同平面传感器与制作方法技术

本发明专利技术涉及一种同平面传感器，该同平面传感器包含：一固定结构，此固定结构包括彼此连接的固定臂与固定端，该固定臂具有支撑端和悬浮端，支撑端与固定端连接，悬浮端为悬浮；以及一移动结构，此移动结构至少包括彼此连接的本体与延伸臂，其中，该固定臂的支撑端比悬浮端更靠近本体。

Coplanar sensor and manufacturing method

The invention relates to a plane with the same plane sensor sensor contains: a fixed structure, the fixed structure comprises a fixed arm connected to each other with the fixed end of the fixed end and the support arm has suspended end, support is connected with the fixed end end for suspension suspension; and a movable structure, the mobile structure at least including the body and arms are connected to each other, wherein the support end of the fixed arm closer to the body than the suspended end.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，特别是一种能降低残 留应力对工艺影响的。
技术介绍
同平面传感器的作用是感测两电极间因平面距离变化所产生的电 容值变化，以产生对应的讯号，其例如可应用于制作加速度计(accelerometer)或陀螺仪(gyro sensor)等等。有关同平面传感器或其制作 方法的现有技术，例如可参阅美国专利第5,326,726号、第5,847,280 号、第5,880,369号、第6，877，374号、第6,892,576号。上述各现有技术都具有相同的问题，说明如下。请参阅图1，此类 微机电元件通常包含有一个或多个固定结构50和一个移动结构60，固 定结构50包含多个固定臂(fixed finger) 52，每个固定臂52本身为悬浮， 但藉由固定端58而固定，固定臂52之间彼此通过固定端58和连接部 56而连接导通。固定端58固定于下方的基体(未示出)上。移动结构 60贝U包含本体(proof mass) 62延伸臂(extended finger或movable finger) 64、连接部66和固定端(anchor)68。除固定端68 (亦固定于下方基体 上)之外，移动结构60的其它部份(包含本体62、延伸臂64、连接 部66)是悬浮的，当整体元件运动时，移动结构60的悬浮部分相对于 固定结构50会产生相对移动，使固定臂52和延伸臂64之间的距离发 生改变，当固定臂52和延伸臂64分别为电容的两电极时，其电容值 即产生变化，因此，通过侦测该电容值变化，即可计算出运动的方向、 速度、加速度等，其应用可视该微机电元件的设计目的而定。请参阅图2 (此为从图1的X--X剖面往右方视的所得的剖视图 6由于固定臂52和延伸臂64均为悬浮结构，在半导体工艺中很容易造 成弯翘，此时固定臂52和延伸臂64的重叠面积显著降低，使有效电 容值下降。因此，有必要针对此类微机电元件的结构进行改良，以降 低工艺的影响度。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种能 降低残留应力对工艺影响的同平面传感器。本专利技术的第二目的在于，提出一种同平面传感器的制作方法。为达上述目的，就本专利技术的其中一个观点而言，提供了一种同平 面传感器，包含 一固定结构，此固定结构包括彼此连接的固定臂与固定端，该固定臂具有支撑端和悬浮端，支撑端与固定端连接，悬浮端为悬浮；以及一移动结构，此移动结构至少包括彼此连接的本体与 延伸臂，其中，该固定臂的支撑端比悬浮端更靠近本体。再者，就本专利技术的另一个观点而言，提供了一种同平面传感器， 包含 一固定结构，此固定结构包括彼此连接的固定臂与固定端，该 固定臂具有支撑端和悬浮端，支撑端与固定端连接，悬浮端为悬浮； 以及一移动结构，此移动结构至少包括本体、延伸本体与延伸臂，本 体和延伸本体通过延伸臂而彼此连接。上述两种同平面传感器中，该本体纵横任一方向上的连续长度宜 不大于一上限值，例如60/mi (微米) 100/mi。上述两种同平面传感器中的移动结构可更包含有一弹簧，该弹簧 宜在其较长的方向上具有至少一个曲折处。此外，为达上述目的，就本专利技术的另一个观点而言，提供了一种同平面传感器的制作方法，该同平面传感器包含一固定结构与一移动 结构，固定结构包括彼此连接的固定臂与固定端，且移动结构至少包 括彼此连接的本体与延伸臂，制作方法包含提供一个基板，在该基 板上已沉积至少一层接触层与至少一层金属层，且已通过该至少一层 接触层与至少一层金属层而形成该固定结构的固定端，此固定端为第 一待蚀刻区域所围绕；沉积并定义金属层与通道层，以形成该固定结 构的固定臂，及该移动结构的本体与延伸臂，所述固定结构的固定臂， 及移动结构的本体与延伸臂，为第二待蚀刻区域所围绕；以及去除该 第一和第二待蚀刻区域。上述方法中，该第一和第二待蚀刻区域可一次去除，或分为两或 更多步骤去除。上述方法中，该去除该第一和第二待蚀刻区域的步骤可包含以下 步骤沉积一层防护层；沉积一层硬屏蔽；定义该硬屏蔽与防护层的 图案；及蚀刻该第一和第二待蚀刻区域。以上步骤中，在定义该硬屏 蔽与防护层的图案后，可再沉积一层屏蔽。下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本专利技术的目的、技 术内容、特点及其所达成的功效。附图说明图1标出现有技术的同平面传感器结构的一例；图2说明现有技术的问题；图3标出本专利技术的一个实施例；图4说明本专利技术可解决先前技术的问题；图5A、 5B标出本专利技术的两个实施例；图6A、 6B、 6C标出本专利技术的三个实施例；图7A-7H标出本专利技术的工艺实施例，其中图第7A、 7C、 7E-7G 为沿图3中A—A剖面所得的剖面图；图7B、 7D、 7H为沿图3中B—B剖面所得的剖面图；图8A-8C、图9A-9C标出本专利技术的另两个工艺实施例。图中符号说明11第零层硅基板12a接触层12b-12f通道层13a陽13f金属层14氧化物区域(空心区域)17氧化物区域(空心区域)18屏蔽18a防护层18b硬屏蔽18c光阻19屏蔽30固定结构32固定臂32a悬浮端32b支撑端38固定端40移动结构42本体43延伸本体44延伸臂45开孔46, 46，弹簧(连接部)46a曲折处48固定部50固定结构52固定臂58 固定端60 移动结构62 本体64 延伸臂66 连接部68 固定端100,200,300 微机电区域具体实施方式本说明书的图标均属示意，其维度并未完全按照比例绘示。请参阅图3，在本专利技术的第一实施例中，同平面传感器的微机电结 构100中包含有至少一个固定结构30和一个移动结构40。移动结构 40包含本体42、延伸臂44、连接部46和固定部48，彼此互相连接； 其中本体42、延伸臂44、连接部46为悬浮结构，固定部48为固定结 构，其意即，除固定部48固定于下方的基体(未示出)上之外，彼此 连接的本体42、延伸臂44、连接部46为悬浮。在其中一个实施例中， 连接部46为弹簧，可以弹性伸縮。固定结构30包含多个固定臂32， 每个固定臂32本身为悬浮，其具有悬浮端32a与支撑端32b，支撑端 32b通过与固定端38连接而固定。至于各固定端38之间，则可借助底 层基体或更上层的内联机来互相导通(导通关系以虚线表示)。本专利技术 特点之一在于，支撑端32b较悬浮端32a更接近本体42，且与本体42 位于同一侧，而悬浮端32a则位于另一侧。因此如图4所示，即使因工 艺问题造成弯翘，由于固定臂32的悬浮端32a和延伸臂44的外缘位于 同一侧，工艺造成的弯翘问题对两者的影响度相近，因此固定臂32和 延伸臂44仍具有相当大的重叠面积，不影响原先所设计的电容值。图5A标出本专利技术的另一实施例，在本实施例中，同平面传感器的 微机电结构200中同样包含有至少一个固定结构30和一个移动结构40。本实施例的特点在于，移动结构40除了包含本体42、延伸臂44、 连接部46和固定部48之外，还包含了延伸本体43。由于延伸本体43 的存在，使延伸臂44的两端都与较大质量连接，因此可以增加质量。 在本实施例中，固定臂32的支撑端32b可以与本体42位于同一侧(如 图所示)，也可以与延伸本体43位于同一侧(未示)。本实施例结构中 的其它部分与上一实施例相似，不另说明。图5B标出本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同平面传感器，其特征在于，包含：　一固定结构，此固定结构包括彼此连接的固定臂与固定端，该固定臂具有支撑端和悬浮端，支撑端与固定端连接，悬浮端为悬浮；以及　一移动结构，此移动结构至少包括彼此连接的本体与延伸臂，　其中，该 固定臂的支撑端比悬浮端更靠近本体。

【技术特征摘要】
1.一种同平面传感器，其特征在于，包含一固定结构，此固定结构包括彼此连接的固定臂与固定端，该固定臂具有支撑端和悬浮端，支撑端与固定端连接，悬浮端为悬浮；以及一移动结构，此移动结构至少包括彼此连接的本体与延伸臂，其中，该固定臂的支撑端比悬浮端更靠近本体。2. 如权利要求l所述的同平面传感器，其中，该移动结构还包含 连接部与固定部，本体经由连接部而与固定部连接，且该固定部与固 定结构同固定于一基板。3. 如权利要求2所述的同平面传感器，其中，该连接部为弹簧。4. 如权利要求3所述的同平面传感器，其中，该弹簧在其较长的方向上具有至少一个曲折处。5. 如权利要求l所述的同平面传感器，其中，该本体具有开孔。6. 如权利要求l所述的同平面传感器，其中，该本体纵横任一方 向上的连续长度小于一预设长度。7. 如权利要求l所述的同平面传感器，其中，该移动结构还包含 有延伸本体，经由延伸臂而与本体连接。8. 如权利要求7所述的同平面传感器，其中，该延伸本体上具有 开孔。9. 如权利要求7所述的同平面传感器，其中，该移动结构包含有多个本体与多个延伸本体，经由延伸臂而连接成一体。10. —种同平面传感器，其特征在于，包含一固定结构，此固定结构包括彼此连接的固定臂与固定端，该固 定臂具有支撑端和悬浮端，支撑端与固定端连接，悬浮端为悬浮；以 及一移动结构，此移动结构至少包括本体、延伸本体与延伸臂，本 体和延伸本体通过延伸臂而彼此连接。11. 如权利要求io所述的同平面传感器，其中，该移动结构还包含连接部与固定部，本体经由连接部而与固定部连接，且该固定部与 固定结构同固定于一基板。12. 如权利要求ll所述的同平面传感器，其中，该连接部为弹簧。13. 如权利要求12所述的同平面传感器，其中，该弹簧在其较长 的方向上具有至少一个曲折处。14. 如权利要求IO所述的同平面传感器，其中，该本体与延伸本体至少其中之一具有开孔。15. 如权利要求IO所述的同平面传感器，其中，该本体纵横任一 方向上的连续长度小于一预设长度。16. 如权利要求IO所述的同平面传感器，其中，该移动结构包含 有...

【专利技术属性】
技术研发人员：王传蔚，李昇达，
申请(专利权)人：原相科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]