專利名稱：薄膜型裝置及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜型裝置及其制作方法，特別是關(guān)于采用犧牲層制作薄膜型裝置的方法及其構(gòu)造。
薄膜型裝置，例如熱電堆(Thermopile)元件、電阻型溫度感測器(Bolometer)、壓力感測器、流量計以及氣體感測器等等，其制作方法可大致分為正面蝕刻制作過程(Frontside Etching Process)以及背面蝕刻制作過程(Backside Etching Process)，后者的缺點在于需要特殊的對準曝光機臺，而傳統(tǒng)以前的制作薄膜型裝置的流程是如

圖1所示，首先在一襯底12上表面依序形成底層13與結(jié)構(gòu)層14，接著形成一蝕刻窗16貫穿結(jié)構(gòu)層14與底層13，使襯底12表面露出部分區(qū)域，然后再由此蝕刻窗16對襯底12進行非等向性蝕刻(anisotropic etching)，使襯底12形成一坑穴(pit)18，以致于底層13與結(jié)構(gòu)層14一并形成一懸浮區(qū)域19，與襯底12之間形成隔離。
然而，這種制作方法所得到的懸浮區(qū)域19可用的面積比例小，為改善此一缺點，一種新的制作方法被提出，請參閱圖2，其是在襯底22上表面形成底層23后，在底層23表面形成一犧牲層24，然后再形成結(jié)構(gòu)層26復蓋犧牲層24表面，接著便在結(jié)構(gòu)層26開設(shè)一蝕刻窗28，并由蝕刻窗28進行蝕刻將犧牲層24除去，使結(jié)構(gòu)層26與底層23之間形成一間隙(gap)29，導致結(jié)構(gòu)層26形成一懸浮區(qū)域262，與底層23之間形成隔離。
這種制作方法獲得的懸浮區(qū)域262的面積雖然較大，但由于結(jié)構(gòu)層6下垂導致懸浮區(qū)域62與底層23粘附(sticking)。因此，有必要針對薄膜型裝置的制作方法再加以改進，以求完善。
本發(fā)明的主要目的是提供一種薄膜型裝置及其制作方法，能夠增加其懸浮區(qū)域的面積。
本發(fā)明的次一目的是提供一種薄膜型裝置及其制作方法，能夠解決其懸浮區(qū)域與底層粘附的難題，提高可靠度。
本發(fā)明的薄膜型裝置是這樣實現(xiàn)的其包括一襯底，其具有一上表面；一坑穴，從該襯底的上表面深入該襯底內(nèi)；底層形成于該襯底的上表面；結(jié)構(gòu)層形成于該底層上，該結(jié)構(gòu)層并具有一區(qū)域懸浮于該坑穴上方，其中，該底層具有一部分貼附于該結(jié)構(gòu)層的懸浮區(qū)域下方而形成一補強結(jié)構(gòu)，該補強結(jié)構(gòu)的面積小于或大于該懸浮區(qū)域的面積；以及一蝕刻窗，貫穿該底層及該結(jié)構(gòu)層而連通該坑穴。
其中該襯底為硅。
其中該結(jié)構(gòu)層包含熱電堆元件、熱阻型溫度感測元件、壓力感測元件、流量感測元件、氣體感測元件或電子元件。
其中該結(jié)構(gòu)層包括一層或多層的介電質(zhì)、半導體材料、金屬材料、金屬氧化物、金屬氮化物或金屬硅化物。
其中該底層包含熱電堆元件、熱阻型溫度感測元件、壓力感測元件、流量感測元件、氣體感測元件或電子元件。
其中該底層包含一層或多層的介電質(zhì)、半導體材料、金屬材料、金屬氧化物、金屬氮化物或金屬硅化物。
本發(fā)明的薄膜型裝置也可以是這樣實現(xiàn)的包括一襯底；底層，形成于該襯底的上表面，該底層開設(shè)有第一蝕刻窗；一坑穴，從該第一蝕刻窗深入該襯底內(nèi)；結(jié)構(gòu)層形成于該底層上，該結(jié)構(gòu)層并具有一區(qū)域懸浮于該坑穴上方，且該懸浮區(qū)域下表面鄰接該坑穴，而與該底層及該襯底之間形成隔離；以及第二蝕刻窗，貫穿該結(jié)構(gòu)層而連通該坑穴。
其中該襯底為硅。
其中該結(jié)構(gòu)層包含熱電堆元件、熱阻型溫度感測元件、壓力感測元件、流量感測元件、氣體感測元件或電子元件。
其中該結(jié)構(gòu)層包括一層或多層的介電質(zhì)、半導體材料、金屬材料、金屬氧化物、金屬氮化物或金屬硅化物。
其中該底層包含熱電堆元件、熱阻型溫度感測元件、壓力感測元件、流量感測元件、氣體感測元件或電子元件。
其中該底層包含一層或多層的介電質(zhì)、半導體材料、金屬材料、金屬氧化物、金屬氮化物或金屬硅化物。
本發(fā)明的薄膜型裝置的制作方法是這樣實現(xiàn)的包括下列步驟提供一襯底；在該襯底的上表面形成底層；在該底層開設(shè)第一蝕刻窗；形成犧牲層充填該第一蝕刻窗；形成結(jié)構(gòu)層于該底層及該犧牲層表面；在該結(jié)構(gòu)層開設(shè)第二蝕刻窗，使該犧牲層露出一部分；以及經(jīng)由該第二蝕刻窗對犧牲層及該襯底進行蝕刻。
本發(fā)明的薄膜型裝置的制作方法也可以是這樣實現(xiàn)的包括下列步驟提供一襯底；在該襯底的上表面形成底層；在該底層開設(shè)第一蝕刻窗，以致于該底層被第一蝕刻窗定義出至少一保留區(qū)域；形成犧牲層充填該第一蝕刻窗；形成結(jié)構(gòu)層于該犧牲層及該保留區(qū)域的表面；在該結(jié)構(gòu)層開設(shè)第二蝕刻窗，使該犧牲層露出一部分；以及經(jīng)由該第二蝕刻窗對該犧牲層及襯底進行蝕刻。
本發(fā)明所揭示的一種薄膜型裝置的制作方法是在襯底上表面形成底層后，先在底層開設(shè)第一蝕刻窗，并形成犧牲層充填第一蝕刻窗；接著形成結(jié)構(gòu)層復蓋犧牲層表面，并在結(jié)構(gòu)層開設(shè)第二蝕刻窗。最后經(jīng)由第二蝕刻窗對犧牲層及襯底進行蝕刻，使得第二蝕刻窗連通第一蝕刻窗，并且形成一坑穴深入襯底內(nèi)，導致結(jié)構(gòu)層在坑穴上方形成一懸浮區(qū)域，而與襯底之間形成隔離。
下面配合附圖詳細說明本發(fā)明的特征及內(nèi)容。
圖1是傳統(tǒng)以正面蝕刻制作過程制作薄膜型裝置的流程圖。
圖2是傳統(tǒng)技藝中采用犧牲層制作薄膜型裝置的流程圖。
圖3是本發(fā)明的一實施例的流程圖。
圖4是本發(fā)明的另一實施例的流程圖。
圖3為本發(fā)明一實施例的流程圖。首先，在襯底32上表面形成底層33。接著在底層33開設(shè)第一蝕刻窗34，并形成犧牲層36，例如多晶硅或氧化硅，充填第一蝕刻窗34。完成制作犧牲層36之后，形成結(jié)構(gòu)層37復蓋于其表面，并且在結(jié)構(gòu)層37開設(shè)第二蝕刻窗38，使犧牲層36表面的一部分露出，其中，底層33與結(jié)構(gòu)層37為單層或者多層材料所組成，例如介電質(zhì)、半導體元件、金屬材料、金屬氧化物、金屬氮化物或金屬硅化物，其內(nèi)包含有電子元件，例如熱電堆元件、熱阻型溫度感測元件、壓力感測元件、流量感測元件、氣體感測元件或電子元件。然后經(jīng)由第二蝕刻窗38對于犧牲層36及襯底32進行蝕刻，而形成一坑穴39，由第一蝕刻窗34深入至襯底32內(nèi)，并且第二蝕刻窗38連通坑穴39，導致結(jié)構(gòu)層37在坑穴39上方形成一懸浮區(qū)域372，且懸浮區(qū)域372下表面鄰接坑穴39，兩者之間并不存在其他介面，即懸浮區(qū)域372與底層33及襯底32之間均形成隔離。
以圖3所示的流程制作薄膜型裝置能夠得到較大面積的懸浮區(qū)域372。由于懸浮區(qū)域372下方不存在底層33，且坑穴39使得懸浮區(qū)域372與襯底32之間具有一適當?shù)母叨?，因此懸浮區(qū)域372不會與底層33或襯底32發(fā)生粘附，對于薄膜型裝置的可靠度可獲得有效的提高。
圖4提供本發(fā)明另一實施例的流程圖，其與圖3所示的流程大致相同。首先在襯底42表面形成底層43，并在底層43開設(shè)第一蝕刻窗44，以致在底層43被第一蝕刻窗44定義出一保留區(qū)域432；接著形成犧牲層46充填第一蝕刻窗44，再在犧牲層46及保留區(qū)域432的表面形成結(jié)構(gòu)層47，并在結(jié)構(gòu)層47開設(shè)第二蝕刻窗48，經(jīng)由第二蝕刻窗48對犧牲層46及襯底42進行蝕刻，使得襯底42形成一坑穴49，從襯底42的上表面深入至襯底42內(nèi)，并且第二蝕刻窗48貫穿底層43而連通坑穴49，以致于結(jié)構(gòu)層47形成懸浮區(qū)域472，且懸浮區(qū)域472的下表面貼附保留區(qū)域432。其中，形成保留區(qū)域432能夠提供懸浮區(qū)域472應(yīng)力補償，前者的面積可以是小于或者大于后者的面積，用以避免懸浮區(qū)域472破裂。
在不同的實施例中，可以在襯底、底層或結(jié)構(gòu)層中制作電子電路，此為熟悉薄膜型裝置的人士所熟知，在此不再詳述。
權(quán)利要求
1.一種薄膜型裝置，其特征在于包括一襯底，其具有一上表面；一坑穴，從該襯底的上表面深入該襯底內(nèi)；底層形成于該襯底的上表面；結(jié)構(gòu)層形成于該底層上，該結(jié)構(gòu)層并具有一區(qū)域懸浮于該坑穴上方，其中，該底層具有一部分貼附于該結(jié)構(gòu)層的懸浮區(qū)域下方而形成一補強結(jié)構(gòu)，該補強結(jié)構(gòu)的面積小于或大于該懸浮區(qū)域的面積；以及一蝕刻窗，貫穿該底層及該結(jié)構(gòu)層而連通該坑穴。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜型裝置，其特征在于其中該襯底為硅。
3.如權(quán)利要求1所述的薄膜型裝置，其特征在于其中該結(jié)構(gòu)層包含熱電堆元件、熱阻型溫度感測元件、壓力感測元件、流量感測元件、氣體感測元件或電子元件。
4.如權(quán)利要求1所述的薄膜型裝置，其特征在于其中該結(jié)構(gòu)層包括一層或多層的介電質(zhì)、半導體材料、金屬材料、金屬氧化物、金屬氮化物或金屬硅化物。
5.如權(quán)利要求1所述的薄膜型裝置，其特征在于其中該底層包含熱電堆元件、熱阻型溫度感測元件、壓力感測元件、流量感測元件、氣體感測元件或電子元件。
6.如權(quán)利要求1所述的薄膜型裝置，其特征在于其中該底層包含一層或多層的介電質(zhì)、半導體材料、金屬材料、金屬氧化物、金屬氮化物或金屬硅化物。
7.一種薄膜型裝置，其特征在于其包括一襯底；底層，形成于該襯底的上表面，該底層開設(shè)有第一蝕刻窗；一坑穴，從該第一蝕刻窗深入該襯底內(nèi)；結(jié)構(gòu)層形成在該底層上，該結(jié)構(gòu)層并具有一區(qū)域懸浮于該坑穴上方，且該懸浮區(qū)域下表面鄰接該坑穴，而與該底層及該襯底之間形成隔離；以及第二蝕刻窗，貫穿該結(jié)構(gòu)層而連通該坑穴。
8.如權(quán)利要求7所述的薄膜型裝置，其特征在于其中該襯底為硅。
9.如權(quán)利要求7所述的薄膜型裝置，其特征在于其中該結(jié)構(gòu)層包含熱電堆元件、熱阻型溫度感測元件、壓力感測元件、流量感測元件、氣體感測元件或電子元件。
10.如權(quán)利要求7所述的薄膜型裝置，其特征在于其中該結(jié)構(gòu)層包括一層或多層的介電質(zhì)、半導體材料、金屬材料、金屬氧化物、金屬氮化物或金屬硅化物。
11.如權(quán)利要求7所述的薄膜型裝置，其特征在于其中該底層包含熱電堆元件、熱阻型溫度感測元件、壓力感測元件、流量感測元件、氣體感測元件或電子元件。
12.如權(quán)利要求7所述的薄膜型裝置，其特征在于其中該底層包含一層或多層的介電質(zhì)、半導體材料、金屬材料、金屬氧化物、金屬氮化物或金屬硅化物。
13.一種制作薄膜型裝置的方法，其特征在于包括下列步驟提供一襯底；在該襯底的上表面形成底層；在該底層開設(shè)第一蝕刻窗；形成犧牲層充填該第一蝕刻窗；形成結(jié)構(gòu)層于該底層及該犧牲層表面；在該結(jié)構(gòu)層開設(shè)第二蝕刻窗，使該犧牲層露出一部分；以及經(jīng)由該第二蝕刻窗對犧牲層及該襯底進行蝕刻。
14.一種制作薄膜型裝置的方法，其特征在于包括下列步驟提供一襯底；在該襯底的上表面形成底層；在該底層開設(shè)第一蝕刻窗，以致于該底層被第一蝕刻窗定義出至少一保留區(qū)域；形成犧牲層充填該第一蝕刻窗；形成結(jié)構(gòu)層在該犧牲層及該保留區(qū)域的表面；在該結(jié)構(gòu)層開設(shè)第二蝕刻窗，使該犧牲層露出一部分；以及經(jīng)由該第二蝕刻窗對該犧牲層及襯底進行蝕刻。
全文摘要
一種薄膜型裝置及其制作方法,包括下列步驟:在一襯底的上表面形成一底層;在此底層開設(shè)第一蝕刻窗;形成犧牲層充填第一蝕刻窗;形成一結(jié)構(gòu)層覆蓋犧牲層表面;在結(jié)構(gòu)層開設(shè)第二蝕刻窗;最后經(jīng)由第二蝕刻窗對犧牲層及襯底進行蝕刻,使得第二蝕刻窗連通第一蝕刻窗,并且形成一坑穴深入襯底內(nèi),導致結(jié)構(gòu)層在坑穴上方形成一懸浮區(qū)域,而與襯底之間形成隔離。利用本發(fā)明制作的薄膜型裝置能獲得較大面積的懸浮區(qū)域,并可避免懸浮區(qū)域與底層發(fā)生粘附,有較高的可靠度。
文檔編號H01L49/02GK1295352SQ9912222
公開日2001年5月16日 申請日期1999年11月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月3日
發(fā)明者沈志雄, 陳忠男 申請人:光磊科技股份有限公司