CN102530819A - 微机电系统装置及其半成品及制造方法 - Google Patents

微机电系统装置及其半成品及制造方法 Download PDF

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Abstract

一种微机电系统装置的制造方法是设置一导电电路以维持微机电系统的各个元件为等电位，以防止制造过程中静电对微机电系统的各个元件所造成的破坏。

Description

微机电系统装置及其半成品及制造方法
技术领域
本发明是有关一种微机电系统(MEMS)装置及其半成品与制造方法，特别是关于一种在制造过程中可防止元件因静电造成损坏的微机电装置及其半成品与制造方法。
背景技术
微机电系统装置包含一可动元件，经由感测或控制可动元件的运动物理量可实现微机电系统装置的各项功能。然而，在微机电系统装置的制造过程中，例如干式蚀刻、离子植入或机械研磨等，可能使微机电系统装置中的元件带有电荷，导致元件间因静电而黏附(stiction)及/或元件的扭曲变形(distortion)。因此，如何防止微机电系统装置的元件在制造过程中因静电而造成损坏便是目前极需努力的目标。
发明内容
本发明提供一种微机电装置及其半成品与制造方法，其使用一导电电路以使微机电系统装置的各个元件维持等电位，以防止微机电系统装置的元件于制造过程中受到静电破坏。
本发明一实施例的微机电系统装置的半成品包含一基板、一微机电系统以及一导电电路。微机电系统设置于基板且包含一可动元件以及一功能元件。功能元件与可动元件耦合，用以感测可动元件的一运动物理量，并输出一对应的感测信号，或控制可动元件产生所需的运动物理量。导电电路设置于基板，且与可动元件以及功能元件电性连接，以使可动元件与功能元件为等电位。
本发明一实施例的微机电系统装置的制造方法包含：提供一基板；设置一微机电系统及一导电电路于基板，其中微机电系统包含一可动元件以及一功能元件，其中功能元件与可动元件耦合，用以感测可动元件的一运动物理量，以及输出一对应的感测信号，或控制可动元件产生所需的运动物理量，且导电电路与可动元件及功能元件电性连接，以使可动元件与功能元件为等电位；以及断开导电电路。
本发明一实施例的微机电系统装置包含一基板、一可动元件、一功能元件以及一导电电路。可动元件设置于基板。功能元件设置于基板，且与可动元件耦合，用以感测可动元件的一运动物理量，并输出一对应的感测信号，或控制可动元件产生所需的运动物理量。导电电路设置于基板，并包含一开关电路。导电电路与可动元件以及功能元件电性连接，经由导通或截止开关电路，以使可动元件与功能元件为等电位或电性隔离。
附图说明
图1为一俯视示意图，显示本发明一实施例的微机电系统装置的半成品。
图2为一俯视示意图，显示本发明另一实施例的微机电系统装置的半成品。
图3为一流程图，显示本发明一实施例的微机电系统装置的制造方法。
主要元件符号说明：
11      基板
111     微机电系统设置区
112     切割道区
113a    导电接点
113b    迹线
12、12’微机电系统
121     可动元件
1211    弹性元件
1212    基锚
122a    第一感测器
122b    第二感测器
123     防护环
13      导电电路
13a    开关电路
13b    迹线
具体实施方式
请参照图1，以Y轴加速度感测器(Y-axis accelerometer)为例说明本发明的一实施例的微机电系统的半成品。图1所示的微机电系统装置的半成品包含一基板11、一微机电系统12以及一导电电路13。基板11包含一微机电系统设置区111以及一切割道区112。举例而言，基板11可为一半导体材料、玻璃或以上的组合制成。基板11的微机电系统设置区111内设有多个微机电系统12，且可于切割后分开成独立的微机电系统12。
微机电系统12包含一可动元件121以及一功能元件。如图1所示，可动元件121沿Y轴方向的两侧分别与弹性元件1211连接，弹性元件1211的另一端则透过基锚1212与基板11连接，如此，可动元件121即可沿Y轴方向移动。如图1所示的实施例中，功能元件可包含一第一感测器122a以及一第二感测器122b。第一感测器122a及第二感测器122b与可动元件121耦合以感测可动元件121的一运动物理量，并输出一对应的感测信号。透过贯孔(via)或共晶接合(eutectic bonding)技术，例如铝-锗(Al-Ge)共晶接合，可动元件121及功能元件可与迹线113b以及导电接点113a电性连接，微机电系统12即可将感测信号经由导电接点113a传输出去。需注意者，于其它实施例中，功能元件亦可控制可动元件产生所需的运动物理量，以实现微机电系统装置的不同功能。
请继续参照图1，导电电路13设置于基板11，且与微机电系统12的可动元件121与功能元件电性连接。由于导电电路13将可动元件121与功能元件电性连接，因此，在微机电系统或微机电系统装置的制造过程中，可动元件121以及功能元件维持等电位，故可防止可动元件121与功能元件因静电彼此黏附或扭曲变形。于一实施例中，导电电路13是设置于基板11的切割道区112，因此，当切割基板11以分开微机电系统12时，导电电路13会被破坏，而使可动元件121及功能元件电性隔离。
于一实施例中，微机电系统12可包含一防护环(guard ring)123围绕可动元件121以及功能元件。一般而言，防护环123为接地状态。同理，导电电路13亦可与防护环123连接以维持防护环123、可动元件121及功能元件于制造过程中为等电位。
请参照图2，于一实施例中，导电电路可包含一开关电路13a，开关电路13a透过迹线13b与微机电系统12的元件电性连接。使用者可任意使开关电路13a导通或截止。于本实施例中，可于制造过程中控制开关电路13a为导通，以维持这些与导电电路电性连接的微机电系统12的元件为等电位，以及于测试微机电系统时控制开关电路13a为截止，以维持这些元件电性隔离。于一实施例中，导电电路可整合于微机电系统12’中，亦即将导电电路设置于基板11的微机电系统设置区111内。
请参照图3，其所示为本发明一实施例的微机电装置的制造方法。首先，提供一基板(S31)。接着，设置一微机电系统及一导电电路于基板上(S32)。微机电系统的结构已如前所述，在此不再赘述。于制造过程中，导电电路与可动元件及功能元件电性连接，以使可动元件与功能元件为等电位。再来，于微机电系统制造完成后，或是整体微机电系统装置制造完成后，断开导电电路(S33)，以使可动元件及功能元件电性隔离。断开导电电路的步骤可于切割基板(S35)时进行，接着再进行微机电系统的封装(S36)。
需注意者，利用部分切割方式(也就是不完全地切割基板)或是激光来破坏导电电路13，或是利用开关电路将导电电路断开，亦可电性隔离可动元件与功能元件。如此即可进行微机电系统的晶圆级测试(S34)，再进行基板切割程序(S35)以及微机电系统的封装程序(S36)。
综合上述，本发明的微机电系统装置及其半成品以及制造方法利用现有的工艺，透过设置一导电电路以维持微机电系统的各个元件于制造过程中为等电位，以防止静电对微机电系统的各个元件造成黏黏附以及扭曲变形的破坏。
以上所述的实施例仅是为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以的限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (20)

1.一种微机电系统装置的半成品，其特征在于，包含：
一基板；
一微机电系统，其设置于基板，所述微机电系统包含：
一可动元件；以及
一功能元件，其与所述可动元件耦合，用以感测所述可动元件的一运动物理量，并输出一对应的感测信号，或控制所述可动元件产生所需的所述运动物理量；以及
一导电电路，其设置于所述基板，且与所述可动元件以及所述功能元件电性连接，以使所述可动元件以及所述功能元件为等电位。
2.如权利要求1所述的微机电系统装置的半成品，其特征在于，所述微机电系统更包含一防护环围绕所述可动元件以及所述功能元件。
3.如权利要求2所述的微机电系统装置的半成品，其特征在于，所述导电电路与所述防护环电性连接。
4.如权利要求1所述的微机电系统装置的半成品，其特征在于，所述基板包含一切割道区，且所述导电电路设置于所述切割道区内。
5.如权利要求1所述的微机电系统装置的半成品，其特征在于，所述导电电路整合于所述微机电系统。
6.如权利要求1所述的微机电系统装置的半成品，其特征在于，所述导电电路包含一开关电路，且可控制地导通或截止。
7.如权利要求1所述的微机电系统装置的半成品，其特征在于，所述基板包含一半导体材料、玻璃或以上的组合。
8.一种微机电系统装置的制造方法，其特征在于，包含：
提供一基板；
设置一微机电系统及一导电电路于所述基板，其中所述微机电系统包含一可动元件以及一功能元件，其中所述功能元件与所述可动元件耦合，用以感测所述可动元件的一运动物理量，以及输出一对应的感测信号，或控制所述可动元件产生所需的所述运动物理量；所述导电电路与所述可动元件及所述功能元件电性连接，以使所述可动元件与所述功能元件为等电位；以及
断开所述导电电路。
9.如权利要求8所述的微机电系统装置的制造方法，其特征在于，所述微机电系统更包含一防护环围绕所述可动元件以及所述功能元件。
10.如权利要求9所述的微机电系统装置的制造方法，其特征在于，所述导电电路与所述防护环电性连接。
11.如权利要求8所述的微机电系统装置的制造方法，其特征在于，所述基板包含一切割道区，且所述导电电路设置于所述切割道区内。
12.如权利要求8所述的微机电系统装置的制造方法，其特征在于，所述导电电路是以切割方式或激光断开。
13.如权利要求8所述的微机电系统装置的制造方法，其特征在于，所述导电电路整合于所述微机电系统。
14.如权利要求8所述的微机电系统装置的制造方法，其特征在于，所述导电电路包含一开关电路，且可控制地导通或截止。
15.如权利要求8所述的微机电系统装置的制造方法，其特征在于，更包含：
测试所述微机电系统。
16.如权利要求8所述的微机电系统装置的制造方法，其特征在于，更包含：
切割所述基板；以及
封装所述微机电系统。
17.如权利要求8所述的微机电系统装置的制造方法，其特征在于，所述基板包含一半导体材料、玻璃或以上的组合。
18.一种微机电系统装置，其特征在于，包含：
一基板；
一可动元件，其设置于所述基板；以及
一功能元件，其设置于所述基板，且与所述可动元件耦合，用以感测所述可动元件的一运动物理量，并输出一对应的感测信号，或控制所述可动元件产生所需的所述运动物理量；以及
一导电电路，其设置于所述基板，并包含一开关电路，所述导电电路与所述可动元件以及所述功能元件电性连接，经由导通或截止所述开关电路，以使所述可动元件与所述功能元件为等电位或电性隔离。
19.如权利要求18所述的微机电系统装置，其特征在于，所述微机电系统更包含一防护环围绕所述可动元件以及所述功能元件。
20.如权利要求19所述的微机电系统装置，其特征在于，所述导电电路与所述防护环电性连接。
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