形成抗沾粘涂层的方法与抗沾粘涂层的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电子元件的工艺，且本发明特别涉及一种形成抗沾粘涂层的方法 及由其所形成的涂层。
【背景技术】
[0002] 目前的电子产品不但具有多功能且普遍配置光学元件，或能够与其他光学装置搭 配使用。微机电系统（Micro-electro-mechanical system,简称MEMS)装置，特别是微镜阵 列（micromirror arrays),广泛用于许多光学装置（optical devices)或视觉产品（vision products)中，如大型投影引擎（large-scale projection engines)、携带式投影机、变焦 镜头（zoom lenses)或甚至全像式显示器（holographic displays)。
[0003] 针对MEMS装置已经知道具有沾粘问题，所谓沾粘会发生在微结构的表面附着力 (surface adhesion forces)高于机械恢复力（mechanical restoring forces)时。而难 以改善沾粘问题是许多MEMS装置在制造与操作上的重大阻碍。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种处理半导体装置的表面的方法。半导体装置的表面处理方法包 含在抗沾粘涂层（anti-stiction coating,简称ASC)沉积之前使用原子层沉积（atomic layer deposition,简称ALD)工艺来使表面活化，以形成抗沾粘涂层对表面产生强化学键 的环境。此外，本发明提供一种在半导体装置的表面上形成抗沾粘涂层的方法并提供由其 所制造的抗沾粘涂层。
[0005] 本发明提供一种在半导体装置的表面上形成抗沾粘涂层的方法。将半导体装置 表面送入反应室后，对半导体装置进行原子层沉积（ALD)过程。在反应室中，以三甲基铝 (trimethyl aluminum,简称TMA)与水（H20)的交替反应循环进行原子层沉积过程，于半导 体装置的表面上沉积氧化铝薄膜。在反应室内ALD过程终止于TMA循环而形成反应表面。 在提供至少一氟化成分进入反应室后，透过氟化成分与TMA的反应在半导体装置的表面上 形成抗沾粘涂层。
[0006] 本发明提供一种在半导体装置的表面上形成抗沾粘涂层的方法。将半导体装置的 表面送至第一反应室后，对半导体装置进行原子层沉积（ALD)过程。在第一反应室中，以三 甲基铝（TMA)与水（H20)的交替反应循环进行原子层沉积过程，于半导体装置的表面上沉 积氧化铝薄膜。在第一反应室中，ALD过程终止于H20循环。在第二反应室中，于装置的表 面上进行ALD过程的至少一 TMA循环以形成反应表面。在对第二反应室提供至少一氟化成 分后，透过氟化成分与TMA的反应在半导体装置的表面上形成抗沾粘涂层。
[0007] 根据实施例，亦提供透过上述方法所取得的半导体装置的表面上的抗沾粘涂层。
[0008] 为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式 作详细说明如下。
【附图说明】
[0009] 纳入所附图示提供对于发明的进一步理解，并并入且构成本说明书的一部分。图 示说明本发明的实施例，搭配叙述以解释本发明的原理。
[0010] 图1是依据本发明一实施例说明在半导体装置的表面上形成抗沾粘涂层的方法 的流程图。
[0011] 图2是依据本发明另一实施例说明在半导体装置的表面上形成抗沾粘涂层的方 法的流程图。
【具体实施方式】
[0012] 处理沾粘问题的一种有效方法是对微机电系统（MEMS)装置的表面提供低能量 表面涂层，且该涂层可帮助降低表面能量并减少作用于表面上的毛细作用力（capillary forces)或静电力（electro-static forces)。MEMS装置（s)较佳例如是MEMS微镜阵列。
[0013] 基于抗沾粘涂层对半导体装置（如MEMS装置）的重要性，提供一种处理半导体装 置的表面的方法。表面处理方法包含在抗沾粘涂层沉积之前使用原子层沉积（ALD)过程来 使欲沉积表面活化，以创造能使抗沾粘涂层对表面产生强化学键的环境。此外，提供一种在 半导体装置（如MEMS装置）的表面上形成抗沾粘涂层的方法并提供由其所制造的抗沾粘 涂层。
[0014] 本发明透过在MEMS装置的金属氧化表面上形成自组装单分子层 (self-assembled monolayers,简称SAMs)以提供抗沾粘涂层（ASC)。本发明的抗沾粘涂层 透过化学键在预定表面上形成，两者粘附越佳，且所取得的能够降低表面能量的抗沾粘涂 层（ASC)变得更耐用。因为本发明所提供的抗沾粘涂层以颇强的化学键附着至MEMS装置 的预定表面，本发明所提供的ASC就算在持续操作中其抗降解性或耐磨损性更好。
[0015] 抗沾粘涂层的形成可透过氟化成分与活化金属氧化物反应形成自组装单分子层 (SAM)而得。氟化成分一般而言包含至少一个或更多羧基（-C00H)且例如是2, 2, 3, 3, 4, 4， 5, 5, 6, 6, 7, 7, 8, 8, 9, 9, 10, 10, 10-十九氟癸酸（2, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 5, 6, 6, 7, 7, 8, 8, 9, 9, 10, 10 ，l〇-nonadecafluorodecanoic acid)，亦称作全氟癸酸（perfluorodecanoic acid，PFDA)。
[0017] 在一实施例中，在原子层沉积反应室中可透过A1(CH3)3(三甲基铝，简称TMA)与 H20的交替暴露回合以原子层沉积法，将至少一层氧化铝（A1203)薄膜沉积至MEMS装置的预 定表面。可将透过原子层沉积的氧化铝（A1203)薄膜覆盖于任何适用的基板，所谓适用的基 板包含半导体基板（如硅基板或锗基板、砷化镓基板或磷化铟基板）或聚合基板。较佳的 是，透过ALD将氧化铝（A1203)薄膜沉积于形成有一或多个MEMS装置的硅基板之上且沉积 于MEMS装置的表面上。
[0018] 在一实施例中，在反应室中，该表面交替暴露于TMA(三甲基铝，亦即A1(CH3) 3) 与H20(也就是TMA与H20交替循环）来进行ALD过程，以在MEMS装置的表面上沉积氧化 铝（A1203)薄膜。ALD过程终止于TMA暴露的回合（即TMA循环），会使MEMS装置的沉积 表面活化并形成反应表面。以羧基铝表面上的TMA沉积为例，TMA(A1(CH3)3)的化学反应 概述如下。如果ALD过程终止于TMA循环，羧基铝表面与TMA反应且TMA的甲基与羟基 (-OH)的氢⑶耦合以形成甲烷气体（CH4)。在此，失去甲基的TMA(A1(CH3) 3)以二甲基铝 (dimethylaluminum)，简称 DMA 或以（A1(CH3)2)表示。在本案例中，（A1(CH3)2)的铝（A1)原 子连接至羧基铝表面的氢氧基的剩余氧，而（A1(CH3)2)的剩余两个甲基则可在下一步骤中 与氟化成分的羧基（-COOH)反应以形成双配位基化学键（bidentate chemical bond)。换 言之，活化MEMS装置的表面并形成以DMA为终端的反应表面。接着提供氟化成分进入反应 室。氟化成分的羧基（-C00H)可和反应表面上的DMA(A1(CH3)2)的可用甲基反应，在其间形 成C00-A1双配位基化学键，故而形成氟化成分的自组装单分子层（SAM)，其并作为MEMS装 置表面上的抗沾粘涂层。以此方式，得以在MEMS装置的表面上透过相对强的键合而建立粘 着力强的抗沾粘涂层。
[0019] 在以上实施例中，需注意的是在抗沾粘涂层的沉积完成之前，不能将反应表面暴 露于空气或大气环境中。因为覆盖过量TMA的反应表面不得暴露于周围空气，这将使反应 表面降解。亦即，ALD过程与ASC涂层过程（ASC沉积过程）可在不同的反应室中进行，但 装置或基板必须在控制的环境中而于两反应室之间传递。在受到控制的环境中，装置或基 板不会暴露于空气或大气环境中。
[0020] 图1是依据本发明一实施例说明在半导体装置的表面上形成抗沾粘涂层的方法 的流程图。参照图1，在本实施例中，抗沾粘涂层的形成方法的步骤如下。在步骤S110中，将 半导体装置表面提供至反应室。较佳情况，半导体装置可以是例如MEMS装置，特别是MEMS 微镜阵列。在步骤S120中，在ALD反应室（ALD沉积室）中，以TMA与H20的交替反应循环 来进行ALD过程，使半导体装置的表面上沉积氧化铝薄膜。TMA循环或H20循环的回合数目 可随着反应条件（如反应温度）改变，并取决于所欲形成ALD薄膜的需求（如厚度、光学和 /或电学性质）而有所改变。在步骤S130中，在ALD反应室中，ALD过程终止于TMA循环以 形成反应表面。在此，如上所述，经由最终的TMA循环来活化装置的表面，而形成以DMA为 终端的反应表面，因此提供以甲基为终端基的反应表面或覆盖甲基的反应表面。
[0021] 在步骤135中，在控制的环境下将半导体装置从ALD反应室传递至后续的ASC反 应室（ASC沉积室）。在良好控制的环境下，以惰性气体（如N2气体）保存或隔离装置 或基板而不暴