[发明专利]微机电装置

说明书

技术领域

本发明关于一种微机电（microelectromechanical systems，简称MEMS）装置，特别是一种以氧化层选择性包覆连接层或硅基板选择性搭配披覆层的方式作为质量块的微机电装置。

背景技术

在半导体工艺中，大多数的组件制作皆自金属层与氧化层的连续工艺而来，其中金属层多由物理性方式所沉积形成，故金属层通常具有张应力，而氧化层多由化学性方式所沉积形成，故氧化层通常具有压应力。微机电组件为一种常见且使用金属层与氧化层相互堆栈形成的半导体组件，所以MEMS组件的残留应力是一个具有压应力与张应力所组合而成的等效应力值。以半导体工艺制作的微机电组件其最大的优点为整合特殊用途集成电路（application-specificintegrated circuit，简称ASIC）与微机电于同一平面，省去了复杂的封装方式，但最大的难题即为微机电结构的残留应力。

常见的X－Y轴加速度计即为微机电组件的应用，因为金属层具有张应力（结构呈上弯曲），而氧化层具有压应力（结构呈下弯曲），其中氧化层是通过化学方式产生键结再由键结产生薄膜，此氧化层的沉积温度高且键结与键结间的力量造成氧化层的残留应力大于金属的残留应力，故残留应力以氧化层为主并使微机电结构呈下弯曲。此时，虽可使用快速退火（rapid thermal anneal，简称RTA）系统以进行残留应力的释放，然而尚有复合材料的热膨胀系数必须进行考虑，例如金属铝的热膨胀系数是23ppm/℃，而氧化层的热膨胀系数是0.5ppm/℃，两种不同材料的堆栈造成热膨胀系数约有46倍的差距。如此一来，当微机电结构受到温度的变化时，除了本身的残留应力之外，仍必须再考虑两种不同材料堆栈时的热膨胀现象。

一般而言，目前各种已用于公知技术中的微机电组件结构的材料大多具有高膨胀系数，其造成微机电组件结构在受到温度的变化时而呈现翘曲的现象。

发明内容

本发明提供一种微机电装置，以氧化层选择性包覆连接层或硅基板选择性搭配披覆层的方式作为质量块使微机电装置结构本身运动不受到温度变化的影响，进而达成高稳定性的功效。

本发明提供一种微机电装置，其包括一基板、一质量块及多个悬臂。基板包含多个第一电极、多个第二电极、一第一区、一第二区及一蚀刻区。该蚀刻区位于该基板的中央，该第一区与该第二区相对，该些第一电极等距地位于该第一区，该些第二电极等距地位于该第二区。质量块设置于该蚀刻区的中央，包含多个第三电极、多个第四电极、一第一侧边及一第二侧边。该第一侧边与该第二侧边相对，该些第三电极等距地位于该第一侧边，该些第四电极等距地位于该第二侧边。该些悬臂分别设置于基板的周围与氧化层的周围之间且用以支撑氧化层，使该质量块与该基板相隔一第一距离。每一该第一电极平行于一轴向且沿该轴向自该第一区朝该第一侧边延伸出一第二距离，每一该第三电极平行于该轴向且沿该轴向自该第一侧边朝该第一区延伸出一第三距离，该些第一电极与该些第三电极交叉相对，该第二距离和该第三距离大于一半的该第一距离且不大于该第一距离。每一该第二电极平行于该轴向且沿该轴向自该第二区朝该第二侧边延伸出该第二距离，每一该第四电极平行于该轴向且沿该轴向自该第二侧边朝该第二区延伸出该第三距离，该些第二电极与该些第三电极交叉相对。

在一实施例中，该基板的材料为硅。

在一实施例中，该质量块为二氧化硅，其热膨胀系数可为0.5ppm/℃。在此实施例中，该质量块更可包含以钨为材料的一连接层，该连接层的热膨胀系数可为4ppm/℃。

在一实施例中，该质量块的热膨胀系数为3ppm/℃，且更可包含以金属或氧化物为材料的一披覆层，该披覆层的热膨胀系数可为0.5ppm/℃。

在一实施例中，该些悬臂的材料为金属。

以上关于本发明内容及以下关于实施方式的说明系用以示范与阐明本发明的精神与原理，并提供对本发明的申请专利范围更进一步的解释。

附图说明

为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1为根据本发明一实施例的一微机电装置；

图2A至图2E所绘示为图1的微机电装置的制造流程示意图；

图3A至图3E所绘示为图1的微机电装置的制造流程示意图。

其中，附图标记：

100 微机电装置               110 基板

111 第一电极                 112 第二电极