微機(jī)電裝置與制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種微機(jī)電裝置，其包含至少一基板、一電極、以及一振膜。其中，電極設(shè)置于基板上且具有多個(gè)孔位。振膜設(shè)置于電極上方且平行于電極，且與電極形成一電容式傳感器，振膜上方及／或下方具有多個(gè)突肋，多個(gè)突肋對應(yīng)于多個(gè)孔位而錯(cuò)位設(shè)置且不接觸電極。此外，本發(fā)明亦提供此微機(jī)電裝置的一制作方法。
【專利說明】微機(jī)電裝置與制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微機(jī)電裝置，特別是利用其中振膜上多個(gè)突肋以提升振膜平面度，進(jìn)而提升感測外來聲壓效果的微機(jī)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]微機(jī)電裝置因體積小、靈敏度高、耗功率低，已多應(yīng)用于日常生活，例如Wii游戲桿、汽車操控系統(tǒng)、電子產(chǎn)品等。以電容式微機(jī)電麥克風(fēng)為例，一般多應(yīng)用于手持式產(chǎn)品，例如智能型手機(jī)等。參考圖1，其為傳統(tǒng)式微機(jī)電裝置10的剖面示意圖，微機(jī)電裝置10例如傳統(tǒng)式電容式微機(jī)電麥克風(fēng)等可包含有基板11、電極12、間隔壁13、以及振膜14。其中，振膜14為接受外來聲壓而產(chǎn)生振動(dòng)，振膜14與基板11上電極12所形成的電容(電極12與振膜14平行且相間隔形成一感應(yīng)電容)因此產(chǎn)生電容值變化，據(jù)此可判斷接收聲音的大小與頻率。然而，在制作的過程中，半導(dǎo)體制程中的步驟如沉積、濺鍍、烘烤等皆提高各部位的溫度，加上退火等降溫制程，交替升降溫可導(dǎo)致振膜14內(nèi)應(yīng)力釋放而造成翹曲。此外，為增加判斷的鑒別效果，振膜14宜具有大面積和薄厚度以增強(qiáng)訊號輸出，但輸出效果雖改善卻加重振膜14的翹曲嚴(yán)重程度。振膜14翹曲可能導(dǎo)致振膜14剛性增加過高，造成頻率響應(yīng)特性變化，以及振膜14振動(dòng)效果下降等不良效果。
[0003]故此，如何在剛性的容許變化范圍內(nèi)降低振膜翹曲，實(shí)為相關(guān)領(lǐng)域的人員所重視的議題之一。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種微機(jī)電裝置，利用其中振膜上多個(gè)突肋以提升振膜平面度，進(jìn)而提升感測外來聲壓效果。同時(shí)還提出該微機(jī)電裝置制造方法。
[0005]為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種微機(jī)電裝置，其包含至少一基板；一電極，設(shè)置于該基板上且具有多個(gè)孔位；以及一振膜，設(shè)置于該電極上方且與該電極形成一電容式傳感器，該振膜上方及/或下方具有多個(gè)突肋，該些突肋對應(yīng)于該些孔位而設(shè)置且不接觸該電極，并由俯視圖觀之不與該電極重疊。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中，突肋以金屬、金屬化合物、導(dǎo)電高分子或多晶硅等導(dǎo)電材料制成。另一實(shí)施例中，突肋各具有至少一通道層以及一金屬層。另一實(shí)施例中，通道層為導(dǎo)電材料并包圍一內(nèi)部空間，該內(nèi)部空間為一中空結(jié)構(gòu)或充填一介電材料。
[0007]本發(fā)明的一實(shí)施例中，其中突肋可具有底部開孔或頂部開孔。
[0008]本發(fā)明的一實(shí)施例中，該些突肋的排列方式是:于該振膜的中心排列密度較高，周圍的排列密度較低。
[0009]本發(fā)明的一實(shí)施例中，靠近中心的孔位面積較大、靠近周圍的孔位面積較小。
[0010]本發(fā)明的一實(shí)施例中，該微機(jī)電裝置又具有一間隔壁，用以定義振膜的范圍于其內(nèi)，以及一支持環(huán)，該支持環(huán)環(huán)設(shè)于該振膜的邊緣以及該間隔壁之間。[0011]本發(fā)明的一實(shí)施例中，該支持環(huán)連續(xù)環(huán)設(shè)或間隔地設(shè)置于振膜的邊緣。
[0012]本發(fā)明提供一種微機(jī)電裝置制作方法，其包含:提供一個(gè)基板；在基板上形成一電極，且在該電極中形成多個(gè)孔位；在該基板上形成一間隔壁；以及在間隔壁上形成一振膜而與該電極構(gòu)成電容，并在該振膜上方及/或下方形成與該振膜相連的多個(gè)突肋，該些突肋對應(yīng)于該些孔位而設(shè)置且不接觸電極，并由俯視圖觀之不與該電極重疊。
[0013]下面通過具體實(shí)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(diǎn)及其所達(dá)成的功效。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1顯示傳統(tǒng)式微機(jī)電裝置的剖面示意圖；
[0015]圖2顯示本發(fā)明一實(shí)施例的微機(jī)電裝置的剖面示意圖；
[0016]圖3顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的微機(jī)電裝置的剖面示意圖；
[0017]圖4顯示本發(fā)明一實(shí)施例的突肋結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；
[0018]圖5顯示本發(fā)明另兩實(shí)施例的突肋結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；
[0019]圖6顯示本發(fā)明一實(shí)施例的微機(jī)電裝置的立體剖面示意圖；
[0020]圖7顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的微機(jī)電裝置的剖面示意圖；
[0021]圖8顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的微機(jī)電裝置的剖面示意圖；
[0022]圖9顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的微機(jī)電裝置的剖面示意圖。
[0023]圖中符號說明
[0024]10、20、30、40、80、90微機(jī)電裝置
[0025]11,21基板
[0026]12、22、32電極
[0027]13、23間隔壁
[0028]14、24、34、44振膜
[0029]221、321孔位
[0030]241,241 \34U341\44U84U941 突肋
[0031]2411’、3411’底部開孔
[0032]3411介電材料
[0033]4411頂部開孔
[0034]9411底部開孔
[0035]Ml、M2、Mn金屬層
[0036]N垂直方向
[0037]S支持環(huán)
[0038]Vl、V2、Vn通道層
【具體實(shí)施方式】
[0039]有關(guān)本發(fā)明的前述及其它技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，在以下配合參考圖式的一較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。以下實(shí)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。
[0040]參照圖2，其中為本發(fā)明一實(shí)施例的微機(jī)電裝置20的剖面示意圖，其包含至少一基板21、一電極22、以及一振膜24。其中，電極22設(shè)置于基板21上且具有多個(gè)孔位221。振膜24設(shè)置于電極22上方且平行于電極22，且與電極22形成一電容式傳感器，振膜24具有多個(gè)突肋241，多個(gè)突肋241對應(yīng)于多個(gè)孔位221而設(shè)置且不接觸電極22。電極22可由基板21的一部分所形成、或金屬層Ml的一部分所形成、或金屬層Ml以及基板21的一部分所形成，圖示為電極22由金屬層Ml及基板21構(gòu)成的態(tài)樣。當(dāng)振膜24接收一外來聲壓，振膜24會隨聲壓的振幅大小(聲壓強(qiáng)弱)以及頻率而產(chǎn)生振動(dòng)，而振膜24與電極22的間距隨振膜24的振動(dòng)而改變，其間形成的電容式傳感器的電容值也隨之變化。振膜24與電極22可外接電路以傳送一電容值變化訊號以代表微機(jī)電裝置20所接收到外來聲壓的頻率與強(qiáng)弱等特征?；?1上設(shè)有一間隔壁23，此間隔壁23用以定義振膜的范圍于其內(nèi)，間隔壁23可為金屬層、或介電層與金屬層的組合，視使用需要及制造需求而決定其材質(zhì)。突肋241為至少依序一通道層V2以及一金屬層M2的組合，依需要(例如增加電容感應(yīng)、振膜的剛性等)可再包含其它層數(shù)的通道層以及金屬層等，例如圖3中突肋241依序包含通道層V2、金屬層M2、通道層V1、金屬層Ml等，本發(fā)明實(shí)施時(shí)不受限于通道層與金屬層的數(shù)量。金屬層M1、M2、通道層V1、V2的材料可包含金屬、金屬化合物、導(dǎo)電高分子或多晶硅等材料，而其中金屬可例如為鋁、銅、鈦、鉭、鎢、鑰等材料。此外，因振膜24與電極22形成一電容效應(yīng)，多個(gè)突肋241可對應(yīng)于多個(gè)孔位221而錯(cuò)位設(shè)置且不接觸電極22，亦即從俯視圖觀之突肋241不與電極22重疊。振膜24與電極22可主要由導(dǎo)電材料例如金屬、金屬化合物、導(dǎo)電高分子或多晶硅等材料所制造。
[0041]參考圖3，其中顯示本發(fā)明一實(shí)施例的微機(jī)電裝置30的剖面示意圖。微機(jī)電裝置30具有基板31、電極32、間隔壁33、振膜34。電極32可由基板31的一部分所形成、或金屬層Ml的一部分所形成、或金屬層Ml以及基板31的一部分所形成，圖示為電極32由金屬層Ml及基板31構(gòu)成的態(tài)樣。振膜34具有多個(gè)突肋341、電極32具有多個(gè)孔位321，突肋341與孔位321為彼此錯(cuò)位設(shè)置，即突肋341與電極32為彼此不接觸、且從俯視圖觀之突肋341不與電極32重疊。換一角度言，錯(cuò)位方式可根據(jù)垂直方向N進(jìn)行視角觀察，其中多個(gè)突肋341設(shè)置于對應(yīng)的孔位321的內(nèi)部。以上錯(cuò)位安排方式的作用是:為突肋341所屬的振膜34需與電極32形成一電容式感應(yīng)器，因此必須有間隙；另一作用是，濕蝕刻制程可利用來形成突肋341，而突肋341與孔位321須保持距離以避免制造時(shí)蝕刻液黏著于突肋341與孔位321之間。
[0042]參考圖4，其中為突肋341的通道層V1、V2與金屬層M1、M2的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。通道層Vl、V2除金屬、金屬化合物、導(dǎo)電高分子或多晶硅等導(dǎo)電材料外，通道層Vl、V2導(dǎo)電材料所包圍的一內(nèi)部空間，其可為一中空結(jié)構(gòu)或可充填一介電材料(如符號3411所示)，此介電材料可為Si02、Si3N4、Ti02、Al203、Hf02、或高分子等材料所制作。其內(nèi)部空間可依制程的特性、振膜的剛性與質(zhì)量、振膜與電極的感應(yīng)電容效應(yīng)、振膜對應(yīng)聲壓的振動(dòng)特性等因素設(shè)計(jì)為一中空結(jié)構(gòu)或充填介電材料。當(dāng)然，突肋341亦可整體皆由金屬、金屬化合物、導(dǎo)電高分子或多晶硅等導(dǎo)電材料構(gòu)成。
[0043]參考圖5，其中顯示突肋另兩實(shí)施例的剖面示意圖。其中突肋241’代表具有一通道層V2以及一金屬層M2的結(jié)構(gòu)，以及貫穿通道層V2以及金屬層M2的一底部開孔2411’。而突肋341’代表具有兩通道層V1、V2以及兩金屬層Ml、M2的結(jié)構(gòu)，以及貫穿通道層V1、V2以及金屬層M1、M2的一底部開孔3411’，其開孔的設(shè)計(jì)可依制程的特性、振膜的剛性與質(zhì)量、振膜與電極間的感應(yīng)電容效應(yīng)、振膜對應(yīng)聲壓的振動(dòng)特性等因素進(jìn)行調(diào)整。
[0044]此外，突肋排列設(shè)置于振膜的底面的排列方式可為任意方式，舉例而言可依平均排列如放射狀排列、棋盤式等距平均排列等，排列方式可依使用需求而決定。在一較佳實(shí)施方式中，其排列方式可為中心排列密度較高、周圍的排列密度較低，此因振膜一般接收外來聲壓產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，振膜中心部位振幅會大于周圍振幅，相對于排列于中心部分的孔位所需排氣空間亦大于排列于周圍的孔位，如此各孔位所預(yù)留的排氣量為相近似。在另一較佳實(shí)施方式中，則可使靠近中心的孔位面積較大、靠近周圍的孔位面積較小，也可達(dá)成相似的效果。當(dāng)然，以上孔位排列的實(shí)施方式和孔位面積的實(shí)施方式可以組合而不限于僅實(shí)施其一。
[0045]參照圖6，其中顯示微機(jī)電裝置一實(shí)施例的立體剖面示意圖。當(dāng)中振膜的邊緣具有一支持環(huán)S，此支持環(huán)S環(huán)設(shè)于振膜的邊緣以及基板上的一間隔壁之間。此支持環(huán)S設(shè)置方式可為連續(xù)環(huán)設(shè)于振膜的邊緣，或如圖所示間隔地設(shè)置(亦可視為在支持環(huán)S上間隔地開孔)。其支持環(huán)S設(shè)置的目的為調(diào)整振膜的剛性，使支持環(huán)S保持某程度的彈性，也可增加電容值變化訊號的敏感度。
[0046]參照圖7,其中顯不另一實(shí)施例的微機(jī)電裝置40,微機(jī)電裝置40包含具有多個(gè)突肋441的一振膜44，而多個(gè)突肋441分別具有貫穿至少一通道層的一頂部開孔4411。頂部開孔4411可具有吸收振膜44因冷熱制程交替造成的內(nèi)應(yīng)力釋放而減緩振膜44翹曲的效
果O
[0047]參照圖8，其中顯示另一實(shí)施例的微機(jī)電裝置80，其與前述圖2實(shí)施例的差異是:微機(jī)電裝置80包含多個(gè)往振模24上方的突肋841，其中每一突肋841例如可包含至少一通道層Vn與一金屬層Mn (η表示通道層Vn與金屬層Mn可以是第一層金屬層Ml以上的任何一層，而不限于為次序上緊接的次一通道層與金屬層)。本實(shí)施例顯示，突肋亦可往上方延伸。當(dāng)然，如結(jié)合圖2和圖8而使突肋往上下雙方延伸，自亦屬本發(fā)明的范圍，因此權(quán)利要求書中的文字“在振膜上方及/或下方”的范圍包括“在振膜上方或下方其中之一”以及“在振膜上方或下方兩者兼有”。
[0048]又，參照圖3可知，圖8實(shí)施例中的通道層與金屬層，不限于僅為一層。
[0049]參照圖9，其中顯示另一實(shí)施例的微機(jī)電裝置90，其與前述圖7實(shí)施例的差異是:微機(jī)電裝置90包含多個(gè)往振模24上方的突肋941，其中每一突肋941例如可包含底部開孔9411。本實(shí)施例同樣顯示，突肋亦可往上方延伸。
[0050]又，參照圖5可知，圖9實(shí)施例中的通道層與金屬層，不限于僅為一層，且突肋941除了底部開孔9411外，也可以具有頂部開孔(將圖5的結(jié)構(gòu)上下反轉(zhuǎn))。此外，如結(jié)合圖7和圖9而使突肋往上下雙方延伸，則突肋可以上下封閉而具有中空結(jié)構(gòu)、或具有底部開孔、或具有頂部開孔、或底部開孔和頂部開孔兼具，以上皆屬本發(fā)明的范圍。
[0051]此外，本發(fā)明另提供一種微機(jī)電裝置制作方法，其包含:提供一個(gè)基板；在基板上形成一電極，且在電極中形成多個(gè)孔位；在基板上形成一間隔壁；以及在間隔壁上形成一振膜與電極構(gòu)成電容，并在振膜上方及/或下方形成與振膜相連的多個(gè)突肋，突肋對應(yīng)于孔位而設(shè)置且不接觸電極，并由俯視圖觀之不與電極重疊。
[0052]以上已針對較佳實(shí)施例來說明本發(fā)明，只是以上所述，僅為使本領(lǐng)域技術(shù)人員易于了解本發(fā)明的內(nèi)容，并非用來限定本發(fā)明的權(quán)利范圍。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員，當(dāng)可在本發(fā)明精神內(nèi)，立即思及各種等效變化。舉例而言，多個(gè)突肋分別具有較多的通道層與金屬層，例如三層通道層與三層金屬層等，又或多個(gè)突肋的通道層與金屬層的數(shù)目非相等，例如靠近振膜中心區(qū)域數(shù)目高于靠近邊緣區(qū)域等，皆符合本發(fā)明的特征。故凡依本發(fā)明的概念與精神所為之均等變化或修飾，均應(yīng)包括于本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種微機(jī)電裝置，其特征在于，包含: 一基板； 一電極，設(shè)置于該基板上且具有多個(gè)孔位；以及 一振膜，設(shè)置于該電極上方且與該電極形成一電容式傳感器，該振膜上方及/或下方具有多個(gè)突肋，該些突肋對應(yīng)于該些孔位而設(shè)置且不接觸該電極，并由俯視圖觀之不與該電極重疊。
2.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)電裝置，其中，該些突肋以金屬、金屬化合物、導(dǎo)電高分子或多晶硅等導(dǎo)電材料制成。
3.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)電裝置，其中，該些突肋各具有至少一通道層以及一金屬層。
4.如權(quán)利要求3所述的微機(jī)電裝置，其中，該通道層為導(dǎo)電材料并包圍一內(nèi)部空間，該內(nèi)部空間為一中空結(jié)構(gòu)或充填一介電材料。
5.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)電裝置，其中，該些突肋具有底部開孔或頂部開孔。
6.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)電裝置，其中，該些突肋的排列方式是:于該振膜的中心排列密度較高，周圍的排列密度較低。
7.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)電裝置，其中，靠近中心的孔位面積較大、靠近周圍的孔位面積較小。`
8.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)電裝置，其中，該微機(jī)電裝置又具有一間隔壁，用以定義振膜的范圍于其內(nèi)，以及一支持環(huán)，該支持環(huán)環(huán)設(shè)于該振膜的邊緣以及該間隔壁之間。
9.如權(quán)利要求8所述的微機(jī)電裝置，其中，該支持環(huán)連續(xù)環(huán)設(shè)或間隔地設(shè)置于振膜的邊緣。
10.一種微機(jī)電裝置制作方法，其特征在于，包含: 提供一個(gè)基板； 在該基板上形成一電極，且在該電極中形成多個(gè)孔位； 在該基板上形成一間隔壁；以及 在間隔壁上形成一振膜而與該電極構(gòu)成電容，并在該振膜上方及/或下方形成與該振膜相連的多個(gè)突肋，該些突肋對應(yīng)于該些孔位而設(shè)置且不接觸電極，并由俯視圖觀之不與該電極重疊。
11.如權(quán)利要求10所述的微機(jī)電裝置制作方法，其中，該些突肋以金屬、金屬化合物、導(dǎo)電高分子或多晶硅等導(dǎo)電材料制成。
12.如權(quán)利要求10所述的微機(jī)電裝置制作方法，其中，該些突肋各具有至少一通道層以及一金屬層。
13.如權(quán)利要求12所述的微機(jī)電裝置制作方法，其中，該通道層為導(dǎo)電材料并包圍一內(nèi)部空間，該內(nèi)部空間為一中空結(jié)構(gòu)或充填一介電材料。
14.如權(quán)利要求10所述的微機(jī)電裝置制作方法，其中，該些突肋具有底部開孔或頂部開孔。
15.如權(quán)利要求10所述的微機(jī)電裝置制作方法，其中，該些突肋的排列方式是:于該振膜的中心排列密度較高，周圍的排列密度較低。
16.如權(quán)利要求10所述的微機(jī)電裝置制作方法，其中，靠近中心的孔位面積較大、靠近周圍的孔位面積較小。
17.如權(quán)利要求10所述的微機(jī)電裝置制作方法，其中，該微機(jī)電裝置又具有一間隔壁，用以定義振膜的范圍于其內(nèi)，以及一支持環(huán)，該支持環(huán)環(huán)設(shè)于該振膜的邊緣以及該間隔壁之間。
18.如權(quán)利要求10所 述的微機(jī)電裝置制作方法，其中，該支持環(huán)連續(xù)環(huán)設(shè)或間隔地設(shè)置于振膜的邊緣。
【文檔編號】B81B3/00GK103796148SQ201210425846
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月30日
【發(fā)明者】蔡明翰 申請人:原相科技股份有限公司