具有增強結(jié)構(gòu)強度的微機電元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有增強結(jié)構(gòu)強度的微機電元件，特別是其中構(gòu)成微機電結(jié)構(gòu)的 最上金屬層具有多個獨立金屬段、及/或其中構(gòu)成微機電結(jié)構(gòu)的最下金屬層具有連續(xù)結(jié)構(gòu) 的微機電元件。
【背景技術(shù)】
[0002] 參照圖1，其中顯示一現(xiàn)有技術(shù)的微機電元件10的示意圖，其可作為一定子 (Stator)或一動子（Rotor)。微機電元件10包含微機電結(jié)構(gòu)101和電訊號傳遞線路102， 其中微機電結(jié)構(gòu)101產(chǎn)生電訊號，通過電訊號傳遞線路102來傳遞。當(dāng)微機電元件10為定 子時，微機電結(jié)構(gòu)101例如可通過固定結(jié)構(gòu)103而連接至基板Sub，當(dāng)微機電元件10為動子 時,則微機電結(jié)構(gòu)101例如可通過撓性結(jié)構(gòu)(例如彈簧，未示出）來連接。微機電元件10例 如可利用CMOS半導(dǎo)體制程來制作，在基板Sub上通過交替沉積多層金屬層（Ml-Mt)和介電 層、并以支持柱連接金屬層而構(gòu)成所設(shè)計的結(jié)構(gòu)。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)的微機電元件10有以下的結(jié)構(gòu)特征：1.最上金屬層Mt為連續(xù)的結(jié)構(gòu)。 2.電訊號傳遞線路102使用第一金屬層Ml的一部份M1S構(gòu)成，因此為了避免訊號受影響、 以及避免在制作和動作過程產(chǎn)生沾黏（Stiction)等現(xiàn)象，第二金屬層M2須于該部分M1S 的上方挖空以留下足夠的緩沖空間，但此挖空部份會損及微機電結(jié)構(gòu)101的剛性。
[0004] 當(dāng)微機電結(jié)構(gòu)101的剛性不足時，很容易產(chǎn)生彎翹變形。例如，當(dāng)工作環(huán)境溫度上 升時，現(xiàn)有技術(shù)的微機電元件10會產(chǎn)生明顯的熱變形以致影響微機電元件10的功能操作。
[0005] 詳言之，圖6A顯示圖1中微機電元件10受熱后的變化，水平軸X為參照圖1中X 方向的延伸距離，Y軸為變形量，其中溫度T2高于T1。如圖所示，溫度T2造成的熱變形高 于溫度T1造成的熱變形，且沿X方向的熱變形逐漸增大，此變形足以影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與元 件操作的正確性等。
[0006] 有鑒于此，本發(fā)明即針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種具有增強結(jié)構(gòu)強度的微 機電元件，其可減少因為溫度或其它原因?qū)е碌淖冃?，防止黏著（stiction)、使結(jié)構(gòu)保持穩(wěn) 定，且使元件在電訊號傳遞上有較佳的表現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，提出一種具有增強結(jié)構(gòu)強度的微 機電元件，其可減少因為溫度或其它原因?qū)е碌淖冃?，防止黏著（stiction)、使結(jié)構(gòu)保持穩(wěn) 定，且使元件在電訊號傳遞上有較佳的表現(xiàn)。
[0008] 為達上述目的，根據(jù)其中一個觀點，本發(fā)明提供一種具有增強結(jié)構(gòu)強度的微機電 兀件，包含：一微機電結(jié)構(gòu)，包括多個金屬層，具有一最上金屬層，該最上金屬層包含多個獨 立金屬段；以及一電訊號傳遞線路，位于該微機電結(jié)構(gòu)下方，其中該微機電結(jié)構(gòu)產(chǎn)生電訊 號，通過該電訊號傳遞線路來傳遞；其中，該多個獨立金屬段分別通過至少一支持柱以連接 至相鄰的金屬層，且在該最上層獨立金屬段與該相鄰的金屬層之間除了支持柱外，無介電 層設(shè)置于其中；除該最上金屬層外，其余金屬層分別通過至少一支持柱及一介電層而與相 鄰的金屬層彼此連接。
[0009] 本發(fā)明的一實施例中，該具有增強結(jié)構(gòu)強度的微機電元件更包含一固定結(jié)構(gòu)或一 撓性結(jié)構(gòu)，與該微機電結(jié)構(gòu)連接。
[0010] 本發(fā)明的一實施例中，該固定結(jié)構(gòu)連接于該微機電結(jié)構(gòu)側(cè)方。
[0011] 本發(fā)明的一實施例中，該微機電結(jié)構(gòu)下方、對應(yīng)于該電訊號傳遞線路的上方處，具 有一挖空區(qū)域。
[0012] 本發(fā)明的一實施例中，該微機電結(jié)構(gòu)的最低金屬層在對應(yīng)于該電訊號傳遞線路的 上方處、延伸往該固定結(jié)構(gòu)的方向，為連續(xù)而不斷開。
[0013] 在上述實施例中，較佳地，該電訊號傳遞線路不包含金屬層，而是在金屬層以下的 位階中以導(dǎo)電材料走線所構(gòu)成。
[0014] 本發(fā)明的一實施例中，該固定結(jié)構(gòu)連接于該微機電結(jié)構(gòu)下方。
[0015] 在上述實施例中，較佳地，該微機電結(jié)構(gòu)下方、對應(yīng)于該電訊號傳遞線路的上方 處，具有一挖空區(qū)域，且該挖空區(qū)域相較于該固定結(jié)構(gòu)而言較遠離該微機電結(jié)構(gòu)的中心點。
[0016] 為達上述目的，根據(jù)另一觀點，本發(fā)明提供一種具有增強結(jié)構(gòu)強度的微機電元件， 包含：一微機電結(jié)構(gòu)，包括多個金屬層；一固定結(jié)構(gòu)，連接于該微機電結(jié)構(gòu)側(cè)方；以及一電 訊號傳遞線路，位于該微機電結(jié)構(gòu)下方，其中該微機電產(chǎn)生電訊號，通過該電訊號傳遞線路 來傳遞，其中，該微機電結(jié)構(gòu)的最低金屬層在對應(yīng)于該電訊號傳遞線路的上方處、延伸往該 固定結(jié)構(gòu)的方向，為連續(xù)而不斷開，且其中該電訊號傳遞線路不包含金屬層，而是在金屬層 以下的位階中以導(dǎo)電材料走線所構(gòu)成。
[0017] 為達上述目的，根據(jù)另一觀點，本發(fā)明提供一種具有增強結(jié)構(gòu)強度的微機電元件， 包含：一微機電結(jié)構(gòu)，包括多個金屬層；一固定結(jié)構(gòu)，連接于該微機電結(jié)構(gòu)下方；以及一電 訊號傳遞線路，位于該微機電結(jié)構(gòu)下方，其中該微機電產(chǎn)生電訊號，通過該電訊號傳遞線路 來傳遞，其中，該微機電結(jié)構(gòu)下方、對應(yīng)于該電訊號傳遞線路的上方處，具有一挖空區(qū)域，且 該挖空區(qū)域相較于該固定結(jié)構(gòu)而言較遠離該微機電結(jié)構(gòu)的中心點。
[0018] 下面通過具體實施例詳加說明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點及其 所達成的功效。
【附圖說明】
[0019] 圖1顯示現(xiàn)有技術(shù)的微機電元件；
[0020] 圖2顯示本發(fā)明一實施例的具有增強結(jié)構(gòu)強度的微機電元件；
[0021] 圖3顯示本發(fā)明一實施例的具有增強結(jié)構(gòu)強度的微機電元件；
[0022] 圖4顯示本發(fā)明一實施例的具有增強結(jié)構(gòu)強度的微機電元件；
[0023] 圖5顯示本發(fā)明一實施例的具有增強結(jié)構(gòu)強度的微機電元件；
[0024] 圖6A?6E分別顯不圖1?5的微機電兀件的變形量；
[0025] 圖7顯示本發(fā)明一實施例的具有增強結(jié)構(gòu)強度的微機電元件。
[0026] 圖中符號說明
[0027] 10 20、30、40、50、70 微機電元件 22 挖空區(qū)域 101、 201 301、401、501 微機電結(jié)構(gòu) 102、 202、302、402、502 電訊號傳遞線路 103、 203、303、403、503 固定結(jié)構(gòu) Ml 第一金屬層 Mil 第一層獨立金屬段 M1S 第一金屬層的一部分 M2 第二金屬層 Mt-1 緊接最上金屬層下方的金屬層 Mt 最上金屬層 Mtl 最上層獨立金屬段 Tl、T2 溫度
[0028] S 導(dǎo)電材料 Sub 基板 V 接觸層 X 水平方向
【具體實施方式】
[0029] 有關(guān)本發(fā)明的前述及其它技術(shù)內(nèi)容、特點與功效，在以下配合參考圖式的一較佳 實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、 右、前或后等，僅是參考附加圖式的方向。本發(fā)明中的圖式均屬示意，主要意在表示各裝置 以及各元件之間的功能作用關(guān)系，至于形狀、厚度與寬度則并未依照比例繪制。
[0030] 參照圖2,其中為本發(fā)明一實施例提供的一種具有增強結(jié)構(gòu)強度的微機電元件20 的不意圖。微機電兀件20包含：微機電結(jié)構(gòu)201和位于微機電結(jié)構(gòu)201下方的電訊號傳 遞線路202,其中微機電結(jié)構(gòu)201與其它部份的相對移動產(chǎn)生電訊號，通過電訊號傳遞線路 202來傳遞。微機電結(jié)構(gòu)201包含多個金屬層M2_Mt、亦即第二金屬層M2至最上金屬層Mt， 其中最上金屬層Mt包含多個最上層獨立金屬段Mtl，最上層獨立金屬段Mtl彼此之間不直 接相連且由至少一支持柱而連接至相鄰(緊接下方）的金屬層Mt-1，須特別注意的是最上層 獨立金屬段Mtl與相鄰的金屬層Mt-1之間除了支持柱外，無介電層設(shè)置于其中。其余相鄰 的多個金屬層（例如第二金屬層M2至金屬層Mt-1)分別通過至少一支持柱及一介電層而 互相連接，介電層可填滿(至少部份填滿，圖示為完全填滿）相鄰金屬層間除支持柱外的空 隙，微機電元件20借助此設(shè)計可增強結(jié)構(gòu)強度，特別為當(dāng)工作溫度上升時，此設(shè)計可降低 熱變形。
[0031] 圖6B顯示圖2中微機電元件20受熱后的變形量，相對于圖6A，其熱變形的情形改 善許多。由于改善了熱變形，因此可防止黏著、使結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，此外元件在電訊號傳遞上 也有較佳的表現(xiàn)。
[0032] 此外，圖2的微機電元件20的設(shè)計可應(yīng)用于定子或動子。當(dāng)應(yīng)用于定子時，微機電 結(jié)構(gòu)201例如可通過固定結(jié)構(gòu)203而連接至基板Sub，當(dāng)應(yīng)用于動子時，則微機電結(jié)構(gòu)201 例如可通過撓性結(jié)構(gòu)(例如彈簧，未示出）來與其它部份連接。固定結(jié)構(gòu)203例如可由多個 金屬層Ml-Mt和介電層來構(gòu)成；需注意圖標(biāo)僅是舉例，固定結(jié)構(gòu)203可為其它形狀或高度， 例如可不包含最上金屬層Mt及其下方的介電層。在本實施例中，微機電結(jié)構(gòu)201的下方、 對應(yīng)于電訊號傳遞線路202的上方處，設(shè)有一挖空區(qū)域22以構(gòu)成緩沖空間，亦即微機電結(jié) 構(gòu)201的最低金屬層（本實施例中為M2)在電訊號傳遞線路202的上方處斷開(最低介電 層可斷開或不斷開，本實施例為斷開)。電訊號傳遞線路202由第一金屬層Ml的一部份M1S 所構(gòu)成。
[0033] 參照圖3,其中顯示本發(fā)明另一實施例的一具有增強結(jié)構(gòu)強度的微機電元件30的 示意圖。與微機電元件20相較，微機電元件30主要差異為取消了挖空區(qū)域、而電訊號傳遞