CN1365009A - 用于制造微型结构的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于制造微镜致动器的方法,所述方法能够通过层叠膜形的有机层简化对微镜进的行平面化处理。所述方法包括通过刻蚀在衬底上形成沟槽,在衬底上叠加一层膜形有机层,从而盖住但是不填充沟槽,使得沟槽保持是空的,并在膜形有机层上淀积并成形一个金属层,以及除去所述膜形有机层。按照本发明的制造方法,通过在包括沟槽的衬底上层叠膜形有机层使得微镜更容易地实现平面化,因而可以降低制造微镜致动器的成本。此外,通过增加微镜的平面度,可以增加微镜的反射率,因而提高光传输效率。

Description

用于制造微型结构的方法
                        发明领域
本发明涉及一种用于制造微型结构，尤其是微镜致动器的方法，更具体地说，涉及一种能够通过层叠膜形的有机层并简化微镜的平面化处理来增加微镜的平面度的用于制造微镜致动器的方法。
                        背景技术
用于光学通信的微型光学交叉连接器(MOXC)是用于选择光路从而使光信号能够从某个输入端向某个输出端传输的装置。用于光学通信的MOXC的核心元件是微镜，并且因而光学通信的效率和MOXC的性能极大地依赖于微镜的反射率和微镜直立的能力。
参看图1，具有沟槽的微镜致动器包括衬底100，形成在衬底100中的沟槽105，形成在沟槽105的底部和侧部的下电极和侧电极110和113，在衬底100上向沟槽105的外部伸出而形成的柱115，被柱115支撑着的扭力弹簧120，以及被扭力弹簧120弹性地支撑着从而能够转动的微镜125。微镜125可以借助于通过和下电极110相互作用而产生的静电力转动，并且可以由于和侧电极113的相互作用而直立，或者当电压被除去时维持其平行状态。
具有上述结构的微镜致动器当微镜125直立在衬底100上时可以通过反射光信号而选择一个光路，并且当微镜125平行于衬底100的表面时使光信号直接在微镜125的表面上方通过。
具体地说，在具有沟槽105的微镜致动器的情况下，需要使微镜125成为平面以便增加其反射率。图2A-2C是说明常规的用于制造微镜致动器的方法的从图1的V-V线取的截面图。使微镜致动器形成平面的常规的处理包括通过把硅晶片130的一部分刻蚀到一个预定的深度而形成沟槽105(图2A)，通过旋转涂覆沉积一层厚的光刻胶135(图2B)，以及通过化学机械抛光(CMP)使光刻胶135形成平面(图2C)。
不过，当利用CMP使光刻胶135成为平面时，发生使光刻胶135的表面成为不规则的衬垫现象(cushion phenomenon)。换句话说，光刻胶135的平面化在对其在抛光装置(未示出)中施加一个重量的条件下进行。然而，如果在光刻胶135完成平面化之后把晶片130从抛光装置中取出，则在光刻胶135中发生衬垫现象，其中硅晶片130的被施加重量的预定部分膨胀。下面说明衬垫现象发生的原因。
在图2B中，因为在硅晶片130上沉积的预定厚度的光刻胶135是软的，在沟槽105上沉积的光刻胶135的高度小于在沟槽的外部沉积的光刻胶的高度一个高度差h’。因而，在沟槽105的上方沉积的光刻胶135略微下沉。因而，光刻胶135通过CMP被抛光而使其表面形成平面。
不过，在光刻胶135被抛光之后，在沟槽区域内所得结构的硬度和在沟槽区域外所得结构的硬度不同。换句话说，包括光刻胶135和沟槽区域内的硅晶片130的结构的纵向硬度等于在CMP之后在沟槽105上剩余的光刻胶135t1的硬度和填充沟槽105的光刻胶105t2的硬度以及在光刻胶135t2的下部的下部晶片130t的硬度之和。在另一方面，在沟槽区域外部的结构的纵向硬度等于在CMP之后在沟槽105的外部的硅晶片130上剩余的光刻胶135n的硬度和在光刻胶135n下方的下部硅晶片130n的硬度之和。其中，因为硅晶片130的硬度大于光刻胶135的硬度，所以沟槽区域外部的包括光刻胶135和硅晶片130的结构的纵向硬度大于沟槽区域的纵向硬度。
因而，在沟槽105的区域内的光刻胶135比在沟槽105周围的区域中的光刻胶135膨胀较多，因而产生在光刻胶135的表面上的隆起C，如图3所示。这种隆起效应被称为衬垫现象。如上所述，如果通常应用于硅的CMP被直接在沟槽105上沉积的光刻胶135上进行，则由于衬垫现象而不能使光刻胶135形成平面，为了使光刻胶135正确地形成平面，必须进行两次CMP。因而，平面化的费用增加，可能使微镜的反射率降低，并因而可能增加光的损失。
                      本发明概述
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于制造微镜致动器的方法，所述方法能够通过层叠膜形的聚酰亚胺层增加微镜的平面度，从而提高微镜的反射率，并简化对微镜进行平面化的处理。
本发明另一目的是提供一种使用半导体工艺制造微型结构的方法，以简化微型结构的平面化处理。
因而，为实现上述目的，提供一种用于制造微镜致动器的方法，包括通过刻蚀在衬底上形成沟槽，在衬底上叠加一层膜形有机层，从而盖住但是不填充沟槽，使得沟槽保持是空的，并在膜形有机层上淀积并成形一个金属层，以及除去所述膜形有机层。
优选地，所述方法还包括在形成沟槽区域之后在衬底上通过淀积和构图绝缘层和金属层而形成下电极和侧电极，在层叠所述膜形有机层之后通过对所述膜形有机层构图而形成柱孔，并通过对在所述膜形有机层上的金属层构图和除去所述膜形有机层形成微镜、扭力弹簧和柱。
本发明还提供一种使用半导体工艺制造微型结构的方法，包括：在制造微型结构期间淀积的不平的层上层叠膜形有机层，从而对所述不平的层平面化。
                        附图说明
通过结合附图说明本发明的优选实施例，将会更加清楚地看出本发明的上述目的和优点，其中：
图1是表示常规的微镜致动器的透视图；
图2A-2C是表示用于制造微镜致动器的常规的方法的截面图；
图3是用于说明衬垫现象的截面图；
图4A-4H是从图1的线IV-IV取的用于说明按照本发明的用于制造微镜致动器的方法的截面图；以及
图5A-5C是从图1的线V-V取的用于说明按照本发明的用于制造微镜致动器的方法的截面图。
                   本发明的详细说明
如图4A和4B所示，光刻胶15被沉积在衬底10上，并利用光刻技术形成沟槽20。接着，除去光刻胶15。接着，如图4C所示，绝缘层25和金属层30被淀积在衬底10上，并利用光刻技术形成下电极35和侧电极37，如图4D所示。
接着，如图4E所示，绝缘层40被淀积在整个结构上。然后，膜形有机层45被层叠在绝缘层40上，通过对膜形有机层45加热和加压使得其盖住但不填充沟槽20，如图4F所示。其中，因为在膜形有机层45被层叠之后沟槽20保持是空的，所以所得结构可以容易地形成平面。膜形有机层45最好由基于聚酰亚胺的材料制成。
其中，膜形有机层45的厚度可以改变。不过，膜形有机层45越薄，下电极、侧电极和微镜125之间的间隙越窄。此外，当在下电极35、侧电极37和微镜125当中的间隙变窄时，在它们之间的吸引静电力变大，因而可以产生强的驱动力。因此，膜形有机层45越薄越好。膜形有机层45可以通过在绝缘层40上层叠厚的有机层然后通过灰化或干刻蚀使有机层变薄而形成。
如上所述，在平面化之后，在膜形有机层45上淀积金属层并通过光刻成形，如图4G和4H所示。接着，通过各向同性的干刻蚀除去膜形有机层45，借以形成图1所示的微镜125，和图1所示的扭力弹簧120。
图5A-5C是从图1的线V-V取的用于说明按照本发明的用于制造微镜致动器的方法的截面图。图5A-5C所示的制造步骤相应于图4F-4H的制造步骤。
在层叠膜形有机层45之后，如图5A所示，膜形有机层45利用光刻技术被成形，从而形成柱孔55。如图4G和5B所示，在包括柱孔55的膜形有机层45上淀积金属层50并被构图。接着，除去膜形有机层45，借以形成图1所示的微镜125、扭力弹簧120和接线柱115。
如上所述，按照本发明，因为通过在包括沟槽的衬底上层叠膜形有机层可以使得微镜更容易地实现平面化，所以可以降低制造微镜致动器的成本。此外，通过增加微镜的平面度，可以增加微镜的反射率，因而提高光传输效率。

Claims (3)

1.一种用于制造微镜致动器的方法，包括：
利用刻蚀在衬底上形成沟槽；
在衬底上叠加一层膜形有机层，以盖住但是不填充所述沟槽，使得所述沟槽保持是空的；以及
在膜形有机层上淀积并构图一个金属层，并除去所述膜形有机层。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
在形成所述沟槽区域之后在衬底上通过淀积和构图绝缘层和金属层而形成下电极和侧电极；
在层叠所述膜形有机层之后通过成形所述膜形有机层而形成柱孔；以及
通过对在所述膜形有机层上的金属层构图和除去所述膜形有机层而形成微镜、扭力弹簧和接线柱。
3.一种使用半导体工艺制造微型结构的方法，包括：
在制造微型结构期间淀积的不平的层上层叠膜形有机层，从而对所述不平的层平面化。
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