TW201712854A - 電子裝置及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種電子裝置包含影像感測器與微機電裝置。影像感測器具有裝置層。微機電裝置位於影像感測器上。微機電裝置包含微機電元件、蓋體元件與覆蓋層。微機電元件位於裝置層上，使得第一空腔形成於微機電元件與影像感測器之間。微機電元件具有複數個鏤空區。蓋體元件位於微機電元件背對裝置層的表面上，使得第二空腔形成於蓋體元件與微機電元件之間。蓋體元件具有連通第二空腔的開口。第一空腔與第二空腔藉由鏤空區連通。覆蓋層位於蓋體元件背對微機電元件的表面上與蓋體元件的開口中。

Description

電子裝置及其製造方法
本案是有關於一種電子裝置及一種電子裝置的製造方法。
隨著科技的進步，電子產品的功能需求隨之增加。為了滿足多功能的使用需求，電子產品中的電路板上需設置不同的半導體晶片與電子組件。然而，提升這些元件的數量勢必增加電子產品的體積，導致電子產品無法滿足微小化的需求。為了滿足電子產品微小化的需求，一般而言，可將半導體晶片與微機電系統(Micro Electro Mechanical System；MEMS)整合，而成為具有微機電裝置的電子裝置。如此一來，不僅能減少電路板的佈設空腔進而減少電子產品的體積，還可讓電子產品保有多功能。
微機電裝置與半導體晶片結合後，微機電裝置與半導體晶片之間會具有空腔，且此空腔為真空狀態。微機電裝置之電子元件(例如加速度器或陀螺儀)的位置與空腔的位置對應。然而，電子元件未必在空腔為真空狀態時，具有較佳的效能，但受限於目前的製程能力，並無法調控微機電裝置與半 導體晶片之間的空腔壓力。舉例來說，加速度器在1大氣壓的環境中，其效能優於在真空的環境中。
本發明之一技術態樣為一種電子裝置。
根據本發明一實施方式，一種電子裝置包含影像感測器與微機電裝置。影像感測器具有裝置層。微機電裝置位於影像感測器上。微機電裝置包含微機電元件、蓋體元件與覆蓋層。微機電元件位於裝置層上，使得第一空腔形成於微機電元件與影像感測器之間。微機電元件具有複數個鏤空區。蓋體元件位於微機電元件背對裝置層的表面上，使得第二空腔形成於蓋體元件與微機電元件之間。蓋體元件具有連通第二空腔的開口。第一空腔與第二空腔藉由鏤空區連通。覆蓋層位於蓋體元件背對微機電元件的表面上與蓋體元件的開口中。
本發明之另一技術態樣為一種電子裝置的製造方法。
根據本發明一實施方式，一種電子裝置的製造方法包含下列步驟。接合蓋體元件於微機電元件上，以形成微機電裝置。接合微機電裝置於影像感測器上，其中微機電元件與影像感測器之間的第一空腔藉由微機電元件的複數個鏤空區連通於蓋體元件與微機電元件之間的第二空腔。於蓋體元件形成連通第二空腔的開口。形成覆蓋層於蓋體元件背對微機電元件的表面上與蓋體元件的開口中。
在本發明上述實施方式中，由於蓋體元件具有連 通第二空腔的開口，且第一空腔與第二空腔藉由鏤空區連通，因此在蓋體元件的開口形成後且覆蓋層形成前，第一空腔與第二空腔會與外界連通，使第一空腔與第二空腔的壓力從真空狀態提升至約為1大氣壓。在覆蓋層形成於蓋體元件的開口中後，第一空腔與第二空腔的壓力便可保持在約1大氣壓。如此一來，對於蓋體元件中的某些電子元件(例如加速度器)來說，可有效提升其效能。
100、100a、100b、100c‧‧‧電子裝置
110‧‧‧影像感測器
112‧‧‧裝置層
114‧‧‧第一接合層
120‧‧‧微機電裝置
121‧‧‧鏤空區
122‧‧‧微機電元件
123‧‧‧開口
124‧‧‧蓋體元件
125、125a‧‧‧靜電消除層
126、126a‧‧‧覆蓋層
127、127a、127b‧‧‧絕緣層
128‧‧‧第二接合層
129‧‧‧絕緣層
131‧‧‧阻擋層
132‧‧‧第一空腔
133‧‧‧穿孔
134‧‧‧第二空腔
L‧‧‧弧面
S1~S4‧‧‧步驟
第1圖繪示根據本發明一實施方式之電子裝置的剖面圖。
第2圖繪示根據本發明一實施方式之電子裝置的製造方法的流程圖。
第3圖繪示根據本發明另一實施方式之電子裝置的剖面圖。
第4圖繪示根據本發明又一實施方式之電子裝置的剖面圖。
第5圖繪示根據本發明再一實施方式之電子裝置的剖面圖。
以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也 就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
第1圖繪示根據本發明一實施方式之電子裝置100的剖面圖。如圖所示，電子裝置100包含影像感測器110與微機電裝置120。影像感測器110具有裝置層112。微機電裝置120位於影像感測器110上。微機電裝置120包含微機電元件122、蓋體元件124與覆蓋層126。其中，微機電元件122位於影像感測器110的裝置層112上，使得第一空腔132形成於微機電元件122與影像感測器110之間。此外，微機電元件122具有複數個鏤空區121，使得微機電元件122呈梳狀。梳狀的微機電元件122在感測電容電位差時，具有較佳的靈敏度，可提升影像感測器110的計算準確度。
蓋體元件124位於微機電元件122背對裝置層112的表面上，使得第二空腔134形成於蓋體元件124與微機電元件122之間。第一空腔132與第二空腔134藉由微機電元件122的鏤空區121連通。蓋體元件124具有連通第二空腔134的開口123。覆蓋層126位於蓋體元件124背對微機電元件122的表面上與蓋體元件124的開口123中。
在本實施方式中，覆蓋層126可以為防焊綠漆(solder mask)，但並不以此為限。蓋體元件124可以包含加速度器、陀螺儀或其組合。舉例來說，在第1圖中，蓋體元件124之開口123左側的蓋體元件124可以為加速度器(accelerator)，而開口123右側的蓋體元件124可以為陀螺儀 (gyroscope)。然而，在其他實施方式中，蓋體元件124還可以包含具其他功能的元件，並不用以限制本發明。
由於蓋體元件124具有連通第二空腔134的開口123，且第一空腔132與第二空腔134藉由微機電元件122的鏤空區121連通，因此在蓋體元件124的開口123形成後且覆蓋層126形成前，第一空腔132與第二空腔134會與外界連通，使第一空腔132與第二空腔134的壓力從真空狀態提升至約為1大氣壓。在覆蓋層126形成於蓋體元件124的開口123中後，第一空腔132與第二空腔134的壓力便可保持在約1大氣壓。在本文中，「約」可意指10%的誤差範圍。如此一來，對於蓋體元件124中的某些電子元件(例如加速度器)來說，可有效提升其效能。
在其他實施方式中，當蓋體元件124的開口123形成後，可藉由蓋體元件124的開口123對第一空腔132與第二空腔134控壓(例如抽氣或打氣)，以調整第一空腔132與第二空腔134中的壓力。待壓力調整完成後，才形成覆蓋層126塞住開口123，以使第一空腔132與第二空腔134維持調整後的壓力。也就是說，本發明之電子裝置100可供設計者依照蓋體元件124的電子元件種類，調控第一空腔132與第二空腔134的壓力，使蓋體元件124的電子元件具有較佳的效能。
在蓋體元件124開口123中的覆蓋層126具有朝向第二空腔134的底面。覆蓋層126的底面可以為平面(如第1圖實線底面)或弧面L(如第1圖虛線底面)，並不用以限定本發明。其中，覆蓋層126可能因本身的材料(如防焊綠漆)或製程 的壓力變化而產生弧面L。此外，在其他實施方式中，如第3~5圖的電子裝置100a、100b、100c，其覆蓋層126、126a亦可具有弧面L，於後不重複贅述。
在本實施方式中，蓋體元件124還包含靜電消除層125。靜電消除層125位於蓋體元件124背對微機電元件122的表面上。靜電消除層125可用來接地，以去除電子裝置100的靜電。靜電消除層125的材質可以包含鋁銅合金，但並不用以限制本發明。
此外，影像感測器110具有第一接合層114，且第一接合層114位於裝置層112朝向微機電元件122的表面上。微機電元件122具有第二接合層128，且第二接合層128電性連接第一接合層114。在本實施方式中，第一接合層114的材質可以包含鋁，第二接合層128的材質可以包含鍺，但並不用以限制本發明。另外，微機電裝置120還可包含絕緣層127。絕緣層127位於微機電元件122與蓋體元件124之間。
第2圖繪示根據本發明一實施方式之電子裝置的製造方法的流程圖。電子裝置的製造方法包含下列步驟。首先在步驟S1中，接合蓋體元件於微機電元件上，以形成微機電裝置。接著在步驟S2中，接合微機電裝置於影像感測器上，其中微機電元件與影像感測器之間的第一空腔藉由微機電元件的複數個鏤空區連通於蓋體元件與微機電元件之間的第二空腔。之後在步驟S3中，於蓋體元件形成連通第二空腔的開口。最後在步驟S4中，形成覆蓋層於蓋體元件背對微機電元件的表面上與蓋體元件的開口中。
此外，電子裝置的製造方法還可包含形成靜電消除層於蓋體元件背對微機電元件的表面上。
藉由上述製造方法，便可得到第1圖的電子裝置100。
應瞭解到，已敘述過的元件連接關係與材料將不再重複贅述，合先敘明。在以下敘述中，將說明其他型式的電子裝置。
第3圖繪示根據本發明另一實施方式之電子裝置100a的剖面圖。電子裝置100a包含影像感測器110與微機電裝置120。影像感測器110具有裝置層112。微機電裝置120位於影像感測器110上。微機電裝置120包含微機電元件122、蓋體元件124與覆蓋層126a。與第1圖實施方式不同的地方在於：電子裝置100a之微機電裝置120的覆蓋層126a為黏膠，非防焊綠漆。這樣的設計，形成於蓋體元件124之開口123中的覆蓋層126a仍可用來維持第一空腔132與第二空腔134的特定壓力(例如1大氣壓)。
第4圖繪示根據本發明又一實施方式之電子裝置100b的剖面圖。電子裝置100b包含影像感測器110與微機電裝置120。影像感測器110具有裝置層112。微機電裝置120位於影像感測器110上。微機電裝置120包含微機電元件122、蓋體元件124與覆蓋層126。與第1圖實施方式不同的地方在於：電子裝置100b之微機電裝置120的蓋體元件124更包含阻擋層131與絕緣層129，且電子裝置100b之微機電裝置120包含兩相疊的絕緣層127a、127b。
阻擋層131位於蓋體元件124的開口123中，且阻擋層131具有複數個穿孔133。在蓋體元件124的開口123形成後且覆蓋層126形成前，雖然阻擋層131位於第二空腔134與蓋體元件124的開口123之間，但第一空腔132與第二空腔134仍可透過阻擋層131的穿孔133與外界連通，以供使用者調控第一空腔132與第二空腔134的壓力。此外，在本實施方式中，覆蓋層126為防焊綠漆。絕緣層129位於蓋體元件124背對微機電元件122的表面上、圍繞開口123的壁面上與阻擋層131上。靜電消除層125a是位於絕緣層129上。靜電消除層125a的材質可包含鋁銅合金。阻擋層131可提供絕緣層129與靜電消除層125a支撐力，使其可延伸至開口123中。
電子裝置100b的製造方法除了第2圖的步驟S1至S4外，還包含下列步驟。形成絕緣層於蓋體元件背對微機電元件的表面上、圍繞開口的壁面上與阻擋層上。形成靜電消除層於絕緣層上。
第5圖繪示根據本發明再一實施方式之電子裝置100c的剖面圖。電子裝置100c包含影像感測器110與微機電裝置120。影像感測器110具有裝置層112。微機電裝置120位於影像感測器110上。微機電裝置120包含微機電元件122、蓋體元件124與覆蓋層126a。與第4圖實施方式不同的地方在於：電子裝置100c之微機電裝置120的覆蓋層126a為黏膠，非防焊綠漆。這樣的設計，形成於蓋體元件124之開口123中的覆蓋層126a仍可用來維持第一空腔132與第二空腔134的特定壓力(例如1大氣壓)。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧電子裝置
110‧‧‧影像感測器
112‧‧‧裝置層
114‧‧‧第一接合層
120‧‧‧微機電裝置
121‧‧‧鏤空區
122‧‧‧微機電元件
123‧‧‧開口
124‧‧‧蓋體元件
125‧‧‧靜電消除層
126‧‧‧覆蓋層
127‧‧‧絕緣層
128‧‧‧第二接合層
132‧‧‧第一空腔
134‧‧‧第二空腔
L‧‧‧弧面

Claims (18)

  1. 一種電子裝置，包含：一影像感測器，具有一裝置層；以及一微機電裝置，位於該影像感測器上，該微機電裝置包含：一微機電元件，位於該裝置層上，使得一第一空腔形成於該微機電元件與該影像感測器之間；該微機電元件具有複數個鏤空區；一蓋體元件，位於該微機電元件背對該裝置層的表面上，使得一第二空腔形成於該蓋體元件與該微機電元件之間；該蓋體元件具有連通該第二空腔的一開口，該第一空腔與該第二空腔藉由該些鏤空區連通；以及一覆蓋層，位於該蓋體元件背對該微機電元件的表面上與該開口中。
  2. 如請求項1所述的電子裝置，其中該覆蓋層為防焊綠漆或黏膠。
  3. 如請求項1所述的電子裝置，其中該蓋體元件更包含：一靜電消除層，位於該蓋體元件背對該微機電元件的表面上。
  4. 如請求項3所述的電子裝置，其中該靜電消 除層的材質包含鋁銅合金。
  5. 如請求項1所述的電子裝置，其中該蓋體元件更包含：一阻擋層，位於該開口中，且該阻擋層具有複數個穿孔。
  6. 如請求項5所述的電子裝置，其中該蓋體元件更包含：一絕緣層，位於該蓋體元件背對該微機電元件的表面上、圍繞該開口的壁面上與該阻擋層上。
  7. 如請求項6所述的電子裝置，其中該蓋體元件更包含：一靜電消除層，位於該絕緣層上。
  8. 如請求項7所述的電子裝置，其中該靜電消除層的材質包含鋁銅合金。
  9. 如請求項1所述的電子裝置，其中該影像感測器具有一第一接合層，且該第一接合層位於該裝置層朝向該微機電元件的表面上；該微機電元件具有一第二接合層，且該第二接合層電性連接該第一接合層。
  10. 如請求項1所述的電子裝置，其中該微機電裝置更包含： 至少一絕緣層，位於該微機電元件與該蓋體元件之間。
  11. 如請求項1所述的電子裝置，其中該蓋體元件包含一加速度器、一陀螺儀或其組合。
  12. 如請求項1所述的電子裝置，其中該微機電元件為梳狀。
  13. 如請求項1所述的電子裝置，其中該第一空腔與該第二空腔的壓力約為1大氣壓。
  14. 如請求項1所述的電子裝置，其中該開口中的該覆蓋層具有一弧面，且該弧面朝向該第二空腔。
  15. 一種電子裝置的製造方法，包含：接合一蓋體元件於一微機電元件上，以形成一微機電裝置；接合該微機電裝置於一影像感測器上，其中該微機電元件與該影像感測器之間的一第一空腔藉由該微機電元件的複數個鏤空區連通於該蓋體元件與該微機電元件之間的一第二空腔；於該蓋體元件形成連通該第二空腔的一開口；以及形成一覆蓋層於該蓋體元件背對該微機電元件的表面上與該蓋體元件的該開口中。
  16. 如請求項15所述的電子裝置的製造方法，更包含：形成一靜電消除層於該蓋體元件背對該微機電元件的表面上。
  17. 如請求項15所述的電子裝置的製造方法，其中該蓋體元件更包含一阻擋層，該阻擋層位於該開口中，且該阻擋層具有複數個穿孔，該製造方法更包含：形成一絕緣層於該蓋體元件背對該微機電元件的表面上、圍繞該開口的壁面上與該阻擋層上。
  18. 如請求項17所述的電子裝置的製造方法，更包含：形成一靜電消除層於該絕緣層上。
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