[发明专利]微机电元件与制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微机电元件与制作方法，特别是一种与CMOS制 程兼容且不需要使用SOI(Silicon-On-Insulator)晶圆的电容式微声压传 感器(Capacitive Micro-electro-mechanical Acoustical Sensor)与制作方 法，且根据本发明方法所制作的微声压传感器具有较佳的制程整合度， 可制作单芯片化的微声压传感器。

背景技术

微机电元件有各种应用，微声压传感器即为其一。微机电技术制 作的微声压传感器已不断在市场上推出，因其体积小、可批次化制造、 可阵列化并可与IC元件整合等优势，已成为未来麦克风发展的主流。 其中，利用电容式感测的声压传感器又为大宗，主要原因为电容式感 测具有高灵敏度、低自生噪声等优点。

制作微机电元件，为符合设计上对于机械特性的要求，常需要特 殊专门开发制作微机械结构的制程。以电容式微声压传感器为例，美 国专利第5,490,220号提出一种以两片晶圆制作微机电麦克风的方法， 其缺点之一是必须以接合方式将薄膜电极与背板电极黏合，其制程繁 杂度较高。

美国专利第7,190,038号提出一种制作微机械声压传感器的方法， 此案以多晶硅为薄膜电极，二氧化硅为牺牲层，P型掺杂的硅基材为背 板电极。以多晶硅作为结构，机械特性虽佳，但其薄膜应力控制不易， 且沉积速度及厚度都受限制。以目前而言，沉积低应力多晶硅作为机 械结构，仍非标准CMOS制程所能提供。

美国专利第7,049,051号提出一种利用与CMOS制程兼容技术制 作微机电麦克风的方法，其利用CMOS制程中沉积的金属层与介电层 作为薄膜电极，再以等向性蚀刻方式将硅基板蚀刻，制作出振动腔及 硅背板结构。此方法利用XeF₂气体等向性蚀刻硅基板，对于背板与薄 膜电极间的距离难以有效掌握，亦即声压传感器的灵敏度会产生误差。 另外，在薄膜电极机械结构的边界上也会产生定义误差的问题。

美国专利第7,202,101号则针对微机电麦克风的薄膜结构开发制 作，此案利用金属层作为薄膜电极的导电结构，利用特殊具绝缘性的 高分子材料将之包覆，作为薄膜主体结构。此种气相沉积的高分子薄 膜特性虽佳，但目前并非标准CMOS制程中广泛应用的制程材料。

以上制程中除美国专利第7,049,051号外，皆不能与CMOS制程 兼容，而美国专利第7,049,051号所制出的微机电结构有前述不尽理想 之处。因此，本发明针对以上现有技术的缺点，提出解决之道。

发明内容

本发明的第一目的在于，提出一种制作微机电元件的方法，其中 并不需要使用特殊晶圆与特殊制程，可完全与目前的CMOS制程整合。

本发明的第二目的在于，提出一种微机电元件，此微机电元件例 如可制作为电容式微声压传感器。

为达上述目的，就本发明的其中一个观点而言，提供了一种微机 电元件制作方法，包含：提供一个基板；在该基板上形成介电层；在 该介电层中以不同于介电层的材质形成突起部，且该突起部不与该基 板上表面相连，该突起部以金属制成，且该突起部包含一层金属层与 一层通道层；沉积包含至少一层金属层与一层防护层的薄膜结构；蚀 刻该基板的背部形成穿孔；以及蚀刻去除该介电层的一部份。

上述方法中，薄膜结构以至少包含下方防护层、金属层、上方防 护层的三层式薄膜结构为较佳。

上述方法中，可进一步在该介电层中形成防护环，且所述突起部 和防护环都宜以金属制成。

此外，所述上方防护层和下方防护层材料以绝缘材料为较佳，可 选自以下之一或多者：氮化硅、氮氧化硅、氧化钛。所述介电层材料 可选自以下之一或多者：二氧化硅、掺氟二氧化硅、低介电常数材料、 其它氧化物。

此外，就本发明的另一个观点而言，提供了一种微机电元件，包 含：依任意次序沉积的包含至少一层金属层与一层防护层的薄膜结构； 以及连接在该薄膜结构下方的突起部，该突起部以金属制成，且该突 起部包含一层金属层与一层通道层。

薄膜结构以至少包含下方防护层、金属层、上方防护层的三层式 薄膜结构为较佳。

上述微机电元件例如适合应用来制作电容式微声压传感器。

下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技 术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明