TW521439B - Method for making a thin film structure - Google Patents

Description

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5Z1439 五、發明說明（i ) [技術領域] 本發明係關於一種採勇半導體加工技術所形成的薄膜 構造體之製造方法。 [技術背景] 第15、圖係藉由以往之薄膜構造體之製造方法所形成 之薄膜構造體101之剖視圖。薄膜構造體丨〇丨具備有支持 部103，以及由支持部1〇3所支持的浮起部1〇5，並採用導 電材料形成於基板107上p浮起部1〇5係與基板ι〇7隔著 預定間隔而配置r，且自支蔚部103之上部向外突出。 基板107具備有基板本體in、第一絕緣膜U3、配線 115、及第二絕緣膜117。第一絕緣膜113係形成於基板本 體111上。在第一絕緣應113之表面設置有配線115，第 一絕緣膜113之表面和配線115之表面係大致平坦化而無 段差。第一絕緣膜117係覆蓋配線115及第一絕緣膜H3 之表面及側面。但是第二絕緣膜117在配線11 5之表面具 有開口的孔部117a’並在此選擇性地使配線115之表面露 出。在配線115上藉由孔部117a形成支持部103。 第10圖至第14圖係依順序表示以往薄膜構造體之製 程的剖視圖。首先準備基板107。但是，在本階段於基板 107第二絕緣膜117係未具有孔部n7a。然後如第11圖所 示，在第二絕緣膜117上開設孔部11 7a，使配線11 5之表 面選擇性地露出。

V 接著在選擇性地露出之配線115表面上及第二絕緣膜 上，使犧牲膜121成膜。並藉此獲得第12圖所示之構 I ^---------線 C請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公爱） 1 312842 A7 五、發明說明（2 ) 4 °然後從犧牲膜121之矣；7| 姓膜”1 „ 側進行乾式鍅刻，分別在犧 以开,杰幵設開口 121a、在第二絕緣膜117開設孔部117π =固定孔(anchor hole)122，並使配線iΐ5之表面選择 14地路出。藉此獲得第13圖所示之構造。 接著如第14圖所示，在透過固定孔122而露出之基板 107上：犧牲膜121上，利用導電材料形成薄膜層123。 然後，選擇性地去除薄膜層123，藉此圖案化的薄膜 ，層123之殘留部分即形成薄膜構造體1〇卜接著去除犧牲 膜121可獲得第15圖所示之構造。在：薄膜層123之殘留部 刀中嵌入固疋孔122内的部分成為支持部1〇3，位於犧 牲膜121上的部分成為浮起部一 於此種習知之製造方法中，犧牲膜121最好用可輕易 以蝕刻去除的材料來形成，例如採用矽氧化膜。另一方面， 對基板本體111，為了利用容易微細加工的半導體加工技 術，而採用矽基板。而且為了使第一-絕緣膜113易於形成 在石夕基板上，亦在第一絕緣膜113與犧牲膜121同樣採用 化膜。 藉由餘刻方式去除犧牲臈121之際，為使第一絕緣膜 不會被蝕刻，第二絕緣膜11 7係採用對於矽氧化膜之 不易被蝕刻，且容易加工的材料例如矽氮化膜。 然而，由於使用乾式蝕刻形成固定孔122，故乾式蝕 刻之位置偏移時，第二絕緣膜117可能無法充分覆蓋第一 絕緣膜Π3。第16圖係剖視圖，其表示固定孔122偏向圖 中左側而開口後，形成薄膜層丨23，再將薄膜層123圖案 312842 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------^---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

k紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公爱） 521439 緙濟部智慧財產局員工消費合作社印製

A7 b/ 五、發明說明（3 ) 化之狀態。由於固定孔122之位置偏移使得位置Q處配線 1 1 5上方之第二絕緣膜1 遭到去除。因而於位置Q第一 絕緣膜u 3有可能不會為第二絕緣膜11 7所覆蓋。 對於第16圖所示之構造，進行犧牲膜121之姓刻時， 採用於此·的蝕刻劑，有可能滲入充填固定孔122的薄膜層 123與第二絕緣膜117之間而到達第一絕緣膜ιΐ3。尤其使 用矽氮化膜形成第二絕緣膜117時，因其殘留應力為拉伸 方向，故第二絕緣膜i i 7容易從配線丨丨5之側面剝離。該 剝離會使用於犧牲膜121之蝕刻劑到達第一絕緣膜li3， 而使姓刻到第一絕緣膜1丨3的可能性增大。 ^為了解決如此的問題，應該取較大的對位置偏移之容 限（margin)，亦可考量使固定孔122小於配線115之尺寸。 可是減小固定孔122之尺寸時，會使充填該固定孔122之 薄膜層123與配線115之接觸阻力變大，於電氣的特性上 不理想。 又，進行使配線115露出的乾式蝕刻時，如第13周所 示，在犧牲膜121產生角122a。形成固定孔122所用的乾 式#刻之異向性愈高，角122a會更顯著地產生。然後如第 14圖所示，充填固定孔122，且形成覆蓋犧牲膜121的薄 膜層123。因而如第15圖所示，在薄膜構造體1〇1會產生 凹角131於支持部103和浮動部105之間。應力集中於凹 角131，會使損及薄膜構造體ιοί之強度的可能性大增。 [發明之概述] 本發明之目的係提供一種不需去除其他之絕緣膜，即 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規4 (210 X 297公爱)-^ -JmT'

--------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ;π. 丨線- 521439 A7 B7 五、發明說明（ 可去除犧牲膜的薄膜構造體之製造方法。又提供一種可防 止入角之產生，而可製造高強度之薄膜構造體的薄膜構造 體之製造方法。 本發明之薄膜構造體之製造方法的第i樣態包括：⑷ 將配線（43、45)選擇性地形成於第一絕緣膜（33)上的涉戰； (b)將具有選擇性地使該配線露出之孔部（47c)的第二絕緣 膜（47)形成於該配線上及該第一絕緣臈上的步驟；將犧 牲膜（51)形成於該第二絕緣膜上的步驟；（d)採用異向性蝕 刻，形成使該犧牲膜殘·存於第一絕緣膜侧的凹部（5ic)之第 一蝕刻步驟；⑷採用等向性㈣，去除殘存於該凹部之該 第一絕緣膜側的該犧牲膜，以形成使該配線露出的面定孔 (52)之第二蝕刻步驟；（f)在該固定孔及該犧牲膜上，以導 電材料形成薄膜層（53)之步驟；以及（g)以㈣方式去除該 犧牲膜的步驟。 第一餘刻步驟（d)係採用例如乾義蝕刻。 根據第1樣態，由於在第一韻刻步隸⑷中採用異向性 蝕刻，故即使犧牲臈較厚時亦容易使固定孔的孔徑及相對 於配線之固定孔的位置正破。又由於第二钱刻製程⑷中採 用等向性餘刻，故可除去可能在第一餘刻步驟中形成的犧 牲膜之角。藉此，可製造無入角，強度高的薄膜構造體。 本發明之薄膜構造體之製造方法的第2樣態，係在第 1樣態的薄膜構造體之製造方法中，該第二絕緣膜（47)係覆 蓋配線（45)表面之緣部（45a)。 根據第2樣，態，即使^步驟（g)去除犧牲膜，亦可減低 '本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2107^^Γ----- “凌） 4 312842 ί Ψ--------tr-------- ~請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ί丨 .線蜂 52,1439 維濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（5 ) 該独刻劑滲入第二絕緣膜及第一絕緣膜之間的可能性。因 此亦可減低蝕刻到第一絕緣膜的可能性。 本發明之薄膜構造體之製造方法的第3樣態，係在第 2樣態的薄膜構造體之製造方法中，於該步驟（…進行使用 對於犧牲膜之蝕刻率比對於該第二絕緣膜高的蝕刻劑之蝕 刻。例如使用氧化膜形成該第一絕緣膜（33)及該犧牲膜 (51)，使用氮化膜形成第二絕緣膜（47)。 根據第3樣態，即使應形成固定孔的位置位移時，亦 可減低第二絕緣膜被不必要地独刻的可能性。因此即使於 步驟（g)中去除犧牲媒，亦可減低蝕刻到第一絕緣膜的可能 性。 於本發明中，例如該配線（43、45)係使用摻雜多晶矽 (doped polysilicon)而形成。又例如該薄膜層（53)係使用摻 雜多晶矽而形成。 又於本番明中，在赉驟（f)之後，於步驟（g)之前，復包 括將該薄膜層（53)圖案化之步驟（h)亦可。 又於本發明中，該步驟（e)係不使用遮罩而對該犧牲膜 進行蝕刻。 本發明之目的、特徵、樣態、及優點，藉由以下之詳 細說明及所附圖式，即可更加明白。 [圖式之簡單說明] 第1圖係可應用本發明的薄膜構造體之製造方法的半 導體加速度感測器之要部構成俯視圖。 第2圖係第1圖之A-A剖視圖。 · ^--------^----------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 5 312842 521439 Α7 Β7 圖 五、發明說明（6 ) 第3圖至第9圖係第2圖所示之構造之製程的剖視 第1〇圖至第14圖係依順序表示習知之薄膜構造體之 製程的剖視圖。 第15圖係依習知之薄膜構造體之製造方法所形成的 薄膜構造體之剖視圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第16圖係表示習知之薄膜構遭體之製造方法之問題 點的剖視圖。 [元件符號說明] T i 1 基板 3 感測器部 21 質量體 21a 可動電極部 23 固定構造 23a 固定電極部 23b > 25a 支持部 25 樑 25b 結合部 25c 彈簧部 31 、 111 基杈本體 33 氣化膜 41 > 43 > 45、115配線 45a 緣部 47 氮化膜 47a ' 47b、47c、117a 孔部 51 > 121 犧牲膜 51b 角 51c 凹部 52 ^ 122固定孔 53 > 123 薄膜層 101 ^ 薄臈構造體 103 支持部 105 浮起部 107 基板 113 第1絕緣膜 117 第2絕緣膜 121a 開口 [發明之較佳實施形態] 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 312842 521439

士 ic 部智慧財產局員工消費合作社印製 第1圖係可應用本發明的薄膜構造體之製造方法的半 導體加速度感測器100之要部構成俯視圖。又第2圖係第 1圖之A-A剖視圖。半導體加速度感測器100，具備有作 為感測器基板的基板1，以及形成於該基板1之上方（於第 1圖令紙面正前側），具加速度檢測功能的感測器部3。 如第1圖所示，感測器部3具備有可動之質量體21、 複數個固龙構造'23二£4應複數個樑25。質量體21、固定 L.V 構造23及樑25相當於本發明之薄膜構造體，係採用於導 電材料例如聚石夕摻雜不绅！物例如磷的Γ摻雜聚矽而形成。 質量體21，具有沿著與應檢測的加速度之方向β垂直 的方向C而延伸的複數個可動電極部21a。固定構造23係 具備有沿著方向C而延設的固定電極部23a、以及用以支 持固定電極部23a的支持部23b。固定電極部23a係沿著 方向B互相隔著預定間隔與設置。複數個固定構造23係 藉由該支持部23b連接於配線43、45中任一個。但是本發 明之應用’與固定構造23連接於配線43、45中的那一個 無關。 如第2圖所示，固定電極部233係自基板1隔者預定 間隔D配置而浮起。支持部23b係連接於基板1，更具體 s之在位置A-A係連接於配線45。可動電極部21a與固定 電極部23a 一樣，與基板1相隔預定間隔而配置。 樑25與質量體21 —體形成，在基板j之上方架設質 量體21。各樑25具備有自基板工朝上方突出的支持部 25a，設在質量體21之方向B的端緣的彈簧部2兄，以及 Μ氏張尺度適用中國國家標準（CNS：^_4規格（21() x 297公髮_) 漫） 7 312842 --------------裝— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· .線 521439 A7 五、發明說明（8 ) 用來結合支持部25a及彈簧部…的結合部25卜彈菁部 25c係至少沿方向B彈性地彎曲變形。藉此，使質量體^ 具有沿著方向B的復原力並可移動。支持部25a之一側， 係於其下方與配線4 1相連接。 固定電極部23a及可動電極部21a，係在方向B隔著 間隔交互地配置。施加沿著方向B的加速度於加速度感測 器100時，質量體21會移動，且可動電極部21a和固定電 極部23a之距離會變化。因此藉由採用配線41、43、 從外部測量可動電極#24a和固定電^化部23a作成的靜電 電容，可檢測所施加的加速度。 、 基板1係如第2圖所示，具備有基板3卜氧化膜33、 配線43、45，及氮化膜47。又如第！圖示亦具備有配線 41。氧化膜33設於基板本體31上。氧化臈33之表面平坦， 配線41、43、45形成於氧化膜33上。例如氧化膜33之表 面與配線41、43、45之表面係設定於同一平面上。 乳化膜47係分別覆蓋配線41、43、45及氧化膜33 之表面及侧面。但是氮化膜47具有孔部47a、47b、47c， 在各孔部中，選擇性地使配線41、43、45之表面露出。第 2圖係表示通過孔部47c使支持部23b連接於配線45的情 形。 同樣通過孔部47a、47b使支持部25a、支持部23b分 別連接於配線41、4 3。又，配線4 1係於感測器部3之下 方大面積地露出而形成。 第3圖至第9圖係依製程順序表示製造半導體加速度 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐)' g------7^-- 請 先 閱 讀. 背 面 之 注* 事1 項 再 填 寫 本 頁 I I 訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 52J439 五、發明說明（9 ) 感測器101的方法之剖視圖，其表示相當第】圖

之位置剖面。 A_A 首先，準備基板本體3卜並在其上形成氧化膜33。美 板本體31係例如採用作為半導體的矽而形成，氧化骐^ 係藉曲基板本體31之熱氧化而形成。配線41、43、45係 例如藉由下列步驟而形成。首先於應形成配線41、43、〇 的區域設置凹部於氧化膜辞33。將該凹部之深度左右厚度的 導電材料，例如摻雜多晶矽予以成膜，並再加以圖案^成 為寬度比凹部之寬度窄的圖案。藉由此等之處理，使殘存 的摻雜多晶矽成為配線4 i、4 3、4 5，而選擇性地使它們形 成於氧化膜33上。接著在氧化膜33及配線41、43、45 上开>成氮化膜47，可獲得第3圖所示之構造。但在位置 A_ A不存在有配線41，故配線41未出現於第3圖至第8 圖中。 ^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 接著以#刻方式將氮化膜47選擇性地去除，並將孔部 47c形成於氮化膜47，而獲得第4圖所示之構造。由於後 述之理由，孔部47c最好覆蓋配線45之表面之緣部453。 孔部47a、，47b亦可同樣地形成。 藉由孔部47c在露出的配線45之表面上，及氮化膜 47上形成犧牲膜51;而獲得第5圖所示之構造。犧牲膜 4 1係例如採用氧化膜，PSG(phospho silicate glass)膜或 BPSG(boro-phospho silicate glass)膜來开{成。 接著，於應形成支持部25a、23b的位置，對犧牲膜 5 1施以乾式蝕刻，以選擇性地將其一部分去除。在位置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 9 312842 521439 A7 _B7 五、發明說明（10) A-A形成有應連接於配線45的支持部23b，故於第6圖中 並不是在配線43之上方，而是在配線45之上方形成凹部 51c。在凹部51c之下方（氧化膜33側）使犧牲膜51殘存厚 度d(>0)。亦即，在本發明中對犧牲膜51的乾式蝕刻，係 使犧牲膜51殘存而結束。如此的乾式餘刻係使用圖案蝴 光阻（resist)來作為遮罩，並可藉由控制蚀刻時間來實行。 藉由前述乾式蝕刻，在凹部51c之旖圍產生角51b。角5ib 係該乾式蝕刻之異向性愈高，愈顯著地產生。 其-人’對殘存於凹部51c下方的犧牲膜51進行濕式姓 刻。該濕式蝕刻係例如以在凹部5 i c開口的圖案化的光阻 (未圖示）作為遮罩來進行。藉此，如第7圖所示，形成使 配線45露出的固定孔52。於孔部47a、47b亦同樣地形成 有固定孔。 在進行該濕式蝕刻之際，由於其過度蝕刻角51b亦會 被去除。角51b係該濕式蝕刻之等同性愈高，愈可顯著地 去除。犧牲膜51例如以氧化膜而形成，故最好進行採用對 氧化膜之钱刻率比對氮化膦高的蝕刻劑之濕式蝕刻。藉 此，即使在去除殘存於凹部5lc下方的犧牲膜51的遮罩產 生位置偏移，亦可避免對氮化膜47的過度蝕刻。 或者，該濕式勉刻不使用遮罩來進行亦可。殘存於凹 部51c下方的犧牲膜51之膜厚，係比其他位置‘之犧牲膜〗 5 1的膜厚薄，故即使形成固定孔52，亦可在配線45之上 方以外處殘留犧牲臈51。 接著，如第8圖所示，在透過殘存的犧牲膜51、固定 (請先閱讀背面之注音承項再填寫本頁) --------^---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公爱） 10 312842 521439

孔52而路出的基板i上形成薄膜層”。薄膜層μ之膜厚， 發明說明（ 聚濟部智慧財庫居員工消費合作社印製 係例如比犧牲膜51之臈厚為厚。在此情況下，固定孔52 係由薄膜層53所充填。 接I ^第9圖所示，選擇性地去除薄膜層53而加以 .圖案化，並藉由薄膜層53所殘留的部分形成質量體21、 標2 5及固定雷搞,2 木 、疋電極23。為了上述目的，薄膜層53係採用導 、電材料例如摻雜多晷石夕而形成。嵌人固定孔W内的部分 之薄膜層53會成為支持部23b，位於犧牲膜51上的部分 之薄膜層53會成為固^婁極部23a #支持部35a、質量體 21、彈簧部25c、結合部2外亦可同樣地由薄膜層53形成。 然後，去除犧牲膜51，可獲得第！圖及第2圖所示之 構造。 t 如以上所述之本發明，例如在位置A-A處，將固定孔 52開口而使配線45露出之際，採用第一及第二蝕刻步驟。 亦即，採用乾式餘刻作為第一餘刻步驟，以形成犧牲膜5 i 殘存於下方（氡化膜33側）之凹部51<第6圖p此時，如 採用異向性局之乾式蝕刻，則即使犧牲膜5 1較厚，亦可輕 易地使固定孔52的孔徑及固定孔52相對於配線45的位置 正確。 第一钱刻步驟係將殘存於凹部51c下方的犧牲膜51 去除。藉此，與預先在氮化膜47開口的孔部47c 一起形成 固疋孔52(第7圖）。於第一蝕刻步驟中形成的角51b，可 藉由在第一 #刻步驟中採用等向性高的濕式蝕刻來加以去 除。 ¥氏張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑵G 49?公） --- 11 312842 --------^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 521439 A7 ------- R7 —_ 五、發明說明（12 ) ’— -~— ^ 姓亥i步驟中，可採用對氧化膜之姓刻率比對氮 门的餘刻劑。因而於第二钱刻步驟中即使餘刻位置偏 移’亦可使氮化臈47被過度㈣的可能性顯著地降低。而 且由於孔部47C I蓋配線45之表面之緣冑45a，因此在去 除犧牲膜51的钱刻之際（第9圖、第2圖），可使該餘刻劑 滲入氮化膜47和氧化膜33之間的可能性顯著地降低。亦 即因去除犧牲臈5 1的蝕刻而蝕刻到氣化據3 3的可能性 會顯著地降低。 再者’由於在第二、蝕刻步驟中妾除角51b，故於技術 背景所述的入角131不會形成於薄膜構造體。藉此，可製 造強度高的薄膜構造體。 雖已將本發明詳細地說明，但上述的說明僅為所有的 樣態令之例示而已，本發明並不限定於此。未被例示的無 數個變形例’只要不脫離本發明之範圍皆可思及得知。 --------訂---------線 IAW (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 12 312842 I I I I I lii — — 111 — — — — — —

Claims (1)

1. 521439 ττ A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1· 一種薄膜構造體之製造方法，包括： (a) 將配線選擇性地形成於第一絕緣膜上的步驟； (b) 將具有選擇性地使前述配線露出的孔部之第二 絕緣膜’形成於前述配線上及前述第一絕緣膜上的步 :驟； (c) 將犧牲膜形成於前述第二絕緣膜上之步驟； (d) 採用異向性蝕刻^形成使前述犧牲臈殘存於前 述第一絕緣膜側的凹部之第一蝕刻步驟； (e) 採用等向性蝕刻，去除殘夸梦前述凹部之前述 第一絕緣膜側的前述犧牲膜，形成使前述配線露出的固 定孔之第二蝕刻步驟； (f) 以導電材料在前述固定孔及前述犧牲膜上形成 薄膜層的步驟；以及 (g) 以蝕刻方式去除前述犧牲膜的步驟。 2·如申請專利範圍第丨項之薄膜構造體之製造方法，其 中，採用乾式蝕刻作為前述步驟（d)之異向性蝕刻。 3. 如申請專利範圍第χ項之薄膜構造體之製造方法，其 中，前述第二絕緣膜係覆蓋前述配線之表面的緣部。 4. 如：請專利範圍冑3項之薄膜構造體之製造方法，其中 於前述步驟⑷’進行採用對犧牲膜之姓料比對第二 |絕緣膜局的姓刻劑之钱射。 5. 如申請專利範圍第4項之薄膜構造禮之製造方法，其 中，前述第一絕緣膜及前述犧牲膜係採用氧化旗而形 成，前述第二絕緣係採用氮化膜而形成。 本紙張尺度朝t㈣家標準（CNS)A伐袼(210^7^57 312842

   !!!裝 i 1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) t^J· 線- 521439 A8B8C8D8 六、申請專利範圍 6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之薄膜構造體之製 造方法，其中，前述配線係採用摻雜多晶矽而形成。 7. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之薄膜構造體之製 造方法，其中，前述薄膜層係採用摻雜多晶矽而形成。 8. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之薄膜構造體之製 造方法，其中，前述步驟（f)之後，步驟（g)之前，復包 括（h)將前述薄膜層厨案化的製程^ 9. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之薄膜構造體之製 造方法，其中，前述步驟（e)係不使用遮罩而對前述犧 牲膜進行蝕刻。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 14 312842