專利名稱：制作懸浮結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制作懸浮結(jié)構(gòu)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(gòu)的方法。
背景技術(shù)：
微機電(micro-electromechanical system, MEMS)技術(shù)為一種高度集成 電子電路與機械等的新興技術(shù)，并已廣泛地被應(yīng)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(yīng)器、加速器與微型麥克風(fēng)等。其中，懸浮 結(jié)構(gòu)常見于各式微機電元件之中，例如纟鼓機電共振頻率開關(guān)、噴墨頭及麥克 風(fēng)等微動件與微結(jié)構(gòu)產(chǎn)品皆包括懸浮結(jié)構(gòu)，然而現(xiàn)有形成懸浮結(jié)構(gòu)的技術(shù)仍 存在許多限制。
請參考圖1至4,圖1至4為現(xiàn)有技術(shù)中利用濕式蝕刻方式制作懸浮結(jié) 構(gòu)的方法示意圖。如圖1所示，首先在半導(dǎo)體基底12的表面進行金屬沉積 工藝以形成黏著層，此金屬沉積工藝主要是沉積鈥金屬層14,其作用為在沉 積作為結(jié)構(gòu)層的銅金屬層16前，有利于半導(dǎo)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鈥金屬層14沉積于半 導(dǎo)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，其中銅金屬層16的厚 度約為l微米，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(shù)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，接著于保護層18與半導(dǎo)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^f吏用氬氧化鉀(KOH)蝕刻液，在半導(dǎo)體基 底12的表面獨刻出孔26以形成懸浮結(jié)構(gòu)10，并且將第二光致抗蝕劑圖案 24移除，如圖4所示。
此現(xiàn)有技術(shù)制作懸浮結(jié)構(gòu)的方法具有以下缺點，第一，氫氧化鉀蝕刻波 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(yīng)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(gòu)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(dǎo)體基底以于半導(dǎo) 體基底形成孔，因此所形成的懸浮結(jié)構(gòu)會受到蝕刻液液體張力的影響，而導(dǎo) 致結(jié)構(gòu)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(shè)計制作各種不同形狀的懸浮結(jié)構(gòu)。

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(gòu)的方法，以改善目前懸浮 結(jié)構(gòu)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(gòu)的方法，其包括提供基 底；在該基底上形成第一光致抗蝕劑圖案；加熱該第一光致抗蝕劑圖案使該 第一光致抗蝕劑圖案硬化，該第一光致抗蝕劑圖案作為犧牲層之用；在該基 底與該犧牲層上方形成第二光致抗蝕劑圖案，該第二光致抗蝕劑圖案暴露出 部分該犧牲層與部分該基底；在該基底、該第二光致抗蝕劑圖案與該犧牲層 上方形成結(jié)構(gòu)層；進行剝離工藝(lift off process),移除該第二光致抗蝕劑圖 案與位于該第二光致抗蝕劑圖案上方的該結(jié)構(gòu)層；以及進行干式蝕刻工藝以 移除該犧牲層，使該結(jié)構(gòu)層形成該懸浮結(jié)構(gòu)。
為了進一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)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(shù)中制作懸浮結(jié)構(gòu)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(gòu)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(gòu)的方法示意圖。簡單符號說明
10:懸浮結(jié)構(gòu)
12:半導(dǎo)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(gòu) 102、 202:基底
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(gòu)層
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(gòu)的 方法示意圖。如圖5所示，首先在基底102的表面形成第一光致抗蝕劑圖案 104，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。 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(gòu)層110, 其中結(jié)構(gòu)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(gòu)層110的方法可包括化學(xué)氣相沉積工藝或IM工藝。此 外，如果選擇使用化學(xué)氣相沉積工藝來形成結(jié)構(gòu)層110,本發(fā)明可使用常壓 化學(xué)氣相沉積工藝，以使所形成的結(jié)構(gòu)層110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(gòu)層110。最后，如圖9所示，進行干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(gòu)層110形成懸浮結(jié)構(gòu)100，其中此干 式蝕刻工藝可以為'踐射蝕刻工藝(sputtering etch process )、等離子體蝕刻工 藝(plasma etch process )、或反應(yīng)性離子蝕刻工藝(reactive ion etch process, RIE process )。
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(gòu)的方法示意圖。如圖10所示，首先在基底202的表面形成第一光致抗蝕 劑圖案204,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。其中于本實施例 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(gòu) 層210，其中結(jié)構(gòu)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(gòu)層210的方法可包括化學(xué)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(gòu)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(gòu)層210形成懸浮結(jié)構(gòu)200，其中此 干式蝕刻工藝可以為濺射蝕刻工藝、等離子體蝕刻工藝、或反應(yīng)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(gòu)，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(gòu)層，而不需要限 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)明的方法利用干
式蝕刻去除光致抗蝕劑犧牲層，因此所形成的懸浮結(jié)構(gòu)不會像現(xiàn)有技術(shù)一樣 受到蝕刻液液體張力的影響，而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)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(gòu)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來設(shè)計制 作各種不同形狀的懸浮結(jié)構(gòu)，而可大幅增加懸浮結(jié)構(gòu)的應(yīng)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(quán)利要求所做的等同變 化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種制作懸浮結(jié)構(gòu)的方法，其包括提供基底；在所述基底上形成第一光致抗蝕劑圖案；加熱所述第一光致抗蝕劑圖案使所述第一光致抗蝕劑圖案硬化，所述第一光致抗蝕劑圖案作為犧牲層之用；在所述基底與所述犧牲層上方形成第二光致抗蝕劑圖案，所述第二光致抗蝕劑圖案暴露出部分所述犧牲層與部分所述基底；在所述基底、所述第二光致抗蝕劑圖案與所述犧牲層上方形成結(jié)構(gòu)層；進行剝離工藝，移除所述第二光致抗蝕劑圖案與位于所述第二光致抗蝕劑圖案上方的所述結(jié)構(gòu)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(gòu)層，形成所述懸浮結(jié)構(gòu)。
2. 如權(quán)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(quán)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(quán)利要求l所述的方法，其中所述結(jié)構(gòu)層的材料包括金屬。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述結(jié)構(gòu)層的材料包括單晶硅、非晶 硅或多晶硅。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述結(jié)構(gòu)層的方法包括化學(xué)氣相 沉積工藝或鍍膜工藝。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述化學(xué)氣相沉積工藝包括常壓化學(xué) 氣相沉積工藝。
8. 如權(quán)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(quán)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(yīng)性離子蝕刻工藝。
全文摘要
本發(fā)明公開一種制作懸浮結(jié)構(gòu)的方法。所述方法包括提供基底；在基底上形成第一光致抗蝕劑圖案并加熱使硬化以作為犧牲層；在基底與犧牲層上方形成暴露出部分犧牲層與基底的第二光致抗蝕劑圖案；在基底、第二光致抗蝕劑圖案與犧牲層上形成結(jié)構(gòu)層；進行剝離工藝，移除第二光致抗蝕劑圖案與位于第二光致抗蝕劑圖案上的結(jié)構(gòu)層；以及用干式蝕刻工藝移除犧牲層使結(jié)構(gòu)層，形成懸浮結(jié)構(gòu)。
文檔編號B81C1/00GK101100281SQ20061010113
公開日2008年1月9日 申請日期2006年7月4日 優(yōu)先權(quán)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