微機電裝置製造方法
2023-05-22 08:26:16
微機電裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開一種微機電裝置，包括一梁柱體、一支撐體、及一接合物。梁柱體具有一第一側與一第二側，且第一側與第二側彼此相對。支撐體用以支撐梁柱體且相鄰但不相連於梁柱體，此支撐體具有一第三側與相對於第三側的一第四側，且支撐體包括多個第一束縛層與多個第二束縛層，這些第一束縛層與這些第二束縛層彼此交錯相疊，其中第二側與第三側彼此相鄰。接合物位於第二側與第三側之間、第一側、及第四側，此接合物用以接合併絕緣梁柱體與支撐體。本發明的微機電裝置增強結構的強度，並使結構穩定、堅固且不變形，可有效改善其靈敏度，以進而提升於微機電的應用範圍。
【專利說明】微機電裝置
【技術領域】
[0001]本發明是關於一種微機電裝置，特別是一種可增強結構強度並可使結構穩定而堅固且不變形的微機電裝置。
【背景技術】
[0002]在半導體製程中，大多數的元件製作皆自金屬層與氧化層的連續製程而來，其中金屬層多由物理性方式所沉積形成，故金屬層通常具有張應力，而氧化層多由化學性方式所沉積形成，故氧化層通常具有壓應力。微機電(Micro-Electro-Mechanical-System,以下簡稱MEMS)元件為一種常見且使用金屬層與氧化層相互堆疊形成的半導體元件，所以MEMS元件的殘留應力是一個具有壓應力與張應力所組合而成的等效應力值。以半導體製程製作的MEMS元件其最大的優點為整合特殊用途積體電路(Applicat1n-Specific IntegratedCircuit, ASIC)與MEMS於同一平面，省去了複雜的封裝方式，但最大的難題即為MEMS結構的殘留應力。
[0003]常見的XY軸加速度計即為MEMS元件的應用，因為金屬層具有張應力(結構呈上彎曲)，而氧化層具有壓應力(結構呈下彎曲)，其中氧化層是通過化學方式產生鍵結再由鍵結產生薄膜，此氧化層的沉積溫度高且鍵結與鍵結間的力量造成氧化層的殘留應力大於金屬的殘留應力，故殘留應力以氧化層為主並使MEMS結構呈下彎曲。此時，雖可使用快速退火(Rapid Thermal Annealing, RTA)系統以進行殘留應力的釋放,然而尚有複合材料的熱膨脹係數必須進行考慮，例如金屬鋁的熱膨脹係數是23ppm/°C，而氧化層的熱膨脹係數是0.5ppm/°C，兩種不同材料的堆疊造成熱膨脹係數約有46倍的差距。如此一來，當MEMS結構受到溫度的變化時，除了本身的殘留應力之外，仍必須再考慮兩種不同材料堆疊時的熱膨脹現象。
[0004]一般而言，目前各種已用於現有技術中的MEMS元件大多易受殘留應力與溫度的影響，且元件結構不夠堅固以致於不穩定而變形。另一方面，結構強度不足將造成MEMS元件在受到外力的變化時呈現翹曲的現象。
【發明內容】
[0005]本發明提供一種微機電裝置，藉以增強結構的強度，並使結構穩定、堅固且不變形。
[0006]根據本發明的一實施例，一種微機電裝置包括一梁柱體、一支撐體、及一接合物。梁柱體具有一第一側與一第二側，且第一側與第二側彼此相對。支撐體用以支撐梁柱體且相鄰但不相連於梁柱體，此支撐體具有一第三側與相對於第三側的一第四側，且支撐體包括多個第一束縛層與多個第二束縛層，這些第一束縛層與這些第二束縛層彼此交錯相疊，其中第二側與第三側彼此相鄰。接合物位於第二側與第三側之間、第一側、及第四側，此接合物用以接合併絕緣梁柱體與支撐體。
[0007]本發明所提供的微機電裝置，藉由於梁柱體的旁側設置支撐體，此支撐體用以支撐梁柱體，且支撐體具有多個交錯相疊的第一束縛層與第二束縛層，再藉由接合物以接合併絕緣梁柱體與支撐體，以進而固定結構並增強結構的強度，並可使結構穩定而堅固且不變形。如此一來，可有效改善微機電裝置的靈敏度，以進而提升於微機電的應用範圍。
[0008]以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明的微機電裝置的上視示意圖；
[0010]圖2為圖1的沿22剖面線的剖視圖。
[0011]其中，附圖標記
[0012]100微機電裝置
[0013]110梁柱體
[0014]112 第一側
[0015]114 第二側
[0016]116金屬層
[0017]118氧化層
[0018]120支撐體
[0019]122第三側
[0020]124第四側
[0021]126第一束縛層
[0022]128第二束縛層
[0023]130接合物
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和具體實施例對本發明技術方案進行詳細的描述，以更進一步了解本發明的目的、方案及功效，但並非作為本發明所附權利要求保護範圍的限制。
[0025]請同時參照圖1與圖2，圖1為根據本發明的一實施例的微機電裝置的上視示意圖，而圖2為圖1的沿22剖面線的剖視圖。本實施例的微機電裝置100，例如可適於加速度計、陀螺儀、流量計、致動器、或是磁力計，亦即可通過此微機電裝置100以應用於微機電所需的長條形梁狀的結構。此微機電裝置100包括一梁柱體110、一支撐體120、及一接合物130。
[0026]梁柱體110具有一第一側112與一第二側114，且第一側112與第二側114彼此相對。此梁柱體I1包括多個金屬層116與多個氧化層118，這些金屬層116與這些氧化層118彼此交錯相疊。其中，梁柱體110例如可為指叉狀電極或是彈簧懸臂，但本實施例不限於此，梁柱體110亦可使用其他類似長條形梁狀的結構來實施。
[0027]進一步來說，這些金屬層116與這些氧化層118例如可利用半導體的薄膜沉積(Thin Film Deposit1n)的方式，以致使這些金屬層116與這些氧化層118分別一層層地(Layer By Layer)堆疊形成，以進而構成梁柱體110。其中，薄膜沉積的方式例如可使用物理氣相沉積(Physical Vapor Deposit1n, PVD)或是化學氣相沉積(Chemical VaporDeposit1n, CVD),但本實施例不限於此,薄膜沉積的方式亦可使用其他類似薄膜成長的製程來實施。
[0028]支撐體120用以支撐梁柱體110，且支撐體120相鄰但不相連於梁柱體110。此支撐體120具有一第三側122與相對於第三側122的一第四側124，且支撐體120包括多個第一束縛層126與多個第二束縛層128，這些第一束縛層126與這些第二束縛層128彼此交錯相疊，且梁柱體110的第二側114與支撐體120的第三側122彼此相鄰。其中，這些第一束縛層126例如可為金屬，而這些第二束縛層128例如可為鎢，但本實施例不限於此，這些第一束縛層126亦可使用其他類似金屬的材料來實施，而這些第二束縛層128亦可使用其他結構硬度高的材料來實施。
[0029]進一步來說，這些第一束縛層126與這些第二束縛層128例如亦可利用半導體的薄膜沉積的方式，以致使這些第一束縛層126與這些第二束縛層128分別一層層地堆疊形成，以進而構成支撐體120。其中，薄膜沉積的方式例如可使用物理氣相沉積，但本實施例不限於此，薄膜沉積的方式亦可使用其他類似薄膜成長的製程來實施。
[0030]接合物130位於第二側114與第三側122之間、第一側112、及第四側124，此接合物130用以接合併絕緣梁柱體110與支撐體120，以避免梁柱體110與支撐體120彼此之間導通而影響電性。其中支撐體120相鄰但不相連於梁柱體110，且第二側114與第三側122彼此相鄰。在本實施例中，接合物130例如可為氧化物，但本實施例不限於此，接合物130亦可使用其他熱膨脹係數小的材料來實施。
[0031]舉例來說，此微機電裝置100例如可接收來自於各方向的多個水平分力或是多個垂直分力，並致使這些水平分力或是這些垂直分力得以彼此互相達成力平衡的狀態。同時，藉由前述的多個第一束縛層126與多個第二束縛層128所構成的支撐體120，可固定住微機電裝置100並增強其強度。換句話說，此微機電裝置100可具有穩定的水平位移或是垂直位移的運動特性，以避免微機電裝置100受這些水平分力或是這些垂直分力的影響而導致變形。
[0032]綜上所述，本發明的實施例所揭露的微機電裝置，藉由於梁柱體的旁側設置支撐體，此支撐體用以支撐梁柱體，且支撐體具有多個交錯相疊的第一束縛層與第二束縛層，再藉由接合物以接合併絕緣梁柱體與支撐體，以進而固定結構並增強結構的強度，並可使結構穩定而堅固且不變形。如此一來，可有效改善微機電裝置的靈敏度，以進而提升於微機電的應用範圍。
[0033]當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。
【權利要求】
1.一種微機電裝置，其特徵在於，其包括: 一梁柱體，具有一第一側與一第二側，該第一側與該第二側彼此相對； 一支撐體，用以支撐該梁柱體且相鄰但不相連於該梁柱體，該支撐體具有一第三側與相對於該第三側的一第四側，且該支撐體包括多個第一束縛層與多個第二束縛層，該些第一束縛層與該些第二束縛層彼此交錯相疊，其中該第二側與該第三側彼此相鄰；以及 一接合物，位於該第二側與該第三側之間、該第一側、及該第四側，該接合物用以接合併絕緣該梁柱體與該支撐體。
2.如權利要求1所述的微機電裝置，其特徵在於，該梁柱體包括多個金屬層與多個氧化層，該些金屬層與該些氧化層彼此交錯相疊。
3.如權利要求2所述的微機電裝置，其特徵在於，該梁柱體為指叉狀電極或是彈簧懸臂。
4.如權利要求1所述的微機電裝置，其其特徵在於，該些第一束縛層為金屬，該些第二束縛層為鎢。
5.如權利要求1所述的微機電裝置，其特徵在於，該接合物為氧化物。
【文檔編號】B81B7/02GK104030230SQ201410071664
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年2月28日 優先權日:2013年3月8日
【發明者】劉茂誠, 呂柏緯, 周文介, 翁淑怡, 王竣傑 申請人:先技股份有限公司