CN100548870C - 形成微机电结构的方法及用于制作微机电结构的模具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种形成微机电结构的方法及用于制作微机电结构的模具，特别涉及一种形成微机电结构的方法，包括：提供一基板；形成一第一图案化牺牲层于部分的该基板上，该第一图案化牺牲层包括一主体部与一突出部；形成一第二图案化牺牲层于该第一图案化牺牲层上，覆盖该第一图案化牺牲层的突出部与部分的主体部，其中该第二图案化牺牲层并未覆盖该第一图案化牺牲层的侧壁；形成一元件层于该基板上，以覆盖该基板、该第二图案化牺牲层与该第一图案化牺牲层；以及移除该第一与第二图案化牺牲层，于该基板上留下一微结构。本发明所述的形成微机电结构的方法及用于制作微机电结构的模具，可避免所形成微机电结构的变形或毁损。

Description

形成微机电结构的方法及用于制作微机电结构的模具
技术领域
本发明是关于一种微机电结构的制造方法，且特别是关于一种于制作微机电结构(MEMS)时避免牺牲层间的脱落(peeling)或破裂(cracking)的方法。
背景技术
微机电结构目前已广为应用于惯性量测、压力感测、温度量测、微射流(micro-fluidics)、光学与射频通讯等方面，且其应用范围更进一步地逐渐扩张与延伸。例如加速仪(accelerometer)、压力感测器、流量感测器及相似物等的已知微机电结构通常包括悬浮的微结构(suspended microstructure)，其通常包括释放部(released portion)以及粘附于基板上的柱体部，上述释放部与基板间存在有空间或空隙。
图1至图2为一系列示意图，用以显示已知技术中一种用于制作悬浮微结构的方法。图1图示了一用于制造微机电元件的一结构100的俯视示意图，而图2则图示了沿图1中线段2-2的剖面情形。
请参照图1与图2，在此结构100具有依序形成于一基板102上的两不同图案化牺牲层104与106，其是作为制作微机电元件的模具使用。此些图案化牺牲层104与106较佳地包括光敏感性材料，例如光致抗蚀剂、感光聚合物或其他材料，因而可通过如光刻的方式将其图案化。图案化牺牲层104与106的制作则简述如下，首先于基板102上通过如旋转涂布或类似方法而坦覆地形成一光敏感性材料，并接着通过后续的光刻与显影等步骤而图案化此层光敏感性材料，进而形成图案化牺牲层104并露出部分的基板102。接着，于基板102上坦覆地沉积一层光敏感性材料，以覆盖下方的牺牲层104与露出的基板102。接着，对此光敏感性材料施行另一光刻与显影程序，进而形成图案化牺牲层106并露出部分的图案化牺牲层104与基板102。
如图1与图2所示，此时部分的图案化牺牲层106部分突出于图案化牺牲层104并覆盖下方的基板102，因而覆盖了下方图案化牺牲层104的部分侧壁。如此的情形常会发现到上述图案化牺牲层的破裂或剥落等问题，例如图1与图2中裂痕110所示。其原因在于，由于图案化牺牲层106覆盖下方图案化牺牲层104的部分侧壁，故于形成图案化牺牲层106时所应用的光刻与显影程序中将产生应力，因而造成裂痕110的生成。邻近于裂痕110处的部分图案化牺牲层106可能更朝向图2中所示的方向120倒塌，因而造成微机电结构100的形变，且于后续图案化牺牲层104与106移除后将造成形成于此结构100上的一横向形成的悬浮微结构(未图式)的形变与毁损。
因此，便需要一种改良的形成微机电结构的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了形成微机电结构的方法。
本发明提供了一种形成微机电结构的方法，包括：
提供一基板；形成一第一图案化牺牲层于部分的该基板上，该第一图案化牺牲层包括一主体部、一突出部与暴露该基板的开口；形成一第二图案化牺牲层于该第一图案化牺牲层上，覆盖该第一图案化牺牲层的突出部与部分的主体部，其中该第二图案化牺牲层并未覆盖该第一图案化牺牲层的侧壁，且未覆盖该开口；形成一元件层于该基板上，以覆盖该基板、该第二图案化牺牲层与该第一图案化牺牲层；以及移除该第一图案化牺牲层与第二图案化牺牲层，于该基板上留下一微结构。
本发明所述的形成微机电结构的方法，其中该第一图案化牺牲层与第二图案化牺牲层包括光敏感性材料。
本发明所述的形成微机电结构的方法，其中该第一图案化牺牲层与第二图案化牺牲层由光刻程序所图案化。
本发明所述的形成微机电结构的方法，其中部分的微结构悬浮于该基板上并与该基板间存在一空隙。
本发明所述的形成微机电结构的方法，其中该第一图案化牺牲层的该主体部与该突出部包括圆滑化的边角。
本发明所述的形成微机电结构的方法，其中该元件层包括导电材料。
本发明所述的形成微机电结构的方法，其中该元件层包括介电材料。
本发明所述的形成微机电结构的方法，其中该基板为一硅晶圆。
本发明另提供了一种用于制作微机电结构的模具，包括：
一基板；一第一图案化牺牲层，位于部分的该基板上，其中该第一图案化牺牲层包括一主体部、一突出部与暴露该基板的开口；以及一第二图案化牺牲层，位于该第一图案化牺牲层上并覆盖该第一图案化牺牲层的突出部与部分的主体部，其中该第二图案化牺牲层并未覆盖该第一图案化牺牲层的侧壁，且未覆盖该开口。
本发明所述的用于制作微机电结构的模具，其中该第一图案化牺牲层与第二图案化牺牲层包括光敏感性材料。
本发明所述的用于制作微机电结构的模具，其中该第一图案化牺牲层与第二图案化牺牲层间具有一步阶差。
本发明所述的用于制作微机电结构的模具，其中该第一图案化牺牲层的主体部与突出部具有圆滑化的侧壁。
本发明所述的用于制作微机电结构的模具，其中该基板为一硅晶圆。
本发明所述的形成微机电结构的方法及用于制作微机电结构的模具，可避免所形成微机电结构的变形或毁损。
附图说明
图1为一俯视示意图，显示了已知技术中用于制造微机电元件的一结构；
图2为沿图1中线段2-2的一剖面图，显示了已知技术中用于制造微机电元件的一结构的一部；
图3、图5、图7为一系列俯视示意图，显示了依据本发明实施例的形成微机电结构的方法；
图4A与图4B分别为沿图3中线段4A-4A与4B-4B的一剖面图，显示了于制造微机电元件过程中的一中间结构；
图6A与图6B分别为沿图5中线段6A-6A与6B-6B的一剖面图，显示了于制造微机电元件过程中的一中间结构；
图8A与图8B分别为沿图7中线段8A-8A与8B-8B的一剖面图，显示了于制造微机电元件过程中的一中间结构。
具体实施方式
为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图示，作详细说明如下。
图3至图8B为一系列示意图，显示了依据本发明实施例的形成微机电结构的方法，其中图3、图5、图7为俯视示意图，而图4A至图4B、图6A至图6B与图8A至图8B则分别显示了沿图3、图5、图7中线段4A-4A、4B-4B、6A-6A、6B-6B、8A-8A、8B-8B的剖面示意图。
请参照图3，显示了用于制造微机电元件的一结构200的俯视示意情形。如图3所示，结构200包括形成于基板202上的一图案化牺牲层204，此图案化牺牲层204露出部分的基板202。在此，基板202例如为一硅晶圆，而图案化牺牲层204则较佳地包括光敏感性材料，例如光致抗蚀剂、光敏感性聚合物或其他材料。因此，图案化牺牲层204可通过光刻与显影等程序而形成。
如图3所示，图案化牺牲层204包括连结于其主体部的一突出部206。在此，突出部206与图案化牺牲层204的主体部皆具有圆滑化的侧壁，但并非以此加以限制。图案化牺牲层204的突出部206与其主体部亦可为其他型态。图4A则显示了沿图3中线段4A-4A一剖面示意图，其显示了图案化牺牲层204及其突出部206。在此，图4B则显示了沿图3中线段4B-4B的一剖面示意图，其显示了另一角度的图案化牺牲层204以及邻近于突出部206的部分主体部。
请参照图5，接着于图案化牺牲层204上形成另一图案化牺牲层208。在此，图案化牺牲层208并未形成于基板202与图案化牺牲层204的侧壁上。如图5右侧部分所示，此时图案化牺牲层208覆盖于下方图案化牺牲层204的整个突出部206与其部分的主体部。由于图案化牺牲层208并未形成于图案化牺牲层204的侧壁上，因而于其制作时不会产生任何的应力，如此可避免如已知的位于上方的牺牲层的破裂情形的发生。再者，图案化牺牲层204与208之间仍具有步阶差(step difference)，因而适用于作为制造具有三维图案的微机电元件的模具使用。在此，图案化牺牲层208亦较佳地包括光敏感性材料，例如光致抗蚀剂、光敏感性聚合物或其他类似材料。如此，图案化牺牲层208可通过如光刻与显影等程序所形成。在此，图6A为沿图5中线段6A-6A一剖面示意图，其显示了由图案化牺牲层204与图案化牺牲层208所形成的堆叠结构。此外，图6B则显示了沿图5中线段6B-6B的一剖面示意图，其显示了另一角度中由图案化牺牲层204与图案化牺牲层208所形成的堆叠结构。
请继续参照图7，接着于基板202上顺应地形成一元件层210并覆盖图案化牺牲层204与208。元件层210可视实际情况所需而可为一介电层或一导电层。接着，通过蚀刻方式的施行，例如应用蚀刻化学品或溶剂的湿蚀刻方式，以移除图案化牺牲层204与208，进而于基板202上留下元件层210。由于已知的牺牲层的破裂或剥落情形并未发生，因此将可确保所留下的元件层210的形状及其功能性。在此，图8A为沿图7中线段8A-8A一剖面示意图，其显示了顺应地形成于基板202上的一经释放的元件层210。此外，图8B则为沿图7中线段8B-8B的一剖面示意图，其显示了元件层210于另一角度的剖面情形。
如前所述，依据本实施例的方法可避免所形成微机电结构的变形或毁损。于某些情形中，其可通过仅于一下方牺牲层的表面上形成一上方牺牲层且该上方牺牲层并无覆盖下方牺牲层的侧壁，如图5的实施情形所示。另外，上述实施例亦提供了用于制作微机电结构的一模具，其包括：一基板；一第一图案化牺牲层(即牺牲层204)，位于部分的该基板上，其中该第一图案化牺牲层包括一主体部与一突出部；以及一第二图案化牺牲层(即牺牲层208)，位于该第一图案化牺牲层上并覆盖该第一图案化牺牲层的突出部与部分的主体部，其中该第二图案化牺牲层并未覆盖该第一图案化牺牲层的侧壁。
以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。
附图中符号的简单说明如下：
100、200：用于制作微机电结构的一模具
102：基板
104、106：牺牲层
110：裂痕
202：基板
204、208：图案化牺牲层
206：图案化牺牲层204的突出部
210：元件层

Claims (13)

1.一种形成微机电结构的方法，其特征在于，包括：
提供一基板；
形成一第一图案化牺牲层于部分的该基板上，该第一图案化牺牲层包括一主体部、一突出部与暴露该基板的开口；
形成一第二图案化牺牲层于该第一图案化牺牲层上，覆盖该第一图案化牺牲层的突出部与部分的主体部，其中该第二图案化牺牲层并未覆盖该第一图案化牺牲层的侧壁，且未覆盖该开口；
形成一元件层于该基板上，以覆盖该基板、该第二图案化牺牲层与该第一图案化牺牲层；以及
移除该第一图案化牺牲层与第二图案化牺牲层，于该基板上留下一微结构。
2.根据权利要求1所述的形成微机电结构的方法，其特征在于，该第一图案化牺牲层与第二图案化牺牲层包括光敏感性材料。
3.根据权利要求2所述的形成微机电结构的方法，其特征在于，该第一图案化牺牲层与第二图案化牺牲层由光刻程序所图案化。
4.根据权利要求1所述的形成微机电结构的方法，其特征在于，部分的微结构悬浮于该基板上并与该基板间存在一空隙。
5.根据权利要求1所述的形成微机电结构的方法，其特征在于，该第一图案化牺牲层的该主体部与该突出部包括圆滑化的边角。
6.根据权利要求1所述的形成微机电结构的方法，其特征在于，该元件层包括导电材料。
7.根据权利要求1所述的形成微机电结构的方法，其特征在于，该元件层包括介电材料。
8.根据权利要求1所述的形成微机电结构的方法，其特征在于，该基板为一硅晶圆。
9.一种用于制作微机电结构的模具，其特征在于，包括：
一基板；
一第一图案化牺牲层，位于部分的该基板上，其中该第一图案化牺牲层包括一主体部、一突出部与暴露该基板的开口；以及
一第二图案化牺牲层，位于该第一图案化牺牲层上并覆盖该第一图案化牺牲层的突出部与部分的主体部，其中该第二图案化牺牲层并未覆盖该第一图案化牺牲层的侧壁，且未覆盖该开口。
10.根据权利要求9所述的用于制作微机电结构的模具，其特征在于，该第一图案化牺牲层与第二图案化牺牲层包括光敏感性材料。
11.根据权利要求9所述的用于制作微机电结构的模具，其特征在于，该第一图案化牺牲层与第二图案化牺牲层间具有一步阶差。
12.根据权利要求9所述的用于制作微机电结构的模具，其特征在于，该第一图案化牺牲层的主体部与突出部具有圆滑化的侧壁。
13.根据权利要求9所述的用于制作微机电结构的模具，其特征在于，该基板为一硅晶圆。
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