[發(fā)明專利]微機(jī)電系統(tǒng)元件及用于其中的防止變形結(jié)構(gòu)及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110008099.6
• 申請(qǐng)日: 2011-01-12
• 公開（公告）號(hào): CN102583217A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王傳蔚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 原相科技股份有限公司
• 主分類號(hào): B81B7/00
• 分類號(hào): B81B7/00;B81C1/00
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 陳肖梅;謝麗娜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有防止變形結(jié)構(gòu)的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)元件，以及用于其中的防止變形結(jié)構(gòu)及其制作方法。

現(xiàn)有技術(shù)

圖1顯示美國(guó)第4,901,570號(hào)專利案所公開的一種MEMS元件。如圖1所示，MEMS元件10包含：質(zhì)量塊11；支撐板12；懸臂梁(cantilever)13；形成于質(zhì)量塊11與支撐板12表面的氮化硅層14；以及橋接段15。一般情況下，MEMS元件10通過感測(cè)質(zhì)量塊11的位移而產(chǎn)生訊號(hào)，但為避免在意外狀況下?lián)p害元件(例如不慎摔落)，此現(xiàn)有技術(shù)以兩種方式來限制質(zhì)量塊11的移動(dòng)范圍：第一，以橋接段15限制質(zhì)量塊11的轉(zhuǎn)動(dòng)，且橋接段15亦可以略微限制質(zhì)量塊11的出平面(out-of-plane)移動(dòng)；第二，懸臂梁13利用氮化硅層14附著于支撐板12，其剖面輪廓高出質(zhì)量塊11一間隙16，以限制質(zhì)量塊11的出平面移動(dòng)高度。

此現(xiàn)有技術(shù)中，質(zhì)量塊11與支撐板12的材質(zhì)為硅，懸粱臂13的材質(zhì)為多晶硅，換言之，此MEMS元件10須制作于金屬制程之前，才能以硅基板作為MEMS元件的質(zhì)量塊11與支撐板12，而無法應(yīng)用于以金屬材質(zhì)作為質(zhì)量塊，且支撐的硅基板位于質(zhì)量塊下方的MEMS元件結(jié)構(gòu)。并且，該現(xiàn)有技術(shù)必須使支撐板12環(huán)繞質(zhì)量塊11，以使懸臂梁13可附著于支撐板12的上方環(huán)繞質(zhì)量塊11的四周，才可充分限制質(zhì)量塊11的位移，因此其元件將占用較大面積而不利于微縮。

圖2顯示美國(guó)第7,237,316號(hào)專利案所公開的一種MEMS元件的剖視圖。其制造方法是于制作出絕緣層上硅晶(silicon?on?insulator，SOI)之后，以蝕刻的方式于玻璃板25的表面上定義出質(zhì)量塊21、支撐板22、阻止層23等。如圖2所示，MEMS元件20中，質(zhì)量塊21與支撐板12皆是利用半導(dǎo)體基板所蝕刻而成；而阻止層23與質(zhì)量塊21間的間隙26，是利用絕緣層24的高度定義，且蝕刻絕緣層24的一部分后所形成。

同樣地，此MEMS元件20須制作于金屬制程之前，而無法應(yīng)用于以金屬材質(zhì)作為質(zhì)量塊，且支撐的半導(dǎo)體基板位于質(zhì)量塊下方的MEMS元件結(jié)構(gòu)。并且，該現(xiàn)有技術(shù)同樣必須使支撐板22環(huán)繞質(zhì)量塊21(圖2僅示出其中一邊)，以使阻止層23可附著于支撐板22的上方環(huán)繞質(zhì)量塊11的四周，才可充分限制質(zhì)量塊11的位移，因此其元件的尺寸也同樣不易微縮。

有鑒于此，本發(fā)明即針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種具有防止變形結(jié)構(gòu)的微機(jī)電系統(tǒng)元件，以及用于其中的防止變形結(jié)構(gòu)及其制作方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的之一在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種具有防止變形結(jié)構(gòu)的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)元件。

本發(fā)明另一目的在于，提出一種用于微機(jī)電系統(tǒng)元件中的防止變形結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明再一目的在于，提出一種微機(jī)電系統(tǒng)元件的制作方法。

為達(dá)上述目的，就其中一個(gè)觀點(diǎn)言，本發(fā)明提供了一種微機(jī)電系統(tǒng)元件，設(shè)置于一基板上，包含：一動(dòng)件；以及一防止變形結(jié)構(gòu)，其具有：附著于該基板的一固定栓；多個(gè)金屬層，其包含一最上層金屬層；以及連接該多個(gè)金屬層的多個(gè)金屬栓；其中，該最上層金屬層由俯視圖視之，與該動(dòng)件具有一部分重疊，且由剖面圖視之，該最上層金屬層的底表面高于該動(dòng)件頂表面一限制高度。

上述微機(jī)電系統(tǒng)元件中，該防止變形結(jié)構(gòu)由俯視圖視之，宜位于該微機(jī)電系統(tǒng)元件整體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。

上述微機(jī)電系統(tǒng)元件可包含至少一彈簧；一與彈簧連接的質(zhì)量塊；以及與質(zhì)量塊連接的至少一感測(cè)電極區(qū)，其中該感測(cè)電極區(qū)可包含同平面感測(cè)電極區(qū)與出平面感測(cè)電極區(qū)，且該動(dòng)件可包括該彈簧、該質(zhì)量塊、與該感測(cè)電極區(qū)之一或任兩者以上。

就另一個(gè)觀點(diǎn)言，本發(fā)明提供了一種用于微機(jī)電系統(tǒng)元件中的防止變形結(jié)構(gòu)，設(shè)置于一基板上，該微機(jī)電系統(tǒng)元件包含一動(dòng)件，該防止變形結(jié)構(gòu)包含：附著于該基板的一固定栓；多個(gè)金屬層，其包含一最上層金屬層；以及連接該多個(gè)金屬層的多個(gè)金屬栓，其中，該最上層金屬層由俯視圖視之，與該動(dòng)件具有一部分重疊，且由剖面圖視之，該最上層金屬層的底表面高于該動(dòng)件頂表面一限制高度。

在上述防止變形結(jié)構(gòu)的較佳實(shí)施形態(tài)中，該最上層金屬層與該多個(gè)金屬栓中最上層金屬栓，從剖視圖標(biāo)之，大致呈為L(zhǎng)字形或T字形。