TW201419563A - 自對準垂直式梳狀傳感器及其製作方法 - Google Patents

自對準垂直式梳狀傳感器及其製作方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201419563A
TW201419563A TW101141129A TW101141129A TW201419563A TW 201419563 A TW201419563 A TW 201419563A TW 101141129 A TW101141129 A TW 101141129A TW 101141129 A TW101141129 A TW 101141129A TW 201419563 A TW201419563 A TW 201419563A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
layer
wafer
mask
component
tooth
Prior art date
Application number
TW101141129A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI493743B (zh
Inventor
Zhe-Wei Xie
Han-Tang Su
Original Assignee
Asia Pacific Microsystems Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asia Pacific Microsystems Inc filed Critical Asia Pacific Microsystems Inc
Priority to TW101141129A priority Critical patent/TWI493743B/zh
Priority to CN201310374199.XA priority patent/CN103809285B/zh
Priority to US14/070,732 priority patent/US9382113B2/en
Publication of TW201419563A publication Critical patent/TW201419563A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI493743B publication Critical patent/TWI493743B/zh

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00436Shaping materials, i.e. techniques for structuring the substrate or the layers on the substrate
    • B81C1/00555Achieving a desired geometry, i.e. controlling etch rates, anisotropy or selectivity
    • B81C1/00603Aligning features and geometries on both sides of a substrate, e.g. when double side etching
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00134Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems comprising flexible or deformable structures
    • B81C1/0015Cantilevers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/04Optical MEMS
    • B81B2201/042Micromirrors, not used as optical switches
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/01Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
    • B81B2203/0136Comb structures

Abstract

一種自對準垂直式梳狀傳感器及其製作方法,係將一具有阻擋層、第一元件層及第一遮罩層的第一晶圓與一具有第二元件層、第二遮罩層的第二晶圓接合,其中阻擋層介於第一元件層與第二元件層之間,且在兩晶圓接合前,先圖案化阻擋層以形成聯集圖案用以定義預定在第一元件層形成的第一齒狀部及預定在第二元件層形成的第二齒狀部的結構。藉由阻擋層作為蝕刻第一元件層及蝕刻第二元件層時的蝕刻遮罩,使第一齒狀部構成的梳狀結構與第二齒狀部構成的梳狀結構上下自對準,且呈上下兩排錯位排列。

Description

自對準垂直式梳狀傳感器及其製作方法
本發明是有關於一種的垂直式梳狀傳感器及其製作方法,特別是指一種自對準垂直式梳狀傳感器的製作方法及以該方法製成的垂直式梳狀傳感器。
目前在光學微機電領域中以微掃描面鏡(micro scanning mirror)為應用最廣泛的關鍵元件,而且常見以垂直式梳狀傳感器(vertical comb drive actuator)致動。由於垂直式梳狀傳感器上下兩排的梳齒結構需要精確對準,使上下兩排梳齒結構能相對運動且相對運動時能保持一定間隙,以避免在相對運動時產生受力不均而出現不穩定的運動行為,因而大幅降低傳感器效能。
一般製作垂直梳狀傳感器大多是由一晶圓的兩面分別以黃光微影製程定義上下兩排的梳齒結構,再分別由該晶圓兩面所定義的圖形蝕刻而形成梳齒結構,然而此方法容易存在對準誤差,使上下兩排的梳齒結構無法完全精確對準。因此已有人提出以自對準方式來製作垂直式梳狀傳感器的方法,例如美國專利US 6612029及美國專利公開案US 20070241076所揭露者。現有自對準方式的製法通常先在一晶圓表面經由兩次黃光微影製程製造出兩層不同材質而具有不同蝕刻選擇比的蝕刻阻擋層,再分段利用該等蝕刻阻擋層來形成上下兩排梳齒結構。但是此種方法在梳齒結構之深寬比因元件性能需求日益增加而提高時,當其由 晶圓的同一表面進一步蝕刻形成第二排梳齒結構,會因為第二排梳齒結構較遠離定義圖形的蝕刻阻擋層,在經過長距離的蝕刻後使得第二排梳齒結構的線寬會與原先定義的寬度產生落差,而使得第二排梳齒結構的外形不如原本預期的外形。此外,例如US 20070241076所公開的第二實施例中,其在兩層元件層之間夾置一絕緣層,在移除該絕緣層時會因蝕刻離子難以進入高深寬比的溝槽結構而造成該絕緣層難以蝕刻,進而導致第二排梳齒結構無法或難以精確定義。若用其他等向性蝕刻方式來移除該絕緣層,則是會造成該絕緣層側向蝕刻,亦會使第二排梳齒結構的外形不如原本預期的外形。
因此,本發明之一目的,即在提供一種適合製作高深寬比結構且能自對準之垂直式梳狀傳感器的製作方法。
本發明之另一目的,提供一種垂直式梳狀傳感器。
於是,本發明自對準垂直式梳狀傳感器的製作方法,步驟包含:提供一第一晶圓,該第一晶圓具有一第一元件層、一被覆於該第一元件層之一側的第一遮罩層及一被覆於該第一元件層另一側的阻擋層;圖案化該阻擋層,形成多個分別貫穿該阻擋層且相間隔排列的穿槽;提供一第二晶圓,該第二晶圓具有一第二元件層及一被覆於該第二元件層之一側的第二遮罩層,並將該第二晶 圓與該第一晶圓以該第二元件層與圖案化的該阻擋層面對面相對接合;圖案化該第一遮罩層,以定義預定蝕刻該第一元件層的區域;圖案化該第二遮罩層,以定義預定蝕刻該第二元件層的區域;及分別蝕刻該第一元件層及該第二元件層,以分別在該第一元件層形成多個第一齒狀部及在該第二元件層形成多個第二齒狀部,使該等第二齒狀部與該等第一齒狀部上下錯位排列,並可相對運動,其中蝕刻步驟包含以該第一遮罩層做為蝕刻遮罩配合該阻擋層做為蝕刻停止層,蝕刻該第一元件層,以該第二遮罩層做為蝕刻遮罩配合該阻擋層做為蝕刻停止層,蝕刻該第二元件層,以該阻擋層做為蝕刻遮罩蝕刻該第一元件層,及以該阻擋層做為蝕刻遮罩蝕刻該第二元件層。
前述步驟的實施順序可以調整,並不以本說明書描述步驟的前後順序為限。
其中,該阻擋層連接於該等第一齒狀部及該等第二齒狀部的部分進一步被移除,而在該等第一齒狀部及該等第二齒狀部之間形成一氣隙。
其中,該等第一齒狀部的寬度朝該阻擋層的方向漸縮及/或該等第二齒狀部的寬度朝該阻擋層的方向漸縮。
進一步地,該製作方法的步驟還包含:提供一第三晶 圓與移除該第一遮罩層後的該第一元件層面對面接合,而該第三晶圓亦可預先形成一凹槽以提供可動結構額外的運動空間。
本發明垂直式梳狀傳感器,包含:多個彼此間隔排成一排的第一齒狀部及多個彼此間隔排成一排的第二齒狀部,該等第一齒狀部與該等第二齒狀部呈上下兩排錯位排列且上下間隔一氣隙而在垂直方向及水平方向不重疊,而且該等第一齒狀部及/或該等第二齒狀部的寬度朝向該氣隙方向漸縮。
其中,兩兩相鄰的第一齒狀部與第二齒狀部之間在水平方向的間距皆相同。
其中,第一齒狀部、氣隙及第二齒狀部在垂直方向的高度總和與兩兩相鄰的第一齒狀部與第二齒狀部之間在水平方向的間距之比值介於10-80。
本發明之功效:本發明自對準垂直式梳狀傳感器的製作方法能夠使該等第一齒狀部構成的梳狀結構與該等第二齒狀部構成的梳狀結構自對準,且使第一齒狀部與第二齒狀部在高深寬比結構下能具有預期的外形,並能克服介於上下梳狀結構之間的絕緣層難以移除的製程限制,以滿足垂直式梳狀傳感器大位移量與低操作電壓的需求。進一步地,該製造方法能使該等第一齒狀部及該等第二齒狀部的寬度朝向該氣隙方向漸縮,從而使垂直式梳狀傳感器若用於致動時能減少驅動電壓,而若用於感測時則能增加感測之電容變化。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效,在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中,將可清楚的呈現。
在本發明被詳細描述之前,要注意的是,在以下的說明內容中,類似的元件是以相同的編號來表示。
圖1至圖11為說明本發明自對準垂直式梳狀傳感器的製作方法之第一較佳實施例的實施步驟的流程示意圖。該第一較佳實施例的步驟包含: 參閱圖1,提供一第一晶圓1,該第一晶圓1具有一第一基層11、一第一元件層12、一夾置於該第一基層11與該第一元件層12之間的第一遮罩層13及一被覆於該第一元件層12另一側的阻擋層14。
參閱圖2,圖案化該阻擋層14,形成多個分別貫穿該阻擋層14且相間隔排列的穿槽141及多個分別介於兩兩相鄰的穿槽141之間的擋止部142,該等穿槽141用以定義溝槽區,該等擋止部142用以定義齒狀區。此外,在該阻擋層14所形成的圖案中還包括了後續步驟中其它層所需之對準鍵(未圖示),以提供後續各層對準時之基準。由於最關鍵的齒狀結構線寬與相對位置已由此步驟用單一光罩定義完成自對準,使後續對準與線寬要求較寬鬆而容易執行。
參閱圖3,以該阻擋層14做為蝕刻遮罩蝕刻該第一元件層12,形成多個分別對應該等穿槽141位置並貫穿該第一元件層12的第一溝槽121,及多個分別對應該等擋止部 142而介於兩兩相鄰的第一溝槽121之間的第一齒狀部122。
參閱圖4,提供一第二晶圓2,該第二晶圓2具有一第二基層21、一第二元件層22及一夾置於該第二基層21與該第二元件層22之間的第二遮罩層23,並將該第二晶圓2與該第一晶圓1以該第二元件層22與圖案化的該阻擋層14面對面相對接合。
參閱圖5,移除該第一基層11以露出該第一遮罩層13。
參閱圖6,圖案化該第一遮罩層13,以定義預定蝕刻該第一元件層12的區域,其中對應該等第一齒狀部122的分佈區域中,一部分的該等第一齒狀部122預定被蝕刻、其餘該等第一齒狀部122被保護,預定被蝕刻與被保護的區域交錯設置,且相鄰預定被蝕刻的第一齒狀部122兩側的第一溝槽121被露出。在此步驟圖案化該第一遮罩層13的對準與線寬要求較寬鬆。
參閱圖7,以該第一遮罩層13做為蝕刻遮罩配合該阻擋層14做為蝕刻停止層蝕刻該第一元件層12,以移除已預定被蝕刻的第一齒狀部122而對應露出該阻擋層14的擋止部142,亦即蝕刻移除部分在兩兩相鄰的第一溝槽121之間的該第一元件層12。並進一步以該阻擋層14做為蝕刻遮罩蝕刻該第二元件層22,形成多個分別通過露出的該等穿槽141蝕刻而成的第二溝槽221及多個分別介於兩兩相鄰第二溝槽221之間的第二齒狀部222。
參閱圖8,移除該第一遮罩層13,再提供一第三晶圓3與該第一元件層12面對面接合,且該第三晶圓3預先形成一凹槽31以提供可動結構運動的空間。此步驟中用以接合晶圓的方法可採用晶圓陽極接合、晶圓融接接合、及晶圓共晶接合。
參閱圖9,移除該第二基層21以露出該第二遮罩層23後,圖案化該第二遮罩層23,以定義預定蝕刻該第二元件層22的區域,其中位於未被蝕刻的該等第一齒狀部122上的該等第二齒狀部222預定被蝕刻,其餘該等第二齒狀部222被保護。在此步驟圖案化該第二遮罩層23的對準與線寬要求亦較寬鬆。
參閱圖10,以該第二遮罩層23做為蝕刻遮罩配合該阻擋層14做為蝕刻停止層蝕刻該第二元件層22,蝕刻移除部分在兩兩相鄰的第二溝槽221(見圖9)之間的該第二元件層22,以移除位於未被蝕刻的該等第一齒狀部122上的該等第二齒狀部222,使未被蝕刻的該等第二齒狀部222與未被蝕刻的該等第一齒狀部122上下錯位排列。
參閱圖11,釋放可動結構,使該等第二齒狀部222可相對該等第一齒狀部122運動。亦即將第二遮罩層23及露出的阻擋層14移除,使可動結構能自由運動,即形成垂直式梳狀傳感器100。移除露出的阻擋層14後,在該等第二齒狀部222與該等第一齒狀部122可相對運動的結構之間形成一均勻的氣隙G,另外在垂直式梳狀傳感器100的固定端(未圖示)阻擋層14被保留以用於絕緣。
詳細而言,在本實施例,該第一晶圓1是以一SOI晶圓(silicon on insulator wafer)為基材並於其表面沉積阻擋層14所形成。第二晶圓2亦為一SOI晶圓。其中第一遮罩層13、阻擋層14、第二遮罩層23皆以二氧化矽(SiO2)製成,各層厚度約為1-2微米(μm)。第一元件層12、第二元件層22的厚度約為100微米。第一基層11、第二基層22、第三晶圓3的厚度約為400微米。當然,前述材質及尺寸皆可依據實際需求調整,例如第一遮罩層13、阻擋層14、第二遮罩層23的材質也可以採用光阻材料或氮化矽(Si3O4),不以本實施例為限。
此外,蝕刻第一溝槽121及第二溝槽221時,可以利用感應耦合電漿蝕刻(Inductively Coupled Plasma,ICP)技術或深反應離子蝕刻(Deep reactive-ion etching,DRIE)技術來進行,能夠形成高深寬比之結構。前述步驟利用在阻擋層14即先形成預定用來定義第一齒狀部122及第二齒狀部222結構的聯集圖形,並利用阻擋層14與第二晶圓2接合,使得在形成第一溝槽121及第二溝槽221時,都能由阻擋層14來定義結構。可以避免習知方法中最深的蝕刻處離定義於晶圓表面之蝕刻遮罩太遠而產生線寬的落差,並且可以使第一溝槽121及第二溝槽221自對準(self-aligned)。換言之,藉此能使第一齒狀部122構成的梳狀結構與第二齒狀部222構成的梳狀結構自對準,且第一齒狀部122與第二齒狀部222能具有預期的外形。如此亦能克服梳狀結構在高深寬比的情況下介於上下梳狀結構之間的絕緣層難 以移除的製程限制。
再者,由於已藉由阻擋層14形成第一齒狀部122與第二齒狀部222的精確結構尺寸且使上下排結構自對準,再利用圖案化第一遮罩層13及第二遮罩層23來分別定義欲進一步移除的第一齒狀部122與第二齒狀部222時,可定義較寬鬆的圖形且能藉由阻擋層14作為蝕刻停止層,使製程可以較容易進行。
如圖11所示,在本實施例,第二齒狀部222為可動結構的一部份,其它例如微掃描面鏡223的可動結構部分,亦能在此製程中一併形成。參閱圖6至圖11,微掃描面鏡223的結構可在進一步移除部分第一齒狀部122與第二齒狀部222時一起定義出來。
在本實施例中,第一基層11、第二基層21及第三晶圓3皆為支撐結構。
參閱圖12至圖14,為說明本發明自對準垂直式梳狀傳感器的製作方法之第二較佳實施例的流程圖,該第二較佳實施例的實施步驟與第一較佳實施例大致相同,故在本實施例僅示出部分步驟來說明。該第二較佳實施例與該第一較佳實施例的差異僅在於:參閱圖12與圖13,蝕刻形成第一溝槽121及第二溝槽221時藉由蝕刻條件調整,使該等第一溝槽121的寬度由該阻擋層14往該第一遮罩層13的方向漸縮及該等第二溝槽221的寬度由該阻擋層14往該第二遮罩層23的方向漸縮,而使該等第一齒狀部122的寬度朝該阻擋層14的方向漸縮及該等第二齒狀部222的寬度朝 該阻擋層14的方向漸縮。
參閱圖14與圖15,在本實施例所形成的垂直式梳狀傳感器100即包含:多個彼此間隔排成一排的第一齒狀部122及多個彼此間隔排成一排的第二齒狀部222,該等第一齒狀部122與該等第二齒狀部222呈上下兩排錯位排列且上下間隔一氣隙G而在垂直方向Y及水平方向X不重疊,而且兩兩相鄰的第一齒狀部122與第二齒狀部222之間在水平方向X的間距W皆相同。此外,該等第一齒狀部122及該等第二齒狀部222的寬度朝向該氣隙G方向漸縮。藉由該等第一齒狀部122及該等第二齒狀部222的寬度朝向該氣隙G方向漸縮的結構外形,若垂直式梳狀傳感器100用於致動時能減少驅動電壓,而若用於感測時則能增加感測之電容變化。再者,藉由本發明之製作方法,能夠製作出高深寬比的梳狀結構,可使第一齒狀部122、氣隙G及第二齒狀部222在垂直方向Y的高度總和L與兩兩相鄰的第一齒狀部122與第二齒狀部222之間在水平方向X的間距W之比值達到介於10-80,以滿足大位移量與低操作電壓的需求。
雖然在本實施例該等第一齒狀部122及該等第二齒狀部222的寬度均朝向該氣隙G方向漸縮,但是也可以選擇僅使該等第一齒狀部122或該等第二齒狀部222的寬度朝向該氣隙G方向漸縮,亦能具有用於致動時能減少驅動電壓,而用於感測時則能增加感測之電容變化的優點。
前述第一、第二較佳實施例的第二晶圓2亦可採用非 SOI晶圓,而僅具有一第二元件層22及一被覆於第二元件層22之一側的第二遮罩層23。亦即,第二晶圓2也可以不具有第二基層21。如此,可以省略移除第二基層21的步驟,而其餘實施步驟則與前述第一、第二較佳實施例相同。
圖16至圖20為說明本發明自對準垂直式梳狀傳感器的製作方法之第三較佳實施例的流程圖。
參閱圖16與圖17,第一晶圓1與第二晶圓2亦可在圖案化阻擋層14後即接合在一起。再移除第一基層11以露出第一遮罩層13。
參閱圖18,圖案化該第一遮罩層13,並以該第一遮罩層13做為蝕刻遮罩配合該阻擋層14做為蝕刻停止層,蝕刻該第一元件層12形成部分第一齒狀部122的粗略形狀,且露出該阻擋層14的部分擋止部142。在此步驟圖案化該第一遮罩層13的對準與線寬要求較寬鬆。進一步以該阻擋層14做為蝕刻遮罩蝕刻該第二元件層22,形成多個分別通過露出的該等穿槽141蝕刻貫穿該第二元件層22的第二溝槽221。且藉由露出的擋止部142精確定義第二齒狀部222。
參閱圖19,移除第一遮罩層13並可一併移除預定形成微掃描面鏡223(見圖20)之區域的阻擋層14,以便於形成可動結構。再接合第三晶圓3。
參閱圖20,移除該第二基層21以圖案化該第二遮罩層23。並以該第二遮罩層23做為蝕刻遮罩配合該阻擋層14做為蝕刻停止層,蝕刻移除部分在兩兩相鄰的第二溝槽221 之間的該第二元件層22,形成可動的第二齒狀部222。在此步驟圖案化該第二遮罩層23的對準與線寬要求亦較寬鬆。進一步地以該阻擋層14做為蝕刻遮罩蝕刻該第一元件層12,亦即以移除第二元件層22後所露出的擋止部142做為蝕刻遮罩蝕刻,精確定義第一齒狀部122。藉此,利用阻擋層14分別定義第一齒狀部122及第二齒狀部222,使上下兩排第一齒狀部122及第二齒狀部222能夠自對準。在本實施例,完成此步驟即能釋放可動結構,而第二遮罩層23以及阻擋層14中連接第一齒狀部122及第二齒狀部222的部分可以選擇移除或保留。
前述第三較佳實施例的第一晶圓1及第二晶圓2亦可採用非SOI晶圓,其中第一晶圓1可不具有第一基層11,第二晶圓2可不具有第二基層21。換言之,第一晶圓1可以僅具有一第一元件層12及分別被覆於第一元件層12兩相反側的一第一遮罩層13與一阻擋層14。而且,第二晶圓2可以僅具有一第二元件層22及一被覆於第二元件層22之一側的第二遮罩層23。如此,可以省略移除第一基層11、第二基層21的步驟,其餘實施步驟則與前述第三較佳實施例相同。
綜上所述,本發明自對準垂直式梳狀傳感器的製作方法能夠使第一齒狀部122構成的梳狀結構與第二齒狀部222構成的梳狀結構自對準,且使第一齒狀部122與第二齒狀部222在高深寬比結構下能具有預期的外形,並能克服介於上下梳狀結構之間的絕緣層難以移除的製程限制,以滿 足垂直式梳狀傳感器100大位移量與低操作電壓的需求。進一步地,該製造方法能使該等第一齒狀部122及該等第二齒狀部222的寬度朝向該氣隙G方向漸縮,從而使垂直式梳狀傳感器100若用於致動時能減少驅動電壓,而若用於感測時則能增加感測之電容變化。
惟以上所述者,僅為本發明之較佳實施例而已,當不能以此限定本發明實施之範圍,即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾,皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1‧‧‧第一晶圓
11‧‧‧第一基層
12‧‧‧第一元件層
121‧‧‧第一溝槽
122‧‧‧第一齒狀部
13‧‧‧第一遮罩層
14‧‧‧阻擋層
141‧‧‧穿槽
142‧‧‧擋止部
2‧‧‧第二晶圓
21‧‧‧第二基層
22‧‧‧第二元件層
221‧‧‧第二溝槽
222‧‧‧第二齒狀部
223‧‧‧微掃描面鏡
23‧‧‧第二遮罩層
3‧‧‧第三晶圓
31‧‧‧凹槽
100‧‧‧垂直式梳狀傳感器
G‧‧‧氣隙
圖1至圖11是說明本發明自對準垂直式梳狀傳感器的製作方法之第一較佳實施例的實施步驟的流程示意圖;圖12至圖14是說明本發明自對準垂直式梳狀傳感器的製作方法之第二較佳實施例的一部分實施步驟的流程示意圖;圖15是截取圖14中部分區域的放大圖,說明本發明垂直式梳狀傳感器的一較佳實施例;及圖16至圖20是說明本發明自對準垂直式梳狀傳感器的製作方法之第三較佳實施例的實施步驟的流程示意圖。
12‧‧‧第一元件層
122‧‧‧第一齒狀部
14‧‧‧阻擋層
22‧‧‧第二元件層
222‧‧‧第二齒狀部
223‧‧‧微掃描面鏡
3‧‧‧第三晶圓
31‧‧‧凹槽
100‧‧‧垂直式梳狀傳感器

Claims (12)

  1. 一種自對準垂直式梳狀傳感器的製作方法,步驟包含:提供一第一晶圓,該第一晶圓具有一第一元件層、一被覆於該第一元件層之一側的第一遮罩層及一被覆於該第一元件層另一側的阻擋層;圖案化該阻擋層,形成多個分別貫穿該阻擋層且相間隔排列的穿槽;提供一第二晶圓,該第二晶圓具有一第二元件層及一被覆於該第二元件層之一側的第二遮罩層,並將該第二晶圓與該第一晶圓以該第二元件層與圖案化的該阻擋層面對面相對接合;圖案化該第一遮罩層,以定義預定蝕刻該第一元件層的區域;圖案化該第二遮罩層,以定義預定蝕刻該第二元件層的區域;及分別蝕刻該第一元件層及該第二元件層,以分別在該第一元件層形成多個第一齒狀部及在該第二元件層形成多個第二齒狀部,使該等第二齒狀部與該等第一齒狀部上下錯位排列,並可相對運動,其中蝕刻步驟包含以該第一遮罩層做為蝕刻遮罩配合該阻擋層做為蝕刻停止層,蝕刻該第一元件層,以該第二遮罩層做為蝕刻遮罩配合該阻擋層做為蝕刻停止層,蝕刻該第二元件層,以該阻擋層做為蝕刻遮罩蝕刻該第一元件層, 及以該阻擋層做為蝕刻遮罩蝕刻該第二元件層。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之自對準垂直式梳狀傳感器的製作方法,其中,該阻擋層連接於該等第一齒狀部及該等第二齒狀部的部分進一步被移除,而在該等第一齒狀部及該等第二齒狀部之間形成一氣隙。
  3. 依據申請專利範圍第1項所述之自對準垂直式梳狀傳感器的製作方法,其中,該等第一齒狀部的寬度朝該阻擋層的方向漸縮及/或該等第二齒狀部的寬度朝該阻擋層的方向漸縮。
  4. 依據申請專利範圍第1項所述之自對準垂直式梳狀傳感器的製作方法,其步驟還包含:提供一第三晶圓與移除該第一遮罩層後的該第一元件層面對面接合。
  5. 依據申請專利範圍第4項所述之自對準垂直式梳狀傳感器的製作方法,其中,該第三晶圓還預先形成一凹槽以提供可動結構運動的空間。
  6. 依據申請專利範圍第1項所述之自對準垂直式梳狀傳感器的製作方法,其中蝕刻該第一元件層及該第二元件層的步驟包含如下順序:在接合該第一晶圓與該第二晶圓之前,以該阻擋層做為蝕刻遮罩蝕刻該第一元件層,通過該等穿槽形成多個分別貫穿該第一元件層的第一溝槽,接合該第一晶圓與該第二晶圓之後,以該第一遮罩層做為蝕刻遮罩配合該阻擋層做為蝕刻停止層,蝕刻移 除部分在兩兩相鄰的第一溝槽之間的該第一元件層,形成該等第一齒狀部,進一步以該阻擋層做為蝕刻遮罩蝕刻該第二元件層,形成多個分別通過露出的該等穿槽蝕刻貫穿該第二元件層的第二溝槽,再以該第二遮罩層做為蝕刻遮罩配合該阻擋層做為蝕刻停止層,蝕刻移除部分在兩兩相鄰的第二溝槽之間的該第二元件層,形成該等第二齒狀部。
  7. 依據申請專利範圍第1項所述之自對準垂直式梳狀傳感器的製作方法,其中蝕刻該第一元件層及該第二元件層的步驟包含如下順序:接合該第一晶圓與該第二晶圓之後,以該第一遮罩層做為蝕刻遮罩配合該阻擋層做為蝕刻停止層,蝕刻該第一元件層形成部分該等第一齒狀部的粗略形狀,進一步以該阻擋層做為蝕刻遮罩蝕刻該第二元件層,形成多個分別通過露出的該等穿槽蝕刻貫穿該第二元件層的第二溝槽,再以該第二遮罩層做為蝕刻遮罩配合該阻擋層做為蝕刻停止層,蝕刻移除部分在兩兩相鄰的第二溝槽之間的該第二元件層,形成該等第二齒狀部,進一步以該阻擋層做為蝕刻遮罩蝕刻該第一元件層,形成該等第一齒狀部。
  8. 依據申請專利範圍第1項所述之自對準垂直式梳狀傳感器的製作方法,其中,該第一晶圓還具有一第一基層, 且該第一遮罩層夾置於該第一基層與該第一元件層之間,在該第一晶圓與該第二晶圓接合後且在圖案化該第一遮罩層之前移除該第一基層。
  9. 依據申請專利範圍第8項所述之自對準垂直式梳狀傳感器的製作方法,其中,該第二晶圓還具有一第二基層,且該第二遮罩層夾置於該第二基層與該第二元件層之間,在該第一晶圓與該第二晶圓接合後且在圖案化該第二遮罩層之前移除該第二基層。
  10. 一種垂直式梳狀傳感器,包含:多個彼此間隔排成一排的第一齒狀部及多個彼此間隔排成一排的第二齒狀部,該等第一齒狀部與該等第二齒狀部呈上下兩排錯位排列且上下間隔一氣隙而在垂直方向及水平方向不重疊,而且該等第一齒狀部及/或該等第二齒狀部的寬度朝向該氣隙方向漸縮。
  11. 依據申請專利範圍第10項所述之垂直式梳狀傳感器,其中,兩兩相鄰的第一齒狀部與第二齒狀部之間在水平方向的間距皆相同。
  12. 依據申請專利範圍第10項所述之垂直式梳狀傳感器,其中,第一齒狀部、氣隙及第二齒狀部在垂直方向的高度總和與兩兩相鄰的第一齒狀部與第二齒狀部之間在水平方向的間距之比值介於10-80。
TW101141129A 2012-11-06 2012-11-06 Self - aligned vertical comb - shaped sensor and its manufacturing method TWI493743B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW101141129A TWI493743B (zh) 2012-11-06 2012-11-06 Self - aligned vertical comb - shaped sensor and its manufacturing method
CN201310374199.XA CN103809285B (zh) 2012-11-06 2013-08-26 自对准垂直式梳状传感器及其制作方法
US14/070,732 US9382113B2 (en) 2012-11-06 2013-11-04 Method for fabricating a self-aligned vertical comb drive structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW101141129A TWI493743B (zh) 2012-11-06 2012-11-06 Self - aligned vertical comb - shaped sensor and its manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201419563A true TW201419563A (zh) 2014-05-16
TWI493743B TWI493743B (zh) 2015-07-21

Family

ID=50622101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101141129A TWI493743B (zh) 2012-11-06 2012-11-06 Self - aligned vertical comb - shaped sensor and its manufacturing method

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9382113B2 (zh)
CN (1) CN103809285B (zh)
TW (1) TWI493743B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022006910A1 (zh) * 2020-07-10 2022-01-13 瑞声声学科技(深圳)有限公司 一种具有初始位置偏置的梳齿结构及其制备方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6713367B2 (en) * 2001-08-28 2004-03-30 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Self-aligned vertical combdrive actuator and method of fabrication
KR100468853B1 (ko) * 2002-08-30 2005-01-29 삼성전자주식회사 절연 물질에 구현된 mems 콤브 액추에이터와 그제조방법
TWI234819B (en) * 2003-05-06 2005-06-21 Walsin Lihwa Corp Selective etch method for side wall protection and structure formed using the method
JP2005098891A (ja) * 2003-09-25 2005-04-14 Matsushita Electric Works Ltd 静電容量式センサ
TWI253436B (en) * 2004-02-27 2006-04-21 Opus Microsystems Corp Micromechanical actuator with multiple-plane comb electrodes and methods of making
CA2584571C (en) * 2006-04-12 2016-06-14 Jds Uniphase Corporation Staggered vertical comb drive fabrication method
JP2009175611A (ja) * 2008-01-28 2009-08-06 Ricoh Co Ltd 光走査装置、光走査装置の製造方法、振動ミラーおよび画像形成装置
CN101907769B (zh) * 2010-07-01 2011-11-16 西北工业大学 一种基于soi晶圆双掩膜刻蚀的垂直梳齿驱动微扭转镜及其制作方法
US9036231B2 (en) * 2010-10-20 2015-05-19 Tiansheng ZHOU Micro-electro-mechanical systems micromirrors and micromirror arrays

Also Published As

Publication number Publication date
US9382113B2 (en) 2016-07-05
US20140126031A1 (en) 2014-05-08
CN103809285B (zh) 2017-03-22
CN103809285A (zh) 2014-05-21
TWI493743B (zh) 2015-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5494861B2 (ja) 半導体力学量センサの製造方法及び半導体力学量センサ
US7476561B2 (en) Method of making microminiature moving device
JP4272115B2 (ja) 加速度センサ及びその製造方法
JP2007248147A (ja) 加速度センサの構造及びその製造方法
US8792153B2 (en) Micromechanical component, intermediate product produced by a manufacturing method, and manufacturing method for a micromechanical component
US20070261490A1 (en) Acceleration sensor and method of producing the same
TWI493743B (zh) Self - aligned vertical comb - shaped sensor and its manufacturing method
KR100817813B1 (ko) 실리콘 기판 상에 상이한 수직 단차를 갖는 미세구조물의제조 방법
KR100574465B1 (ko) 수직 단차 구조물의 제작 방법
US7413920B2 (en) Double-sided etching method using embedded alignment mark
JP2008284656A (ja) 構造体の製造方法
TW201401441A (zh) 微結構及其製造方法
TWI606007B (zh) 採用複合基材的微機電元件以及其製作方法
JP5527964B2 (ja) 半導体装置の製造方法及び半導体装置
JP5167652B2 (ja) Mems素子
TWI717411B (zh) 關鍵尺寸欄結構與半導體結構
JP4687736B2 (ja) 外力検知装置の製造方法および外力検知装置
JP5382937B2 (ja) 厚膜底部におけるフィーチャ限界寸法の制御性の向上されたエッチング方法
JP4781081B2 (ja) 加速度センサチップ及びその製造方法
JP2011152592A (ja) Mems構造体
CN109786228B (zh) 形成对准标记的方法
WO2024091178A1 (en) Semiconductor structure and method of forming the same
KR101386004B1 (ko) 웨이퍼 접합 기술을 활용한 마이크로 그리드 구조물 제조 방법
JPH04302175A (ja) 半導体加速度センサの製造方法
JP4353006B2 (ja) 半導体構造の製造方法