[发明专利]具多重气密空腔的微机电装置及其制作方法

说明书

本发明公开一种具多重气密空腔的微机电装置及其制作方法，可将多种感测元件整合在单一装置中。例如，本发明的微机电装置可提供具有不同的气压的两个气密空腔，以分别使微机电气压计及微机电加速度计能在最佳的气压环境下进行操作。

技术领域

本发明涉及一种微机电装置，且特别是涉及一种气密式的整合型微机电装置。

背景技术

一般而言，设置于微机电感测器(MEMS sensor)中的感测元件(sensing element)需在特定的环境下操作，才能具有最佳的作动方式。因此，不同功能的微机电感测器，其感测元件所处的环境也需随之变化，才能确保微机电感测器在进行感测时，具有良好的准确度。举例而言，有些微机电感测器(例如陀螺仪)需要考虑震动阻尼对振动频率与信噪比的影响，因此会将感测元件(例如陀螺仪的可动质量块)设置于真空的气密空腔中，以降低空气阻尼所造成的影响。另外，有些感测元件(例如加速度计的可动质量块)在量测加速度而产生震动时，需要适当的空气阻尼，才能得到正确的量测结果。因此，这些感测元件(例如加速度计的可动质量块)需设置在特定气压的气密空腔中。除此之外，还有些微机电感测元件(例如是压力计的感测薄膜)需要包覆一具有特定气压或真空的气密空腔，才能量测压力计所在环境的压力大小。

然而，在市场对于电子产品小尺寸与低成本的要求下，具不同功能的感测器的整合已成为未来微机电感测器市场的主流趋势。因此，如何开发出具多重气密空腔的微机电装置，以提供不同感测元件能在不同气压的环境中，进行最佳的作动，已成为整合多种微机电感测器时的重要关键技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气密式的整合型微机电装置，整合了不同功能的微机电感测元件，以同时量测不同的物理量，例如压力或惯性等。以压力计与加速度计为例，压力计需要较薄的结构层做为变形薄膜以提高感测灵敏度，而加速度计或是其他惯性元件需要较厚的结构层作为感测质量块以提高灵敏度。此外，为了量测绝对压力以及避免温度对压力的影响，压力计需要较高真空度的操作环境，然而加速度计在过高真空度的环境中会有输出不稳定的问题。此两种元件对操作环境的气压要求并不相同。

为达上述目的，在本发明的一实施例中，微机电装置包括基板、第一盖体、第一感测单元以及第二盖体。基板具有第一表面，第一盖体设置于基板上，且第一盖体与基板定义第一气密空腔。第一感测单元包含悬浮于基板上方的可动质量块。第二盖体设置于基板上，且第二盖体与基板定义第二气密空腔。所述第一感测单元设置于第二气密空腔之外，且第一气密空腔包覆第一感测单元。

在本发明的一实施例中，微机电装置包括基板、第一盖体、第一感测单元以及第二盖体。基板具有第一表面，第一盖体设置于基板上，且第一盖体与基板定义第一气密空腔。第一感测单元包含悬浮于基板上方的可动质量块。第二盖体设置于基板上，且第二盖体与基板定义第二气密空腔。在本实施例中，第一感测单元设置于第二气密空腔之外，第一气密空腔包覆第一感测单元及第二盖体，且第一气密空腔中的气压与第二气密空腔中的气压不同。

在本发明的一实施例中，微机电装置包括基板、第一盖体、第一感测单元、第二盖体。基板具有第一表面，第一盖体设置于基板上，且第一盖体与基板定义第一气密空腔。第一感测单元包含悬浮于基板上方的可动质量块。第二盖体设置于基板上，且第二盖体与基板定义第二气密空腔。在本实施例中，第一感测单元设置于第二气密空腔之外，第一气密空腔包覆第一感测单元及第二盖体。此外，可动质量块下表面至第一表面的距离实质上等于第二盖体顶壁的下表面至第一表面的距离，且可动质量块的厚度实质上等于第二盖体的厚度。

在本发明的一实施例中，微机电装置包括基板、第一盖体、第一感测单元、第二盖体。基板具有第一表面，且包含薄膜以及贯穿孔。第一盖体设置于基板上，且第一盖体与基板定义第一气密空腔。第一感测单元包含悬浮于基板上方的可动质量块。第二盖体设置于基板上，且第二盖体与基板定义第二气密空腔。在本实施例中，第一感测单元设置于第二气密空腔之外，且第一气密空腔包覆第一感测单元及第二盖体。薄膜的上表面暴露于第二气密空腔内，且薄膜的下表面覆盖贯穿孔。