示，先于基底202與犧牲層206上方形成第二光致抗 蝕劑圖案208，第二光致抗蝕劑圖案208暴露出部分犧牲層206與部分基底 202,然后在基底202、第二光致抗蝕劑圖案208與犧牲層206上方形成結(jié)構 層210，其中結(jié)構層210的材料可以為金屬、單晶硅、非晶硅或多晶硅，而 形成結(jié)構層210的方法可包括化學氣相沉積工藝或鍍膜工藝。
然后，如圖13所示，進行剝離工藝，其以濕式蝕刻工藝移除第二光致 抗蝕劑圖案208,然后就可以連帶去除位于第二光致抗蝕劑圖案208上方的 結(jié)構層210。最后，如圖14所示，進行干式蝕刻工藝以移除犧牲層206,以 使位于基底202與犧牲層206上方的結(jié)構層210形成懸浮結(jié)構200與腔體 220，其中此干式蝕刻工藝可以為賊射蝕刻工藝、等離子體蝕刻工藝、或反 應性離子蝕刻工藝。
由于本發(fā)明的方法利用光致抗蝕劑作為犧牲層形成懸浮結(jié)構，故可使用 例如鋁、銅等各種金屬、單晶硅、非晶硅或多晶硅作為結(jié)構層，因此不需要 限定使用不會被氫氧化鉀蝕刻液蝕刻的特定金屬。另外，本發(fā)明的方法利用 千式蝕刻去除光致抗蝕劑犧牲層，因此所形成的懸浮結(jié)構不會像現(xiàn)有技術一 樣受到蝕刻液液體張力的影響，而導致結(jié)構層斷裂或是懸浮部分黏住基底表 面。此外值得注意的是，因為本發(fā)明利用加熱硬化后的光致抗蝕劑作為犧牲 層，所以可以使其邊緣圓滑化，以使得所形成的結(jié)構層不容易因角落覆蓋不 佳而斷裂，并且本發(fā)明可以經(jīng)由控制光致抗蝕劑加熱硬化后的形狀以及經(jīng)由 調(diào)整工藝參數(shù)來設計制作各種不同形狀的懸浮結(jié)構與腔體，而可大幅增加懸 浮結(jié)構與腔體的應用范圍。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，凡依本發(fā)明權利要求所做的等同變 化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種制作懸浮結(jié)構與腔體的方法，其包括提供基底；在所述基底的表面形成孔；在所述基底上形成第一圖案化光致抗蝕劑層，且所述第一圖案化光致抗蝕劑層填滿所述孔；加熱所述第一圖案化光致抗蝕劑層使所述第一圖案化光致抗蝕劑層硬化，所述第一圖案化光致抗蝕劑層作為一犧牲層之用；在所述基底與所述犧牲層上方定義第二圖案化光致抗蝕劑層，所述第二圖案化光致抗蝕劑層暴露出部分所述犧牲層與部分所述基底；在所述基底、所述第二圖案化光致抗蝕劑層與所述犧牲層上方形成結(jié)構層；進行剝離工藝以移除所述第二圖案化光致抗蝕劑層與位于所述第二圖案化光致抗蝕劑層上方的所述結(jié)構層；以及進行干式蝕刻工藝以移除所述犧牲層，使位于所述基底與所述犧牲層上方的所述結(jié)構層成為所述懸浮結(jié)構，并且使位于所述基底上方的所述孔成為所述腔體。
2. 如權利要求l所述的方法，其中所述犧牲層具有圓角化的側(cè)壁。
3. 如權利要求l所述的方法，其中所述犧牲層具有傾斜的側(cè)壁。
4. 如權利要求l所述的方法，其中所述結(jié)構層的材料包括金屬。
5. 如權利要求1所述的方法，其中所述結(jié)構層的材料包括單晶硅、非晶 硅或多晶硅。
6. 如權利要求1所述的方法，其中形成所述金屬層的方法包括化學氣相 沉積工藝或鍍膜工藝。
7. 如權利要求6所述的方法，其中所述化學氣相沉積工藝包括常壓化學 氣相沉積工藝。
8. 如權利要求l所述的方法，其中所述剝離工藝包括濕式蝕刻工藝。
9. 如權利要求1所述的方法，其中所述干式蝕刻工藝包括濺射蝕刻工 藝、等離子體蝕刻工藝、或反應性離子蝕刻工藝。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制作懸浮結(jié)構與腔體的方法。所述方法包括提供基底；基底上包括孔與填滿孔的犧牲層；在基底與犧牲層上形成露出部分犧牲層與基底的圖案化光致抗蝕劑層；在基底、圖案化光致抗蝕劑層與犧牲層上形成結(jié)構層，進行剝離工藝移除圖案化光致抗蝕劑層與其上的結(jié)構層，以及利用干式蝕刻工藝移除犧牲層使結(jié)構層與孔，形成懸浮結(jié)構與腔體。
文檔編號B81C1/00GK101100280SQ20061010112
公開日2008年1月9日 申請日期2006年7月4日 優(yōu)先權日2006年7月4日
發(fā)明者康育輔 申請人:探微科技股份有限公司