CN101049903A - 微悬浮结构的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种微悬浮结构的制造方法包括以下步骤：提供具有一表面的基板；形成覆盖于部分该表面的第一沉积层；形成覆盖该第一沉积层及部分该表面的第二沉积层，其中该第一沉积层与该基板的附着力小于该第二沉积层与该基板的附着力；形成开孔，该开孔穿过第二沉积层使基板的部分表面暴露；以及由该开孔填入蚀刻剂以移除部分该基板，而在该基板上形成空穴。

Description

微悬浮结构的制造方法

技术领域

本发明涉及一种微结构的制造方法，特别涉及一种微悬浮结构的制造方法。

背景技术

目前微悬浮结构的制造方法主要可区分为面型微加工(surfacemicromachining)以及体型微加工(bulk micromachining)两种方式。

请参照图1A至图1C所示，公知一种利用面型微加工技术所制作的微悬浮结构，其中在基板11上形成牺牲层12(如图1A所示)，接着再于牺牲层12及部分的基板11上形成微结构13，并于微结构13上形成开孔131以暴露出部分的牺牲层12(如图1B所示)，最后利用特定的蚀刻剂由开孔131填入并将牺牲层12移除，即可形成微悬浮结构(如图1C所示)。

此种制法由于需要牺牲层12配合使用，且牺牲层12的厚度一般至少需要2μm(微米)，因此所形成的微悬浮结构的表面粗糙度也会相对地增加，因此若应用于对表面粗糙度较为敏感的元件，例如体声波(Film BulkAcoustic wave)或光开关元件，即需要额外的平坦化工艺。

请再参照图2A及图2B所示，公知一种利用体型微加工技术所制作的微悬浮结构，其中在基板21上形成微结构22(如图2A所示)，接着再从基板21相对于微结构22的表面221利用蚀刻技术移除部分的基板21，以形成微悬浮结构(如图2B所示)。

由于一般基板21的厚度为数百μm(微米)，因此此种制法需要较久的蚀刻时间，且在悬浮区的基板21被完全移除，亦会使得整体结构较为脆弱。

另一种体型微加工技术所制作的微悬浮结构，如图3A及图3B所示，其中在基板31上形成微结构32，并在微结构32上形成开孔321以暴露出部分的基板31(如图3A所示)，其中基板31具有特定方向的晶格，再利用蚀刻剂由开孔321填入以移除部分的基板31并形成空穴311，以形成微悬浮结构(如图3B所示)；但此种制法需要由具有特定晶格的基板31及各向异性蚀刻剂配合使用(如单晶硅配合氢氧化钾)，才能使得蚀刻剂仅往某一特定方向移除部分的基板31，其缺点为基板31的材料需具有特定的晶格方向，因此无法应用于非晶或多晶的基板材料。

若是利用一般常用的各向同性蚀刻剂填入开孔321中以移除部分的基板31并形成空穴311，由于使用各向同性蚀刻剂的关系，其正向D1蚀刻及侧向D2蚀刻的距离会大约相等，当侧向D2蚀刻距离需要较长时，正向D1蚀刻的距离亦会相对地加长，如此一来将耗费微结构所占有的面积，同时也使开孔位置受到限制，亦使得微结构的区域与形状受到限制，整体微悬浮结构也较为脆弱。

承上所述，公知的微悬浮结构的制造方法，不论是面型微加工或是体型微加工，皆存在着结构、工艺及或材料选用的问题，而使得微悬浮结构的特性无法有效控制。因此，如何提供一种可提高元件特性、不受材料晶格限制且不需长时间蚀刻的微悬浮结构的制造方法，实属当前重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种利用材料附着力的差异而进行蚀刻的微悬浮结构的制造方法。

因此，为达上述目的，依据本发明的一种微悬浮结构的制造方法，包括下列步骤：提供具有一表面的基板；形成覆盖于部分表面的第一沉积层；形成覆盖第一沉积层及部分表面的第二沉积层，其中第一沉积层与基板的附着力小于第二沉积层与基板的附着力；形成开孔，以将基板的部分表面暴露于第二沉积层；由开孔填入蚀刻剂，并依据附着力的差异以移除部分基板，而在基板与第一沉积层及第二沉积层之间形成空穴。

承上所述，因依据本发明的一种微悬浮结构的制造方法，利用第一沉积层与基板的附着力及第二沉积层与基板的附着力的差异，而蚀刻剂则较容易沿着附着力较差的沉积层与基板间渗入，其中附着力的差异指材料之间晶格的差异、结晶的缺陷或表面杂质的含量，通过适当地选择沉积层的材料，即可控制所需要的悬浮区(空穴)的形状及大小。

附图说明

图1A至图1C为显示公知微悬浮结构利用面型微加工的制造方法的示意图；

图2A及图2B为显示公知微悬浮结构利用体型微加工的制造方法的示意图；

图3A至图3C为显示公知微悬浮结构利用体型微加工的制造方法的另一示意图；

图4为显示依据本发明第一实施例的微悬浮结构的制造方法的流程图；

图5A至图5D为显示依据本发明第一实施例的微悬浮结构的制造方法的示意图；

图6为显示依据本发明第二实施例的微悬浮结构的制造方法的流程图；以及

图7A至图7F为显示依据本发明第二实施例的微悬浮结构的制造方法的示意图。

附图标记说明

11基板                311空穴

12牺牲层              32微结构

13微结构              321开孔

131开孔               41基板

21基板                411表面

22微结构              412空穴

221表面               42第一沉积层

31基板                43第二沉积层

431开孔               541开孔

51基板                D1正向

511表面               D2侧向

512空穴               S01-S05第一实施例的流程步骤

52第一沉积层          S11-S16第二实施例的流程步骤

53第二沉积层          54第三沉积层

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依据本发明优选实施例的一种微悬浮结构的制造方法，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

请参照图4所示，本发明第一实施例的微悬浮结构的制造方法包括步骤S01-S05。

请参照图5A所示，步骤S01提供具有表面411的基板41。步骤S02形成覆盖于基板41的部分表面411的第一沉积层42，其中第一沉积层42的厚度小于1000(Angstrom，埃)。在本实施例中，基板41的材料可为单晶、多晶或非晶材料。

请参照图5B所示，步骤S03形成覆盖第一沉积层42及基板41的部分表面411的第二沉积层43。步骤S04形成开孔431，开孔431穿过第二沉积层43使基板41的部分表面411暴露。在本实施例中，第一沉积层42与基板41的附着力小于第二沉积层43与基板41的附着力。其中，附着力的差异取决于材料之间晶格的差异、结晶的缺陷或是表面杂质的含量的不同。

另外，本实施例中，第二沉积层43为一微结构，例如系为一薄膜体声共振器(Film Bulk Acoustic Resonator，FBAR)，其由在二电极之间夹设压电材料(piezoelectric material)而制成，但不应以此为限。

请参照图5C所示，步骤S05由开孔431填入一蚀刻剂，并依据附着力的差异以将部分的基板41移除，而在基板41与第一沉积层42及第二沉积层43之间形成空穴412。在本实施例中，由于第一沉积层42与基板41的附着力小于第二沉积层43与基板41的附着力，因此蚀刻剂较容易由第一沉积层42与基板41之间渗入，而使得侧向蚀刻比正向蚀刻快，如此一来，微悬浮结构的整体结构强度将不会因悬浮区(空穴)412过大而导致结构脆弱的问题产生。

请参照图5D所示，在本实施例中，还包括移除第一沉积层42的步骤。在本实施例中，第一沉积层42利用蚀刻，例如湿蚀刻(wet etching)的方式加以移除。

以上为依据本发明第一实施例的微悬浮结构的制造方法，其说明当微结构可直接依附于基板的实施例，以下为依据本发明的第二实施例的微悬浮结构的制造方法，其说明微结构无法依附于基板的实施例。

请参照图6所示，本发明第二实施例的微悬浮结构的制造方法包括步骤S11-S16。

请参照图7A所示，步骤S11提供具有表面511的基板51。步骤S12形成覆盖于基板51的部分表面511的第一沉积层52，其中第一沉积层52的厚度小于1000(Angstrom，埃)。在本实施例中，基板51的材料可为单晶、多晶或非晶材料。

请参照图7B所示，步骤S13形成覆盖第一沉积层52及基板51的部分表面511的第二沉积层53，其中第二沉积层53的厚度小于1000(Angstrom，埃)。在本实施例中，第一沉积层52与基板51的附着力小于第二沉积层53与基板51的附着力。其中，附着力的差异取决于材料之间晶格的差异、结晶的缺陷或是表面杂质的含量的不同。

请参照图第7C，步骤S14形成覆盖第二沉积层53的第三沉积层54。步骤S15形成开孔541，开孔541依序穿过第二沉积层53与第三沉积层54，使基板51的部分表面511暴露。在本实施例中，第三沉积层54与前述实施例的第二沉积层42相同，其为微结构，例如为薄膜体声共振器等，但不应以此为限。

请参照图7D所示，步骤S16由开孔541填入蚀刻剂，并依据附着力的差异以将部分的基板51移除，而在基板51与第一沉积层52及第二沉积层53之间形成空穴512。在本实施例中，由于第一沉积层52与基板51的附着力小于第二沉积层53与基板51的附着力，因此蚀刻剂较容易由第一沉积层52与基板51之间渗入，而使得侧向蚀刻比正向蚀刻快，优选地，侧向蚀刻的长度可为正向蚀刻的长度5倍以上，如此一来，微悬浮结构的整体结构强度将不会因悬浮区(空穴)512过大，而导致如现有技术所述般的结构脆弱的问题产生。

请参照图7E及图7F所示，在本实施例中，还包括移除第一沉积层52及第二沉积层53的步骤。在本实施例中，第一沉积层52及第二沉积层53可利用蚀刻，例如湿蚀刻的方式加以移除。

综上所述，因依据本发明的一种微悬浮结构的制造方法，利用选用与基板的附着力有差异的沉积层，而使得蚀刻剂较容易沿着附着力较差的沉积层与基板之间渗入以形成空穴，其中附着力的差异指材料之间晶格的差异、结晶的缺陷或表面杂质的含量，通过适当的选择沉积层的材料，即可控制所需要的悬浮区(空穴)的形状及大小。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等同修改或变更，均应包含于权利要求的范围中。

Claims (12)

1、一种微悬浮结构的制造方法，包括下列步骤：

提供基板，具有一表面；

形成覆盖于部分所述表面上的第一沉积层；

形成覆盖所述第一沉积层及部分所述表面的第二沉积层；

形成开孔，所述开孔穿过所述第二沉积层使所述基板的部分所述表面暴露；以及

由所述开孔填入蚀刻剂，以移除部分所述基板而形成一空穴。

2、如权利要求1所述的微悬浮结构的制造方法，其中所述第一沉积层与所述基板的附着力小于所述第二沉积层与所述基板的附着力。

3、如权利要求1所述的微悬浮结构的制造方法，还包括移除所述第一沉积层，其中所述第一沉积层利用湿蚀刻或是等效蚀刻方式移除。

4、如权利要求1所述的微悬浮结构的制造方法，其中所述第一沉积层的厚度小于1000。

5、如权利要求1所述的微悬浮结构的制造方法，其中所述第二沉积层为一微结构或一薄膜体声共振器。

6、一种微悬浮结构的制造方法，包括下列步骤：

提供基板，具有一表面；

形成覆盖于部分所述表面上的第一沉积层；

形成覆盖所述第一沉积层及部分所述表面的第二沉积层；

形成覆盖所述第二沉积层的第三沉积层；

形成开孔，所述开孔依序穿过所述第二沉积层以及所述第三沉积层，使所述基板的部分所述表面暴露；以及

由所述开孔填入蚀刻剂，以移除部分所述基板而形成空穴。

7、如权利要求6所述的微悬浮结构的制造方法，其中所述第一沉积层与所述基板的附着力小于所述第二沉积层与所述基板的附着力。

8、如权利要求6所述的微悬浮结构的制造方法，还包括移除所述第一沉积层，其中所述第一沉积层利用湿蚀刻或是等效蚀刻方式移除。

9、如权利要求6所述的微悬浮结构的制造方法，其中所述第一沉积层和所述第二沉积层的厚度小于1000。

10、如权利要求6所述的微悬浮结构的制造方法，还包括移除所述第二沉积层，其中所述第二沉积层系利用湿蚀刻或是等效蚀刻方式移除。

11、如权利要求6所述的微悬浮结构的制造方法，其中所述第三沉积层为一微结构或一薄膜体声共振器。

12、如权利要求1或6所述的微悬浮结构的制造方法，其中所述基板的材料可为单晶、多晶或非晶材料。

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