微機電系統裝置及其半成品及製造方法
2023-05-27 00:01:06
專利名稱：微機電系統裝置及其半成品及製造方法
技術領域：
本發明是有關一種微機電系統(MEMQ裝置及其半成品與製造方法，特別是關於一種在製造過程中可防止元件因靜電造成損壞的微機電裝置及其半成品與製造方法。
背景技術：
微機電系統裝置包含一可動元件，經由感測或控制可動元件的運動物理量可實現微機電系統裝置的各項功能。然而，在微機電系統裝置的製造過程中，例如乾式蝕刻、離子植入或機械研磨等，可能使微機電系統裝置中的元件帶有電荷，導致元件間因靜電而黏附 (stiction)及/或元件的扭曲變形(distortion)。因此，如何防止微機電系統裝置的元件在製造過程中因靜電而造成損壞便是目前極需努力的目標。
發明內容
本發明提供一種微機電裝置及其半成品與製造方法，其使用一導電電路以使微機電系統裝置的各個元件維持等電位，以防止微機電系統裝置的元件於製造過程中受到靜電破壞。本發明一實施例的微機電系統裝置的半成品包含一基板、一微機電系統以及一導電電路。微機電系統設置於基板且包含一可動元件以及一功能元件。功能元件與可動元件耦合，用以感測可動元件的一運動物理量，並輸出一對應的感測信號，或控制可動元件產生所需的運動物理量。導電電路設置於基板，且與可動元件以及功能元件電性連接，以使可動元件與功能元件為等電位。本發明一實施例的微機電系統裝置的製造方法包含提供一基板；設置一微機電系統及一導電電路於基板，其中微機電系統包含一可動元件以及一功能元件，其中功能元件與可動元件耦合，用以感測可動元件的一運動物理量，以及輸出一對應的感測信號，或控制可動元件產生所需的運動物理量，且導電電路與可動元件及功能元件電性連接，以使可動元件與功能元件為等電位；以及斷開導電電路。本發明一實施例的微機電系統裝置包含一基板、一可動元件、一功能元件以及一導電電路。可動元件設置於基板。功能元件設置於基板，且與可動元件耦合，用以感測可動元件的一運動物理量，並輸出一對應的感測信號，或控制可動元件產生所需的運動物理量。 導電電路設置於基板，並包含一開關電路。導電電路與可動元件以及功能元件電性連接，經由導通或截止開關電路，以使可動元件與功能元件為等電位或電性隔離。
圖1為一俯視示意圖，顯示本發明一實施例的微機電系統裝置的半成品。圖2為一俯視示意圖，顯示本發明另一實施例的微機電系統裝置的半成品。圖3為一流程圖，顯示本發明一實施例的微機電系統裝置的製造方法。主要元件符號說明
11基板
111微機電系統設置區
112切割道區
113a導電接點
113b跡線
12,12'微機電系統
121可動元件
1211彈性元件
1212基錨
122a第一感測器
122b第二感測器
123防護環
13導電電路
13a開關電路
13b跡線
具體實施例方式請參照圖1，以Y軸加速度感測器(Y-axis accelerometer)為例說明本發明的一實施例的微機電系統的半成品。圖1所示的微機電系統裝置的半成品包含一基板11、一微機電系統12以及一導電電路13。基板11包含一微機電系統設置區111以及一切割道區 112。舉例而言，基板11可為一半導體材料、玻璃或以上的組合製成。基板11的微機電系統設置區111內設有多個微機電系統12，且可於切割後分開成獨立的微機電系統12。微機電系統12包含一可動元件121以及一功能元件。如圖1所示，可動元件121 沿Y軸方向的兩側分別與彈性元件1211連接，彈性元件1211的另一端則透過基錨1212與基板11連接，如此，可動元件121即可沿Y軸方向移動。如圖1所示的實施例中，功能元件可包含一第一感測器12 以及一第二感測器122b。第一感測器12 及第二感測器122b 與可動元件121耦合以感測可動元件121的一運動物理量，並輸出一對應的感測信號。透過貫孔(via)或共晶接合(eutectic bonding)技術，例如鋁-鍺(Al-Ge)共晶接合，可動元件121及功能元件可與跡線11 以及導電接點113a電性連接，微機電系統12即可將感測信號經由導電接點113a傳輸出去。需注意者，於其它實施例中，功能元件亦可控制可動元件產生所需的運動物理量，以實現微機電系統裝置的不同功能。請繼續參照圖1，導電電路13設置於基板11，且與微機電系統12的可動元件121 與功能元件電性連接。由於導電電路13將可動元件121與功能元件電性連接，因此，在微機電系統或微機電系統裝置的製造過程中，可動元件121以及功能元件維持等電位，故可防止可動元件121與功能元件因靜電彼此黏附或扭曲變形。於一實施例中，導電電路13是設置於基板11的切割道區112，因此，當切割基板11以分開微機電系統12時，導電電路13 會被破壞，而使可動元件121及功能元件電性隔離。於一實施例中，微機電系統12可包含一防護環(guard ring) 123圍繞可動元件 121以及功能元件。一般而言，防護環123為接地狀態。同理，導電電路13亦可與防護環123連接以維持防護環123、可動元件121及功能元件於製造過程中為等電位。請參照圖2，於一實施例中，導電電路可包含一開關電路13a，開關電路13a透過跡線13b與微機電系統12的元件電性連接。使用者可任意使開關電路13a導通或截止。於本實施例中，可於製造過程中控制開關電路13a為導通，以維持這些與導電電路電性連接的微機電系統12的元件為等電位，以及於測試微機電系統時控制開關電路13a為截止，以維持這些元件電性隔離。於一實施例中，導電電路可整合於微機電系統12』中，亦即將導電電路設置於基板11的微機電系統設置區111內。請參照圖3，其所示為本發明一實施例的微機電裝置的製造方法。首先，提供一基板(S31)。接著，設置一微機電系統及一導電電路於基板上(S32)。微機電系統的結構已如前所述，在此不再贅述。於製造過程中，導電電路與可動元件及功能元件電性連接，以使可動元件與功能元件為等電位。再來，於微機電系統製造完成後，或是整體微機電系統裝置製造完成後，斷開導電電路(S33)，以使可動元件及功能元件電性隔離。斷開導電電路的步驟可於切割基板(S35)時進行，接著再進行微機電系統的封裝(S36)。需注意者，利用部分切割方式(也就是不完全地切割基板)或是雷射來破壞導電電路13，或是利用開關電路將導電電路斷開，亦可電性隔離可動元件與功能元件。如此即可進行微機電系統的晶圓級測試(S34)，再進行基板切割程序(S35)以及微機電系統的封裝程序(S36)。綜合上述，本發明的微機電系統裝置及其半成品以及製造方法利用現有的工藝， 透過設置一導電電路以維持微機電系統的各個元件於製造過程中為等電位，以防止靜電對微機電系統的各個元件造成黏黏附以及扭曲變形的破壞。以上所述的實施例僅是為說明本發明的技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝的人士能夠了解本發明的內容並據以實施，當不能以的限定本發明的專利範圍，即大凡依本發明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明的專利範圍內。
權利要求
1.一種微機電系統裝置的半成品，其特徵在於，包含一基板；一微機電系統，其設置於基板，所述微機電系統包含一可動元件；以及一功能元件，其與所述可動元件耦合，用以感測所述可動元件的一運動物理量，並輸出一對應的感測信號，或控制所述可動元件產生所需的所述運動物理量；以及一導電電路，其設置於所述基板，且與所述可動元件以及所述功能元件電性連接，以使所述可動元件以及所述功能元件為等電位。
2.如權利要求1所述的微機電系統裝置的半成品，其特徵在於，所述微機電系統更包含一防護環圍繞所述可動元件以及所述功能元件。
3.如權利要求2所述的微機電系統裝置的半成品，其特徵在於，所述導電電路與所述防護環電性連接。
4.如權利要求1所述的微機電系統裝置的半成品，其特徵在於，所述基板包含一切割道區，且所述導電電路設置於所述切割道區內。
5.如權利要求1所述的微機電系統裝置的半成品，其特徵在於，所述導電電路整合於所述微機電系統。
6.如權利要求1所述的微機電系統裝置的半成品，其特徵在於，所述導電電路包含一開關電路，且可控制地導通或截止。
7.如權利要求1所述的微機電系統裝置的半成品，其特徵在於，所述基板包含一半導體材料、玻璃或以上的組合。
8.一種微機電系統裝置的製造方法，其特徵在於，包含提供一基板；設置一微機電系統及一導電電路於所述基板，其中所述微機電系統包含一可動元件以及一功能元件，其中所述功能元件與所述可動元件耦合，用以感測所述可動元件的一運動物理量，以及輸出一對應的感測信號，或控制所述可動元件產生所需的所述運動物理量；所述導電電路與所述可動元件及所述功能元件電性連接，以使所述可動元件與所述功能元件為等電位；以及斷開所述導電電路。
9.如權利要求8所述的微機電系統裝置的製造方法，其特徵在於，所述微機電系統更包含一防護環圍繞所述可動元件以及所述功能元件。
10.如權利要求9所述的微機電系統裝置的製造方法，其特徵在於，所述導電電路與所述防護環電性連接。
11.如權利要求8所述的微機電系統裝置的製造方法，其特徵在於，所述基板包含一切割道區，且所述導電電路設置於所述切割道區內。
12.如權利要求8所述的微機電系統裝置的製造方法，其特徵在於，所述導電電路是以切割方式或雷射斷開。
13.如權利要求8所述的微機電系統裝置的製造方法，其特徵在於，所述導電電路整合於所述微機電系統。
14.如權利要求8所述的微機電系統裝置的製造方法，其特徵在於，所述導電電路包含一開關電路，且可控制地導通或截止。
15.如權利要求8所述的微機電系統裝置的製造方法，其特徵在於，更包含測試所述微機電系統。
16.如權利要求8所述的微機電系統裝置的製造方法，其特徵在於，更包含切割所述基板；以及封裝所述微機電系統。
17.如權利要求8所述的微機電系統裝置的製造方法，其特徵在於，所述基板包含一半導體材料、玻璃或以上的組合。
18.—種微機電系統裝置，其特徵在於，包含一基板；一可動元件，其設置於所述基板；以及一功能元件，其設置於所述基板，且與所述可動元件耦合，用以感測所述可動元件的一運動物理量，並輸出一對應的感測信號，或控制所述可動元件產生所需的所述運動物理量； 以及一導電電路，其設置於所述基板，並包含一開關電路，所述導電電路與所述可動元件以及所述功能元件電性連接，經由導通或截止所述開關電路，以使所述可動元件與所述功能元件為等電位或電性隔離。
19.如權利要求18所述的微機電系統裝置，其特徵在於，所述微機電系統更包含一防護環圍繞所述可動元件以及所述功能元件。
20.如權利要求19所述的微機電系統裝置，其特徵在於，所述導電電路與所述防護環電性連接。
全文摘要
一種微機電系統裝置的製造方法是設置一導電電路以維持微機電系統的各個元件為等電位，以防止製造過程中靜電對微機電系統的各個元件所造成的破壞。
文檔編號B81B3/00GK102530819SQ201110418320
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月7日 優先權日2010年12月10日
發明者葉裕德, 吳華書, 曾立天, 錢元晧, 鍾士勇 申請人:美商明銳光電股份有限公司