[发明专利]微机电系统元件制造方法及以此方法制造的微机电系统元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种微机电系统元件的制造方法，特别为先提供一结构层以连接基板，后提供一封盖以包覆结构层以及基板的一部分，使其中的动作结构体于制造中不需直接连接于封盖，以提升感测稳定度的微机电系统元件制造方法，以及以此方法制造的微机电系统元件。 

背景技术

微机电系统元件常用于运动或压力感测，例如加速传感器，陀螺仪、高度计等。微机电系统元件包含微机电元件与搭配的集成电路，常见的微机电元件与集成电路的整合方式主要有三种：双芯片方案(two-chip solution)、前段制程整合方案(CMOS-MEMS solution)、以及晶圆阶段整合方案(wafer level integration solution)。 

图1显示一双芯片的微机电系统元件10，采用双芯片方案，其中微机电元件芯片11与集成电路芯片12为各自独立的两个芯片，且分开封装后，通过打线方式(wirebond)以传递讯号，例如图式中的打线与两端的实心圆点所示意。双芯片方案的优点是：由于微机电元件芯片11与集成电路芯片12以各自的制程分开制造，故制程较为单纯而顾虑较少，但缺点是需要为两个芯片分开封装并提供各自的接脚，封装制作过程繁复与成本高、且耗用较大的面积。此外，打线会产生寄生效应，例如脚位形成寄生电容，因而造成噪声，寄生效应也会影响其它电性行为，但此噪声的影响却无法在微机电元件芯片11与集成电路芯片12设计或制作时精确地预估补偿，因此讯号的精确度较低。 

图2显示在前段制程即与集成电路整合的微机电系统元件20，采用前段制程整合的方案。其中微机电元件21与集成电路22于半导体 制程中予以制作，但所在位置或区域不同；图标为在平面上分设于两个区域，另有将微机电元件21与集成电路22迭置的安排方式。此方案的缺点是：因微机电元件21与集成电路22共享半导体制程，因此制程复杂度较高，例如集成电路22制程中的加温步骤会使微机电元件21因各层间的热膨胀系数不同而造成动作结构体的扭曲，影响到讯号的精确度，又，蚀刻释放微机电元件21的步骤必须避免伤及集成电路22的电性结构等等。此外由于微机电元件21与集成电路22封闭在同一空间之内，集成电路22中的多层迭加结构可能对微机电元件21产生不必要的寄生效应例如寄生电容，增加感测讯号中的噪声。 

图3与图4显示一晶圆阶段整合的微机电系统元件30，采用晶圆阶段整合的方案，其中微机电元件晶圆与集成电路元件晶圆分开各自完成部分制程后，再于晶圆阶段予以接合进行后段制程，将微机电元件31迭加设置于集成电路元件32上并切割封装为微机电系统元件单芯片。图3显示微机电元件31与集成电路元件32先分开各自完成部分制程，其中微机电元件31包含动作结构体312、封盖313、以及将动作结构体312与封盖313连接的连接部314（仅为示意，不限于为图标的位置）。集成电路元件32包含基板321、电路布局（未示出）、与微机电元件31的讯号接点322以及对外的讯号连接垫(bond pad)323，此外根据微机电元件31的动作设计，如有必要，可设计提供凹入的空间324。图4显示将微机电元件31与集成电路元件32接合，后续并可对微机电元件31进行蚀刻，以露出讯号连接垫323（此步骤未示出）。 

此一现有技术的问题是，由于先完成微机电元件31的部分制程，而悬浮的动作结构体312必须与其它部分固定连接，因此必须将动作结构体312固接于封盖313。但后续将微机电元件31与集成电路元件32接合时，必须对封盖313施压、此外封装的灌胶步骤、或是完成后的微机电系统元件安装于电路板上的步骤等，也都会使封盖313受力，而由于封盖313与动作结构体312连接，因此封盖313受力将会影响动作结构体312而造成讯号的不精确，且此不精确无法在微机电元件 31与集成电路元件32设计或制作时精确地预估补偿。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种微机电系统元件的制造方法，特别为先提供一结构层以连接基板，后提供一封盖以包覆结构层以及基板的一部分，使其中的动作结构体于制造中不需直接连接于封盖，以提升感测稳定度的微机电系统元件制造方法，以及提出以此方法制造的微机电系统元件。