专利名称：具多重电性通道的微机电装置及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微机电装置，且特别是涉及一种具多重电性通道的微机电装置。
背景技术：
目前全球卫星定位系统(GPS)技术已广泛应用于汽车导航装置及个人导航装置。但因卫星信号易受例如地型、天候及建筑物等的遮蔽效应影响，导致GPS定位失效。为解决上述问题，产业界已提出了结合GPS及惯性元件(例如加速度计或陀螺仪)的解决方案。当GPS因遮蔽效应影响而造成信号不良或收不到信号时(例如进入地下停车场)，借着加速度计侦测加速度，陀螺仪侦测角速度，经过计算，可以继续求得汽车或个人的位置，使导航装置继续能正常的发挥导航的功能。但利用加速度及角速度计算汽车或个人的位置时，常会累积大量的计算误差，因而无法持续求得汽车或个人的正确位置。请参照图1，在传统单轴磁力计10中，电流I通过扭转板12上的线圈14。电流I与磁力B产生劳伦兹力F，劳伦兹力F会使扭转板12产生转动。因此，扭转板12下的感应电极(未绘示)将侦测到电容值的变化。由此，可以计算磁力计10所处位置的磁力大小。若有三个单轴磁力计10设置在三个垂直的轴向上，则可组成一三轴磁力计。算出地磁在此三轴磁力计的三个轴向上的分量，即可进而推算出此三轴磁力计所处位置的方位，发挥类似罗盘般的功能。利用磁力计求出的方位资讯，可以作为陀螺仪计算旋转角度时的校正依据，以防止大量计算误差的累积，使导航装置继续能正确的发挥导航的功能。因此，结合GPS、加速度计、陀螺仪及磁力计的导航装置，才能使汽车导航装置及个人导航装置不受遮蔽效应影响。随着MEMS惯性感测元件于智慧型手机及导航装置的创新应用，导航装置的使用范围，也逐渐从户外的平面道路，逐渐扩大到室内的停车场或大型购物中心。因此，能利MEMS技术制作出来的MEMS磁力计，便成了下一代汽车导航装置及个人导航装置的关键元件。目前MEMS磁力计常采用单一导电线圈的设计。但此种MEMS磁力计需要较大的元件尺寸或需要较大驱动电流才能测得磁力大�。虼宋薹闶只烦叽缧〖暗秃哪艿囊�。另外一种MEMS磁力计常采用多重导电线圈的设计。请参照图2，改良式的传统磁力计20有多圈线圈22，但线圈22需要利用额外的导电层26与绝缘层28所形成的跨线结构24达成电性连结。如此一来，制作工艺步骤随之增加，制作工艺成本更是增加，也增加了制作工艺风险。另一方面，MEMS微镜面(MEMS Micro-Mirror)则是MEMS技术的另一应用。请参照图3，在MEMS微镜面30中，同样是利用通过扭转板上线圈32的电流与永久磁铁38相互感应后，所产生的劳伦兹力，使扭转板产生转动，同时带动扭转板上的镜面34跟着转动。然而，线圈32还是需要利用跨线结构36达成电性连结。相似地，制作工艺步骤随之增加，制作工艺成本更是增加，也增加了制作工艺风险。
图4A是中国台湾专利申请号099145427申请案的具电性绝缘结构的微机电装置的上视图，又图4B是沿图4A中2-2剖面线的剖面图。如图4A与图4B所示，质量块41的电性信号是通过弹簧的上导电部421、框架43的上导电部431及弹簧的上导电部441到达支撑座45，再由导电通柱455连接支撑座45的外导电区4521而传导至基板46上的线路(图未示)，如箭头a所示。框架43的电性信号则是通过弹簧的下导电部442到达支撑座45的内导电区4522而传导至基板46上的另一线路(图未不)，如箭头b所不。但是，质量块41无法同时变成可让电流经过的电性通道及具电位差的电极板。因此，如何设计出一种具有多重电性通道的微机电装置且无需增加额外的制作工艺，就成了开发高灵敏度及低成本微机电装置的重大技术挑战。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具多重电性通道的微机电装置及其制作方法。为达上述目的，本发明的一实施例提出一种具多重电性通道的微机电装置，包括一质量块以及一基板。质量块包含一第二绝缘层、一第二隔绝沟槽以及第二导电通孔。第二绝缘层将质量块分隔成一基础导电层与一目标导电层。第二隔绝沟槽设置于目标导电层且贯穿目标导电层至第二绝缘层，并将目标导电层分隔成相互电性绝缘的一第一导电部及一第二导电部。第二导电通孔贯穿第二绝缘层且连接基础导电层及第一导电部。基板包含至少一电极块，设置于基板的上表面。在工作状态时，基础导电层、第二导电通孔及第一导电部有一电流经过且第二导电部与电极块之间有一电位差。本发明的一实施例提出一种具多重电性通道的微机电装置，用于量测磁力，包括一第一支撑座、一第二支撑座、一质量块以及两个扭转弹簧。第一支撑座包括一第一支撑座的绝缘层、一第一支撑座的隔绝沟槽以及一第一导电通孔。第一支撑座的绝缘层将第一支撑座分隔成一第一支撑座的上导电层与一第一支撑座的一下导电层。第一支撑座的隔绝沟槽设置于第一支撑座的下导电层且贯穿第一支撑座的下导电层至第一支撑座的绝缘层，并将第一支撑座的下导电层分隔成相互电性绝缘的一第一支撑座的内导电部及一第一支撑座的外导电部。第一导电通孔设置于第一支撑座中且贯穿第一支撑座的绝缘层，并连接第一支撑座的上导电层及第一支撑座的外导电部。第二支撑座包括一第二支撑座的绝缘层以及一第二支撑座的隔绝沟槽。第二支撑座的绝缘层将第二支撑座分隔成一第二支撑座的上导电层与一第二支撑座的下导电层。第二支撑座的隔绝沟槽设置于第二支撑座的下导电层且贯穿第二支撑座的下导电层至第二支撑座的绝缘层，并将第二支撑座的下导电层分隔成相互电性绝缘的一第二支撑座的内导电部及一第二支撑座的外导电部。质量块包括一第二绝缘层、一第二隔绝沟槽以及一第二导电通孔。第二绝缘层将质量块分隔成一基础导电层与一目标导电层。第二隔绝沟槽为一具开口的多边环状隔绝沟槽，设置于目标导电层且贯穿目标导电层至第二绝缘层，并将目标导电层分隔成相互电性绝缘的一第一导电部及一第二导电部。第二导电通孔贯穿第二绝缘层且连接基础导电层及第一导电部。每一扭转弹簧包括一第三绝缘层，将每一扭转弹簧分隔成一扭转弹簧的上导电层与一扭转弹簧的下导电层。基础导电层为至少一圈的螺旋式导电线路。其中之一的扭转弹簧的上导电层连接第一支撑座的上导电层及基础导电层，且这个其中之一的扭转弹簧的下导电层连接第一支撑座的内导电部及质量块的第二导电部。另一扭转弹簧的下导电层连接第二支撑座的内导电部及质量块的第一导电部。本发明的一实施例提出一种具多重电性通道的微机电装置的制作方法，包括下列步骤。提供一绝缘层覆硅晶片。绝缘层覆硅晶片包含依序堆叠的一元件层、一绝缘层及一处理层。蚀刻元件层，以形成一凹部及多个凸部。将凸部与一基板结合。移除处理层。在绝缘层上形成多个上导电层。图案化元件层与绝缘层，以将凸部形成为多个支撑座的多个下导电层，将凹部形成为一质量块的一下导电层及至少一扭转弹簧的下导电层，并将绝缘层形成支撑座的绝缘层、质量块的绝缘层与扭转弹簧的绝缘层。本发明的一实施例提出一种具多重电性通道的微机电装置的制作方法，包括下列步骤。提供一绝缘层覆硅晶片。绝缘层覆硅晶片包含依序堆叠的一元件层、一绝缘层及一处理层。蚀刻元件层，以形成一凹部及多个凸部。凹部用以形成一质量块的一下导电层及至少一扭转弹簧的下导电层。凸部用以形成多个支撑座的多个下导电层。于各凸部蚀刻出一第一隔绝沟槽及于凹部蚀刻出一第二隔绝沟槽。第一隔绝沟槽及第二隔绝沟槽延伸至绝缘层。第一隔绝沟槽将支撑座的下导电层分隔成相互电性绝缘的一内导电部及一外导电部。第二隔绝沟槽将质量块的下导电层分隔成相互电性绝缘的一第一导电部及一第二导电部。将凸部与一基板结合。移除处理层。在绝缘层形成一第一通孔与一第二通孔，以使其中之一的凸部的一部分暴露于第一通孔中，且凹部的一部分暴露于第二通孔中。在绝缘层上形成多个上导电层。上导电层填入第一通孔与第二通孔以形成一第一导电通孔与一第二导电通孔。第二导电通孔贯穿绝缘层且电连接质量块的上导电层及质量块的第一导电部。第一导电部电连接支撑座中之一的一第二支撑座的内导电部。第二导电部电连接支撑座中之一的一第一支撑座的内导电部，且第一导电通孔贯穿绝缘层且连接第一支撑座的上导电层及第一支撑座的外导电部。图案化元件层与绝缘层，以将凸部形成为支撑座的下导电层，并将凹部形成为质量块的下导电层及至少一扭转弹簧的下导电层且将绝缘层形成支撑座的绝缘层、质量块的绝缘层与扭转弹簧的绝缘层。基于上述，在本发明的上述实施例中，在质量块上利用绝缘层、隔绝沟槽及导电孔形成贯穿绝缘层的电性互连通道(Through Insulation Electrical Interconnection)。此电性互连通道可取代跨线结构，无需增加额外的制作工艺，从而减少了导电层与绝缘层的使用。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
图1与图2是两种传统磁力计的示意图；图3是一种传统MEMS微镜面的不意图；图4A是中国台湾专利申请号099145427申请案的具电性绝缘结构的微机电装置的上视图；图4B是沿图4A中2_2剖面线的剖面图；图5A是本发明一实施例的一种具多重电性通道的微机电装置的上视图；图5B是图5A的微机电装置沿剖面线A_A’的侧视图；图6是本发明另一实施例的一种具多重电性通道的微机电装置的上视图7A是本发明另一实施例的一种具多重电性通道的微机电装置的上视图；图7B是图7A的微机电装置沿剖面线A_A’的侧视图；图8A是本发明另一实施例的一种具多重电性通道的微机电装置的上视图；图8B是图8A的微机电装置沿剖面线A_A’的侧视图；图9A是本发明另一实施例的一种具多重电性通道的微机电装置的上视图；图9B是图9A的微机电装置沿剖面线A-A’的侧视图；图1OA是本发明另一实施例的一种具多重电性通道的微机电装置的上视图；图1OB是图1OA的微机电装置沿剖面线A_A’的侧视图；图1lA是本发明另一实施例的一种具多重电性通道的微机电装置的上视图；图1lB是图1lA的微机电装置沿剖面线A-A’的侧视图；图12A至图12H为本发明的一实施例的一种具多重电性通道的微机电装置的制造流程；图13A与图13B是本发明两种微机电装置简化的剖面侧视图。主要元件符号说明10,20:传统磁力计12:扭转板14:线圈I:电流B:磁力F:劳伦兹力22、32:线圈24、36:跨线结构26:导电层28:绝缘层30:传统 MEMS 镜面34:镜面38:永久磁铁41:质量块421、431、441:上导电部43:框架45:支撑座442:下导电部4521:外导电区4522:内导电区455:导电通柱46:基板100、200、300、400、500、600、700A、700B:微机电装置110:支撑座IlOA:第一支撑座
IlOB:第二支撑座112:第一绝缘层114:第一隔绝沟槽114A、124A:电性绝缘填充材116:第一导电通孔118A、128C、134、522:上导电层118B、136:下导电层118B1:内导电部118B2:外导电部120、310、410、720A、720B:质量块122:第二绝缘层124:第二隔绝沟槽124A:第二隔绝沟槽的第一段124B:第二隔绝沟槽的第二段124C:第二隔绝沟槽的第三段126、730:第二导电通孔128A:上导电层、基础导电层128B:下导电层、目标导电层128B1、728A1、728B1:第一导电部128B2、728A2、728B2:第二导电部130、130A、130B:扭转弹簧132:第三绝缘层140:基板142:电极块144、144A、144B、144D:导电层146、146A、146B、146D:导电接合层210:镜面层220:永久磁铁312:挖空区452:内框架454:内质量块456:第一弹簧458:第二弹簧460:移动电极550:驱动电极560:感应电极722:绝缘层728A、728B:目标导电层726A、726B:基础导电层
Pl:元件层P2:处理层P3:绝缘层PlO:绝缘层覆硅晶片S1:凸部S2:凹部Hl:第一通孔H2:第二通孔
具体实施例方式本发明主要是提出一种具多重电性通道的微机电装置，包括一质量块、一第二导电通孔以及一基板。质量块包含一第二绝缘层以及一第二隔绝沟槽。第二绝缘层将质量块分隔成一基础导电层与一目标导电层。第二隔绝沟槽设置于目标导电层且贯穿目标导电层至第二绝缘层，并将目标导电层分隔成相互电性绝缘的一第一导电部及一第二导电部。第二导电通孔贯穿第二绝缘层且连接基础导电层及第一导电部。基板包含至少一电极块，设置于基板的上表面。在工作状态时，基础导电层、第二导电通孔及第一导电部有一电流经过且第二导电部与电极块之间有一电位差。如此一来，本实施例的微机电装置提供了两条彼此独立的电性通道，而不需要跨线结构，从而减少了导电层与绝缘层的使用。要强调的是，目标导电层可以是位于绝缘层与基板之间的下导电层，目标导电层也可以是位于绝缘层远离基板的一面上的上导电层。图5A是依照本发明一实施例的一种具多重电性通道的微机电装置的上视图。图5B是图5A的微机电装置沿剖面线A-A’的侧视图。请同时参考图5A与图5B，在本实施例中，具多重电性通道的微机电装置100是一个微机电磁力计。微机电装置100包括两个支撑座110、一质量块120、两个扭转弹簧130与一基板140。两个支撑座110固定在基板140上。质量块120通过两个扭转弹簧130而连接在两个支撑座110之间。换言之，扭转弹簧130与支撑座110使得质量块120悬空于基板140上方而可旋转。每个支撑座110 (如图所示的第一支撑座IIOA与第二支撑座110B)，包括一第一绝缘层112与一第一隔绝沟槽114，且第一支撑座IlOA还包括一第一导电通孔116。在另一个实施例中，第二支撑座IlOB也可包括一第一导电通孔116。在此以第一支撑座IlOA为例说明。第一绝缘层112将支撑座110分隔成一支撑座110的上导电层118A与一支撑座110的下导电层118B。第一隔绝沟槽114设置于支撑座110的下导电层118B且贯穿支撑座110的下导电层118B至支撑座110的第一绝缘层112。第一隔绝沟槽114并将支撑座的下导电层118B分隔成相互电性绝缘的一内导电部118B1及一外导电部118B2。第一导电通孔116设置于第一支撑座IlOA中且贯穿第一支撑座IlOA的第一绝缘层112。第一导电通孔116并连接第一支撑座IlOA的上导电层118A及外导电部118B2。第一隔绝沟槽114内可填充一电性绝缘填充材114A以形成一电性绝缘结构。质量块120包括一第二绝缘层122、一第二隔绝沟槽124与一第二导电通孔126。第二绝缘层122将质量块120分隔成一基础导电层128A与一目标导电层128B。第二隔绝沟槽124设置于目标导电层128B，且第二隔绝沟槽124贯穿目标导电层128B至质量块120的第二绝缘层122，第二隔绝沟槽124并将目标导电层128B分隔成相互电性绝缘的一第一导电部128B1及一第二导电部128B2。本实施例的基础导电层128A是位于第二绝缘层122远离基板140的一面上的上导电层，而目标导电层128B是位于第二绝缘层122与基板140之间的下导电层，但本发明不以此为限。第二隔绝沟槽124是位于目标导电层128B。第二隔绝沟槽124为U字形隔绝沟槽。由图5A的上视图观看，质量块120呈矩形。U字形的第二隔绝沟槽124包括依序相连接的第一段124A、第二段124B与第三段124C，第一段124A平行于第三段124C且从质量块120的目标导电层128B的同一个边缘开始延伸。第一段124A的一端位于目标导电层128B靠近第二支撑座IlOB的一侧。第一段124A的另一端连接第二段124B。第三段124C的一端位于目标导电层128B靠近第二支撑座IlOB的一侧,且第三段124C的一端与第一段124A的一端位于目标导电层128B的同一侧。第三段124C的另一端连接第二段124B。第二段124B实质上垂直于剖面线A-A’。换言之，U字形的第二隔绝沟槽124的两个末段是指向第二支撑座110B。第二隔绝沟槽124内可填充一电性绝缘填充材124A以形成一电性绝缘结构。由另一观点来看，U字形的第二隔绝沟槽124为众多具开口的多边环状隔绝沟槽中的一种。此众多具开口的多边环状隔绝沟槽的开口二端延伸至目标导电层128B的同一侧边缘。第二导电通孔126贯穿质量块120的第二绝缘层122，且第二导电通孔126连接基础导电层128A及第一导电部128B1。质量块120的第二绝缘层122的一部分被基础导电层128A所覆盖。基础导电层128A为至少一圈的螺旋式导电线路。因此，通过基础导电层128A的电流与磁力作用会产生劳伦兹力，使得质量块120相对于支撑座110产生转动。在图6的实施例中，质量块120的基础导电层128C为环绕质量块120的周边的单圈螺旋式导电线路。通过基础导电层128C的电流与磁力作用同样会产生劳伦兹力，使得质量块120相对于支撑座110产生转动。请再同时参考图5A与图5B，扭转弹簧130连接支撑座110与质量块120。扭转弹簧130为一扭转梁，使得质量块120可以相对于支撑座110产生转动。各扭转弹簧130包括一第三绝缘层132。第三绝缘层132将图5A与图5B中左侧的扭转弹簧130 (扭转弹簧130A)分隔成一扭转弹簧130A的上导电层134与一扭转弹簧130A的下导电层136。图5A与图5B中左侧的扭转弹簧130 (扭转弹簧130A)的上导电层134连接基础导电层128A及第一支撑座IlOA的上导电层118A。图5A与图5B中右侧的扭转弹簧130 (扭转弹簧130B)的下导电层136连接第二支撑座IlOB的内导电部118B1及质量块120的第一导电部128B1，使得质量块120的第一导电部128B1电连接第二支撑座IlOB的内导电部118B1。图5A与图5B中左侧的扭转弹簧130 (扭转弹簧130A)的下导电层136连接第一支撑座110A)的内导电部118B1及质量块120的第二导电部128B2，使得质量块120的第二导电部128B2电连接第一支撑座IlOA的内导电部118B1。基板140包括至少一个电极块142与多个导电层144。本实施例是以两个电极块142分别设置于基板140上且位于质量块120的两侧的下方。具体而言，以两个支撑座110的连线为对称线，两个电极块142为线对称地配置而远离两个支撑座110的连线。导电层144设置于基板140上且位于支撑座110的下方。微机电装置100更包括多个导电接合层146。基板140上具有多个导电层144。支撑座110的外导电部118B2与内导电部118B1分别通过导电接合层146与基板140上的不同导电层144电连接。具体而言，支撑座IlOA的外导电部118B2通过导电接合层146A与基板140上的导电层144A连接。支撑座IIOA的内导电部118B1通过导电接合层146B与基板140上的导电层144B连接。支撑座IlOB的外导电部118B2通过导电接合层146C与基板140上的导电层144C连接。支撑座IlOB的内导电部118B1通过导电接合层146D与基板140上的导电层144D连接。各个导电层144A、144BU44C与144D是彼此分离的。导电接合层146例如是由银胶或其他适当材料构成。请继续参考图5A与图5B，具体而言，在工作状态时，电流可以从位于支撑座IlOB的外导电部118B2下方的导电层144A流入后，依序流经位于第一导电通孔116下方的导电接合层146A、第一支撑座IlOA的外导电部118B2、第一支撑座IlOA的第一导电通孔116、第一支撑座IlOA的上导电层118A、扭转弹簧130A的上导电层134、基础导电层128A、质量块120的第二导电通孔126、目标导电层128B的第一导电部128B1、扭转弹簧130B的下导电层136，而后由第二支撑座IlOB的内导电部118B1、导电接合层146D与导电层144D流出。通过基础导电层128A的电流会与磁力产生劳伦兹力，进而带动质量块120相对于支撑座110产生转动。第一支撑座IlOA的外导电部118B1与第一支撑座IlOA的内导电部118B2，分别通过一导电接合层146A、146B与基板140上的不同的导电层144A，144B连接，而形成两个电性相互绝缘的电性通道。在工作状态时，第一电位会存在于目标导电层128B的第二导电部128B2。第二电位会存在于基板140的电极块142。两个电位之间存在电位差，因此两个电极块142与质量块的第二导电部128B2会构成两个电容。当通过基础导电层128A的电流与磁力所产生的劳伦兹力使得质量块120相对于支撑座110产生转动时，质量块120的第二导电部128B2与两个电极块142所构成的两个电容所存储的电容值会不同。计算两个电容所存储的电容值的变化量，就可以推知微机电装置100所处位置的磁力大小。以下将列举其他实施例以作为说明。在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了与图5A与图5B的实施例相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。图7A是依照本发明另一实施例的一种具多重电性通道的微机电装置的上视图。图7B是图7A的微机电装置沿剖面线A-A’的侧视图。请同时参考图7A与图7B，在本实施例中，具多重电性通道的微机电装置200是一个微机电微镜面。微机电装置200更包括一镜面层210，设置于质量块120的上表面。镜面层210的形状可以是矩形、圆形或其他任意形状。微机电装置200更包括两个永久磁铁220。由图7A观之，两个支撑座110位于质量块120的相对两侧且大致沿剖面线A-A’排列，而两个永久磁铁220设置于质量块120的旁边且位于支撑座的连线(例如剖面线A-A’ )所垂直的轴线上。也就是，质量块120位于两个永久磁铁220之间，质量块120也位于两个支撑座110之间。两个永久磁铁220的相异磁极彼此相对。例如，图7A中上方的永久磁铁220的S极朝向图7A中下方的永久磁铁220的N极。调整通过基础导电层128A的电流的大�。涂梢缘髡缌饔氪帕换ジ杏笏睦吐鬃攘Φ拇笮。锍煽刂浦柿靠�120相对于支撑座110的转动的角度的目的，以将照射到镜面层210的光线反射往所要的方向。镜面层210的材质可以是铝、银或其他适当材质。图8A是依照本发明另一实施例的一种具多重电性通道的微机电装置的上视图。图8B是图8A的微机电装置沿剖面线A-A’的侧视图。请同时参考图8A与图8B，在本实施例中，具多重电性通道的微机电装置300是一个微机电磁力计。然而，本实施例的质量块310为中央挖空的框架，亦即质量块310具有挖空区312。选择性地，框架的上下二边宽度相同，且框架的左右二边宽度相同。质量块310采用中央挖空的设计可提升微机电装置300感应磁力时的灵敏度。图9A是依照本发明另一实施例的一种具多重电性通道的微机电装置的上视图。图9B是图9A的微机电装置沿剖面线A-A’的侧视图。请同时参考图9A与图9B，在本实施例中，具多重电性通道的微机电装置400是一个微机电磁力计与一个双轴加速度计的组合。本实施例的质量块410为中央挖空的框架。选择性地，框架的上下二边宽度相同，且框架的左右二边宽度相同。本实施例的微机电装置400更包括一内框架452与一内质量块454。内框架452设置于框架中且经由多个第一弹簧456连接框架。内质量块454设置于内框架452中，且内质量块454经由多个第二弹簧458连接内框架452。另外，内框架452及内质量块454的外围都具有移动电极460。本实施例的基板140上同样具有如图5A所示的两个电极块142，但图9A中省略了电极块142以使其他结构易于辨识。基础导电层128A使本实施例的微机电装置400具有磁力计的功能。内框架452、内质量块454、第一弹簧456与第二弹簧458使本实施例的微机电装置400具有双轴加速度计的功能。图1OA是依照本发明另一实施例的一种具多重电性通道的微机电装置的上视图。图1OB是图1OA的微机电装置沿剖面线A-A’的侧视图。请同时参考图1OA与图10B，在本实施例中，具多重电性通道的微机电装置500是一个微机电振荡器。本实施例的微机电装置500的质量块120的基础导电层522为一电阻。根据韦氏(Webster’ s)字典的定义，电阻是「An electrical device that resists the flow of electrical current.」。电流在通过基础导电层522时会因为基础导电层522存在一定的电阻值，导致基础导电层522随着电流的通过而发热。为基础导电层522选择符合加热需求的电阻值(例如，选用适当的基础导电层，使其电组值大于目标导电层的电阻值)，就可使基础导电层522所产生的温度符合设计的需求。本实施例的微机电装置500更包括一驱动电极550与一感应电极560，设置于基板140上。由图1OA观之，驱动电极550与感应电极560位于质量块120的相对两侧。驱动电极550与感应电极560会驱使质量块120在驱动电极550与感应电极560之间规律地振荡。另外，振荡器的振荡周期会因为质量块120的温度变化而改变。但在本实施例的微机电装置500中，因为具有基础导电层522可发热而使质量块120可在固定温度的工作环境下规律地振荡，也就可以确保振荡器的振荡频率不随环境温度的变化而改变。图1lA是依照本发明另一实施例的一种具多重电性通道的微机电装置的上视图。图1lB是图1lA的微机电装置沿剖面线A-A’的侧视图。请同时参考图1lA与图11B，在本实施例中，具多重电性通道的微机电装置600是一个微型电感。本实施例的微机电装置600没有如图5A所示的两个电极块142与两个扭转弹簧130。本实施例的微机电电感同样不需要跨线结构，从而减少了导电层与绝缘层的使用。图12A至图12H绘示本发明的一实施例的一种具多重电性通道的微机电装置的制造流程。请先参考图12A至图12C,首先提供一绝缘层覆娃晶片(Silicon on InsulatorWafer ; SOI Wafer)P10。绝缘层覆娃晶片PlO包含元件层Pl (device layer)、处理层P2 (handle layer)以及夹置在元件层Pl与处理层P2之间的绝缘层P3。绝缘层P3的材质可以是二氧化硅(Si02)。接着，蚀刻元件层Pl以形成用以做为支撑座的多个凸部SI与用以做为质量块与扭转弹簧的一凹部S2。然后，于各凸部SI蚀刻出一第一隔绝沟槽114，并于凹部S2蚀刻出一第二隔绝沟槽124。第一隔绝沟槽114及第二隔绝沟槽124延伸至绝缘层P3。另外，第一隔绝沟槽114及第二隔绝沟槽124内可填充电性绝缘填充材114A与124A以形成电性绝缘结构。接着请参考图12D与图12E，将导电接合层146沉积于在各凸部SI，再将凸部SI通过导电接合层146接合至基板140上的导电层144。导电接合层146例如是银胶。基板140可以是表面具有金属线路的玻璃基板或娃基板，也可以是一表面具有金属线路的电路芯片。本实施例也可采晶片至晶片(wafer-to-wafer)的金属接合(metal bonding)制作工艺。接合完成后，可将绝缘层覆硅芯片的处理层P2去除。接着请参考图12F与图12G，去除部分的绝缘层P3，以在绝缘层P3形成的一第一通孔Hl与一第二通孔H2，以使其中的一个凸部SI的一部分暴露于第一通孔Hl中，且凹部S2的一部分暴露于第二通孔H2中。然后，在绝缘层P3上形成多个上导电层118AU28A与134。部分上导电层118A填入第一通孔H1，以行成第一导电通孔116;部分上导电层(或称基础导电层)128A填入第二通孔H2，以行成第二导电通孔126。最后请参考图12G与图12H，图案化元件层Pl与绝缘层P3，以将凸部SI形成为支撑座Iio的下导电层118B及支撑座的绝缘层，并将凹部S2形成为质量块120的下导电层(或称目标导电层)128B及质量块的绝缘层且将凹部S2形成为扭转弹簧130的下导电层136及扭转弹簧的绝缘层132。具体而言，图12H中所完成的微机电装置100与图5B的微机电装置100相同。请再参照图7B，微机电装置200的制作方法与图12A至图12H类似，差异仅是在图12F所示的步骤中同时挖空凹部S2上方的绝缘层P3的中央，之后在挖空的部分形成镜面层210。请再参照图8B，微机电装置300的制作方法与图12A至图12H类似，差异仅是在图12C所示的步骤中，于蚀刻元件层Pl以形成凸部SI与凹部S2的同时，挖空凹部S2的中央。综上所述，在本发明的上述实施例中，具多重电性通道的微机电装置，包括一质量块、一第二导电通孔以及一基板。质量块包含一第二绝缘层以及一第二隔绝沟槽。第二绝缘层将质量块分隔成一基础导电层与一目标导电层。第二隔绝沟槽设置于目标导电层且贯穿目标导电层至第二绝缘层，并将目标导电层分隔成相互电性绝缘的一第一导电部及一第二导电部。第二导电通孔贯穿第二绝缘层且连接基础导电层及第一导电部。基板包含至少一电极块，设置于基板的上表面。在工作状态时，基础导电层、第二导电通孔及第一导电部有一电流经过且第二导电部与电极块之间有一电位差。如此一来，本实施例的微机电装置提供了两条彼此独立的电性通道，而不需要跨线结构，从而减少了导电层与绝缘层的使用。要强调的是，在本发明的上述实施例中，目标导电层可设置在第二绝缘层的上表面或设置在第二绝缘层的下表面。图13A的微机电装置700A为本发明的简化示意图，其目标导电层728A设置在第二绝缘层722的上表面，换言之，目标导电层728A是位于绝缘层722与基板140的电极块142之间的下导电层。绝缘层722将质量块720A分隔成基础导电层726A与目标导电层728A。目标导电层728A被隔绝沟槽724A分隔成相互电性绝缘的一第一导电部728A1及一第二导电部728A2。第二导电通孔730贯穿第二绝缘层722且连接基础导电层726A及第一导电部728A1。另一方面，图13B所不的微机电装置700B为本发明的另一简化不意图，其目标导电层728B设置在第二绝缘层722的上表面，也就是说，目标导电层728B是位于绝缘层722远离基板140的电极块142的一面上的上导电层。绝缘层722将质量块720B分隔成基础导电层726B与目标导电层728B。目标导电层728B被隔绝沟槽724B分隔成相互电性绝缘的一第一导电部728B1及一第二导电部728B2。第二导电通孔730贯穿第二绝缘层722且连接基础导电层726B及第一导电部728B1。从另一方面来看，在本发明的上述实施例中，在质量块、扭转弹簧及支撑座上利用上下导电层、绝缘层、隔绝沟槽及导电通孔形成贯穿绝缘层的电性互连通道。如此一来，本实施例的微机电装置不需要跨线结构，从而减少了导电层与绝缘层的使用。此微机电装置可应用于微机电磁力计、微机电微镜面、微机电磁力计及双轴加速度计的组合、微机电振荡器与微型电感。虽然结合以上实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
权利要求
1.一种具多重电性通道的微机电装置，包括: 质量块,包含: 第二绝缘层，将该质量块分隔成一基础导电层与一目标导电层； 第二隔绝沟槽，设置于该目标导电层且贯穿该目标导电层至该第二绝缘层，并将该目标导电层分隔成相互电性绝缘的一第一导电部及一第二导电部；及 第二导电通孔，贯穿该第二绝缘层且连接该基础导电层及该第一导电部；以及 基板，包含: 至少一电极块，设置于该基板的上表面； 其中，在工作状态时，该基础导电层、该第二导电通孔及该第一导电部有一电流经过且该第二导电部与该电极块之间有一电位差。
2.如权利要求1所述的具多重电性通道的微机电装置，另包括第一支撑座，包括: 第一绝缘层，将该第一支撑座分隔成第一支撑座的上导电层与第一支撑座的下导电层； 第一隔绝沟槽，设置于该第一支撑座的下导电层且贯穿该第一支撑座的下导电层至该第一绝缘层，并将该第一支撑座的下导电层分隔成相互电性绝缘的第一支撑座的内导电部及第一支撑座的外导电部； 其中，该第一支撑座的内导电部电连接该第二导电部。
3.如权利要求2所述的具多重电性通道的微机电装置，另包括至少一第一导电通孔，设置于该第一支撑座中且贯穿该第一绝缘层，并连接该第一支撑座的上导电层及该第一支撑座的外导电部。
4.如权利要求2所述的具多重电性通道的微机电装置，还包括至少一弹簧，其中该至少一弹簧包含: 第三绝缘层，将该至少一弹簧分隔成一弹簧的上导电层与一弹簧的下导电层，其中该弹簧的下导电层连接该第一支撑座的内导电部及该质量块的第二导电部，该弹簧的上导电层连接该第一支撑座的上导电层及该基础导电层。
5.如权利要求1所述的具多重电性通道的微机电装置，其中该质量块的该第二绝缘层的一部分被该基础导电层所覆盖，且该基础导电层为至少一圈的螺旋式导电线路。
6.如权利要求1所述的具多重电性通道的微机电装置，该第二隔绝沟槽为一具开口的多边环状隔绝沟槽。
7.如权利要求2所述的具多重电性通道的微机电装置，还包括一电性绝缘填充材，填充于该第一隔绝沟槽及第二隔绝沟槽以形成电性绝缘结构。
8.如权利要求2所述的具多重电性通道的微机电装置，还包括至少一导电接合层，其中该基板上具有至少一导电层，该第一支撑座的外导电部通过该导电接合层与该导电层连接。
9.如权利要求2所述的具多重电性通道的微机电装置，还包括两个永久磁铁与一第二支撑座，其中该第一支撑座与该第二支撑座位于该质量块的相对两侧，该些永久磁铁位于该质量块旁且位于该第一支撑座与该第二支撑座的连线所垂直的轴线上。
10.如权利要求1所述的具多重电性通道的微机电装置，其中该质量块为中央挖空的框架。
11.如权利要求第10项所述的具多重电性通道的微机电装置，还包括: 内框架，设置于该框架中且经由多个第一弹簧连接该框架；以及 内质量块，设置于该内框架中且经由多个第二弹簧连接至该内框架； 其中，该内质量块经由该些第二弹簧、该内框架及该些第一弹簧而电连接至该框架的该目标导电层。
12.如权利要求1所述的具多重电性通道的微机电装置，其中该基础导电层的电阻值大于该目标导电层的电阻值。
13.一种具多重电性通道的微机电装置，用于量测磁力，包括: 第一支撑座，该第一支撑座包括: 第一支撑座的绝缘层，将该第一支撑座分隔成第一支撑座的上导电层与第一支撑座的下导电层； 第一支撑座的隔绝沟槽，设置于该第一支撑座的下导电层且贯穿该第一支撑座的下导电层至该第一支撑座的绝缘层，并将该第一支撑座的下导电层分隔成相互电性绝缘的第一支撑座的内导电部及第一支撑座的外导电部； 第一导电通孔，设置于该第一支撑座中且贯穿该第一支撑座的绝缘层，并连接该第一支撑座的上导电层及该第一支撑座的外导电部； 第二支撑座，该第二支撑座包括: 第二支撑座的绝缘层，将该第二支撑座分隔成第二支撑座的上导电层与第二支撑座的下导电层； 该第二支撑座的隔绝沟槽，设置于该第二支撑座的下导电层且贯穿该第二支撑座的下导电层至该第二支撑座的绝缘层，并将该第二支撑座的该下导电层分隔成相互电性绝缘的第二支撑座的内导电部及第二支撑座的外导电部； 质量块，包括: 第二绝缘层，将该质量块分隔成基础导电层与目标导电层； 第二隔绝沟槽，为一具开口的多边环状隔绝沟槽，设置于该目标导电层且贯穿该目标导电层至第二绝缘层，并将该目标导电层分隔成相互电性绝缘的第一导电部及第二导电部；以及 第二导电通孔，贯穿该第二绝缘层且连接该基础导电层及该第一导电部； 两个扭转弹簧，每一该扭转弹簧包括: 第三绝缘层，将每一该扭转弹簧分隔成扭转弹簧的上导电层与扭转弹簧的下导电层； 其中， 该基础导电层为至少一圈的螺旋式导电线路； 该两个扭转弹簧中，其中之一的该扭转弹簧的上导电层连接该第一支撑座的上导电层及该基础导电层，该其中之一的该扭转弹簧的下导电层连接该第一支撑座的内导电部及该质量块的第二导电部； 该两个扭转弹簧中，另一扭转弹簧的下导电层连接该第二支撑座的内导电部及该质量块的第一导电部。
14.如权利要求13所述的具多重电性通道的微机电装置，在工作状态时，该至少一电极块与该质量块的该第二导电部具有一电位差。
15.如权利要求13所述的具多重电性通道的微机电装置，在工作状态时，有一电流由该第一支撑座的外导电部流入后，依序流经该第一导电通孔、该第一支撑座的上导电层、该扭转弹簧的上导电层、该基础导电层、该第二导电通孔、该第一导电部及另一该扭转弹簧的下导电层，而后由该第二支撑座的内导电部流出。
16.如权利要求13所述的具多重电性通道的微机电装置，其中该质量块为中央挖空的框架。
17.一种具多重电性通道的微机电装置的制作方法，包括: 提供一绝缘层覆硅晶片，其中该绝缘层覆硅晶片包含依序堆叠的元件层、绝缘层及处理层； 蚀刻该元件层，以形成一凹部及多个凸部； 将该些凸部与一基板结合； 移除该处理层； 在该绝缘层上形成多个上导电层；以及 图案化该元件层与该绝缘层，以将该些凸部形成为多个支撑座的多个下导电层，将该凹部形成为一质量块的下导电层及至少一扭转弹簧的下导电层，并将该绝缘层形成该些支撑座的绝缘层、该质量块的绝缘层与该扭转弹簧的绝缘层。
18.如权利要求17所述的具多重电性通道的微机电装置的制作方法，还包括于各该凸部蚀刻出第一隔绝沟槽及于该凹部蚀刻出第二隔绝沟槽，其中该些第一隔绝沟槽及该第二隔绝沟槽延伸至该绝缘层。
19.如权利要求17所述的具多重电性通道的微机电装置的制作方法，还包括在该绝缘层形成第一通孔与第二通孔，以使其中之一的该些凸部的一部分暴露于该第一通孔中，且该凹部的一部分暴露于该第二通孔中。
20.如权利要求19所述的具多重电性通道的微机电装置的制作方法，其中该些上导电层填入该第一通孔与该第二通孔。
21.一种具多重电性通道的微机电装置的制作方法，包括: 提供一绝缘层覆硅晶片，其中该绝缘层覆硅晶片包含依序堆叠的元件层、绝缘层及处理层； 蚀刻该元件层，以形成一凹部及多个凸部，其中该凹部用以形成一质量块的一下导电层及至少一扭转弹簧的下导电层，该些凸部用以形成多个支撑座的多个下导电层； 于各该凸部蚀刻出第一隔绝沟槽及于该凹部蚀刻出第二隔绝沟槽，其中该些第一隔绝沟槽及该第二隔绝沟槽延伸至该绝缘层，该些第一隔绝沟槽将该支撑座的该下导电层分隔成相互电性绝缘的内导电部及外导电部，该第二隔绝沟槽将该质量块的该下导电层分隔成相互电性绝缘的第一导电部及第二导电部； 将该些凸部与一基板结合； 移除该处理层； 在该绝缘层形成第一通孔与第二通孔，以使其中之一的该些凸部的一部分暴露于该第一通孔中，且该凹部的一部分暴露于该第二通孔中； 在该绝缘层上形成多个上导电层，其中该些上导电层填入该第一通孔与该第二通孔以形成第一导电通孔与第二导电通孔，该第二导电通孔贯穿该绝缘层且电连接该质量块的该上导电层及该质量块的该第一导电部，该第一导电部电连接该些支撑座中之一的第二支撑座的该内导电部，该第二导电部电连接该些支撑座中之一的第一支撑座的该内导电部，且该第一导电通孔贯穿该绝缘层且连接该第一支撑座的上导电层及该第一支撑座的外导电部；以及 图案化该元件层与该绝缘层，以将该些凸部形成为该些支撑座的该些下导电层，并将该凹部形成为该质量块的该下导电层及该至少一扭转弹簧的下导电层且将该绝缘层形成该些支撑座的绝缘层、·该质·量块的绝缘层与该扭转弹簧的绝缘层。
全文摘要
本发明公开一种具多重电性通道的微机电装置及其制作方法。该具多重电性通道的微机电装置包括支撑座与质量块。支撑座的绝缘层将其分成上、下导电层。隔绝沟槽设置于支撑座的下导电层且贯穿至绝缘层，将下导电层分成电性绝缘的内、外导电部。导电通孔设置于支撑座且贯穿绝缘层，并连接上导电层及外导电部。质量块的绝缘层将其分成上、下导电层。隔绝沟槽设置于质量块的下导电层且贯穿至绝缘层，并将下导电层分成电性绝缘的两个导电部。质量块的两个导电部分别电连接两个支撑座的内导电部。导电通孔贯穿绝缘层且连接质量块的上导电层及两个导电部之一。上述的微机电装置的制作方法也被提出。
文档编号G01R33/12GK103183306SQ20121003858
公开日2013年7月3日 申请日期2012年2月17日 优先权日2011年12月29日
发明者黄肇达, 许郁文, 郭秦辅 申请人:财团法人工业技术研究院
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
