[发明专利]微机电系统声压感测元件及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微机电系统(MEMS)声压感测元件及其制作方法；特别是指一种相邻金属层间具有交错排列金属段的多层膜结构的声压感测元件及其制作方法。

背景技术

图1显示美国第7,202,101号专利案所公开的一种多金属层MEMS结构。如图1所示，多金属层MEMS结构10形成于基板11上，包含：形成于基板11上的牺牲层12；固定极板13；牺牲层14；形成于牺牲层14上的第一金属层15；牺牲层16；形成于牺牲层16上的第二金属层17；牺牲层18；以及以高分子聚合物薄膜密封各金属层所形成的可动隔膜19。

此现有技术中，第一金属层15为网状(mesh)金属层设计，以改善MEMS声压感测元件的性能。其中，网状金属层的设计用以让蚀刻气体可以通过多个金属而与牺牲层12，14，16，18的一部分反应，来移除部分牺牲层12，14，16，18。另外，网状金属层的设计亦可以改善结构应力。

然而，这种网状金属的设计会降低声音感测的灵敏度，而限制了应用范围。故此，需要利用沉积技术，在移除部分牺牲层12，14，16，18后，将高分子聚合物沉积在各网状金属层外围，用来密封各网状金属层，以改善声音感测的灵敏度。此种高分子聚合物沉积工艺是一种较特殊的工艺，而不利于整合在现有的CMOS工艺中。

另外，相关的MEMS声压感测元件可参考美国第6,622,368号、第7,049,051号、第7,190,038号、第6,936,524号等专利案。

有鉴于此，本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种具有交错排列金属层的多层膜结构的声压感测元件及其制作方法。

发明内容

本发明目的的一在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种MEMS声压感测元件。

本发明另一目的在于提出一种MEMS声压感测元件的制作方法。

为达上述目的，就其中一个观点而言，本发明提供了一种微机电系统声压感测元件，包含：一基板；一固定极板，设置于该基板上；以及一多层膜结构，包括：多个金属层；以及连接该多个金属层的多个金属栓；其中，该多层膜结构与该固定极板间具有一空腔，用以形成一音腔，且该多个金属层各具有多个金属段，每一金属层的多个金属段与至少另一金属层中的多个金属段以相互交错方式排列，使得当该多层膜结构接收声压时，于正交声波前进方向，具有一相对无间隙的视平面。

就另一观点而言，本发明还提供了一种微机电系统声压感测元件的制作方法，包含：提供一基板；形成固定极板于该基板上；形成至少一牺牲层；形成各具有多个金属段的多个金属层于该牺牲层上；形成多个金属栓用以连接该多个金属层，以形成一多层膜结构，其中，每一金属层的多个金属段与至少另一金属层中的多个金属段以相互交错方式排列，使得当该多层膜结构接收声压时，于正交声波前进方向，具有一相对无间隙的视平面；以及蚀刻移除该牺牲层，以形成一空腔作为该微机电系统声压感测元件的音腔。

上述微机电系统声压感测元件，宜更包含一支撑结构，形成并固定于该基板上，与该多层膜结构连接，用以支撑该多层膜结构。

上述微机电系统声压感测元件，宜更包含一绝缘层，连接于该支撑结构与该基板之间，或连接于该固定栓与该基板之间。

上述微机电系统声压感测元件中，该多层膜结构由俯视图视之，相邻金属层宜具有重叠部分。

上述微机电系统声压感测元件中，该多层膜结构的侧边宜留有空隙。

上述微机电系统声压感测元件中，该基板宜具有至少一排气孔。

上述微机电系统声压感测元件中，各金属层宜由下列材质的至少一材质形成：金、银、钛、钽、铜、铝、以上金属的碳化物、以上金属的氧化物、或以上金属的氮化物。

上述微机电系统声压感测元件中，各金属栓宜由下列材质的至少一材质形成：钨、金、银、钛、钽、铜、铝、以上金属的碳化物、以上金属的氧化物、或以上金属的氮化物。

下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1显示美国第7,202,101号专利案所公开的一种多金属层MEMS结构；

图2A到2J显示本发明的第一个实施例的制作流程的剖视图；

图3显示本发明的第二个实施例；

图4显示本发明的第三个实施例；

图5A到5J显示本发明的第四个实施例；

图6A到6D显示本发明的第五个实施例；

图7A到7F显示本发明的第六个实施例。

图中符号说明

10多金属层MEMS结构