蚀刻含硅材料的物质的方法以及形成微机械结构的方法技术

本发明专利技术提供一种蚀刻含硅材料的物质的方法以及形成微机械结构的方法。本发明专利技术的蚀刻含硅材料的物质的方法，包括：对一硅材料提供一含胺蚀刻剂；以及蚀刻该硅材料。本发明专利技术的形成微机械结构的方法包括：提供至少一微机械结构层于一基底上方，微机械结构层是被一牺牲硅层所支撑着；利用一含胺蚀刻剂同时地蚀刻牺牲硅层以及前段步骤所造成的聚合物残留物。也就是说，本发明专利技术在使用含胺蚀刻剂的后段清洁程序中，一并去除牺牲层以及聚合物残留物，而不需增加额外的蚀刻制程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种形成微机械结构(micromechanicalstructure)的方法，特别是有关于一种在微机电结构(microelectromechanical structure，MEMS)制程中，蚀刻牺牲硅层的方法。
技术介绍
在制造半导体元件和M EMS的制程中，经常使用具有选择性的蚀刻剂来去除多层结构中的牺牲层或区域，而留下相邻的层或区域。目前的MEMS结构已经发现有相当多的应用，例如惯性测量(inertial measurement)、压力感测、热测量、微射流(micro-fluidics)、光学元件、射频通讯元件…等等，且其应用范围仍不断成长中。MEMS结构的一应用例是反射式空间光调制器(spatial light modulator，SLM)，其为一种包含有众多偏向镜面板(deflectable mirrors)的一平面阵列，每一偏向镜面板的尺寸相当微小。上述空间光调制器通常用来当作高解析度且大萤幕投射装置的微显示系统(micro-display system)。牺牲层在上述元件制程中，是被沉积的镜面材料所覆盖。一旦镜面结构完成时，就会将该牺牲层除去而形成一间隙(gap)于镜面板与基板之间，且该镜面板是通过一微枢纽(microhinge)而与基板结合。该间隙和该微枢纽使具有自由移动特性的镜面板能够进行偏向。上述空间光调制器已揭示于许多文献中，例如美国专利第6356378号。然而，要成功地完成包含去除牺牲层的结构制程，则必须依赖蚀刻制程的选择性能力。例如对于偏向镜面板结构而言，各层的厚度和横向尺寸、间隙宽度以及微枢纽的完整度等等因素，是能够得到均匀微机械性质以及无缺陷产品的制程良率与否的重要关键。而影响这些关键因素的重要原因之一，就是蚀刻制程的品质。也就是说，若能增加相对于相邻功能层的牺牲层的蚀刻选择比，则元件性能、一致性与良率都能获得改善。在MEMS制程中，用来去除多层结构中的牺牲层或区域的蚀刻剂通常是采用钝气氟化物或卤素氟化物。这些蚀刻剂是以气态的方式，相对于其他材料而选择蚀刻硅，上述其他材料例如是含硅的化合物、金属或金属化合物。而上述蚀刻剂的蚀刻选择比并非无限大，而可能会因为机台、制程、材料、反应条件等的不同而会有不同的效果。例如XeF2就能显现400∶1～500∶1的高蚀刻选择比。然而，对于现行的半导体制程来说，XeF2蚀刻设备(etcher)是一种特殊且高价的设备，因而增加了设备成本与材料成本。除此之外，由于一般的牺牲层相当厚(例如2000以上)，这会使XeF2蚀刻设备需要相当长的时间来进行蚀刻，而降低生产效率。在美国专利公开第20020197761号中，Patel有揭示一种释放(release)微机械结构的方法。该方法的第一蚀刻是使用CH4或C4H8的蚀刻剂来物理性或物理性及化学性地去除部分牺牲材料。然后进行第二蚀刻，即使用XeF2、IF5、IF7或BrF3来化学性地去除额外的牺牲材料。尽管该方法能有效去除牺牲材料，但是却还是要需要特殊且高价的例如是XeF2的干式蚀刻设备。在美国专利第6290864号中，Patel有揭示一种MEMS制程中的气相蚀刻程序。该方法是通过添加非蚀刻性气体于钝气氟化物或卤素氟化物的蚀刻剂中，用以提升牺牲硅层与其他的微机械结构之间的蚀刻选择比。同样地，该方法仍然还是要需要特殊且高价的例如是XeF2的干式蚀刻设备。在美国专利第6396619号中，Huibers有揭示一种偏向的空间光调制器。该专利有教导牺牲层的材质可以是硅或聚合物。然而，该专利却没有教导如何蚀刻非晶硅的牺牲层。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种释放微机械结构的方法。本专利技术的另一目的在于提供一种在MEMS制程之中蚀刻牺牲硅层的方法。本专利技术的又一目的在于提供一种形成微镜(micromirror)结构的方法。根据上述目的，本专利技术提供一种蚀刻含硅材料的物质的方法，包括下列步骤对一硅材料提供一含胺蚀刻剂；以及蚀刻该硅材料。上述蚀刻含硅材料的物质的方法中，该硅材料优选包含非晶硅与结晶硅的至少其一。相对于包含金属的一非硅材料而言，该含胺蚀刻剂优先蚀刻该硅材料。上述蚀刻含硅材料的物质的方法中，该含胺蚀刻剂包含单乙醇胺(MEA，monoethanolamine)；该含胺蚀刻剂优选还包含二甲亚砜(DMSO，dimethyl sulfoxide)；此时，该含胺蚀刻剂的操作温度范围优选是90～120℃。该含胺蚀刻剂优选进一步包含羟胺(HDA，hydroxylamine)、H2O、二甘醇胺(DGA，2-(2-aminoethoxy)ethanol)以及邻苯二酚(Catechol)；此时，该含胺蚀刻剂的操作温度范围优选是60～80℃。根据上述目的，本专利技术还提供一种形成微机械结构的方法，包括下列步骤提供至少一微机械结构层于一基底上方，该微机械结构层是被具有硅材料的一牺牲层所支撑着；以及利用一含胺蚀刻剂蚀刻该硅材料。上述形成微机械结构的方法中，该基底优选是一玻璃或石英基底。该硅材料优选包含非晶硅与结晶硅的至少其一。相对于包含金属的一非硅材料来说，该含胺蚀刻剂优先蚀刻该硅材料。上述形成微机械结构的方法中，该含胺蚀刻剂包含单乙醇胺(MEA，monoethanolamine)；该含胺蚀刻剂优选还包含二甲亚砜(DMSO，dimethyl sulfoxide)；此时，该含胺蚀刻剂的操作温度范围优选是90～120℃。该含胺蚀刻剂优选进一步包含羟胺(HDA，hydroxylamine)、H2O、二甘醇胺(DGA，2-(2-aminoethoxy)ethanol)以及邻苯二酚(Catechol)；此时，该含胺蚀刻剂的操作温度范围优选是60～80℃。根据上述目的，本专利技术再提供一种形成微机械结构的方法，包括下列步骤提供至少一微机械结构层于一基底上方，该微机械结构层是被具有硅材料的一牺牲层所支撑着；以及利用一含胺蚀刻剂同时地湿式蚀刻该牺牲层以及聚合物残留物，而不会实质地破坏非硅材料，其中该聚合物残留物是在进行前述湿式蚀刻步骤前所形成；其中该含胺蚀刻剂包含单乙醇胺(MEA，monoethanolamine)。上述形成微机械结构的方法中，该含胺蚀刻剂优选还包含二甲亚砜(DMSO，dimethyl sulfoxide)，该含胺蚀刻剂优选进一步包含羟胺(HDA，hydroxylamine)、H2O、二甘醇胺(DGA，2-(2-amineoethoxy)ethanol)以及邻苯二酚(Catechol)。本专利技术方法通过现行的湿式蚀刻设备，利用含胺蚀刻剂而同时蚀刻牺牲硅层以及聚合物残留物。因此，本专利技术不需增加特别或额外的蚀刻制程(例如XeF2蚀刻制程)来去除牺牲硅层，就能释放微机械结构，因而能够降低设备与材料成本。以下配合附图以及较佳实施例，以更详细地说明本专利技术。附图说明图1A～图1H是显示根据本专利技术方法的MEMS制程剖面图；以及图2A～图2H是显示根据本专利技术另一方法的MEMS制程的立体示意图。具体实施例方式本专利技术提出一蚀刻制程，例如用在MEMS制程中同时蚀刻聚合物残留物(polymer residue，其由干蚀刻光阻时所造成)以及含硅材料的物质，其特征在于采用一含胺蚀刻剂(amine-basedetchant)对该含硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蚀刻含硅材料的物质的方法，包括下列步骤：对一硅材料提供一含胺蚀刻剂；以及蚀刻该硅材料。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈斐筠，吴子扬，陈世雄，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]