[發(fā)明專利]微機(jī)電感測(cè)元件及微機(jī)電感測(cè)元件的制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110449259.0
• 申請(qǐng)日: 2011-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103183304A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫志銘;蔡明翰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 原相科技股份有限公司
• 主分類號(hào): B81B3/00
• 分類號(hào): B81B3/00;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)明涉及一種感測(cè)元件，且特別是一種微機(jī)電感測(cè)元件及其制作方法。

背景技術(shù)

微機(jī)電系統(tǒng)(Micro?Electromechanical?System，MEMS)技術(shù)的發(fā)展開(kāi)辟了一個(gè)全新的技術(shù)領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)，其應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，例如常常用于加速計(jì)或陀螺儀等微機(jī)電慣性傳感器中。在這些傳感器中，通常需要一個(gè)微機(jī)電彈簧元件來(lái)將其移動(dòng)結(jié)構(gòu)的一端連接固定于一側(cè)壁上，以使此移動(dòng)結(jié)構(gòu)可在某方向上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。而現(xiàn)有的微機(jī)電彈簧元件一般是硅材料或金屬層與氧化層交替堆疊所構(gòu)成。

然而，由于金屬層與氧化層的熱膨脹系數(shù)不同，因此在后續(xù)進(jìn)行高溫制程時(shí)，金屬層與氧化層會(huì)發(fā)生不同程度的熱膨脹，導(dǎo)致微機(jī)電彈簧元件彎曲變形，從而影響其工作性能。因此，如何避免微機(jī)電彈簧元件在其所處的環(huán)境發(fā)生溫度變化時(shí)彎曲變形，以確保微機(jī)電彈簧元件的工作性能，實(shí)為相關(guān)領(lǐng)域的人員所重視的議題之一。

此外，現(xiàn)有的微機(jī)電彈簧元件通常是往水平方向進(jìn)行設(shè)計(jì)，如此一來(lái)，基板上的各元件可使用面積便會(huì)被降低。換言之，如何避免有效地提高基板上的使用面積或更加地縮小元件尺寸，實(shí)為相關(guān)領(lǐng)域的人員所重視的議題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種微機(jī)電感測(cè)元件，其可有效地提高基板的使用面積的利用率外，并同時(shí)可降低應(yīng)力與熱效應(yīng)的影響。

本發(fā)明還提出一種微機(jī)電感測(cè)元件的制作方法，其具有較為簡(jiǎn)易的步驟與較為低廉的制作成本。

本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)可以從本發(fā)明所揭露的技術(shù)特征中得到進(jìn)一步的了解。

為達(dá)上述之一或部分或全部目的，本發(fā)明的一實(shí)施例提出一種微機(jī)電感測(cè)元件，其包括一基板、一半導(dǎo)體層、一支撐柱、一第一懸浮臂、一第一連接部、一第二懸浮臂以及一主質(zhì)量塊。半導(dǎo)體層配置于基板上。支撐柱配置于半導(dǎo)體層上。第一懸浮臂配置于支撐柱上，且支撐柱連接第一懸浮臂的一部分。第一連接部直接或間接地連接第一懸浮臂的另一部分。第二懸浮臂具有一第一表面與一相對(duì)第一表面的一第二表面，且第一連接部連接第一表面的一部分。主質(zhì)量塊連接第二懸浮臂，且第二懸浮臂的一部分構(gòu)成主質(zhì)量塊的一部分。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第一懸浮臂具有一第三表面與一相對(duì)于第三表面的第四表面，且支撐柱連接第三表面的一部分。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第一連接部直接地連接第四表面的一部分或第三表面的另一部分。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第一連接部直接地連接第三表面的另一部分時(shí)，第一連接部的膜層至少與支撐柱的部分膜層屬于同一位階的膜層。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第一連接部直接地連接第四表面的一部分時(shí)，主質(zhì)量塊的部分膜層可與第一連接部的部分膜層屬于相同位階的膜層。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，微機(jī)電感測(cè)元件更包括一第二連接部以及一第三懸浮臂。第二連接部直接地連接第一懸浮臂的第三表面的另一部分。第三懸浮臂具有一第五表面與一相對(duì)第五表面的一第六表面，且第二連接部連接于第五表面的一部分，其中第一連接部連接于第五表面的另一部分，以使第一連接部間接地連接第一懸浮臂的另一部分。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第一連接部的膜層與第二連接部的膜層至少與支撐柱的部分膜層屬于同一位階的膜層。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，主質(zhì)量塊的部分膜層可與第一連接部的部分膜層、第二連接部的部分膜層或支撐柱的部分膜層屬于相同位階的膜層。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，支撐柱、第一連接部以及主質(zhì)量塊由至少二導(dǎo)電層堆疊而成。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，主質(zhì)量塊的這些導(dǎo)電層間可選擇性地夾設(shè)有一介電層或是保持有一空隙。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，微機(jī)電感測(cè)元件更包括一蝕刻阻擋結(jié)構(gòu)，配置于基板上并位于支撐柱、第一懸浮臂、第一連接部、第二懸浮臂以及主質(zhì)量塊的周邊。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，蝕刻阻擋結(jié)構(gòu)由至少二導(dǎo)電層堆疊而成。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，蝕刻阻擋結(jié)構(gòu)的膜層包含了半導(dǎo)體層、支撐柱、第一懸浮臂、第一連接部、第二懸浮臂以及主質(zhì)量塊的膜層位階。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，微機(jī)電感測(cè)元件更包括一上電極，設(shè)置于主質(zhì)量塊的上方。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，微機(jī)電感測(cè)元件更包括一下電極設(shè)置于主質(zhì)量塊的下方。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，微機(jī)電感測(cè)元件更包括一壓電材料層，配置于第二懸浮臂。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第二懸浮臂的材質(zhì)包括一壓電材料。