TWI223642B - Method of manufacturing micro-electromechanical system element - Google Patents

Description

1223642 玫、發明說明： 【技術領域] 本發明係一種有π把* / 有丨则时电驅动工的mems 【先前技術】 忏〜衣以万法。 隨著微細技術的進展，所 、刑

Electro Mechanicaj s' t 、土 機械（MEMS : Mlcro ]cai bystems，超小刑兩 — 男细八lVTPN/re - 土私乳機械钹合體）元件 '，、。MEMS兀件的小型機器備受矚目。 MEMS元件係電性、 ^ 基板、破瑪基板等基 鲁 板上形成作為微細構造體並 紙饿f玍驅動力的驅動體、 及用以控制驅動體的半導體積體電路等之μ ,EMs^件 的基本特徵係將作為機械性構造所構成的驅動體安裝為元 件的-部份，驅動體的驅動係應用電極間的庫倫力等以進 行電性驅動。 圖11及圖12係、顯示利用光的反射或衍射應用在光開關、 光調變兀件的光學MEMS元件的代表性構造。 、圖η所示的光學MEMS元件i係具備有：具有基板2、形成 万、基板2上的基板側電極：丨、及與基板側電極3相對向平行配 置的驅動側電極4之樑部b ;以及支持該樑部6的一端之支持 部7。樑邯ό與基板側電極3係藉由空間8進行電性絕緣。、 基板2係使用例如在矽（Sl)或砷化鎵（GaAs)等半導體基板 上形成絕緣膜的基板、如玻璃基板的絕緣性基板等所需的 基板。基板側電極3係以摻雜雜質的多晶矽腠、金屬膜（如w 蒸鍍膜）等所形成。樑部6係例如由氮化矽膜（SiN膜）等絕緣 膜5 ;以及如兼具形成於其上面膜厚〗〇〇 左右的Ai膜所構 S1133 U23642 ^的反射膜作用的驅動側電極4所構成。該樑部6係支持於 持邵7的一端形成所謂懸臂樑式。 ::光子MEMS元件1中，因應供給至基板側電極3與驅動 側電極4的電位，樑部6係藉由與基板側電極3之間的靜電引 力或靜電反彈改變位置’例如圖u的實線與虛線所示，虚 基板側電極3相對變位成平行狀態與傾斜狀態。 ' 圖12所示的光學MEMS元件η係具備有：基板12、形成於 基板12上的基板側電極13、以橋接狀跨越基板側電極13的 樑邵η而成。樑部14與基板側電極13係藉由其間的空㈣ 加以電性絕緣。 、樑邵14係由以橋接狀橫跨基板側電極η立足於基板a上 、',SlN膜所構成的橋接構件丨5、與基板側電極丨3相對互相 平仃地设置於橋接構件！ 5上如兼具膜厚}⑻麵左右的A1膜 所構成的反射膜〈作用的驅動側電極16所構成。基板12、 基板側電極13及樑部14等係採用與圖u所說明之構成、材 料相同。樑部14係形成支持其兩端之所謂雙臂樑式。 在該光學MEMS元件u中，因應供給至基板側電極13與驅 動側電極16的電位’樑部14係藉由與基板側電極13之間的 靜電引力或靜電反彈改變位置，例如圖12的實線與虛線所 不’與基板側電極13相對變位成平行狀態與凹陷狀態。 上述 < 光學MEMS元件丨、丨丨係可應用作為在對於兼具反 射膜作用的驅動側電極4、16的表面照射光，且因應樑部6 4的驅動位置’利用其光的反射方向相異，檢測出一方 向的反射光使具有開關功能之光開關。

B1133.DOC ::受：件°在利用光的反射時，使樑部6、"振動藉由調 -母-早位時間的一方向之反射光量以調變光強度。該光 ’變元件係所謂時間調變。 在利用光的衍射#，輿共同的基板侧電極3、口相對並列 :置複數個樑部6、丨4以構成光調變元件，與共同的基板側 Π相對之例如放置—個樑部6、W近接、分離的 力作’使兼具光反射膜作用的驅動側電極的高度變化，藉 由光的衍射調變以驅動側電極 -示器用光強度變換元件亦即光調變器之GLV (Grating Light Valve，可變光栅技術）元件的構成。 ^ 21 s 13 Α - ' ·έ· ^ ^ f r, ^ 22 ± /成有所，胃W薄膜之高融點金屬或其之氮化膜，或是多 =構成的共同之基板側電極23 ’在本例中並列配置^ =基板側電極23交叉且以橋接狀橫跨該基板側電極的6個 樑邵 24 [24,、242、冰、244、24s n n Λ ~ 6]而成。基板側電杯 :及粱=的構成係與上述圖η中所說明為相同構成。； ，”示，在樑部24上之例如由s]n膜構成的，接 構件2 5與基板側電極2 3平行的面上形成有以膜厚⑽ 右的A丨膜構成的兼具反射膜作用的驅動側電極2 6而成。工 矣構件25及設置於其上之兼具反射膜作用㈣動側 也極26所構成的樑部24係通稱為缎帶之部位。 ㈣以兼具反射驅動側電㈣所使用的铭膜 81133 (A1膜)以(n_办曰 十 乂心、勿成膜之金屬者、（2)在可見光區域之 率的波長分今1 ^ a 70 u 4 <反射 化膜成為保：':(3)在A1膜表面所生成的氧化銘自然氧 〜馭以保護反射面等理由來看，作 件材料之金屬最佳。 作為先学構 又，構成橋接構件25的SlN膜(氮化矽膜 CVD法成滕 7 丁 k伴猎由減壓 、勺slN膜，其強度、彈性常數等物理 件25的機械性驅動,m ，、擒接構 參 在^板側私極23與兼具反射膜作用的驅動側電極26之間 :力:M小電壓時，肖由上述靜電現象使樑邵24朝向基板側 電極23而鄰接，又，即使停止施加電壓而分離亦來 的狀態。 不 GLV元件21係藉由與基板侧電極23相對的樑部24之近接 、分離的動作（亦即放置一個樑部的近接、分離的動作卜使 兼具反射膜作用的驅動側電極26的高度互相變化，藉由光 之衍射（與6個樑部24全體相對照射一個光點），以調變驅動 側電極2 6反射的光之強度。 利用靜電引力及靜電反彈力進行驅動的樑部之力學特性 係藉由CVD法等所成膜的SlN膜之物性大致決定，A]膜主要 係扮演鏡部的用色。 【發明内容】 然而，MEMS元件的基板側電極係如上所述，係形成於矽 或Ga As等半導體基板上的絶緣層上或是破璃基板等絕緣性 基板上。使用按雜雜質的多晶矽膜或金屬膜作為其之雷極 材料。然而，上述電極材料為具有結晶構造而在表面產生 凹凸0例如，為多社曰々 m… 電極時，根據AFM(原子間力顯微 銃）刀析，精由嚴密進行製 ^ k步風的溫度控制可達成# 面的粗度RMS(平方自乘平的逞风彳工制表 目石千均）值者，當經過一般的成孚 或習知所實施的半導體製 手法 <艾鄉 < 後，已知可容易生成 20 nm以上的表面凹凸。並 成獲仵 /、#度係依存於材料或形成方法。 该表面凹凸係在電器特灸 ' MbMS TL件的動作特性 以產生大問題，但是特別容 上難 多問題。亦即，如上所述的與 丁屋生许 ^ r 'Λ ^ ii JL 子EMS元件的基板側電極 多位於录具光反射膜作用的驅 1 ，在製造步驟中，下芦心…”权k置。此時 ..,s 0 "勺表面凹凸係依序轉寫在上層膜 ，位於取上層具光學性的 曰胰 ,&、, 蛋〈膜表面上係形成具有已姑 大轉冩的表面凹凸之驅動例電 风迅極，耶即反射膜。 MEMS元件的製造方法之_ 係猎由反覆進行薄膜的積層盥 加工以製作出多層構造，蚨 、/、 …、後選擇性除去多層構造膜的 一個膜使在基板側電極盥模邱 、 w & ，、揉#間具有空隙之所謂製作中命 構造的方法。該例係適用於上述，之MEMS元件之製造： 首先如圖MA所示’例如在石夕基板8上面形成有叫膜等 膜9的基板2上，形成例如由多晶频構成的基板側電極3,在形成 支持^後，於包含基板側電極3的面上形成空隙形成用的犧牲層膜 1 8 0繼而’如圖1 4B所示，在支牲却7 μ ϋ 、4上及犧牲層I8上形成成為樑部 之如氮化邦iN)膜5及驅動側電極材料層之如銘⑽膜4，。铁後，如 圖HC所示，介隔以抗㈣模19圖案化氮切膜5及銘膜4，，以形成 由氮财膜5及銘之驅動側電極4所構成的揉部6。㈣，如圖㈣ 所示，除去犧牲層18在基板側電極3及樑部6之間形成空隙8以製造

SU33.DOC 1223642 出MEMS元件1。 犧牲層18係使用石夕（例如非晶質石夕、多晶碎等）、石夕氧化膜 。當犧牲層18為攻時，例如藉由硝酸與氫氟酸之混合液或 含有氫氟酸的氣體之氣體蝕刻可加以除去，犧牲層“為氧 化膜時，一般係藉由使用氫氟酸溶液或氟化碳氣體之電漿 蝕刻可加以除去。 在以泛種基板側電極⑷與空隙形成用的犧牲層膜⑻及兼 馨 具反射膜作用的驅動側電極⑷的三層構造所製作的光學 元件巾，R_(b) > R_(c)時’在形成三層積層膜時的最上層之表面，上述最大 值的和將具有產生表面凹凸量之可能性。 以光學零件的性能表現時，在以銘（A1)作為反射膜的光學 MEMS兀件中，A1膜的反射率在使用理想的主體Ai膜時岸可 惟若不進行該表面凹凸量的控制，則該反射率將 :。以上僅可獲得85%左右。在極端的情況下，表面將 如陰影籠罩|曼。這種光學河刪元件係如 分的主要部公访+^ ^ 刀放大圖）所示，以多晶矽形成基板側電極3時， /、夕日曰碎膜的表面凹& 兹宜 膜）6的驅動側,Α1Γ 構（仙積層 $ ” ^ )4的表面，將導致以驅動側電極作 為鈿邵的光反射率劣化。 率：二t計上t有問題。M E M S振動子亦即樑部的共振頻 力的負I、支持驅動部的各部位的膜之應力等設 1^是—般現狀係在設計時’各膜的物性值係使用理相 的薄膜狀態之物性值力”乂計算、設計。然而，例如圖：：

81133.DOC -10- 1223642 示，在基板惻電極3存在有〇.3 μΐΏ的半球3時，在其上沉積〇 5 μ m的犧牲層]8，以等方性成膜形成1 3 μ m徑的半球匕，在於 其上’儿積樑邵6，使樑邵6的表面凹凸放大。 樑部的厚度與該！ ·3丨πτ)比技蟀厚時，可當作樑部6的凹凸 進行觀測。然而，當樑部膜厚變薄時，樑部6自身的形狀產 生交化，例如可觀測到如折疊般之構造（參照圖]7)。此時， MEMS兀件係產生無法獲得如設計般的動特性之問題。圖】8 係顯2其例。利用樑部6的膜之張力進行MEMS元件的驅動 時，藉由張力使樑部6的膜形狀從兩端引拉時，伸直成蛇腹 構k 甚土產生近似彈黃的物性值之大的變動。 如此，基板側電極表面的凹凸不僅僅是樑部的表面粗糙 度，共振頻率數等MEMS元件固有參數的變動亦成為主因。 本發明係有鑑於上述的問題點，提供一種謀求樑部表面 的平坦化，降低樑部形狀的不均句，使性能提昇及性能的 均一性提昇之MEMS元件的製造方法。 •有關本發明之MEMS元件的製造方法，係具備有以下步驟 :在基板上形成基板側電極之步,驟；在基板側電極上二成 流動性膜，在該流動性膜之經平坦化的表面上形㈣牲層 7 ’冲，在铋牲層上形成具有驅動側電極的樑部之步驟； 及除去犧牲層的步驟。 1 有關本發明之MEMS元件的製造万法，係在基板上形成其 :側電極之步驟；在基板側電極上介隔以或不介隔以保; 】）形成妆牲層《步驟；在基板側電極上形成流動性膜， 在孩流動性膜之經平坦化的表面上形成犧牲層之步驟及 cSI13：， -11 - 1223642 除去犧牲層的步驟。 有關本發明之MEMS元件的製造方法，由灰、係在基板切 成基板織極之後’在基錢電極上形成流動性膜今 说動性膜經平坦化的表面上依序沉積犧牲層、樣部，因此 使樑邵表面成為沒有凹凸的平坦 ^ 然後，由於除去犧牲 ^ ，因此使具有表面已平坦化的、 功彳則電極 < 樑邵盥其4 側電極相對，可形成具有特定空隙者。 ，、土又 有關本發明之MEMS元件的製i告女-i .4 仟的农之万法，由於係在基板上形 成基板側電極後，在基板側電極上 | ^以或不介隔以保護 月吴叩形成犧牲層，繼而在犧牲層 叙^、 m m以錢性Μ，在該流 腠艾已平坦化表面上形成樑部， 、h七 囚此使樑邯表面成為 叹有凹凸的平坦面。繼而， 、、、 士 ^ α 叫、1糸去犧牲層，因此使具有 衣囬已平坦化的驅動側電極 卩與基板側電極相對，可 形成具有特定空隙者。 【實施方式】 。下，冬照圖面說明本發明的實施形態。 固]土圖3係顯示本發明之μ f νλ ς -施來能 《MEMS^件的製造方法之一實 /。本例係應用在具代表 製造。 '衣改的靜電驅動型MEM.S元件的 首先’如圖1 A所示，在其刼十 形成如^ .土本例中為在半導體基板3 2上 成弋啄膜33之基板3]上 P係伽4 沁成基板側電極34。半導體基板 一’、1】如可使用矽（S])基板、 33供 <、 儿‘（GaAs)基板寺，絕緣膜 J以矽氧化（Sl〇2)膜、氮化矽（smm罢π a jt 4 , 極3 4代〜 〈N ) il吴等形成。基板側電 '1可以按雜雜質的多晶石夕滕、 卜 嗅 至蜃膜等形成，在本例 8Π33 • 12 - :+以私雖雜質的多晶補形成。以多晶碎膜構成的基板 •J l極34之表面34a係如圖3A所示，具有明顯的凹凸。 仏=而，如圖〗B所示，藉由流動化在包含基板側電極34上 的全面上形成表面經平坦化的流動性膜3 5。 孩流動性膜3 5係以如下之方式形成。 例如，藉由CVD(化學氣相成長）法形成摻雜鱗、捧雜测、 或f摻雜上述兩者（磷與硼）的矽氧化膜；所謂PSG(磷碎酸鹽 玻璃）fe、BSG(硼矽酸鹽玻璃）膜。所導入的磷、硼之濃度可 Μ設為7 wt%左右’可使用分別掺雜單—種類者，或使用 摻雜兩者的上述矽酸鹽玻璃膜，在形成以這種摻雜雜質的 矽酸鹽玻璃膜構成的流動性膜35後，以75〇t以上的溫度進 仃回火處理使之流動化，使流動性膜35的表面平滑化。 係藉由以矽甲烷氣體5〇 cc/分與ΝΑ氣體1〇〇 cc/分作為反應 氣體的熱壁型CVD進行。摻雜填的原料係使用叫，摻雜爛 的原料係使用B#6。回火係例如可在氮氣環境下以85〇它進 行3 0分鐘。 其他的例子，係以臭氧與烷氧基矽烷作為原料的cvd法 形成〈矽乳化膜形成流動性膜35之矽酸鹽玻璃膜。例如， 藉由以TEOS(四乙燒基曱石夕义完）與臭氧為原料之常壓cvd法 形成矽氧化膜。成膜條件係將流量設為丁E〇s _· 4〇 cc/分、臭 乳· 3 50 cc/分左右，使用用來輸送臭氧的氧、稀釋的氮， 將基板溫度設為35〇t左右。在以TE〇S/臭氧為原料的cvd 中’-邊流動-邊進行成膜，在使流動性膜35成膜的狀態 下使表面平滑化1咬酸鹽玻璃膜係可以無摻雜膜形成， 81133 1223642 亦可以摻雜雜質的膜（例如B SG膜、PSG膜）形成。以te〇s/ 臭氧構成CVD法之特徵，係階差基板上的覆蓋形狀可獲得 與上例所示的BSG膜、PSG膜、BPSG膜相同的流動形狀。 在本例中，所沉積的無摻雜之二矽氧化膜使基板側電極23 表面的凹凸平坦化，可獲得非常平滑的表面。其他的物性 、膜特性與上述例中之摻雜雜質的矽酸鹽膜與臭氧 〇SCVD氧化膜沒有大的階差，在任一個方法中皆可声得 後述所期望的MEMS元件。在本例中，雖使用1£〇§，^亦 可使用其他例如聚四甲基原甲矽烷、四異丙氧基甲矽烷等 的烷氧基矽烷。此外，由於烷氧基矽烷的碳數變大睁難以 獲得流動形狀，因此為獲得所期望的表 為 ::的膜。又，亦可使用氟化三乙氧基甲錢[(研5〇、)= I含有氟的原料。此時亦可獲得相同的構造，再者由於所 況積的膜含有氟，因此產生可獲得低介電率膜的附加價值 ，對於提昇MEMS元件的特性有助益。 /繼而’如圖1c所示’在流動性膜35的上面成為支持部的 氮化修N)膜、石夕氧化（Si〇2)膜等的絕緣膜 由CVD法等使石夕氧化 J中為精 w u ^ 進仃圖木化，在離開基板 側私極3 4的位置上形成翁 孔化夕膜構成的支持部3 6。 繼而，如圖2A所示，名入 , 王面上形成空隙形成用的犧牲層 ’在本例中為非晶質矽 _ 層37，以與支持部36的面成為同一 面的万式回蝕非晶質矽屙 风為门 、τ 曰 此外，犧牲層3 7除了非曰暂 《外亦可使用非晶質，夕膜、光阻膜 '、-¾ 述樑部之絕緣膜及钱刻 ；持邵36與構成後 速度不同的絕緣膜（例如矽氧化膜、

S1133.DOC -14- 1223642 氮化碎膜等）。然而 ，在控制犧牲層所使用:二 能提昇… 時,m义 *用的膜本身的粒徑成長且不選擇膜種 時，依據本發明，由 Λ, ^ ^ 、、知有使達成平坦化的下部電極/流動 吴、'Α全消失之情況’因此必須特別注意。 ，然後：包含支持部36及犧牲層的非晶質卿7上之全面 ，例如形成1切膜、氮氧化膜等絕緣膜，在本例中形成 鼠化矽膜3 8，更於复μ p 、/、上形成驅動側電極材料層39,，在本例 jA1材料層。圖3八係其放大後的主要部分。驅動側電極 、層係可使用銀Ag膜、銘（A1)主成分的^膜、或是欽丁】 鎢W翻Mo、！旦丁a等高融點金屬膜等。 乡fe而’如圖2B所示，形成抗㈣模4Q，介隔以該抗姓掩 ㈣選擇性餘刻除去驅動侧電極材料層外，及其下的氮化石夕 18 ’並形成支持部36所支持的驅動侧電極⑷電極 化矽膜38所構成的樑部4〗。 一 11 煊而，如圖2C所示，例如藉由XeF2氣體進行氣體姓刻， 除去犧牲層之多晶石夕層37，在基板側電極34(實質上為流動 性膜35)與樑部4]之間形成空隙42，以獲得以懸臂式構成樑

邯41之目的的靜電型MEMS元件43。圖3B係包含其放大的I 部4 1之主要部分。 、^ 茲MEMS元件43係在凹凸明顯的基板側電極34表面擁有 兼具保護膜作用的表面平坦流動性膜3 5，以具有僅距雖 '、云 動性膜3 5特定的空隙42，且使與表面及流動性膜相對向白L 背面被平坦化的樑部4 ]之方式構成。 ' 根據本實施形態的MEMS元件的製造方法，在形成以夕曰 1223642 、夕構成的基板側電極34之後形成流動性㈣，在表面W被 、’Hi動性膜3：)上依序沉積犧牲層37、構成樑部的氣 化t膜38及驅動側電極材料層39,，犧牲層37的表面、氮化 石夕暖3 8的表面及驅動例兩 動幻兒極材料層39,的表面被平坦化，最 悛可形成表面被平坦仆 a 、 一 勺枚邯4 1。I即，例如以A1膜形成 驅動側電極3 9時，A1滕矣& # / 于 腠表面僅反映A1膜的粒子引起之凹凸 。結果，如圖3B所示，可形成平坦性良好的樑部4]。 因而，可獲得樑部4 # #、 〇膜疋均一性，且可降低樑部的膜 7狀又不均，使樑部的物 全〜合… 勿f生值笑動不大。可獲得樑部的膜 王岐不會搖動的MEMS元件。 又’使樑部41的表面凹凸消失，同時由於可降低樑部4] =1力ί等之：此可提高M e m s元件的性能均-性， "里生產咼品質的MEMS元件43。 二Γ用T射或衍射’將在本實施形態嶋的麵s元 g 光開關、或光調變元件等所使用的光- 射率提昇了Λ 反功能的驅動側電極39之光反 射羊“，可謀求光學MEMS元件的光利用效率 。 在上逑實施形能中— 徒开 八☆、中，雖耩由圖案化形成支持 支持部的形成方法亦黑女 、4〕6 ’惟邊 5F另有一種方法。圖4至圖 法之本發明MEMS元 $知用从万 件的1造万法之其他實施形態。 首先，與圖I Β相同，如0 4

L 1 圖ΜΑ π，例如在半道俨其妒U 上形成絕魏狗基錢上 Μ基^ ，在基板側電極34上……化的基板側電極34 上，儿知泥動性膜3 5。繼而斟ν / 的基板全面沉積成s、 μ 丄π對於經平坦化 ，、战為如牲層足非晶質矽膜50。 81133 繼而，如圖4B所示，在非曰所 即與支撐之後所… 貝夕膜50的特定部分上，亦 俊所元成的樑部之支持部 $上形成開孔部5】。 4 ，Po川對應的部 然後’如圖4C所示，“含開孔部 上形成由绍絝/ V , 内〜非日日貝、矽膜5 〇 '.巴、'彖艇（例你氮化矽膜）38、並 層（例如A]材）39,所Μ # ήΑ Λ w '、上 <驅動側電極材料 J所構成的Al/SiN積声塍。产Ll ^ 的例壁所邢成A1/c 七、層肤。在此，在開孔部5】 斤元成的ai/S】n積層膜便 ，：即中心成為空洞的圓柱或是角柱的支支了^ 二:二圖Μ所示’對於氮化德8及驅動側電極材料 ^冓成的職N積層膜進行圖案化，形成由氮切膜38 及其上的驅動例雷叙卩Q % 勁幻电極Μ所構成的樑部41。 層即非晶皙矽膜，如丨承去牲 。在圖5B:，：、 ’獲得目的之卿元件料 “回 於扒支持邵5 2使一方的樑部4 1加長，因# 可獲得所謂懸臂的MEMS構造。 在本實施形態亦可獲得與上述的圖1至圖4的製法相同的 功效。又’本實施形態所製造的MEMS元件44與上述的 MEMS元件43相同’以應用在光開關、光調變元件等所使用 的光學MEMS元件較佳。 圖6至圖8係本發明MEMS元件的製造方法之其他實施形 態。本例係將與上述相同的樑部設為懸臂式應用在具代表 性的靜電驅動型MEMS元件的製造之情況。 首先，如圖6A所示，在基板上本例中為在矽半導體基板 W上形成矽氧化（SiOj膜等絕緣膜33之基板3]上，形成基板 側電極34。基板側電極34係可以摻雜雜質的多晶矽膜、金 H113? 1223642 屬膜等形成，在本例中係以摻雜雜質的多晶石夕膜㈣成。 多晶發膜構成的基板側電極34的表面34a係如圖8八所示’具 有明顯的凹凸。 繼而，如圖6B所示，在基板側電極34的表面形成由絕緣 柄構成的保護膜，在本例中形切氧化膜（叫）膜仏之後， 在基板31的面上藉由CVD法成膜且圖案化成為支持部的氮 f ·]Ν)膜、_匕膜（训2)膜等絕緣膜，在離開基板側電 的位置上形成以氮化矽膜構成的支持部36。 繼而’在全面形成Μ用的犧牲層，在本例中係'形成多 晶石夕層^使與支持部36之面成為相同面的方式蚀刻多晶 矽層37。此外，與上述相同 曰矽腠又外，尚可使 用非θ曰貝石夕膜、光阻膜或是構成支持部36與後述樣部之％ 不同的絕緣膜(例如”化膜、氮化销 寺作為犧牲層3 7。 二：：圖6C所示，在包含支持㈣及犧牲層之多晶妙 η全面上，藉由與上述相同的流動化形成表面被平 二 力性膜35。該流動性膜35與上述相同係在 雜雜質的矽酸鹽破璃膜（例如’ BSC^、psci ^ " 後進行回火處理而形成之万、、/^叫_膜等) 肩抖》Γνη、1 成万法，或以臭氧與烷氧基矽烷為 原枓之CVD法構成的矽膜所形成。 ，=::Γ莫35上例如形成氮切膜、碎氧化膜等絕緣膜 在本叫中係形成氮化矽膜3 8， u U ^ ^ ^ 卉t /、上形成驅動側電極 p ’在本例中域材料層。圖崎 要邵分。與上述相同可使用~膜、铭 /、皮大〜王 b吴銘（AI)王成分之A1膜、或 8113 ~ 18 - 1223642 是鈦ΤΊ、鎢W、鉬Mo、釦 、 a寺之南融點金屬 側電極材料層。 〇挺寺作為驅動 繼而，如圖7A所示，形成光祖掩模4〇,介^井歸 模40選擇性蝕刻除去 I以琢先阻掩 陈去驅動側電極、 膜3S、流動性膜35，支 其下的風化矽 似亂切U所構成的樑部41。*於在 一）

動性膜3 5，因此模,4〗也、 Ψ人h心丨L " 係以驅動側電極3 9、 流動性膜35的三層膜所形成。 虱夕m 日然後，如圖7B所示，除去犧牲層即多晶石夕層〜 曰日矽形成犧牲層3 7時，如上所、十、, 夕 體蝕刻可容！^讀 ^ ’彳職F2lL #構成的氣 梅34(“上A1 猎由除去犧牲層37,在基板側電 一（貝貝上為保護膜46)與樑部4 1 $ η形&—— 樑部以践臂式^^ I 隙42,獲得使 -勺八: 目的之靜電型M E M S元件4 7。圖8 Β係顧 不匕δ其放大的樑部4丨之主要部分。 1 編MS元件47係僅距離凹凸明顯的基板側電柄叫“ :保綱6)所需的空隙42，俾使具有與表面及流動性膜 "的背面具有被平坦化的樑部4]而構成。 ::梅坡璃構成的流動性膜35的膜應力與氮切膜比 认於十分的小，因此依據使用樣態如本例中所亍 樑部4丨下面的流動性膜35。此外 /、可；久留 性υπ , 使用稀虱乳酸除去流動 :、仃⑽界乾燥，可以驅動側電極39與氮 的雙層膜形成樑部41。 7肤 '在上例中，以多晶矽膜形成基板惻電極3 4，為了〆y 成犧牲層37 ’在基板側電極34表面雖形成兼具蝕刻二二 ^113^ π層46 ’惟依據犧牲層3 7的 ‘ ^ A tl ， τ 」4略該保m層4 6。 在此，由於使用可將底 料之非曰 凸正確轉冩在犧牲層薄膜材 〜非日日矽，故與流動性膜3 面盥| , 0 I板倒電極34相對面的下 面Η基板電極34上㈣㈣ ήτ, , Α α Α 衣曲凹凸，雖表示如組合 •又勺概忠圖，惟在犧牲層薄 晶劢士 Α ^ 吴何枓使用多晶矽時，因為多 夕本身具有粒徑分布，故流動 曲構造。 ^ J 5下面形成很大的彎 根據本實施形態的MEMS元件的 構成的基錢電極34、彳呆 “，在形成多晶石夕 保歧46、犧牲層37後，形成流動 扠。5，耩由於其表面3 積構成樑部的氮化烟8及=的流動性膜35上依序沉 舍、α 及驅動側電極材料層39,，與上述 貝她形態相同，氮化矽 $表面、驅動側電極材料層39, 的表面被平坦化，最後可形成表面被平坦化的操部41。 因而，可獲得樑部4 Μ、 A ，且可降低樑部的膜

Mum㈣的物„不產生大的變動。可獲得摔 =膜全體不搖動的咖S元件。又，在樑部4]的表面凹凸 的㈣’由於可降低樑糾的振動數等之不均，因此 可提高MEMS元件的性妒少的 a t 赃崎件43。-性，可大量生產高品質的 利用光的反射或衍射將本實施形態中所製造的職$元 件47應用在光開關或光調^件等較料光學MEMS元 寺使兼作為光反射膜的驅動側電極3 9之光反射率才… ，可謀求光學MEMS元件的光利用效率之提昇。 '升 本發明之流動性膜 D係土少形成於與樑邵41對應的部分

Him -2() - 1223642 之下方。從而，如圖9A、B所示，在包含基板側電極34上之 與樑邵4 1對應的部分上成 、 刀上开/成心動性膜35，以形成抗蝕掩模 51。52部分為開口。使用該抗㈣案覆蓋驅動側電㈣時 ，/藉由蝕刻流動性膜35以獲得圖9B的剖面構造。因此，可 形成具有表面平坦的驅動側電極39之樑部Μ。 在上述的貝施形怨中，樑邵係應用在懸臂式的元件 的製k ’此夕卜’如上述圖12所示的樑部亦可應用在橋接式 的MEMS兀件〈製造。本例係適用於圖i〜圖2步驟之狀況。 、圖10係顯示將本發明之製造方法應用在將樑部設為雙臂 式的MEMS元件的製造。 首先，如圖10A所示，在基板上本例中為在半導體基板U 上形成絕緣膜33的基板31上，形成以多晶⑦構成的基板側 電極34。繼而，在包含基板側電極34的基板31上藉由與上 述相同的流動化形成表面被平坦化的流動性膜。 繼而，如圖10B所示，在被平坦化的流動性膜”上以與基 板側電極34的位置對應的方式，選擇性形成空隙形成用的 犧牲層3 7。 然後，如圖ioc所示，包含犧牲層37上及流動性膜35上依 序形成、且圖案化絕緣膜例如氮化矽膜3 8及驅動側電極材 料3 9’t A1膜，以形成驅動側電極36及成為其下的橋接部之 氮化矽膜38所構成的雙臂式樑部54。 繼而，如圖10D所示，除去犧牲層37，在基板側電極（實 浸上為流動性膜）34與樑邵54之間形成空隙55，獲得以橋接 狀形成樑部54的目的之靜電驅動型MEMS元件56。 81133.DOC -21 - 1223642 此外’將未圖示之樑部設為雙臂式的MEMS元件亦可利用 圖6至圖7的步驟加以製造。 即使在圖]〇所示的MEMS元件的製造方法中，亦可達與上 述實施形態相同的功效。 本&明的MEMS元件的製造方法亦可應用在未圖示的 述GLV元件2]的製造。 上 【發明的功效】 根據本發明之MEMS7t件的製造方法，在犧牲層沉 沉積後形成流動性膜，龚士/ 飞 、^ 风机動丨生腠猎由流動性膜的流動化在被平坦 I膜上形成構成樑部之絕緣膜

側電極，取後可形成 表面被平坦化的樑部。 A 形 m 從而，可獲得樑部的膜之均一 I 且可降低樑邵的膜 狀 < 不均，使樑部的物性值變動不大。 又’使樑部的表面凹凸消失， 翻姓从、 , f由於可降低樑部的据 動特性又不均，因此可提高Mems 1振 可士曰4^ 件的性能之均一性，且 可大f生產鬲品質的MEMS元件。 利用光的反射或衍射，將在本督 件旖m、人I , θ ％態中製造的MEMS元 件I用於光開關、或是光調變元 件睡枯立㈢止, 寺所使用的光學MEMS元 , 幻电極之光反射率提昇 可沐求光學MEMS元件的光利用效 。曰 【圖式簡單說明】 ’、^升 圖丨A至C係顯示本發明之一代

亓株4制、也、土、 ^ 例的靜電驅動型MEMS 兀件的灰免万法之一實施形態的製 m， — 乂步驟圖（其一）。 圖2 A至C係顯示本發明之一代

衣例的靜電驅動型MEMS -22 > 元件的製造方法之一實施形態的製造步驟圖（其二）。 圖3 A係圖2 A的主要部分之放大剖視圖，圖3B係圖2B的主 要邵位之放大剖視圖。 圖4A至C係顯示本發明之一代表例的靜電驅動型mems 元件的製造方法之其他實施形態的製造步驟圖（其一）。 圖5 A及B係顯示本發明之一代表例的靜電驅動型mems 元件的製造方法之其他實施形態的製造步驟圖（其二）。 圖6 A至C係顯示本發明之一代表例的靜電驅動型mems 元件的製造方法之其他實施形態的製造步驟圖（其一）。 圖7 A及B係頭示本發明之一代表例的靜電驅動型μ e μ s 元件的製造方法之其他實施形態的製造步驟圖（其二）。 圖8A係圖4C的主要部分之放大剖視圖，圖8B係圖5£的主 要部位之放大剖視圖。 圖9 A係應用在本發明流動性膜的形成之掩模的陣列圖， 圖9 B係其剖視圖。 圖10A至D係顯示本發明之其他代表例的靜電驅動型 MEMS兀件的製造方法之其他實施形態的製造步驟圖。 圖11係習知的說明所提供的光學MEMS元件的代表例。 圖1 2係習知的說明所提供的光學MEMS元件的代表例。 圖]3A係習知的GLV裝置之構成圖，圖nB係其剖視圖。 圖MA主D係習知的靜電驅動型MEMS元件的製造方法之 製造步驟圖。 圖丨5 硝示習知的靜電驅動型Μ E M S元件的製造方法之 製造步驟圖。 / '〜 8H33 -23 - 圖〗6係下層的凹凸擴大 圖]7係以習知的方法所押::土上層的狀態之說明圖。 圖〗8知以習知的方法省：的‘邰之模形狀的剖視圖 圖式代表符號說 k奸的樑部之模形狀的剖視圖 2] . · GLv元件、22 24 [24]至 246] · · ·樑部、 、h · · ·絕緣膜、· 、36···支持部、37·, • ••驅動側電極材料層 、42 · · ·空隙、43、44 . 47 · · · MEMS 元件、51 . 基板、2 3 ···基板側電極、 叫· · ·基板、32 · · ·半導體基板 •基板側電極、35 ·.·流動性膜 犧牲層、3 8 ···氮化矽膜、3 9， 1 4 0 · · ·抗蝕掩模、4 ] · · ·樑部 • . Μ E M S元件、4 6 · · ·保護膜、 ••開口、5 2 · · ·抗I虫掩模 811 ν" -24 -

Claims (1)

1223642 拾、申請專利範圍： 1 · 一種超小型電氣機械複合體元件之製造方法，其特徵在 於具備有以下步驟： 在基板上形成基板側電極之步驟； 在上述基板側電極上形成流動性膜，且在該流動性膜 之經平坦化的表面上形成犧牲層之步驟； 在上述4钱牲層上形成具有驅動側電極的棵部之步驟 ;及 除去上述犧牲層的步驟。 一種超小型電氣機械複合體元件之製造方法，其特徵在 於具備有以下步驟： 在基板上形成基板側電極之步驟； 在上述基板側電極上介隔以或不介隔以保護膜形成 犧牲層之步驟； 在上述基板側電極上形成流動性膜，在該流動性膜之 經平坦化的表面上形成犧牲層之步驟；及 除去上述犧牲層的步驟。

4.

^ /專利&圍第1項之超小型電氣機賴合體元件 、〜方法，其中係在上述流動性膜使用階差覆蓋形狀 成心動形狀的矽酸鹽破璃膜。 2請專利範圍第2項之超小型電氣機械複合體元件 α造万法’其中在上述流動性膜係使用階差覆蓋形狀 成冼動形狀的矽酸鹽破璃膜。 收申请專利範圍第”之超小型電氣機械複合體元件 81133 製造方$ 形成上心=嶙、硼或含有兩者”酸鹽玻璃膜 熱處理使上'“’在沉積㈣酸鹽破璃膜後進行 如申請I义矽鉍鹽破璃膜的表面平坦化。 ^ 、1範圍第4項之超小型電^ I μ… 製造方法，* 土兒孔機械復合體元件的 /、中係以f粦、硼哎各右 形成上逑仍ρ σ有兩者的矽酸鹽玻璃膜 行…Γ鹽玻璃膜，在沉積㈣酸鹽破輸後進 、、處理使上述矽酸鹽破璃膜的表面平坦化。 如申明專利範圍第3項之超小型電氣 制、皮、 、」土 ^虱機械钹合體元件的 ^ 其中係以臭氧與燒氧基甲錢為原料的CVD ’形成之發氧化膜形成上述矽酸鹽破璃膜。 如申請專利範圍第4項之超小型電氣機械複合體元件的 製造方法，其中係以臭氧與烷氧基曱石夕燒為原料的CVD 法形成之矽氧化膜形成上述矽酸鹽破璃膜。 81133