CN113851577B - 压电传感器的制作方法 - Google Patents

Abstract

一种压电传感器的制作方法包含：形成至少一金属层于至少一基材上；于至少一金属层上依序形成复数个遮罩单元，其中遮罩单元形成遮罩图案；经由遮罩图案蚀刻至少一金属层；以及移除遮罩图案。通过该方法可以节省曝光显影的步骤以及投资于湿式制程机台的成本，以达到节省制造步骤、制造时间以及制造成本的效果。

Description

压电传感器的制作方法

技术领域

本揭露是有关于一种压电传感器的制作方法。

背景技术

现今半导体的制造方法已趋成熟，在多数半导体制程当中，制程不断重复的在基材上对各种材料进行蚀刻、抛光，将材料制作成特定图案，并堆叠材料而形成最终积体电路。在金属层蚀刻之前，会先于金属层上使用光阻材料制作成具有特定图案的遮罩，在对金属层进行蚀刻以获得特定图案的蚀刻结果。

然而，目前使用制造光阻遮罩的步骤包含旋涂光阻、进行曝光微影步骤等湿式制程，需要一定时间才可以完成光阻制作，并且需要投资湿式制程设备以及光阻剂才得以制作光阻遮罩，这些步骤所需要的时间以及花费对于整体制造成本占有一定数量的影响。

因此，如何提出一种可解决上述问题的压电传感器的制作方法，是目前业界亟欲投入研发资源解决的问题之一。

发明内容

有鉴于此，本揭露之一目的在于提出一种可有效解决上述问题的压电传感器的制作方法。

本揭露是有关于一种压电传感器的制作方法包含：形成至少一金属层于至少一基材上；于至少一金属层上依序形成复数个遮罩单元，其中遮罩单元形成遮罩图案；经由遮罩图案蚀刻至少一金属层；以及移除遮罩图案。

在目前一些实施方式中，形成至少一金属层于至少一基材上之步骤包含在至少一基材的两对应面分别形成两个金属层。

在目前一些实施方式中，于至少一金属层上依序形成遮罩单元之步骤包含于至少一金属层上的不同位置依序且定量输出材料。

在目前一些实施方式中，于至少一金属层上依序形成遮罩单元之步骤包含定位模具于至少一金属层上方，其中模具具有多个镂空部；以及将材料依序穿过镂空部而形成在至少一金属层上。

在目前一些实施方式中，材料为光固化的高分子聚合物，且于至少一金属层上依序形成遮罩单元之步骤进一步包含利用紫外光照射材料，以将材料固化成遮罩单元。

在目前一些实施方式中，于至少一金属层上依序形成遮罩单元之步骤进一步包含加热材料，以将材料固化成遮罩单元，其中材料为热固化高分子聚合物。

在目前一些实施方式中，材料包含油墨。

在目前一些实施方式中，移除遮罩图案之步骤包含利用至少一有机溶剂溶解遮罩图案。

在目前一些实施方式中，移除遮罩图案之步骤包含利用机械剥离制程移除遮罩图案。

在目前一些实施方式中，至少一金属层与至少一基材的数量为复数，且形成至少一金属层于至少一基材上的步骤包含堆叠基材与金属层。

在目前一些实施方式中，堆叠基材与金属层的步骤包含交替堆叠基材与金属层。

在目前一些实施方式中，至少一基材的材料包含聚偏二氟乙烯或其共聚物。

在目前一些实施方式中，至少一金属层的材料包含金、铜、铬、镍、钛以及铝的至少一者。

综上所述，于本揭露的压电传感器的制作方法中，在金属层上方藉由使用模具喷涂或是点涂材料的方法，可以节省曝光显影的步骤以及投资于湿式制程机台的成本，以达到节省制造步骤、制造时间以及制造成本的效果。另一方面，透过利用光固化的方式(例如，使用紫外光照射)对材料执行固化制程，可以更有效率的降低制造时间。再者，用于制作遮罩图案的材料选择更为多元，使用高分子聚合物、油墨或者具有高剪切强度以及低剥离强度的材料代替一般光阻材料，以达到节省制造成本的效果。进一步来说，由于材料所具有的化学及物理特性，因此于移除遮罩图案时可以藉由有机溶剂溶解材料或是使用机械剥除方法直接一次性的移除材料，大幅节省了制造时间。

附图说明

当结合随附诸图阅读时，得以自以下详细描述最佳地理解本揭露之态样。应注意，根据行业上之标准实务，各种特征未按比例绘制。事实上，为了论述清楚，可任意地增大或减小各种特征之尺寸。

图1为根据本揭露其中一实施例的压电传感器的制作方法之流程图。

图2A为根据本揭露一实施例的压电传感器的制作方法之一中间阶段的示意图。

图2B为根据本揭露一实施例的压电传感器的制作方法之一中间阶段的示意图。

图2C为根据本揭露一实施例的压电传感器的制作方法之一中间阶段的示意图。

图2D为根据本揭露一实施例的压电传感器的制作方法之一中间阶段的示意图。

图3A为根据本揭露另一实施例的压电传感器的制作方法之一中间阶段的示意图。

图3B为根据本揭露另一实施例的压电传感器的制作方法之一中间阶段的示意图。

图3C为根据本揭露另一实施例的压电传感器的制作方法之一中间阶段的示意图。

图3D为根据本揭露另一实施例的压电传感器的制作方法之一中间阶段的示意图。

图4为根据本揭露其中一实施例的压电传感器的剖面结构图。

图5为根据本揭露其中另一实施例的压电传感器的示意图。

附图标记：

100:压电传感器 110:基材

120:金属层 130:遮罩图案

200:模具 300:可挠材料

400:有机溶剂 500:感测线路

600:驱动线路 M1:方法

S101,S102,S103,S104:步骤

具体实施方式

以下揭露内容提供用于实施所提供标的之不同特征的许多不同实施例或实例。以下描述部件及布置之特定实例以简化本揭露。当然，此些仅为实例，且并不意欲为限制性的。举例而言，在如下描述中第一特征在第二特征之上或在第二特征上形成可包括其中第一特征与第二特征形成为直接接触之实施例，且亦可包括其中额外特征可在第一特征与第二特征之间形成而使得第一特征与第二特征可不直接接触的实施例。另外，本揭露可在各种实例中重复元件符号及/或字母。此重复系出于简化及清楚目的，且其自身并不表示所论述之各种实施例及/或配置之间的关系。

另外，为了描述简单，可在本文中使用诸如「在……下面」、「在……下方」、「下部」、「在……上方」、「上部」及其类似术语之空间相对术语，以描述如诸图中所示的一个元件或特征与另一(另外)元件或特征的关系。除了诸图中所描绘之定向以外，此些空间相对术语意欲涵盖元件在使用中或操作中之不同定向。装置可以其他方式定向(旋转90度或以其他定向)，且可同样相应地解释本文中所使用之空间相对描述词。

本文中使用的「大约」、「约」、「近似」或者「实质上」一般表示落在给定值或范围的百分之二十之中，或在百分之十之中，或在百分之五之中。本文中所给予的数字量值为近似值，表示使用的术语如「大约」、「约」、「近似」或者「实质上」在未明确说明时可以被推断。

图1为根据本揭露其中一实施例的压电传感器的制作方法之流程图。一种压电传感器的制作方法M1包含：形成至少一金属层于至少一基材上(步骤S101)；于至少一金属层上依序形成复数个遮罩单元，其中遮罩单元形成遮罩图案(步骤S102)；经由遮罩图案蚀刻至少一金属层(步骤S103)；以及移除遮罩图案(步骤S104)。

图2A为根据本揭露一实施例的压电传感器100的制作方法M1之一中间阶段的示意图。图2B为根据本揭露一实施例的压电传感器100的制作方法M1之一中间阶段的示意图。图2C为根据本揭露一实施例的压电传感器100的制作方法M1之一中间阶段的示意图。图2D为根据本揭露一实施例的压电传感器100的制作方法M1之一中间阶段的示意图。请参照图1至图2D，具体来说，金属层120可以藉由任何适当的方法，例如，物理沉积法或化学沉积法被形成在基材110上方。在一些实施例中，至少一金属层120的材料包含金、铜、铬、镍、钛以及铝的至少一者，但本揭露并不以此为限。具体来说，金属层120的材料只要为适用的导电材料即可。在一些实施例中，至少一基材110的材料包含聚偏二氟乙烯或其共聚物，但本揭露并不以此为限。具体来说，基材110为一种压电材料，压电材料的特性在于可以藉由改变材料形状产生电压变化，或者对压电材料施加电压使其产生材料形状变化。

接着，遮罩单元被依序制作在金属层120上方，举例来说，在一些实施例中，可以由金属层120的一侧沿着特定方向制作多个遮罩单元至金属层120对应的另一侧，但本揭露并不以此为限。在另外一些实施例中，依序制作也可以是在金属层120上划分多个特定区域，并按照一定顺序在多个特定区域中制作遮罩单元。多个遮罩单元被制造完成之后，共同于金属层120上方形成遮罩图案130。当遮罩图案130被制作完成之后，藉由遮罩图案130的阻挡金属层120的特定部位，并且蚀刻金属层120，以在金属层120中制作具有特定图案的金属导电结构。当蚀刻完成之后可以在不毁损金属层120的状态下移除遮罩图案130。有关于上述制作遮罩图案130方法以及移除遮罩图案130方法的细节将在下文被详细描述。

请参照图2A，图2A为绘示将金属层120形成于基材110的表面。形成金属层120可以使用任意合适的方法，例如物理沉积法或化学沉积法。请参照图2B，图2B为绘示在金属层120上方制作遮罩图案130的其中一个过程的示意图。在一些实施例中，步骤S102包含：定位模具200于至少一金属层120上方，其中模具200具有多个镂空部；以及将材料依序穿过镂空部而形成在至少一金属层120上。举例来说，遮罩单元被依序规划排列，并且标记在一个可以用于转印的模具200上。在一些实施例中，模具200透过根据遮罩单元所排列出的镂空部来实现模具200的转印效果。举例来说，模具200可以为多处镂空的材料，并且可以为任意适合的材质，例如，网版印刷所使用的网目。在其他例子中，模具200的材质也可以由复合性的材料组成，可以使用与网目不同的材料。模具200具有镂空的板材并且板材边缘被突起边框围绕。

模具200的使用方法是将一定数量的材料置入模具200内，并且将材料平均的分布于模具200中。举例来说，可以藉由移动式出料喷口，例如类似影印装置所使用的出料喷口，在置入材料时将其平均分布于模具200中。出料喷口于运作时具有一定的方向性，因此材料是依序的沿着特定方向被平均分布在模具200中。在另外一个例子中，可以在将材料置入模具200后，使用刮板或其他机械方式将材料平均涂抹于模具200中。使用刮板以及其他机械方式平均涂抹材料时，根据涂抹方向以及位置，材料也将依照一定的顺序被分布于模具200中。在平均涂布材料于模具200时，模具200的边框可以防止多余的材料溢出模具200，以免沾染基材110或金属层120。

另一方面，材料的分布份量可以藉由喷口所控制，以节省多余用料。举例来说，采用在将材料置入模具200后，使用刮板或其他机械方式将材料平均涂抹于模具200中的方法，即可以在将材料至于模具200时对用料进行控制，以降低多余材料的使用。或者，采用材料喷口，在置入材料时将其平均分布于模具200中，可以藉由控制喷口的出料量降低多余材料的使用，但本揭露并不以此为限。

于实际制作遮罩图案130时，模具200首先被定位于金属层120上方，材料接续被置于模具200中。接着，将平均分布材料于模具200。于此同时，材料将隔着模具200被依序施加至金属层120上方。材料施加于金属层120上的顺序将依照选用的平均分布材料于模具200中的方法而有所差异。具体来说，若材料藉由喷口喷洒，材料将由模具200的一端沿着一个特定方向平均分布在模具200上。另一方面若材料藉由刮涂的方式分布于模具200中，则材料将根据刮涂的位置与顺序依序平均分布在模具200上。平均分布于模具200的材料将部分穿过模具200镂空部被施加在金属层120上方，在金属层120上方形成遮罩单元。此种平均分布材料的做法，将有助于确保材料是以相等分量被施加于各别位置，有助于后续固化材料制程以及移除材料制程的制造统一性。

本揭露所提供的方法M1，在施加材料的同时完成遮罩图案130制作，相较于目前常见用于制造遮罩图案130的方法(即，利用在金属层120上旋涂光阻并且利用微影图案化光阻两步骤来制作遮罩图案130)更节省制造时间与制造成本。其原因在于，本揭露所提供的方法M1不需要使用曝光显影设备，因此可以节省用于进行曝光显影的时间以及使用曝光显影等机台的制造成本。

在一些实施例中，步骤S102进一步包含加热材料，以将材料固化成遮罩图案130，其中材料为热固化高分子聚合物。具体来说，在一些实施例中使用材料形成遮罩单元之后，可以藉由适当的为材料加热，使遮罩图案130稳固地被设置于金属层120上，但本揭露并不以此为限。

在一些实施例中，材料为光固化材料，且步骤S102进一步包含利用紫外光照射材料，以将材料固化成遮罩图案130。具体来说，当材料具有光固化性质时可以利用照射特定波长(例如，紫外光波长)的光线，来使材料固化，但本揭露并不以此为限。藉由紫外光固化的效果，使得遮罩图案130可以以更短的制程时间，将材料稳固的设置于金属层120上方。在一些实施例中，材料包含油墨，但本揭露并不以此为限。具体来说，用于制作遮罩图案130的材料需要具备抵抗蚀刻的能力，并且还要可以平均分布于金属层120上方。

具体来说，当遮罩图案130被施加于金属层120上方后，仍需要进行固化制程以确保遮罩图案130达到良好的遮罩效果。另一方面，进行固化也可以进一步固定遮罩图案130，以于后续蚀刻制程中保护位于遮罩图案130下方的金属层120的完整。进一步来说，当材料被固化之后，材料将会具有高剪切强度以及低剥离强度。高剪切强度说明，固化后的材料对于施加于材料上平行且方向相反的力具有较高对抗性，因此可以避免固化后的材料，因为受到侧向施力而产生形变或位移。同时，当材料被固化之后将具有低剥离强度。剥离强度即是说明，要剥离此材料所需要的最大施力。固化后材料具有的低剥离强度特性，有助于后续移除遮罩图案130时，使用机械剥离方法移除。并且，低剥离强度结合高剪切强度可以避免材料在使用机械剥离方法移除时，产生部分移除的结果，以确保制程的效率以及遮罩图案130移除时，金属层120表面的完整性。

请参照图2C，图2C为绘示藉由遮罩图案130的阻挡蚀刻金属层120的其中一个过程的示意图。蚀刻的方式可以藉由任何合适的蚀刻法在金属层120以及遮罩图案130上进行等向蚀刻或非等向蚀刻。请参照图2D，图2D为绘示移除遮罩图案130的其中一个过程的示意图。在一些实施例中，步骤S104包含利用机械剥离制程移除遮罩图案130。具体来说，在蚀刻金属层120之后移除遮罩图案130时，可以使用具有黏性的可挠材料300撕除遮罩图案130。首先，将可挠材料300平均贴附在遮罩图案130表面。接着，由可挠材料300的一个边缘向上带起遮罩图案130。由具有金属层120的基材110的一侧沿着特定方向撕起可挠材料300，并藉由机械剥除将遮罩图案130自金属层120上撕除。如此一来，施加于金属层120上方的遮罩图案130可以藉由机械剥离方法完整的自金属层120上被移除。使用机械剥除制程移除遮罩图案130可以节省湿式剥除光阻的步骤，以节省整体制造成本。

图3A为根据本揭露另一实施例的压电传感器100的制作方法M1之一中间阶段的示意图。图3B为根据本揭露另一实施例的压电传感器100的制作方法M1之一中间阶段的示意图。图3C为根据本揭露另一实施例的压电传感器100的制作方法M1之一中间阶段的示意图。图3D为根据本揭露另一实施例的压电传感器100的制作方法M1之一中间阶段的示意图。请参照图3A，图3A为绘示将金属层120形成于基材110的表面。形成金属层120可以使用任意合适的方法，例如物理沉积法或化学沉积法。请参照图3B，图3B为绘示在金属层120上方制作遮罩单元的其中一个过程的示意图。在另外一些实施例中，步骤S102包含于至少一金属层120上的不同位置依序且定量输出材料。具体来说，材料输出端为一个可定量控制出料量的材料出口，并且材料输出端可以藉由移动装置被移动至预定位置进行出料。材料输出端的出料量以及移动位置可以结合电脑运算设备控制，但本揭露并不以此为限。

举例来说，当材料输出端运行时与金属层120之间具有第一距离，电脑将根据预定的图案将材料输出端在维持第一距离的状态下，平行地将材料输出端移动至一个预定位置。确认移动至预定位置之后，移动材料输出端使其与金属层120之间具有第二距离。接着，电脑使材料输出端按照设定于预定位置输出定量材料。接着将材料输出端与金属层120之间回到第一距离之后，再次移动材料输出端至下一个预定位置再进行出料。如此一来，材料可以藉由控制材料输出端位置在金属层120上方依次序被排列成遮罩单元的图案。在一些实施例中，可以同时使用多个材料输出端同时进行遮罩单元的设置。或者，在另外一些实施例中，可以固定材料输出端，改为移动金属层120以及基材110的位置以在金属层120上制作遮罩图案130。然而，上述说明仅只为其中一些实施方式，本揭露之内容并不以此为限。

在遮罩单元被依序制作之后，接着进行材料固化制程。材料固化的方法可以依照不同的材料特性使用前述段落所说明的光固化方法或是热固化方法，但本揭露并不以此为限。

请参照图3C，图3C为绘示藉由遮罩图案130的阻挡蚀刻金属层120的其中一个过程的示意图。蚀刻的方式可以藉由任何合适的蚀刻法在金属层120以及遮罩图案130上进行等向蚀刻或非等向蚀刻。请参照图3D，图3D为绘示移除遮罩图案130的其中一个过程的示意图。在一些实施例中，步骤S104包含利用至少一有机溶剂400溶解遮罩图案130，但本揭露并不以此为限。具体来说，一些材料具有可以被有机溶剂400溶解的特性，因此可以藉由大面积喷洒有机溶剂400于遮罩图案130上方，以溶解遮罩图案130，并同时保持下方蚀刻后金属层120的完整性。举例来说，在蚀刻金属层120制程过后，可以藉由喷洒装置在遮罩图案130上方均匀施加有机溶剂400以溶解遮罩图案130。使用有机溶剂400溶解遮罩图案130可以减少制造过程中所使用的湿式制程的仪器成本，并且维持与现有湿式制程相同的制造效果。

图4为根据本揭露其中一实施例的压电传感器100的剖面结构图。在一些实施例中，步骤S101包含在至少一基材110的两对应面分别形成两个金属层120，但本揭露并不以此为限。具体来说，两金属层120上方皆可以藉由前述的透过模具200均匀涂布或者定量点涂的方法制作遮罩图案130并且进行蚀刻，但本揭露并不以此为限。金属层120可以设置于基材110上方的任意位置，并且其数目并不只限于两个。如图2B及图3B所示的遮罩图案130可以制造在任意位置的金属层120上方。

举例来说，如图4中所示的实施例，金属层120被生长于基材110(例如，压电材料)的两对应面，使得基材110的两对应面可以进行电讯号传输。此种制造方法可以利用基材110的正压电效应以及逆压电效应来触发基材110。正压电效应可以作为开关使用。具体来说，当压电材料受到物理压力时，材料当中的电偶极矩会因为压力压缩而变短。压电材料为了抵抗变化，会在材料相对的表面产生与被压缩之电偶极矩等量的正负电荷，称为材料电极化。因为压电材料在受到物理压力时会产生电极化的现象，因此可以作为开关使用。另一方面，逆压电效应可以作为震动回馈使用。具体来说，当压电材料表面被施加了电压，电压差所产生的电场会拉长材料内的电偶极矩。压电材料为了抵抗电偶极矩的变化，会沿着电场方向伸长，产生材料的机械形变。因为压电材料在被施加电场时会产生机械形变现象，因此可以作为震动回馈使用。然而，压电材料的正压电效应与负压电效应的应用范围并不仅限于上述范例。

图5为根据本揭露其中另一实施例的压电传感器100的示意图。在一些实施例中，至少一金属层120与至少一基材110的数量为复数，且步骤S101包含堆叠基材110与金属层120。在一些实施例中，堆叠基材110与金属层120的步骤包含交替堆叠基材110与金属层120，但本揭露并不以此为限。具体制造的方法可以结合前述所提到的透过模具200均匀涂布或者定量点涂的方法制作遮罩图案130并且进行蚀刻，依序制作单一压电传感器100之后再将其堆叠组合。具体来说，压电材料的堆叠连接，比如并联或者串联，可以增强材料压电特性的效果，以获得所需要之电路特性。如图5所示，结合前述正压电效应之特性，压电传感器100可制作为感测线路500，感测外界压力(例如，触碰)。另一方面，结合前述逆压电效应之特性，压电传感器100可制作为驱动线路600，提供震动回馈，但本揭露并不以此为限。

以上对于本揭露之具体实施方式之详述，可以明显地看出，于本揭露的压电传感器的制作方法中，在金属层上方藉由使用模具喷涂或是点涂材料的方法，可以节省曝光显影的步骤以及投资于湿式制程机台的成本，以达到节省制造步骤、制造时间以及制造成本的效果。另一方面，透过利用光固化的方式(例如，使用紫外光照射)对材料执行固化制程，可以更有效率的降低制造时间。再者，用于制作遮罩图案的材料选择更为多元，使用高分子聚合物、油墨或者具有高剪切强度以及低剥离强度的材料代替一般光阻材料，以达到节省制造成本的效果。进一步来说，由于材料所具有的化学及物理特性，因此于移除遮罩图案时可以藉由有机溶剂溶解材料或是使用机械剥除方法直接一次性的移除材料，大幅节省了制造时间。

前文概述了若干实施例之特征，使得熟习此项技术者可较佳地理解本揭露之态样。熟习此项技术者应了解，他们可容易地使用本揭露作为设计或修改用于实现相同目的及/或达成本文中所介绍之实施例之相同优势的其他制程及结构的基础。熟习此项技术者亦应认识到，此些等效构造不脱离本揭露之精神及范畴，且他们可在不脱离本揭露之精神及范畴的情况下于本文作出各种改变、代替及替换。

Claims (9)

1.一种压电传感器的制作方法，其特征在于，包含：

形成至少一金属层于至少一基材上；

于所述至少一金属层上依序形成复数个遮罩单元，包含：

于所述至少一金属层的表面的复数个不同位置上设置材料，包含：

定位模具于所述至少一金属层上方，其中所述模具具有复数个镂空部；以及

将所述材料依序穿过所述镂空部而形成在所述不同位置上，

其中所述材料为光固化高分子聚合物；以及

利用紫外光照射所述材料，以使所述材料于所述表面上固化成所述遮罩单元，其中所述遮罩单元形成遮罩图案且接触于所述至少一金属层的所述表面；

经由所述遮罩图案蚀刻所述至少一金属层；以及

移除所述遮罩图案，

其中移除所述遮罩图案的步骤包含利用机械剥离制程移除所述遮罩图案。

2.如权利要求1所述的压电传感器的制作方法，其中形成所述至少一金属层于所述至少一基材上的步骤包含：

在所述至少一基材的两对应面分别形成两个所述金属层。

3.如权利要求1所述的压电传感器的制作方法，其中所述材料包含油墨。

4.如权利要求1所述的压电传感器的制作方法，其中移除所述遮罩图案的步骤包含：

利用至少一有机溶剂溶解所述遮罩图案。

5.如权利要求1所述的压电传感器的制作方法，其中利用所述机械剥离制程移除所述遮罩图案的步骤包含：

平均贴附一可挠材料在所述遮罩图案的一表面；以及

由所述可挠材料的一边缘向上带起所述遮罩图案。

6.如权利要求1所述的压电传感器的制作方法，其中所述至少一金属层与所述至少一基材的数量为复数，且形成所述至少一金属层于所述至少一基材上的步骤包含：

堆叠所述基材与所述金属层。

7.如权利要求6所述的压电传感器的制作方法，其中堆叠所述基材与所述金属层的步骤包含：

交替堆叠所述基材与所述金属层。

8.如权利要求1所述的压电传感器的制作方法，其中所述至少一基材的材料包含聚偏二氟乙烯或其共聚物。

9.如权利要求1所述的压电传感器的制作方法，其中所述至少一金属层的材料包含金、铜、铬、镍、钛以及铝的至少一者。