发明名称 使用经黏着之数个光罩、合并数个介电薄片及/或经由平坦化而被部份移除之晶种层之电化学制造结构方法
摘要 本发明之实施例提供中型或微型三维构造(例如元件、装置与类似物)。实施例系有关于下列一者或更多:(1)此等构造之形成方式,其并入介电材料之薄片且/或其中使用种子层材料,以便容许介电材料上之电子沉积物系经由平坦化操作加以移除;(2)此等构造之形成方式,其中用于至少某些选择性图案形成操作之光罩系透过将光罩材料传递电镀到一基材或先前形成层之一表面上所获得;且/或(3)此等构造之形成方式,其中用以形成某些层之至少一部分的光罩系直接由代表该光罩构造之资料在该建造表面上形成图案,例如,在某些实施例中,光罩形成图案系藉着经由一电脑控制的喷墨喷嘴、或是经由一电脑控制的挤出装置选择性地分配材料所达成。
申请公布号 TWI267567 申请公布日期 2006.12.01
申请号 TW093112897 申请日期 2004.05.07
申请人 微制造股份有限公司 发明人 洛卡德;史摩里;莱森;陈理查
分类号 C25D5/02(2006.01);H01L21/288(2006.01) 主分类号 C25D5/02(2006.01)
代理机构 代理人 恽轶群 台北市松山区南京东路3段248号7楼;陈文郎 台北市松山区南京东路3段248号7楼
主权项 1.一种用以形成多层三维构造之方法,其包含: (a)形成一层材料,并将该材料层黏着到一基材,其 中该基材可包括先前形成之层;及 (b)使(a)之形成与黏着操作重复数次,以便从复数个 黏着层建立一个三维构造; 其中至少一层之形成包含: (i)在该基材或是先前沉积材料上形成一所需图案 之介电材料,其中介电质之形成图案在该介电材料 中产生至少一个空隙,其曝露出一部分的基材或是 先前沉积材料; (ii)将一种子层材料涂敷到该介电材料,并涂敷到 该基材与先前沉积材料的曝露部分; (iii)将一传导材料沉积进入该介电质中之至少一 个空隙;及 (iv)在沉积该传导材料以后,移除至少一部分位于 该介电材料上的种子层材料。 2.如申请专利范围第1项之方法,其中操作(i)-(iv)系 在复数层之形成期间加以实行。 3.如申请专利范围第1项之方法,其中该种子层材料 之移除包含一平坦化操作。 4.如申请专利范围第1项之方法,其中该种子层材料 之移除包含一蚀刻操作。 5.如申请专利范围第1项之方法,其中该形成一介电 质之所需图案包含将一液态介电质沉积于基材或 先前形成之层上,接着使介电材料硬化与形成图案 。 6.如申请专利范围第1项之方法,其中该形成一介电 质之所需图案包含将一片介电材料黏着到该基材 或先前形成之层,接着使该介电材料形成图案。 7.如申请专利范围第1项之方法,其中该介电材料包 含一光阻剂材料。 8.如申请专利范围第1项之方法,其另外包含: (v)移除至少一部分的介电材料,以产生至少一第二 空隙;以及 (vi)接着将一选定材料沉积进入该第二空隙中。 9.如申请专利范围第1项之方法,其另外包含: (v)选择性地蚀刻入该传导材料,以形成至少一个第 二空隙; (vi)将一种子层沉积进入至少该第二空隙中;及 (vii)将一第二传导材料沉积进入该至少一个第二 空隙中。 10.如申请专利范围第1项之方法,其另外包含: (v)在该介电材料中选择性地形成至少一个第二空 隙; (vi)将一种子层沉积进入至少该第二空隙中;及 (vii)将一第二传导材料沉积进入该至少一个第二 空隙中。 11.如申请专利范围第1项之方法,其另外包含: (v)在涂敷该种子层材料以前,将一黏着层材料沉积 到该介电材料上以及沉积到该基材或先前沉积材 料上。 12.一种用以形成一多层三维构造之方法,其包含: (a)形成一层材料,并将该材料层黏着到一基材,其 中该基材可包括先前形成之层;及 (b)使(a)之形成与黏着操作重复数次,以便从复数个 黏着层建立一个三维构造; 其中至少一层之形成包含: (i)在该基材或是先前沉积材料上形成一所需图案 之第一材料,其中该第一材料之形成图案在该第一 材料中产生至少一个空隙,其曝露出一部分的基材 或是先前沉积材料; (ii)将一种子层材料涂敷到该第一材料,并涂敷到 该基材与先前沉积材料的曝露部分; (iii)将一第一传导材料沉积进入该第一材料中之 至少一个空隙;及 (iv)在沉积该第一传导材料以后,移除至少一部分 位于该第一材料上的种子层材料。 13.如申请专利范围第12项之方法,其中该第一材料 包含一介电质。 14.如申请专利范围第12项之方法,其中该第一材料 包含一传导材料。 15.如申请专利范围第12项之方法,其中该基材具有 一介电表面,第一材料系沉积于该介电表面上。 16.如申请专利范围第12项之方法,其中该基材具有 一传导表面,第一材料系沉积于该传导表面上。 17.如申请专利范围第12项之方法,其中该基材具有 一表面,其具有至少两部分,其中一部分系为传导 材料,且另一部分系为介电质。 18.如申请专利范围第12项之方法,其中该种子层之 涂敷包含一喷溅操作。 19.如申请专利范围第12项之方法,其中该种子层之 涂敷包含一物理或化学蒸气沉积操作。 20.如申请专利范围第12项之方法,其中该种子层之 涂敷包含一无电沉积操作。 21.如申请专利范围第12项之方法,其中该种子层与 传导材料包含至少一种共同元件。 22.如申请专利范围第12项之方法,其中该种子层材 料与传导材料包含至少一种非共同元件。 23.一种用以形成一多层三维构造之方法,其包含: (a)形成一层材料,并将该材料层黏着到一基材,其 中该基材可包括先前形成之层;及 (b)使(a)之形成与黏着操作重复数次,以便从复数个 黏着层建立一个三维构造; 其中至少一层之形成包含: (i)在该基材或是先前沉积材料上形成一所需图案 之第一材料; (ii)随后涂敷一非平面种子层材料,其将作为基底, 一第二材料将接着电沉积于该基底上; (iii)随后,电沉积一第二材料; (iv)随后,在该第一与第二材料平坦化期间,移除至 少一部分之该第一材料、部分之该第二材料以及 一部分的该非平面种子层。 24.如申请专利范围第23项之方法,其中在进行平坦 化以后,该第一或第二材料系至少部分加以移除, 以产生空隙,准备用以沉积第三材料。 25.如申请专利范围第24项之方法,其中一第二种子 层材料系沉积于该等准备用以沉积一第三材料所 产生的空隙中,且其中该第三材料系为一传导材料 ,其系电沉积覆盖于该第二种子层材料上。 26.如申请专利范围第25项之方法,其中在该第三材 料沉积以后,该第一、第二、或第三材料之至少一 者的至少一部分系在一平坦化操作中加以移除。 27.如申请专利范围第26项之方法,其中该第一、第 二、或第三材料之至少一者系为一介电材料,其包 含下列材料之至少一者:一光阻剂、一聚醯亚胺、 一玻璃、一陶瓷、一介电质,其具有小于约3.0之一 介电常数、Futurrex保护阻障涂层3-6000、Shipley InterviaTM光介电材料8010、Shipley InterviaTM光介电材 料8021、或是Shipley BPR 100光阻剂。 28.如申请专利范围第23项之方法,其中一层系使用 一第一与第二材料所形成,且至少另一层系使用一 第三与第四材料所形成,其中至少一种用以形成该 一层与该另一层之材料系有所不同。 29.如申请专利范围第23项之方法,其中该第一材料 系藉由传递电镀、或是藉着由一喷墨嘴或是挤出 分配器进行选择性沉积而加以沉积与形成图案。 30.一种用以形成一个多层三维构造之制造方法,其 包含: (a)形成一层材料,并将该材料层黏着到一先前形成 之层及/或一基材;及 (b)使(a)之形成与黏着操作重复数次,以便从复数个 黏着层建立一个三维构造; 其中至少一特定层之形成包含: (1)选择性地传递一遮罩材料之预先形成图案的前 驱物到该基材或是一先前形成的层,该前驱物系随 后转变成为具有所需厚度以及横剖面构造之一硬 化遮罩材料,并被黏着到该基材或是一先前形成的 层;其中该遮罩具有至少一个遮罩材料区域;至少 一个空隙系延伸穿过该区域,其中该遮罩材料包含 一介电质;及 (2)透过该遮罩中之至少一个空隙,将一第一材料沉 积到该基材或是先前形成之层之一部分上,以形成 一部分之特定层;及 (3)移除该遮罩材料,以便留下至少一个开孔,其延 伸穿过位于该特定层上之沉积的第一材料; (4)将一第二材料沉积入该穿过置于该特定层上之 沉积的第一材料的开孔;及 (5)使至少一沉积材料平坦化到一高度,其与该特定 层相接壤。 31.如申请专利范围第30项之方法,其进一步包含在 沉积该第一材料入该至少一个空隙以前,沉积一个 种子层入该至少一个空隙。 32.如申请专利范围第31项之方法,其进一步包含在 移除该遮罩材料以留下至少一个开孔以前,平坦化 该第一材料及该遮罩材料至一共同高度。 33.如申请专利范围第30项之方法,其进一步包含在 沉积该第二材料入该至少一个开孔以前,沉积一个 种子层入该至少一个开孔。 34.如申请专利范围第30项之方法,其进一步包含从 至少一个电脑控制之分配装置分配一与一选定层 之形成相关的遮罩材料。 35.一种用以形成一个多层三维构造之制造方法,其 包含: (a)形成一层材料,并将该材料层黏着到一先前形成 之层及/或一基材;及 (b)使(a)之形成与黏着操作重复数次,以便从复数个 黏着层建立一个三维构造; 其中至少一特定层之形成包含: (1)选择性地将一具有所需厚度以及横剖面构造之 预先形成图案的遮罩材料传递到一基材或是先前 形成的层,并将该遮罩材料黏着到该基材或是一先 前形成的层,其中该遮罩具有至少一个遮罩材料之 区域,至少一个空隙延伸穿过该区域,其中该遮罩 材料包含一介电质;及 (2)透过该遮罩中之至少一个空隙,将一第一材料沉 积到该基材或是先前形成之层之一部分上,以形成 一部分之特定层;及 (3)移除该遮罩材料,以便留下至少一个开孔,其延 伸穿过位于该特定层上之沉积的第一材料; (4)将一第二材料沉积入该穿过位于该特定层上之 沉积的第一材料的开孔;及 (5)使至少一沉积材料平坦化到一高度,其与该特定 层相接壤。 36.一种用以形成一个多层三维构造之制造方法,其 包含: (a)形成一层材料,并将该材料层黏着到一先前形成 之层及/或一基材;及 (b)使(a)之形成与黏着操作重复数次,以便从复数个 黏着层建立一个三维构造; 其中至少一特定层之形成包含: (1)选择性地传递一遮罩材料之预先形成图案的前 驱物到一基材或是先前形成的层,之后,该预先形 成图案的前驱物系转变成为具有所需厚度以及横 剖面构造之一硬化遮罩材料,并被黏着到该基材或 是一先前形成的层;其中该遮罩具有至少一个遮罩 材料区域;至少一个空隙系延伸穿过该区域;及 (2)透过该遮罩中之至少一个空隙,将一第一材料电 沉积到该基材或是先前形成之层之一部分上,以形 成一部分之该特定层。 37.如申请专利范围第36项之方法,其进一步包含在 沉积该第一材料入该至少一个空隙以前,沉积一个 种子层入该至少一个空隙。 38.如申请专利范围第37项之方法,其进一步包含平 坦化该第一材料及该遮罩材料至一共同高度。 39.如申请专利范围第36项之方法,其进一步包含从 至少一个电脑控制之分配装置分配一与一选定层 之形成相关的遮罩材料。 40.一种用以形成一个多层三维构造之制造方法,其 包含: (a)形成一层材料,并将该材料层黏着到一先前形成 之层及/或一基材;及 (b)使(a)之形成与黏着操作重复数次,以便从复数个 黏着层建立一个三维构造; 其中至少一特定层之形成包含: (1)选择性地将一具有所需厚度以及横剖面构造之 预先形成图案的遮罩材料传递到一基材或是先前 形成的层,并将该遮罩材料黏着到该基材或是一先 前形成的层,其中该遮罩具有至少一个遮罩材料区 域,至少一个空隙系延伸穿过该区域;及 (2)透过该遮罩中之至少一个空隙,将一第一材料电 沉积到该基材或是先前形成之层之一部分上,以形 成一部分之该特定层。 41.一种用以形成一个三维构造之制造方法,其包含 : (a)选择性地传递与一特定层之形成相关之一遮罩 材料之预先形成图案的前驱物到一基材或是先前 形成的层,该前驱物系随后转变成为具有所需厚度 以及横剖面构造之一硬化遮罩材料,并被黏着到该 基材或是一先前形成的层;其中该遮罩具有至少一 个遮罩材料区域;至少一个空隙系延伸穿过该区域 ;及 (b)将一第一材料电沉积入该至少一个空隙,以形成 一部分之该特定层。 42.一种用以形成一个三维构造之制造方法,其包含 : (a)选择性地传递与一特定层之形成相关之一具有 所需厚度以及横剖面构造之预先形成图案的遮罩 材料到一基材或是先前形成的层,并将该遮罩材料 黏着到该基材或是一先前形成的层;其中该遮罩具 有至少一个遮罩材料区域;至少一个空隙系延伸穿 过该区域;及 (b)将一第一材料电沉积入该至少一个空隙,以形成 一部分之该特定层。 43.一种用以形成一个多层三维构造之制造方法,其 包含: (a)形成一层材料,并将该材料层黏着到一先前形成 之层及/或一基材;及 (b)使(a)之形成与黏着操作重复数次,以便从复数个 黏着层建立一个三维构造; 其中至少一特定层之形成包含: (1)选择性地从至少一个电脑控制之分配装置分配 一与一特定层之形成相关之遮罩材料到一基材或 是先前形成的层上以在该基材或是先前形成的层 上形成一具有所需厚度与横剖面构造之遮罩,其中 该遮罩具有至少一个遮罩材料区域,至少一个空隙 延伸通过该区域,其中该遮罩材料包含一介电质; 及 (2)透过该遮罩中之至少一个空隙,将一第一材料沉 积到该基材或是先前形成之层之一部分上,以形成 一部分之该特定层;及 (3)移除该遮罩材料,以便留下至少一个开孔,其延 伸穿过位于该特定层上之沉积的第一材料; (4)将一第二材料沉积入该穿过位于该特定层上之 沉积的第一材料的开孔;及 (5)使至少一沉积材料平坦化到一高度,其与该特定 层相接壤。 44.如申请专利范围第43项之方法,其中该特定层之 第一材料或第二材料之至少一者的沉积包含一电 沉积操作。 45.如申请专利范围第44项之方法,其中该电沉积操 作包含一电镀操作。 46.如申请专利范围第43项之方法,其中该至少一个 电脑控制之分配装置包含一喷墨装置。 47.如申请专利范围第43项之方法,其中该至少一个 电脑控制之分配装置包含一喷墨装置,其具有复数 个分配孔隙。 48.如申请专利范围第43项之方法,其中该至少一个 电脑控制之分配装置包含一挤出装置。 49.如申请专利范围第43项之方法,其中该遮罩材料 在分配以后系经过一相位变化。 50.如申请专利范围第43项之方法,其中该遮罩材料 系在分配以后产生反应。 51.如申请专利范围第50项之方法,其中该反应系藉 由下列之至少一者而致使发生:(1)使该沉积材料暴 露于一选定的辐射;(2)使该沉积材料暴露于一化学 成分;且/或(3)使该沉积材料暴露于热。 52.如申请专利范围第43项之方法,其中该遮罩材料 系分配成复数个液滴。 53.如申请专利范围第52项之方法,其中该等液滴初 始系分配于充分偏离的数个位置,致使至少部分的 液滴之间存有间隙,且随后进行额外的分配,致使 该等间隙系以遮罩材料充填。 54.如申请专利范围第53项之方法,其中该额外之分 配系发生于偏离初始分配位置之数个位置。 55.如申请专利范围第52项之方法,其中该遮罩材料 之分配系发生于两或更多阶段中,在该等阶段中, 与至少某些阶段相关的被分配液滴系至少部分重 叠于与其他阶段相关的被分配液滴,且其中稍早分 配之液滴系容许在分配重叠液滴以前产生转变。 56.如申请专利范围第43项之方法,其中该遮罩材料 系由一热驱动喷墨装置分配成复数个液滴。 57.如申请专利范围第43项之方法,其中该遮罩材料 系由一压电驱动喷墨热喷墨装置分配成复数个液 滴。 58.如申请专利范围第43项之方法,其包含藉由选择 性地传递一遮罩材料之预先形成图案的前驱物,该 前驱物系转变成为一硬化遮罩材料,来分配一与一 选定层之形成相关之遮罩材料。 59.一种用以形成一个多层三维构造之制造方法,其 包含: (a)形成一层材料,并将该材料层黏着到一先前形成 之层及/或一基材;及 (b)使(a)之形成与黏着操作重复数次,以便从复数个 黏着层建立一个三维构造; 其中至少一特定层之形成包含: (1)选择性地从至少一个电脑控制之分配装置分配 一与一特定层之形成相关的遮罩材料,以便在该基 材或是先前形成的层上形成一具有所需厚度与横 剖面构造之遮罩,其中该遮罩具有至少一个遮罩材 料区域,至少一个空隙延伸通过该区域;及 (2)透过该遮罩中之至少一个空隙,将一第一材料电 沉积到该基材或是先前形成之层之一部分上,以形 成一部分之该特定层。 60.如申请专利范围第59项之方法,其中该遮罩材料 包含一传导材料。 61.如申请专利范围第60项之方法,其中该特定层之 形成额外包含使用该遮罩材料作为一建造材料,其 对于至少复数层之形成而言仍然保持在定位。 62.如申请专利范围第61项之方法,其中该特定层之 形成额外包含平坦化该遮罩材料或是位于一特定 层上之第一材料之至少其中一种。 63.如申请专利范围第59项之方法,其中该遮罩材料 包含一介电材料。 64.如申请专利范围第63项之方法,其中该特定层之 形成额外包含使用该遮罩材料作为一建造材料,其 对于至少复数层之形成而言仍然保持在定位。 65.如申请专利范围第64项之方法,其中该特定层之 形成额外包含于分配该遮罩材料以后,沉积一黏着 层材料且/或一与该特定层之形成相关的种子层材 料,致使该黏着且/或种子层材料系位于至少一个 空隙中,并位于该遮罩材料上方。 66.如申请专利范围第65项之方法,其中该特定层之 形成额外包含至少使位于遮罩材料上方之黏着层 材料且/或种子层材料、以及该遮罩材料或位于一 特定层上之第一材料至少其中一者平坦化,以致使 该沉积材料之高度与该特定层相接壤。 67.一种用以形成一个三维构造之制造方法,其包含 : (a)从至少一个电脑控制之分配装置选择性地分配 一与一特定层之形成相关的遮罩材料,以便在该基 材或是一先前形成之层上形成一具有所需厚度与 横剖面构造之遮罩,其中该遮罩具有至少一个遮罩 材料区域,至少一个空隙延伸穿过该区域;及 (b)将一第一材料电沉积入该至少一个空隙,以形成 一部分之该特定层。 68.如申请专利范围第67项之方法,其中该操作(a)与( b)系在先前形成之层上重复数次,以形成一多层三 维构造。 69.如申请专利范围第68项之方法,其中至少某些先 前层之部分系由与随后层相关的沉积所形成。 70.如申请专利范围第67项之方法,其中该遮罩材料 包含一介电材料。 71.如申请专利范围第67项之方法,其中该特定层之 形成额外包含使用该遮罩材料作为一建造材料,其 对于至少复数层之形成而言仍然保持在定位。 72.如申请专利范围第67项之方法,其中该特定层之 形成额外包含于分配该遮罩材料之前,沉积一黏着 层材料且/或一与该特定层之形成相关的种子层材 料,致使该黏着且/或种子层材料系位于该至少一 个空隙中,并位于该遮罩材料下方。 73.如申请专利范围第67项之方法,其中该特定层之 形成额外包含: (c)在就该特定层沉积该第一材料之后,移除该遮罩 材料; (d)移除与该特定层相关而使用的黏着层材料且/或 种子层材料,且随后 (e)沉积一与该特定层相关之第二材料,该材料包括 一介电质。 74.如申请专利范围第67项之方法,其中该特定层之 形成额外包含: (c)在第二材料沉积之后,使至少一种位于特定层上 之沉积材料平坦化,以致使该平坦化材料之高度与 该特定层相接壤。 图式简单说明: 第1(a)到第1(c)图概略地显示一CC光罩电镀程序之各 种阶段的侧视图,而第1(d)到第1(g)图概略地显示使 用一不同类型之CC光罩的CC光罩电镀程序之各种阶 段的侧视图。 第2(a)到第2(f)图概略地显示一电化学制造程序在 施加到一特定构造之形成时的各种阶段之侧视图, 其中一牺牲材料系选择性地加以沉积,而一构造材 料系地毯式地加以沉积。 第3(a)到第3(c)图概略地显示各种示范性子组件之 侧视图,该等子组件能够用以手动实行第2(a)到第2( f)图中所显示的电化学制造方法。 第4(a)到第4(i)图概略地显示使用黏着光罩电镀之 一构造的第一层之形成方式,其中一第二材料之地 毯式沉积覆盖住一第一材料的沉积位置之间以及 该第一材料本身的开口。 第5图提供本发明之一第一实施例的一个广义程序 流程图,其由一传导材料以及由一介电材料形成一 个三维构造。 第6图提供范例选项之一方块图,该等选项能够根 据不同实施例之某些可能的实行方式而结合第5图 之三个程序操作使用。 第7(a)到第7(j)图显示根据第5图之实施例的一特定 实施方式,有关于一特殊构造之前两层的形成之不 同程序阶段的结果。 第8图提供本发明之一第二实施例的一个广义程序 流程图,其藉着施加一传导材料以及一介电材料到 一基材而修改该基材。 第9图提供本发明之一第三实施例的一个广义程序 流程图,其由位于至少一层上之一传导材料以及由 一介电材料形成一个三维构造。 第10图本发明之一第四实施例的一个广义程序流 程图,其由位于至少一层上之一传导构造材料、一 传导牺牲材料、以及一介电材料形成一个三维构 造。 第11(a)到第11(b)图提供范例选项之方块图,该等选 项能够根据不同实施例之某些可能的实行方式而 结合第10图之各种程序操作使用。 第12图提供本发明之一第五实施例的一个广义程 序流程图,其藉着施加至少两种不同的传导材料以 及至少一种介电材料到一基材而修改该基材。 第13(a)到第13(j)图显示根据第10图之实施例的一特 殊实行方式,有关于一特殊构造之第一层的形成之 不同程序阶段的结果。 第14(a)到第14(b)图显示第13(j)图之程序状态的侧面 图,其中各个传导材料用之种子层系认为由传导材 料本身所形成,且其中第14(a)图显示该等种子层系 有所区别,而第14(b)图显示该等种子层系合并进入 其个别的传导材料中。 第15图提供本发明之一第六实施例的一个广义程 序流程图,其由一传导构造材料、一传导牺牲材料 、以及一介电材料形成一个三维构造,其中至少一 片光阻剂材料系在该构造之形成中使用。 第16(a)到第16(q)图概略地显示当施加于一多层构造 之形成时,实行本发明之一第七实施例的各种阶段 之侧视图。 第17(a)到第17(d)图概略地显示一另择程序之各种状 态的侧视图,其涉及将承载有一墨水图案之圆筒状 支架滚动跨过一基材,用以将墨水传递到一基材之 表面,以准备将构造之层沉积于该基材上。 第18(a)到第18(e)图概略地显示一另择实施例,其用 以将一具有图案之墨水从一圆筒状支架传递到一 基材2。 第19(a)到第19(j)图提供当实施于一特定三层构造时 ,使用一喷墨沉积光罩用以形成一多层构造之一程 序的各种阶段之概略侧视图。 第20(a)到第20(h)图提供当实施于形成一范例三维构 造时,该第四实施例之程序的各种阶段之概略侧视 图。
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