专利名称：制作悬浮结构的方法
技术领域：
本发明涉及一种制作悬浮结构的方法，特别是涉及一种利用硬化的图案 化光致抗蚀剂层作为悬浮结构的牺牲层，并且可调整牺牲层侧壁形状的制作 悬浮结构的方法。
背景技术：
孩吏机电(micro-electromechanical system, MEMS)才支术为 一种高度集成电 子电路与机械等的新兴技术，并已广泛地被应用于制作各种具有电子与机械 双重特性的元件，例如压力感应器、加速器与微型麦克风等。其中，悬浮结 构常见于各式微机电元件之中，例如微机电共振频率开关、喷墨头及麦克风 等微动件与微结构产品皆包括悬浮结构，然而现有形成悬浮结构的技术仍存 在许多限制。
请参考图1与图2，图1与图2为现有利用湿式蚀刻方式形成悬浮结构 的方法示意图。如图1所示，提供基底IO，且基底IO的正面包括已定义出 图案的结构层14。如图2所示，接着在基底IO及结构层14上方形成图案化 光致抗蚀剂层(未示于图中)，再进行湿式蚀刻工艺，利用蚀刻溶液经由图案 化光致抗蚀剂层的开口来蚀刻部分的基底10,以形成悬浮结构18，之后再 去除图案化光致抗蚀剂层。
基底10的材料通常为硅，并利用氢氧化钾溶液作为蚀刻溶液来蚀刻基 底10，以形成悬浮结构18。由于现有技术使用湿式蚀刻方式形成悬浮结构 18的空洞，因此结构层14的上方必须以图案化光致抗蚀剂层等材料层作为 保护，且结构层14的材料必须局限于不易被蚀刻溶液侵蚀的特定金属。除 此之外，现有方法无法形成具有不同侧壁角度的悬浮结构18，因此无法满足 某些产品的需求，诸多条件大幅缩限了悬浮结构18的应用范围。
另一方面，湿式蚀刻所使用的蚀刻溶液常常会损坏结构层14，或是造成 元件的离子污染。例如氢氧化钾溶液的表面张力就会破坏悬浮结构18的结 构强度，造成悬浮结构18塌陷或沾粘，且基底IO与结构层14会受到氢氧 4b钾溶'液的钾离子污染，进而导致产品元件的整体成品率下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制作悬浮结构的方法，利用硬化的图案化光 致抗蚀剂层作为牺牲层，以解决上述现有的问题。
根据本发明的权利要求，提供一种制作悬浮结构的方法。首先，提供基 底与第一图案化光致抗蚀剂层。之后，加热第一图案化光致抗蚀剂层，使第 一图案化光致抗蚀剂层硬化，并使第一图案化光致抗蚀剂层的边缘圓滑化。 接着，蚀刻第一图案化光致抗蚀剂层，由此调整第一图案化光致抗蚀剂层的 侧壁形状，随后再于基底上方形成第二图案化光致抗蚀剂层，第二图案化光 致抗蚀剂层暴露出部分的第一图案化光致抗蚀剂层与部分的基底。形成第二 图案化光致抗蚀剂层后，在基底、第一图案化光致抗蚀剂层与第二图案化光 致抗蚀剂层上方形成一结构层，再进^f亍剥离工艺(lift off process)以移除第 二图案化光致抗蚀剂层与位于第二图案化光致抗蚀剂层上方的结构层。然后 便可以进行干式蚀刻工艺以移除第 一图案化光致抗蚀剂层，使结构层成为悬 浮结构。
根据本发明的权利要求，另提供一种制作悬浮结构的方法。首先，提供 基底，基底上包括第一图案化光致抗蚀剂层。之后，加热第一图案化光致抗 蚀剂层，使第一图案化光致抗蚀剂层硬化。接着在基底与第一图案化光致抗 蚀剂层上方形成蚀刻掩模，蚀刻掩模暴露出部分的第一图案化光致抗蚀剂 层，然后蚀刻未被该蚀刻掩模所覆盖的第一图案化光致抗蚀剂层，使第一图 案化光致抗蚀剂层能具有预定的侧壁形状，再行移除蚀刻掩模。随后，在基 底与第一图案化光致抗蚀剂层上方形成结构层，再进行干式蚀刻工艺以移除 第一图案化光致抗蚀剂层，使结构层成为悬浮结构。
由于本发明利用硬化的图案化光致抗蚀剂层作为悬浮结构的牺牲层，因 此可在工艺中依产品的规格需求形成具有预定侧壁角度的悬浮结构，并且可 利用干式蚀刻工艺去除图案化光致抗蚀剂层，进而提升产品的整体产能。
为了进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详 细说明与附图。然而附图仅供参考与辅助说明用，并非用来对本发明加以限 制。
图1与图2为现有利用湿式蚀刻方式形成悬浮结构的方法示意图。 图3至图13为本发明一优选实施例制作悬浮结构的方法示意图。 图14为图10所示的悬浮结构的俯^f见示意图。
简单符号说明
10基底14结构层
18悬浮结构30基底
32第一图案化光致抗蚀剂层34蚀刻掩模
36第二图案化光致抗蚀剂层38结构层
40悬浮结构
具体实施例方式
请参考图3至图14,图3至图13为本发明一优选实施例制作悬浮结构 的方法示意图，而图14为图10所示的悬浮结构40的俯视示意图。如图3 所示，首先提供基底30,基底30的材料可为硅质基底或硅覆绝缘基底等， 但不局限于此。基底30的正面包括第一图案化光致抗蚀剂层32作为悬浮结 构40的牺牲层。如图4所示，接着加热第一图案化光致抗蚀剂层32，例如 可利用加热烤箱或加热平板来烘烤基底30与第一图案化光致抗蚀剂层32， 减少第一图案化光致抗蚀剂层32内的溶剂，增加其附着力，使第一图案化 光致抗蚀剂层32硬化，同时并使得第一图案化光致抗蚀剂层32的边缘圆滑 化。
如图5所示，随后在基底30与第一图案化光致抗蚀剂层32上方形成蚀 刻掩模34,且蚀刻掩模34暴露出部分的第一图案化光致抗蚀剂层32，例如 暴露出所欲调整的第一图案化光致抗蚀剂层32的边缘部分。蚀刻掩模34可 包括金属、硅、氧化物或氮化物等材料，依工艺的需求而定。如图6所示， 接着进行蚀刻工艺，经由蚀刻掩模34的开口来蚀刻下方的第一图案化光致 抗蚀剂层32，使第一图案化光致抗蚀剂层32具有垂直侧壁。尤其注意的是， 第一图案化光致抗蚀剂层32的蚀刻工艺可随着所欲制作的元件结构的需求 不同来调整，举例来说，此处可进行等离子体蚀刻工艺(plasma etching process) 或反应性离子蚀刻工艺(reactive ion etch process, RIE process)来蚀刻第 一 图案化光致抗蚀剂层32，并利用工艺参数的不同来调整第 一图案化光致抗蚀剂 层32的侧壁角度，除了图6所示的垂直侧壁外，本发明亦可形成图7所示 的向外倾斜侧壁、图8所示的向内倾斜侧壁、甚至是图9所示的圓弧状侧壁。
如图10与图14所示，在形成所需的第一图案化光致抗蚀剂层32侧壁 后，先行移除蚀刻掩模34,然后再于基底30上方形成第二图案化光致抗蚀 剂层36,且第二图案化光致抗蚀剂层36暴露出部分的第一图案化光致抗蚀 剂层32与部分的基底30。其中，第二图案化光致抗蚀剂层36所暴露出的部 分即为预定的悬浮结构的结构层所在位置。如图11所示，形成第二图案化 光致抗蚀剂层36后，在基底30、第一图案化光致抗蚀剂层32与第二图案化 光致抗蚀剂层36上方形成结构层38。此优选实施例的结构层38利用沉积工 艺所形成的金属层，但结构层38的材料并不限于此，而可视元件需求或工 艺考虑选用各种金属、单晶硅、非晶硅、多晶硅或是其它不同材料，并可依 据所需的材料利用不同工艺加以形成，例如化学气相沉积工艺、物理气相沉 积工艺或 工艺。
如图12所示，接着再进行剥离工艺，利用湿式蚀刻等方式移除第二图 案化光致抗蚀剂层36，同时即可移除位于第二图案化光致抗蚀剂层36上方 的结构层38，留下基底30上方与第一图案化光致抗蚀剂层32上方的结构层 38。如图13所示，接着进行干式蚀刻工艺，利用干式化学蚀刻或反应性离 子蚀刻等方式蚀刻掉第一图案化光致抗蚀剂层32,使结构层38形成所需的 悬浮结构40。
综上所述，由于本发明利用硬化的图案化光致抗蚀剂层作为悬浮结构的 牺牲层，因此后续可利用干式蚀刻工艺去除图案化光致抗蚀剂层，避免湿蚀 刻溶液的表面张力损坏悬浮结构，进而保护悬浮结构免受破坏而塌陷、沾駐 于芯片表面。此外，由于加热硬化过的图案化光致抗蚀剂层可具有圓滑的边 缘，因此后续形成于图案化光致抗蚀剂层上方的结构层可以密合地覆盖于其 上，不易产生角落覆盖不佳的现象，进而增加悬浮结构的强度，避免悬浮结 构受到角落覆盖不佳的现象影响而断裂。由此可知，本发明制作悬浮结构的 方法可提供悬浮结构优选的保护，进而提升产品的整体产能。
另一方面，由于本发明可利用各式蚀刻工艺来调整硬化的图案化光致抗 蚀剂层的侧壁形状，因此可轻易地使悬浮结构具有两种以上不同侧壁角度， 以符合各种微机电元件的设计需求，同时降低工艺成本。再者，由于本发明
利用硬化的图案化光致抗蚀剂层作为牺牲层，并且以干式蚀刻工艺去除图案 化光致抗蚀剂层，因此结构层的选用无须再局限于可抗氬氧化钾溶液侵蚀的 特定金属，凡是可镀膜与沉积至光致抗蚀剂层表面上的金属皆可应用于此， 大幅地提升了结构层的适用范围。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的等同变 化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种制作悬浮结构的方法，包括提供基底，该基底上包括第一图案化光致抗蚀剂层；加热该第一图案化光致抗蚀剂层，使该第一图案化光致抗蚀剂层硬化，并使该第一图案化光致抗蚀剂层的边缘圆滑化；蚀刻该第一图案化光致抗蚀剂层，以调整该第一图案化光致抗蚀剂层的侧壁形状；在该基底上方形成第二图案化光致抗蚀剂层，该第二图案化光致抗蚀剂层暴露出部分的该第一图案化光致抗蚀剂层与部分的该基底；在该基底、该第一图案化光致抗蚀剂层与该第二图案化光致抗蚀剂层上方形成结构层；进行剥离工艺以移除该第二图案化光致抗蚀剂层与位于该第二图案化光致抗蚀剂层上方的该结构层；以及进行干式蚀刻工艺以移除该第一图案化光致抗蚀剂层，使该结构层成为悬浮结构。
6. 如权利要求5所述的方法，其中该第一图案化光致抗蚀剂层的该预定 的侧壁形状为垂直侧壁。
7. 如权利要求5所述的方法，其中该第一图案化光致抗蚀剂层的该预定 的侧壁形状为向外倾斜側壁。
8. 如权利要求5所述的方法，其中该第一图案化光致抗蚀剂层的该预定 的侧壁形状为向内倾斜侧壁。
9. 如权利要求5所述的方法，其中该蚀刻掩模的材料包括金属。
10. 如权利要求5所述的方法，其中该结构层的材料包括金属、单晶硅、 非晶硅或多晶硅。
11. 如权利要求5所述的方法，其中蚀刻未被该蚀刻掩模所覆盖的该第 一图案化光致抗蚀剂层的步骤利用等离子体蚀刻工艺或反应性离子蚀刻工艺
12. 如权利要求5所述的方法，其中该干式蚀刻工艺包括干式化学蚀刻 工艺或反应性离子蚀刻工艺。
全文摘要
本发明提供一种制作悬浮结构的方法。首先，提供基底，基底上包括加热硬化的图案化光致抗蚀剂层。之后，蚀刻硬化的图案化光致抗蚀剂层，使图案化光致抗蚀剂层具有预定的侧壁形状。接着在部分的基底与部分的图案化光致抗蚀剂层上方形成结构层，随后再进行干式蚀刻工艺以移除图案化光致抗蚀剂层，使结构层成为悬浮结构。
文档编号B81C1/00GK101096267SQ20061010064
公开日2008年1月2日 申请日期2006年6月30日 优先权日2006年6月30日
发明者康育辅, 杨辰雄 申请人:探微科技股份有限公司