[发明专利]微机电系统元件及用于其中的防止变形结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有防止变形结构的微机电系统(MEMS)元件，以及用于其中的防止变形结构及其制作方法。

现有技术

图1显示美国第4,901,570号专利案所公开的一种MEMS元件。如图1所示，MEMS元件10包含：质量块11；支撑板12；悬臂梁(cantilever)13；形成于质量块11与支撑板12表面的氮化硅层14；以及桥接段15。一般情况下，MEMS元件10通过感测质量块11的位移而产生讯号，但为避免在意外状况下损害元件(例如不慎摔落)，此现有技术以两种方式来限制质量块11的移动范围：第一，以桥接段15限制质量块11的转动，且桥接段15亦可以略微限制质量块11的出平面(out-of-plane)移动；第二，悬臂梁13利用氮化硅层14附着于支撑板12，其剖面轮廓高出质量块11一间隙16，以限制质量块11的出平面移动高度。

此现有技术中，质量块11与支撑板12的材质为硅，悬粱臂13的材质为多晶硅，换言之，此MEMS元件10须制作于金属制程之前，才能以硅基板作为MEMS元件的质量块11与支撑板12，而无法应用于以金属材质作为质量块，且支撑的硅基板位于质量块下方的MEMS元件结构。并且，该现有技术必须使支撑板12环绕质量块11，以使悬臂梁13可附着于支撑板12的上方环绕质量块11的四周，才可充分限制质量块11的位移，因此其元件将占用较大面积而不利于微缩。

图2显示美国第7,237,316号专利案所公开的一种MEMS元件的剖视图。其制造方法是于制作出绝缘层上硅晶(silicon on insulator，SOI)之后，以蚀刻的方式于玻璃板25的表面上定义出质量块21、支撑板22、阻止层23等。如图2所示，MEMS元件20中，质量块21与支撑板12皆是利用半导体基板所蚀刻而成；而阻止层23与质量块21间的间隙26，是利用绝缘层24的高度定义，且蚀刻绝缘层24的一部分后所形成。

同样地，此MEMS元件20须制作于金属制程之前，而无法应用于以金属材质作为质量块，且支撑的半导体基板位于质量块下方的MEMS元件结构。并且，该现有技术同样必须使支撑板22环绕质量块21(图2仅示出其中一边)，以使阻止层23可附着于支撑板22的上方环绕质量块11的四周，才可充分限制质量块11的位移，因此其元件的尺寸也同样不易微缩。

有鉴于此，本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种具有防止变形结构的微机电系统元件，以及用于其中的防止变形结构及其制作方法。

发明内容

本发明目的之一在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种具有防止变形结构的微机电系统(MEMS)元件。

本发明另一目的在于，提出一种用于微机电系统元件中的防止变形结构。

本发明再一目的在于，提出一种微机电系统元件的制作方法。

为达上述目的，就其中一个观点言，本发明提供了一种微机电系统元件，设置于一基板上，包含：一动件；以及一防止变形结构，其具有：附着于该基板的一固定栓；多个金属层，其包含一最上层金属层；以及连接该多个金属层的多个金属栓；其中，该最上层金属层由俯视图视之，与该动件具有一部分重叠，且由剖面图视之，该最上层金属层的底表面高于该动件顶表面一限制高度。

上述微机电系统元件中，该防止变形结构由俯视图视之，宜位于该微机电系统元件整体结构的内部。

上述微机电系统元件可包含至少一弹簧；一与弹簧连接的质量块；以及与质量块连接的至少一感测电极区，其中该感测电极区可包含同平面感测电极区与出平面感测电极区，且该动件可包括该弹簧、该质量块、与该感测电极区之一或任两者以上。

就另一个观点言，本发明提供了一种用于微机电系统元件中的防止变形结构，设置于一基板上，该微机电系统元件包含一动件，该防止变形结构包含：附着于该基板的一固定栓；多个金属层，其包含一最上层金属层；以及连接该多个金属层的多个金属栓，其中，该最上层金属层由俯视图视之，与该动件具有一部分重叠，且由剖面图视之，该最上层金属层的底表面高于该动件顶表面一限制高度。

在上述防止变形结构的较佳实施形态中，该最上层金属层与该多个金属栓中最上层金属栓，从剖视图标之，大致呈为L字形或T字形。