[发明专利]具有电绝缘结构的微机电系统装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有电绝缘结构的微机电系统装置及其制造方法，特别是一种具有多路电通路电气互联(multi-path electrical interconnection)的微机电装置。

背景技术

近年来，微机电系统(MEMS)感测装置已广泛应用于消费性电子产品。例如，MEMS动作感测元件应用于手机，以及MEMS陀螺仪应用于互动游戏。因此，MEMS感测装置需具备例如小尺寸或低制造成本的优势竞争力，以进入消费性电子产品的市场。

苹果公司在2010年产品发表会中，正式宣布iPhone 4G手机内置了3轴的MEMS陀螺仪(“MEMS-Gyro”)，而让手机具备了更真实的互动游戏功能。这一趋势代表着MEMS-Gyro市场将进入高速发展期。因此，在高速发展的MEMS-Gyro市场中，高灵敏度及低成本将成为关键的竞争优势。

图1A为传统陀螺仪简化示意图的俯视图，图1B为沿图1A中的线1-1截取的截面图。陀螺仪10包括基板16、质量块11、多个第一弹簧12、框架13、多个第二弹簧14以及多个支撑座15。多个第一弹簧12与质量块11及框架13连接。框架13围绕多个第一弹簧12及质量块11。多个第二弹簧14与框架13及多个支撑座连接。多个支撑座固定在基板16上。

当陀螺仪10处于激活状态时，对框架13和质量块11分别施加电压，然后框架13被驱动，以沿X轴方向周期性地振动，这样质量块11被驱动以沿X轴方向运动。因框架13的振动而产生的电信号通过框架13的可移动梳状结构(未图示)和基板16上的固定梳状结构(未图示)被感测，并被传送给外部的ASIC芯片。然后框架13通过ASIC芯片的电路被再次驱动，并且所述框架13在预期的频率范围内稳定地振动。

如果陀螺仪10感测沿Z轴的角速度，则质量块11将同时沿Y轴移动。由于质量块11的移动，质量块11上的可移动梳状结构(未图示)和基板16上的固定梳状结构(未图示)产生另一电信号。然后所述电信号将被传送给ASIC芯片，进而计算所述角速度。

为有效地驱动所述框架，最好对框架13施加较高的电压。同时，为获得陀螺仪的较高的灵敏度，对质量块11施加较低的电压。然而，由于传统陀螺仪10的框架13与质量块11使用同一个电通路，如在图1A和1B中所示的电通路a和b，因此无法分别对框架13施加较高的电压并且对质量块11施加较低的电压。

美国专利(US 6,239,473、US 6,433,401以及US 6,291,875)公开了一种通过使用沿垂直轴(Z轴)的绝缘层、沿垂直轴(Z轴)的隔离沟槽，以及悬挂结构的具有一个独立电通路或具有两个独立电通路的质量块。然而，所述悬挂结构通过蚀刻所述结构的下部以形成所述结构下方的空隙来形成。因此无法制成相对较大的悬臂或悬空块体，例如加速度计或陀螺仪的质量块。此外，由于形成所述隔离沟槽的工艺的限制，无法在图1中的陀螺仪10的弹簧12和14上形成沿垂直轴(Z轴)的隔离沟槽。因此，质量块11和框架13的电信号将仍通过例如陀螺仪10的弹簧14的同一个电通路被传送。

发明内容

本发明的一个实施例公开了一种具有电绝缘结构的微机电系统装置。所述微机电系统装置包括：至少一个移动件、至少一个支撑座、至少一个弹簧以及绝缘层。所述弹簧连接至所述支撑座和所述移动件。所述绝缘层设置在所述移动件和所述支撑座中，其中所述移动件和所述支撑座的每一个被所述绝缘层分为第一导电部分和第二导电部分。

本发明另一个实施例公开了一种具有电绝缘结构的微机电装置，所述微机电系统装置包括：基板、至少一个移动件、至少一个支撑座、至少一个弹簧以及绝缘层。所述基板具有设置在所述基板的上表面上的多个金属粘合区。所述支撑座固定在所述基板上。所述绝缘层设置在所述移动件、所述支撑座以及所述弹簧中。所述移动件被所述绝缘层分为第一导电部分和第二导电部分，所述支撑座被所述绝缘层分为第一导电部分和第二导电部分。所述弹簧被所述绝缘层分为第一导电部分和第二导电部分，

所述支撑座包括至少一个第一隔绝部分和至少一个导电通柱。所述支撑座的第二导电部分被第一隔绝部分分为外导电部分和内导电部分。所述导电通柱连接至所述至少一个支撑座的外导电部分和所述至少一个支撑座的第一导电部分。所述支撑座的外导电部分和所述支撑座的内导电部分分别固定在相互分隔的所述金属粘合区上。所述弹簧的第一导电部分连接至所述支撑座的第一导电部分。所述弹簧的第二导电部分连接至所述支撑座的内导电部分。