專利名稱：微懸浮結構的制造方法
技術領域：
本發明涉及一種微結構的制造方法，特別涉及一種微懸浮結構的制造方法。
背景技術：
目前微懸浮結構的制造方法主要可區分為面型微加工(surfacemicromachining)以及體型微加工(bulk micromachining)兩種方式。
請參照圖1A至圖1C所示，公知一種利用面型微加工技術所制作的微懸浮結構，其中在基板11上形成犧牲層12(如圖1A所示)，接著再于犧牲層12及部分的基板11上形成微結構13，并于微結構13上形成開孔131以暴露出部分的犧牲層12(如圖1B所示)，最后利用特定的蝕刻劑由開孔131填入并將犧牲層12移除，即可形成微懸浮結構(如圖1C所示)。
此種制法由于需要犧牲層12配合使用，且犧牲層12的厚度一般至少需要2μm(微米)，因此所形成的微懸浮結構的表面粗糙度也會相對地增加，因此若應用于對表面粗糙度較為敏感的元件，例如體聲波(Film BulkAcoustic wave)或光開關元件，即需要額外的平坦化工藝。
請再參照圖2A及圖2B所示，公知一種利用體型微加工技術所制作的微懸浮結構，其中在基板21上形成微結構22(如圖2A所示)，接著再從基板21相對于微結構22的表面221利用蝕刻技術移除部分的基板21，以形成微懸浮結構(如圖2B所示)。
由于一般基板21的厚度為數百μm(微米)，因此此種制法需要較久的蝕刻時間，且在懸浮區的基板21被完全移除，亦會使得整體結構較為脆弱。
另一種體型微加工技術所制作的微懸浮結構，如圖3A及圖3B所示，其中在基板31上形成微結構32，并在微結構32上形成開孔321以暴露出部分的基板31(如圖3A所示)，其中基板31具有特定方向的晶格，再利用蝕刻劑由開孔321填入以移除部分的基板31并形成空穴311，以形成微懸浮結構(如圖3B所示)；但此種制法需要由具有特定晶格的基板31及各向異性蝕刻劑配合使用(如單晶硅配合氫氧化鉀)，才能使得蝕刻劑僅往某一特定方向移除部分的基板31，其缺點為基板31的材料需具有特定的晶格方向，因此無法應用于非晶或多晶的基板材料。
若是利用一般常用的各向同性蝕刻劑填入開孔321中以移除部分的基板31并形成空穴311，由于使用各向同性蝕刻劑的關系，其正向D1蝕刻及側向D2蝕刻的距離會大約相等，當側向D2蝕刻距離需要較長時，正向D1蝕刻的距離亦會相對地加長，如此一來將耗費微結構所占有的面積，同時也使開孔位置受到限制，亦使得微結構的區域與形狀受到限制，整體微懸浮結構也較為脆弱。
承上所述，公知的微懸浮結構的制造方法，不論是面型微加工或是體型微加工，皆存在著結構、工藝及或材料選用的問題，而使得微懸浮結構的特性無法有效控制。因此，如何提供一種可提高元件特性、不受材料晶格限制且不需長時間蝕刻的微懸浮結構的制造方法，實屬當前重要課題之一。

發明內容
有鑒于上述課題，本發明的目的為提供一種利用材料附著力的差異而進行蝕刻的微懸浮結構的制造方法。
因此，為達上述目的，依據本發明的一種微懸浮結構的制造方法，包括下列步驟提供具有一表面的基板；形成覆蓋于部分表面的第一沉積層；形成覆蓋第一沉積層及部分表面的第二沉積層，其中第一沉積層與基板的附著力小于第二沉積層與基板的附著力；形成開孔，以將基板的部分表面暴露于第二沉積層；由開孔填入蝕刻劑，并依據附著力的差異以移除部分基板，而在基板與第一沉積層及第二沉積層之間形成空穴。
承上所述，因依據本發明的一種微懸浮結構的制造方法，利用第一沉積層與基板的附著力及第二沉積層與基板的附著力的差異，而蝕刻劑則較容易沿著附著力較差的沉積層與基板間滲入，其中附著力的差異指材料之間晶格的差異、結晶的缺陷或表面雜質的含量，通過適當地選擇沉積層的材料，即可控制所需要的懸浮區(空穴)的形狀及大小。


圖1A至圖1C為顯示公知微懸浮結構利用面型微加工的制造方法的示意圖；圖2A及圖2B為顯示公知微懸浮結構利用體型微加工的制造方法的示意圖；圖3A至圖3C為顯示公知微懸浮結構利用體型微加工的制造方法的另一示意圖；圖4為顯示依據本發明第一實施例的微懸浮結構的制造方法的流程圖；圖5A至圖5D為顯示依據本發明第一實施例的微懸浮結構的制造方法的示意圖；圖6為顯示依據本發明第二實施例的微懸浮結構的制造方法的流程圖；以及圖7A至圖7F為顯示依據本發明第二實施例的微懸浮結構的制造方法的示意圖。
附圖標記說明11基板311空穴12犧牲層 32微結構13微結構 321開孔131開孔 41基板21基板411表面22微結構 412空穴221表面 42第一沉積層31基板43第二沉積層431開孔 541開孔51基板D1正向511表面 D2側向512空穴 S01-S05第一實施例的流程步驟52第一沉積層 S11-S16第二實施例的流程步驟53第二沉積層 54第三沉積層具體實施方式
以下將參照相關附圖，說明依據本發明優選實施例的一種微懸浮結構的制造方法，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
請參照圖4所示，本發明第一實施例的微懸浮結構的制造方法包括步驟S01-S05。
請參照圖5A所示，步驟S01提供具有表面411的基板41。步驟S02形成覆蓋于基板41的部分表面411的第一沉積層42，其中第一沉積層42的厚度小于1000(Angstrom，埃)。在本實施例中，基板41的材料可為單晶、多晶或非晶材料。
請參照圖5B所示，步驟S03形成覆蓋第一沉積層42及基板41的部分表面411的第二沉積層43。步驟S04形成開孔431，開孔431穿過第二沉積層43使基板41的部分表面411暴露。在本實施例中，第一沉積層42與基板41的附著力小于第二沉積層43與基板41的附著力。其中，附著力的差異取決于材料之間晶格的差異、結晶的缺陷或是表面雜質的含量的不同。
另外，本實施例中，第二沉積層43為一微結構，例如系為一薄膜體聲共振器(Film Bulk Acoustic Resonator，FBAR)，其由在二電極之間夾設壓電材料(piezoelectric material)而制成，但不應以此為限。
請參照圖5C所示，步驟S05由開孔431填入一蝕刻劑，并依據附著力的差異以將部分的基板41移除，而在基板41與第一沉積層42及第二沉積層43之間形成空穴412。在本實施例中，由于第一沉積層42與基板41的附著力小于第二沉積層43與基板41的附著力，因此蝕刻劑較容易由第一沉積層42與基板41之間滲入，而使得側向蝕刻比正向蝕刻快，如此一來，微懸浮結構的整體結構強度將不會因懸浮區(空穴)412過大而導致結構脆弱的問題產生。
請參照圖5D所示，在本實施例中，還包括移除第一沉積層42的步驟。在本實施例中，第一沉積層42利用蝕刻，例如濕蝕刻(wet etching)的方式加以移除。
以上為依據本發明第一實施例的微懸浮結構的制造方法，其說明當微結構可直接依附于基板的實施例，以下為依據本發明的第二實施例的微懸浮結構的制造方法，其說明微結構無法依附于基板的實施例。
請參照圖6所示，本發明第二實施例的微懸浮結構的制造方法包括步驟S11-S16。
請參照圖7A所示，步驟S11提供具有表面511的基板51。步驟S12形成覆蓋于基板51的部分表面511的第一沉積層52，其中第一沉積層52的厚度小于1000(Angstrom，埃)。在本實施例中，基板51的材料可為單晶、多晶或非晶材料。
請參照圖7B所示，步驟S13形成覆蓋第一沉積層52及基板51的部分表面511的第二沉積層53，其中第二沉積層53的厚度小于1000(Angstrom，埃)。在本實施例中，第一沉積層52與基板51的附著力小于第二沉積層53與基板51的附著力。其中，附著力的差異取決于材料之間晶格的差異、結晶的缺陷或是表面雜質的含量的不同。
請參照圖第7C，步驟S14形成覆蓋第二沉積層53的第三沉積層54。步驟S15形成開孔541，開孔541依序穿過第二沉積層53與第三沉積層54，使基板51的部分表面511暴露。在本實施例中，第三沉積層54與前述實施例的第二沉積層42相同，其為微結構，例如為薄膜體聲共振器等，但不應以此為限。
請參照圖7D所示，步驟S16由開孔541填入蝕刻劑，并依據附著力的差異以將部分的基板51移除，而在基板51與第一沉積層52及第二沉積層53之間形成空穴512。在本實施例中，由于第一沉積層52與基板51的附著力小于第二沉積層53與基板51的附著力，因此蝕刻劑較容易由第一沉積層52與基板51之間滲入，而使得側向蝕刻比正向蝕刻快，優選地，側向蝕刻的長度可為正向蝕刻的長度5倍以上，如此一來，微懸浮結構的整體結構強度將不會因懸浮區(空穴)512過大，而導致如現有技術所述般的結構脆弱的問題產生。
請參照圖7E及圖7F所示，在本實施例中，還包括移除第一沉積層52及第二沉積層53的步驟。在本實施例中，第一沉積層52及第二沉積層53可利用蝕刻，例如濕蝕刻的方式加以移除。
綜上所述，因依據本發明的一種微懸浮結構的制造方法，利用選用與基板的附著力有差異的沉積層，而使得蝕刻劑較容易沿著附著力較差的沉積層與基板之間滲入以形成空穴，其中附著力的差異指材料之間晶格的差異、結晶的缺陷或表面雜質的含量，通過適當的選擇沉積層的材料，即可控制所需要的懸浮區(空穴)的形狀及大小。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明的精神與范疇，而對其進行的等同修改或變更，均應包含于權利要求的范圍中。
權利要求
1.一種微懸浮結構的制造方法，包括下列步驟提供基板，具有一表面；形成覆蓋于部分所述表面上的第一沉積層；形成覆蓋所述第一沉積層及部分所述表面的第二沉積層；形成開孔，所述開孔穿過所述第二沉積層使所述基板的部分所述表面暴露；以及由所述開孔填入蝕刻劑，以移除部分所述基板而形成一空穴。
2.如權利要求1所述的微懸浮結構的制造方法，其中所述第一沉積層與所述基板的附著力小于所述第二沉積層與所述基板的附著力。
3.如權利要求1所述的微懸浮結構的制造方法，還包括移除所述第一沉積層，其中所述第一沉積層利用濕蝕刻或是等效蝕刻方式移除。
4.如權利要求1所述的微懸浮結構的制造方法，其中所述第一沉積層的厚度小于1000。
5.如權利要求1所述的微懸浮結構的制造方法，其中所述第二沉積層為一微結構或一薄膜體聲共振器。
6.一種微懸浮結構的制造方法，包括下列步驟提供基板，具有一表面；形成覆蓋于部分所述表面上的第一沉積層；形成覆蓋所述第一沉積層及部分所述表面的第二沉積層；形成覆蓋所述第二沉積層的第三沉積層；形成開孔，所述開孔依序穿過所述第二沉積層以及所述第三沉積層，使所述基板的部分所述表面暴露；以及由所述開孔填入蝕刻劑，以移除部分所述基板而形成空穴。
7.如權利要求6所述的微懸浮結構的制造方法，其中所述第一沉積層與所述基板的附著力小于所述第二沉積層與所述基板的附著力。
8.如權利要求6所述的微懸浮結構的制造方法，還包括移除所述第一沉積層，其中所述第一沉積層利用濕蝕刻或是等效蝕刻方式移除。
9.如權利要求6所述的微懸浮結構的制造方法，其中所述第一沉積層和所述第二沉積層的厚度小于1000。
10.如權利要求6所述的微懸浮結構的制造方法，還包括移除所述第二沉積層，其中所述第二沉積層系利用濕蝕刻或是等效蝕刻方式移除。
11.如權利要求6所述的微懸浮結構的制造方法，其中所述第三沉積層為一微結構或一薄膜體聲共振器。
12.如權利要求1或6所述的微懸浮結構的制造方法，其中所述基板的材料可為單晶、多晶或非晶材料。
全文摘要
一種微懸浮結構的制造方法包括以下步驟提供具有一表面的基板；形成覆蓋于部分該表面的第一沉積層；形成覆蓋該第一沉積層及部分該表面的第二沉積層，其中該第一沉積層與該基板的附著力小于該第二沉積層與該基板的附著力；形成開孔，該開孔穿過第二沉積層使基板的部分表面暴露；以及由該開孔填入蝕刻劑以移除部分該基板，而在該基板上形成空穴。
文檔編號B81C1/00GK101049903SQ200610074040
公開日2007年10月10日 申請日期2006年4月4日 優先權日2006年4月4日
發明者李政璋, 廖學國, 陳世鵬, 邢泰剛, 陳煌坤 申請人:臺達電子工業股份有限公司