CN104030231A - 信号增强装置与信号增强方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种应用于微机电的信号增强装置与信号增强的方法。信号增强装置包括一基板、一氧化层、及一信号传输层。基板具有一掺杂区，且掺杂区具有多个导电载子，此多个导电载子的电荷极性与一电子信号的电荷极性相同。氧化层位于基板上。信号传输层位于氧化层上，此信号传输层可用以接收并增强电子信号。本发明可有效隔绝电子信号损耗的路径，并进而增强电子信号的强度，以增加电子信号的输出功率，亦同时降低了信号处理电路的复杂度。
Description
技术领域
本发明是关于一种应用于微机电的信号增强装置与信号增强的方法，特别是一种可隔绝电子信号损耗的路径的信号增强装置与信号增强的方法。
背景技术
在半导体制程中，大多数的元件制作皆自金属层与氧化层的连续制程而来。其中，微机电(Micro-Electro-Mechanical-System，以下简称MEMS)元件为一种常见且使用金属层与氧化层相互堆叠形成的半导体元件。以半导体制程制作的MEMS元件其最大的优点为整合特殊用途积体电路(Application-SpecificIntegrated Circuit,ASIC)与MEMS于同一平面，省去了复杂的封装方式，但最主要的难题即为存在于MEMS元件与周边结构材料之间的寄生效应。
在MEMS元件的制程中，要考虑的不只有机械结构，必须也将机械结构转换成为电子电路模型，而后再与ASIC结合的结构作为整体的衡量，以达到单晶片系统的目的。但是MEMS元件大多选择硅材料作为基板，以将MEMS元件建构于硅基板的上方，故当电子信号传递于MEMS元件时，MEMS元件与硅基板之间就会产生寄生电容的效应，导致有机会使部分比例的电子信号流失至硅基板，也就是常见的信号损失(Loss)。
一般而言，目前各种已用于现有技术中的MEMS元件大多具有硅基板的寄生电容的效应，其造成传递于MEMS元件中的电子信号的强度衰减，使得电子信号的输出功率降低，同时也增加了后续的信号处理电路的复杂度。
发明内容
本发明提供一种信号增强装置与信号增强方法，藉以隔绝电子信号损耗的路径，并增强电子信号的强度与输出功率。
根据本发明的一实施例，一种信号增强装置适于一微机电装置，此信号增强装置包括一基板、一氧化层、及一信号传输层。基板具有一掺杂区，且掺杂区具有多个导电载子，此多个导电载子的电荷极性与一电子信号的电荷极性相同。氧化层位于基板上。信号传输层位于氧化层上，且信号传输层用以接收并增强此电子信号。
根据本发明的一实施例，一种信号增强方法适于一微机电装置，此信号增强方法包括下列步骤。将多个掺杂原子植入一基板，以致使此基板上形成一掺杂区，且此掺杂区具有多个导电载子，此多个导电载子的电荷极性与一电子信号的电荷极性相同。接着，形成一氧化层于基板上以及形成一信号传输层于氧化层上，且信号传输层用以接收并增强此电子信号。
本发明所提供的信号增强装置与信号增强方法，藉由将掺杂原子植入于基板，以致使基板表面形成掺杂区，并藉由掺杂区中的导电载子与信号传输层中的电子信号彼此之间的相同电荷极性，来达成同电相斥。如此一来，可有效隔绝电子信号损耗的路径，并进而增强电子信号的强度，以增加电子信号的输出功率，亦同时降低了信号处理电路的复杂度。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1A为本发明的信号增强装置的示意图；
图1B为图1A的寄生等效电路的示意图；
图2为本发明的信号增强方法的步骤流程图。
其中，附图标记
100 信号增强装置
110 基板
111 掺杂区
112 掺杂原子
120 氧化层
130 信号传输层
132 质量块
134 悬臂
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。
请参照图1A，为根据本发明的一实施例的信号增强装置的示意图。本实施例的信号增强装置100适于一微机电装置，例如可适于麦克风、压力计、高度计、流量计、或是触觉感测器，亦即可通过此信号增强装置100以作为微机电装置的元件结构。此信号增强装置100包括一基板110、一氧化层120、及一信号传输层130。
基板110具有一掺杂区111，且掺杂区111具有多个导电载子，此多个导电载子的电荷极性与一电子信号的电荷极性相同。在本实施例中，掺杂区111包括多个掺杂原子112，且这些掺杂原子112例如可为五族元素或是三族元素。此外，这些对应的导电载子例如可为电子或是电洞，亦即若掺杂区111中的掺杂原子112为三族元素，可使这些导电载子为电洞。相反而言，若掺杂区111中的掺杂原子112为五族元素，则可使这些导电载子为电子。
在本实施例中，基板110例如可为P型硅基板，但不以此为限，基板110亦可为N型硅基板。此外，氧化层120位于基板110上，此氧化层120例如可藉由薄膜沉积的制作方式，来形成于基板110上。信号传输层130则位于氧化层120上，且信号传输层130用以接收并增强前述的电子信号。
进一步来说，信号传输层130包括一质量块132与多个悬臂134，这些悬臂134耦接于质量块132，且前述的电子信号经由质量块132而传递至这些悬臂134。其中，质量块132的材料例如可为多晶硅，而悬臂134的材料例如可为金属。但本实施例不限于此，质量块132亦可使用其他热膨胀系数小的材料来实施，而悬臂134亦可使用其他类似金属的材料来实施。
举例来说，可藉由例如离子布植机或是杂质扩散机，以将五族元素的掺杂原子112植入此掺杂区111。但本实施例不限于此，此掺杂区111的制作亦可使用其他类似可做掺杂制程的机台来实施。由于五族元素的掺杂原子112具有多数载子为电子的特性，可使掺杂区111的导电载子为电子并使电荷极性为负。同时，将位于前述的信号传输层130中的电子信号利用电路设计的方式，以使电子信号带有负电的电荷极性，可致使此电子信号与基板110彼此之间产生同电相斥的现象，以进而使电子信号只传递于信号传输层130中。
藉由上述的具有掺杂区111的信号增强装置100，可避免位于基板110与信号传输层130之间的氧化层120产生寄生电容，并可进而防止电子信号流失至基板110而造成信号损失，以达成增强电子信号的强度。
请接着参照图1B，为根据『图1A』的寄生等效电路的示意图。基板110例如可等效为寄生电阻R1与寄生电容C1。氧化层120例如可等效为寄生电容C2。信号传输层130例如可等效为寄生电阻R2、寄生电阻R3、及寄生电容C3。其中，寄生电阻R2由质量块132所形成，而寄生电阻R3则由多个悬臂134所形成。此外，各寄生电阻R1、R2、R3与各寄生电容C1、C2、C3的耦接关系，可参考如图1B所示，故在此不再赘述。
进一步来说，此信号增强装置100例如可使电子信号于信号传输层130中进行传输，而避免电子信号流向基板110。亦即，此电子信号的传递路径为经由寄生电阻R2、寄生电容C3、寄生电阻R3传递至输出端，而电子信号并不会经由寄生电容C2、寄生电阻R1与寄生电容C1、寄生电阻R1与寄生电容C1、寄生电容C2传递至输出端。如此一来，可有效防止信号传递损失，并增强电子信号的强度与输出功率。
请接着参照图2，为根据本发明的一实施例的信号增强方法的步骤流程图。首先，将多个掺杂原子112植入一基板110，以致使基板110上形成一掺杂区111(步骤S210)。在本实施例中，此基板110例如可为硅基板。另一方面，可藉由例如一植入装置以将这些掺杂原子112植入于基板110中。其中，前述的植入装置例如可为离子布植机或是杂质扩散机，但本实施例不限于此，植入装置亦可使用其他类似可做掺杂制程的机台来实施。
此外，掺杂区111具有多个导电载子，这些导电载子的电荷极性与一电子信号的电荷极性相同。在本实施例中，前述的掺杂原子112例如可为五族元素或是三族元素，而对应的导电载子例如可为电子或是电洞。亦即若掺杂区111中的掺杂原子112为三族元素，可使这些导电载子为电洞。相反而言，若掺杂区111中的掺杂原子112为五族元素，则可使这些导电载子为电子。
接着，形成一氧化层120于前述的基板110上，此氧化层120例如可藉由薄膜沉积的制作方式，来形成于基板110上(步骤S220)。最后，形成一信号传输层130于氧化层120上，且此信号传输层130用以接收并增强前述的电子信号(步骤S230)。在本实施例中，信号传输层130包括一质量块132与多个悬臂134，这些悬臂134耦接于质量块132，且前述的电子信号经由质量块132而传递至这些悬臂134。其中，质量块132的材料例如可为多晶硅，而悬臂134的材料例如可为金属。但本实施例不限于此，质量块132亦可使用其他热膨胀系数小的材料来实施，而悬臂134亦可使用其他类似金属的材料来实施。
藉由上述的信号增强的方法，可避免位于基板110与信号传输层130之间的氧化层120产生寄生电容，并可进而防止电子信号流失至基板110而造成信号损失，以达成增强电子信号的强度。
综上所述，本发明的实施例所揭露的信号增强装置与信号增强方法，藉由将掺杂原子植入于基板，以致使基板表面形成掺杂区，并藉由掺杂区中的导电载子与信号传输层中的电子信号彼此之间的相同电荷极性，来达成同电相斥。如此一来，可有效隔绝电子信号损耗的路径，并进而增强电子信号的强度，以增加电子信号的输出功率，亦同时降低了信号处理电路的复杂度。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种信号增强装置，其特征在于，适于一微机电装置，该信号增强装置包括：
一基板，具有一掺杂区，该掺杂区具有多个导电载子，该些导电载子的电荷极性与一电子信号的电荷极性相同；
一氧化层，位于该基板上；以及
一信号传输层，位于该氧化层上，该信号传输层用以接收并增强该电子信号。
2.如权利要求1所述的信号增强装置，其特征在于，该信号传输层包括一质量块与多个悬臂，该些悬臂耦接于该质量块，且该电子信号经由该质量块而传递至该些悬臂。
3.如权利要求2所述的信号增强装置，其特征在于，该质量块的材料为多晶硅，该些悬臂的材料为金属。
4.如权利要求1所述的信号增强装置，其特征在于，该掺杂区包括多个掺杂原子，该些掺杂原子为五族元素或是三族元素。
5.如权利要求1所述的信号增强装置，其其特征在于，该些导电载子为电子或是电洞。
6.一种信号增强方法，其特征在于，适于一微机电装置，该信号增强方法包括下列步骤：
将多个掺杂原子植入一基板，以致使该基板上形成一掺杂区，其中该掺杂区具有多个导电载子，该些导电载子的电荷极性与一电子信号的电荷极性相同；
形成一氧化层于该基板上；以及
形成一信号传输层于该氧化层上，该信号传输层用以接收并增强该电子信号。
7.如权利要求6所述的信号增强方法，其特征在于，该信号传输层包括一质量块与多个悬臂，该些悬臂耦接于该质量块，且该电子信号经由该质量块而传递至该些悬臂。
8.如权利要求7所述的信号增强方法，其特征在于，该质量块的材料为多晶硅，该些悬臂的材料为金属。
9.如权利要求6所述的信号增强方法，其特征在于，该些掺杂原子为五族元素或是三族元素。
10.如权利要求6所述的信号增强方法，其特征在于，该些导电载子为电子或是电洞。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140910 |