[发明专利]二维梳形致动器及其制造方法

说明书

【技术领域】

本发明是关于一种致动器及其方法，特别是有关于一种二维梳形致动器及其制造方法。

【背景技术】

近年来，利用微机电加工技术制造的微结构元件广泛应用于各种传感器或致动器领域，例如加速度传感器、角速度传感器或是微振镜致动器中皆包含不同设计的微结构元件。

参考图1A，其绘示现有技术中一致动器100的局部剖视图。该致动器100包括支撑座102以及可振动元件104，该支撑座102具有基材106、绝缘层108以及元件层110，该可振动元件104设置于该元件层110中空区域之间，且该可振动元件104与该元件层110是共平面(co-planar)，由于共平面的特性，该可振动元件104无法转动至一个固定角度，因而必须额外施加一固定偏移作用力(constant biasing force)，以启动该可振动元件104的转动，致使该致动器100的结构太过于复杂。

参考图1B，其绘示现有技术中另一致动器100的局部剖视图。该致动器100包括支撑座102以及可振动元件104，该支撑座102具有基材106、绝缘层108以及元件层110，该可振动元件104设置于该支撑座102的上方。由于现有技术必须使用等向性蚀刻(Isotropic etch)法移除该可振动元件104下方的部分该绝缘层108以及该元件层110的材料，以于该元件层110形成梳形(comb)结构，然而等向性蚀刻会使该元件层110产生不当的横向过切(lateral undercut)，以致于无法正确控制该梳形结构的尺寸大小，例如该可振动元件104相对于该支撑座102产生尺寸不对称的状态，使得该致动器100无法正常运作。

参考图1C，其绘示现有技术中又一致动器100的局部剖视图。该致动器100包括支撑座102以及可振动元件104，该支撑座102具有基材106、绝缘层108以及元件层110，该元件层110的高度h1小于该可振动元件104的高度h2，导致该可振动元件104与该元件层110的重迭面积缩减，而该重迭面积与该致动器100的静电驱动力(electrostatic force)相关，该重迭面积缩减表示该可振动元件104与该元件层110之间的静电驱动力降低，故该致动器100无法正常启动。此外，当蚀刻该元件层110造成高度减少时，该元件层110所在的绝缘体上覆硅(Silicon On Insulator，SOI)晶圆在制造过程中亦会产生高度变异(height variation)，亦即造成该元件层110的表面不均匀。有鉴于此，需要发展一种新式的致动器及其制造方法，以解决上述问题。

【发明内容】

为解决上述问题，本发明的一目的在于提供一种二维梳形致动器及其制造方法，其可增加该致动器的旋转角度以及可使用的频率范围。

本发明的又一目的在于提供一种二维梳形致动器及其制造方法，其可解决该致动器启动困难的问题，并解决致动器的上、下层梳形电极因利用不同罩幕层图案分别蚀刻而造成对准的问题，以及进一步解决使用等向性蚀刻导致使元件层不当的横向过切的问题。

为达成上述目的，本发明提供一种二维梳形致动器及其制造方法，该二维梳形致动器主要包括支承基座、框架以及可移动体。该支承基座依序具有堆栈的基材、绝缘层以及元件层，该支承基座设置两组第一梳形电极。该框架依附于该支承基座，用以绕着一第一旋转轴作转动，该框架具有两组内部梳形电极以及两组外部梳形电极，其中该两组外部梳形电极分别叉合于该两组第一梳形电极。该可移动体依附于该框架，用以绕着垂直于该第一旋转轴的一第二旋转轴作转动，该可移动体具有两组第二梳形电极，分别叉合于该两组内部梳形电极，其中该两组第二梳形电极中的其中之一的厚度与相对应叉合的该两组内部梳形电极的厚度不相等，该两组外部梳形电极的其中之一的厚度与相对应叉合该两组第一梳形电极的厚度不相等。

此二维梳形致动器的制造方法，包括下列步骤：

(a)沉积第一罩幕层于一绝缘层上覆硅(SOI)晶圆上，并定义第一图案，其中该绝缘层上覆硅(SOI)晶圆依序具有堆栈的基材、绝缘层以及元件层。

(b)依据该第一图案，蚀刻该元件层至曝露出该绝缘层，以形成一沟渠，并且移除该第一罩幕层。

(c)沉积一氧化硅层于该沟渠元件层上并填满该沟渠。

(d)移除位于该元件层上的该氧化硅层。

(e)沉积一导电层，以覆盖该元件层。

(f)沉积第二罩幕层于该导电层上，并定义第二图案。

(g)依据该第二图案，蚀刻该导电层以曝露该元件层，并且移除该第二罩幕层。