[发明专利]微机电感测元件及微机电感测元件的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种感测元件，且特别是一种微机电感测元件及其制作方法。

背景技术

微机电系统(Micro Electromechanical System，MEMS)技术的发展开辟了一个全新的技术领域和产业，其应用领域广阔，例如常常用于加速计或陀螺仪等微机电惯性传感器中。在这些传感器中，通常需要一个微机电弹簧元件来将其移动结构的一端连接固定于一侧壁上，以使此移动结构可在某方向上往复运动。而现有的微机电弹簧元件一般是硅材料或金属层与氧化层交替堆叠所构成。

然而，由于金属层与氧化层的热膨胀系数不同，因此在后续进行高温制程时，金属层与氧化层会发生不同程度的热膨胀，导致微机电弹簧元件弯曲变形，从而影响其工作性能。因此，如何避免微机电弹簧元件在其所处的环境发生温度变化时弯曲变形，以确保微机电弹簧元件的工作性能，实为相关领域的人员所重视的议题之一。

此外，现有的微机电弹簧元件通常是往水平方向进行设计，如此一来，基板上的各元件可使用面积便会被降低。换言之，如何避免有效地提高基板上的使用面积或更加地缩小元件尺寸，实为相关领域的人员所重视的议题之一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种微机电感测元件，其可有效地提高基板的使用面积的利用率外，并同时可降低应力与热效应的影响。

本发明还提出一种微机电感测元件的制作方法，其具有较为简易的步骤与较为低廉的制作成本。

本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部分或全部目的，本发明的一实施例提出一种微机电感测元件，其包括一基板、一半导体层、一支撑柱、一第一悬浮臂、一第一连接部、一第二悬浮臂以及一主质量块。半导体层配置于基板上。支撑柱配置于半导体层上。第一悬浮臂配置于支撑柱上，且支撑柱连接第一悬浮臂的一部分。第一连接部直接或间接地连接第一悬浮臂的另一部分。第二悬浮臂具有一第一表面与一相对第一表面的一第二表面，且第一连接部连接第一表面的一部分。主质量块连接第二悬浮臂，且第二悬浮臂的一部分构成主质量块的一部分。

在本发明的一实施例中，第一悬浮臂具有一第三表面与一相对于第三表面的第四表面，且支撑柱连接第三表面的一部分。

在本发明的一实施例中，第一连接部直接地连接第四表面的一部分或第三表面的另一部分。在本发明的一实施例中，第一连接部直接地连接第三表面的另一部分时，第一连接部的膜层至少与支撑柱的部分膜层属于同一位阶的膜层。在本发明的一实施例中，第一连接部直接地连接第四表面的一部分时，主质量块的部分膜层可与第一连接部的部分膜层属于相同位阶的膜层。

在本发明的一实施例中，微机电感测元件更包括一第二连接部以及一第三悬浮臂。第二连接部直接地连接第一悬浮臂的第三表面的另一部分。第三悬浮臂具有一第五表面与一相对第五表面的一第六表面，且第二连接部连接于第五表面的一部分，其中第一连接部连接于第五表面的另一部分，以使第一连接部间接地连接第一悬浮臂的另一部分。在本发明的一实施例中，第一连接部的膜层与第二连接部的膜层至少与支撑柱的部分膜层属于同一位阶的膜层。在本发明的一实施例中，主质量块的部分膜层可与第一连接部的部分膜层、第二连接部的部分膜层或支撑柱的部分膜层属于相同位阶的膜层。

在本发明的一实施例中，支撑柱、第一连接部以及主质量块由至少二导电层堆叠而成。

在本发明的一实施例中，主质量块的这些导电层间可选择性地夹设有一介电层或是保持有一空隙。

在本发明的一实施例中，微机电感测元件更包括一蚀刻阻挡结构，配置于基板上并位于支撑柱、第一悬浮臂、第一连接部、第二悬浮臂以及主质量块的周边。在本发明的一实施例中，蚀刻阻挡结构由至少二导电层堆叠而成。在本发明的一实施例中，蚀刻阻挡结构的膜层包含了半导体层、支撑柱、第一悬浮臂、第一连接部、第二悬浮臂以及主质量块的膜层位阶。

在本发明的一实施例中，微机电感测元件更包括一上电极，设置于主质量块的上方。

在本发明的一实施例中，微机电感测元件更包括一下电极设置于主质量块的下方。

在本发明的一实施例中，微机电感测元件更包括一压电材料层，配置于第二悬浮臂。

在本发明的一实施例中，第二悬浮臂的材质包括一压电材料。