TWI235011B - Flexible MEMS transducer and manufacturing method thereof, and flexible MEMS wireless microphone - Google Patents

Flexible MEMS transducer and manufacturing method thereof, and flexible MEMS wireless microphone Download PDF

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TWI235011B TW092126657A TW92126657A TWI235011B TW I235011 B TWI235011 B TW I235011B TW 092126657 A TW092126657 A TW 092126657A TW 92126657 A TW92126657 A TW 92126657A TW I235011 B TWI235011 B TW I235011B
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1235011 1235011
一、【發明所屬之技術領域】 本發明與一微機電系統結構及其製造方法有關；更特 別地，本發明係關於形成於一撓性基板上之一撓性微機電 系統轉換器及其製造方法、與組成該撓性微機電系統轉換 器之一撓性微機電系統無線麥克風。 ' 五、發明說明（1) 二、【先前技術】 · 依照極小裝置之需求，吾人將利用微加工技術之半導 體製程科技應用於整合微裝置上。微機電系統（微機電） 領域為製造及測試微小感測器或致動器、與利用用於 =程；別是？體電路科技上之微切削技術之機電結構等 項域’其具有微米（# m )級之尺寸。 應用於微機電上之該微加工技術大別為兩範缚’ ，加=範脅為利用體型石夕基钱刻之體型石夕基加’ 為利用切上沉積-多晶石夕、氮…氧^; 成結構之預定模型而進行蚀刻之面型石夕= .形成利用一微機電程序所製造之超小型麥克 風，係藉該體型矽基加工技 ^麥克 成。 仅何所形成之&膜轉換器而達 圖1說明-傳統微機電轉換器之截面圖。 !;統=電轉換器包含-氮化…膜層、以化；V相 沉積（CVD)程序塗佈之一二 乂化干乳相 ^^^ (Sl) «"ΛΛ tΛ(θΖηπ°} 形成一氮切薄膜及—氧切層之該㈣程序為在Λ"/1 處上
第8頁 1235011 五、發明說明（2) :度約780至850 C之高溫程序；因此，吾人不可能使用 除了矽曰:圓外之撓性聚合物材料以作為該基板材料。 次％ 2日守，隨著貧訊與通訊產業之發展，對手提式或耐用 ::端之需求亦與日倶增，此種需求之增加部分係因此 诵；望各？不同領域如醫藥、服務、娛樂、軍事、及資訊 終媳L ^貝訊終端應用。為便於使用此些資訊終端，此些 m 為實現耐^ T f性及耐用性上應具有優越特性；特別地， 需要將、系、、先，吾人需要一撓性系統結構；因此，吾人 技^ 能性結構及其料電組件整合於—撓性基板之 合物：i: ΐ屬薄膜或聚合物材料作為撓性基板，其中聚 低範圍用於電子系統，而金屬薄膜因具5 0 0 °C或更 序二圍繼合物材料承受高溫形成薄膜之程 中，节：：二 料將劣化。因''，在微機電之製造程序 並不適合作為該基板如晶圓之材料，因該 泛為聚合物材料溶點之程序溫度·，事實上，廣 及半i體且具有：越性能與整合度特性之矽微機電 產常係藉包括，50 0 t之高溫程序之方法而 人怂、故σ人並不使用一挽性系統結構所需之古八羊f取 D材料作為該基板。 稱所而之^刀子（來 特別地’ 一傳統微機電結構係 )以沉積-薄膜而形成，接著再沉積⑽ 以CVD形成-高效薄膜需要在極高溫二刻夕序；然而，因 用低炫點基板，如聚合物、玻璃等。又下進仃，故無法使
1235011 五、發明說明（3) 為克服此問題，如圖2所示之—傳統方法即可產生一 撓性裝置，其係以一矽微機電程序在一矽基板1〇上形成一 感測器裝置30，自該矽基板1 〇背部之矽島間作切割，接著 再/儿積-聚合物11 ’然而’此方法有缺點：因吾人利用包 含一高溫程序之該傳統微機電製程，且在最終步驟額外進 行了 -聚合物程序’故增加了整體製程之複雜性與成本。 三、【發明内容】 4主洛f t為解决^上述某些問題，本發明-實施例之 mr:電漿加強化學氣相沉積法（pecvd)而在 -棱=合物基板上形成—微機電轉換器，以提供一具柔 性、撓性及可摺疊性特徵之麥克風。 本發明之-特色’纟 性微機電轉換器，其包含一# 貝υ扠供了祝 上之-膜層、具有一預c基板、沉積於該基板 膜層上沉積一導電材料二長=部分之該膜層、藉在該 端電極層上沉積一壓電|^4 下端電極層、藉在該下 活性層上沉積一導電材料戶;=成之-活性層、藉在該 端電極層電性連接之一第一一上端電極層、與該下 層電性連接之一第二連接墊片。墊片、以及與該上端電極 更佳地，該轉換器可更包含 ΓΛ氮化Λ或Λ切之—下端保護層 更仏也ΤΤ亥基板係由一古八2 ,取人 亞胺或金屬薄膜所形成。π刀子（水曰物）材料如聚醯 1235011
五、發明說明（4) 更佳地，該基板係利用PECVD以沉積氮化石夕至厚度 於约5#m而形成之。 更佳地’該下端電極層及該上端電極層係由包括金屬 (如铭）及厚度約介於〇· 〇1 Am至5 //m間之導電性聚合物 中所選擇出之材料所形成。 更佳地，該活性層係由沉積一由包含PVDF、
PVDF-TrEF、TrEF、聚脲、聚醯亞胺及耐綸之群組中所選 出之壓電聚合物而形戒，其厚度約介於1//111至1〇//111間2 其長度約介於50 //in至1〇〇〇 間，如此可具有約介於i & 至100 kHz之共振頻率。 、 Z 更佳地，該轉換器可更包括由沉積氮化矽或氧化 厚度約介於1 //Π1至1〇 所形成之一上端保護層，以 該上端及下端電極層及該活性層。 旯侄 包含金屬 為提 撓性轉換 層；以電 形成一膜 層，接著 及—上端 圖案化； 接至該上 層。該方 地，該 及導電 供本發 器之方 漿加強 層，接 形成圖 電極層 形成連 端電極 法可更 第一連接 性聚合物 明另一特 法’包含 化學氣相 著形成圖 案，在该 ，並依此 接至該下 層之一第 包含在沉 塾片及該第二連接墊片係由選（ 等類之材料所形成D 色，本發明之一實施例提供製士 .在一撓性基板上形成一犧牲 沉積法（PECVD )在該犧牲層上 案；在該膜層上沉積一下端電才 下端電極層上依序沉積一活性/ 順序將該上端電極層及該活性/ 碥電極層之一第一連接墊片與立 一連接墊片；以及移除該犧牲 積該犧牲層前，先利用PECVD沉
第11頁 1235011 五、發明說明（5) 積氮氧化石夕以形成-下端保護層。 基板上：厚产犧牲層’吾人將聚醯亞胺塗佈於該 置而以溼蝕5 =力〇至10 ，並根據該膜層之所欲配 置而二：刻或乾蝕刻將其形成圖案。
於該犧牲Ϊ、’，為形成該膜層，吾人#PECVD將氮化矽沉積 於該ί牲層亚以乾^將㈣_ P 式，將=電i:: ^舌性層’吾人以旋轉塗佈或蒸發方 聚醯亞胺及耐：；：：，、卿-㈣、丁⑽、聚腺、 ι〇 儿//該下端電極層至厚度達小於約 或乾蝕刻將其形成圖案。 上端及下二電形土-上端保護層以覆蓋該 :r。、並卿㈣或乾㈣將該沉積 更佳地，該第一連接墊月# 上端保護層連接至該下端雷搞爲1 J或乾蝕刻將在該 沉積-金屬層或一導電性：合：：:p份形成圖案；在其上 蝕刻將該沉積層形成圖案；更佳：：：$利用溼蝕刻或乾 溼飯刻或乾餃刻將在該上端保護層連接塾片係以 部份形成圖案，·在其上沉積一金屬層或端電極層之 層；以及利用渥蝕刻或乾敍刻將該沉積2性聚合物 為提供本發明又另一特色，本發圖案。 撓性無線微機電麥克風，包含·· 一捧 只施例提供一 〜^合物材料基板； 键
I 第12頁 1235011 、發明說明（6) 以電漿加強化學氣相沉積法（pECVD )形成於該基板上之 厂撓性微機電轉換器結構；印刷於該基板上用以與外界溝 通之一天線；埋入於該基板且與該撓性微機電轉換器及該 =線電性連接之一電線與界面電路；與該基板電性連接以 提供該微機電轉換器動力之一撓性電池層；以及與該電池 層電性連接之一撓性藍牙模組。
更佳地’該基板係由一高分子（聚合物）材料如聚醯 亞私：’更佳地’該電池層為一聚合物電池如薄紙般厚之撓 性太陽能電池；更佳地，該撓性微機電轉換器包括一膜 層、一下端電極層 '一壓電聚合物活性層、一上端電極層 及刀別連接至该下端電極層及該上端電極層之第一與第二 連接墊片’其依序以電漿加強化學氣相沉積法（PECVD ) /儿積’並將其上形成一犧牲層之該基板圖案化。 ^更佳地’因吾人在該撓性基板上形成該撓性微機電轉 換器、印刷上該天線、且埋入該電線與界面電路，故該基 板可在一預定角度下進行折疊，如小於約丨8 〇度範圍之一 預定角度。 為提供本發明再另一特色，本發明之一實施例提供一 抗丨生祕機電無線麥克風，包含··一撓性基板，其具有以電 漿加強化學氣相沉積法（PECVD )所形成之一撓性微機電 轉換器結構；印刷於其上以與該微機電轉換器結構電性連 接並與外界源及埋入於其中之一電線與界面電路溝通，俾 使该撓性微機電轉換器及該天線能形成電通路之一天線； 與4撓性基板電性連接之一撓性電池層；以及依序沉積至
1235011 五、發明說明（7) 一預定厚度之一藍牙模組層。 更佳地，該撓性微機電無線麥克風可在小於約1 8 〇度 範圍之一預定角度下進行折疊；最好吾人依照一所欲三維 結構之邊形切割該撓性微機電無線麥克風，並將該切塊在 一預定角度下折疊，以將其形成至該所欲三維結構，接著 再將該折疊切塊組合成該三維結構。 為提供本發明一更進一步之特色，本發明之一實施例 撓性轉換器之方法，包括：在一撓性基板上形 ;以電漿加強化學氣相沉積（ΡΕ叫程序依 序將-膜層、一下端電極層、一活性層及一 依序將該上端電極層、該活性層 曰， 積一上端保護層以覆蓋該上端 = 極層及該上端電極層；沉積一 ，，^連接該下端電 片及與該上端電：層：：：：㈣第第-連接塾 =層並接著㈣該犧及將該膜 之一方:更而v選在擇沉： 之一材料沉積至 匕括鼠化石夕與氧化矽等類苴由 考Μ 積至錢性基板上並濺鍍之，類其_ 5蔓層。 以形成—下端保 更佳地’該犧牲層之F t # =藉沉積-氮切而形地0,·更佳地’該 式沉積一遷電聚合物於該下端電極c旋轉塗佈 一 _ ^ M形成厚度小 第14頁 1235011 五、發明說明（8) 於約10 //m之該活性層，其中該壓電聚合物可為PVDF、 PVDF-TrEF、TrEF、聚腺、聚醯亞胺或耐綸；更佳地，吾 人形成之該上端保護層之厚度小於約丨〇 # m。 。 四、【實施方式】 於\002年9月26日提出申請且標題為r撓性微機電無 線轉換器及其製造方法與撓性微機電無線麥克風」之韓國 專利申請案號20 02-583 1 3，兹將其全部納入以為參考。 本發明今將參照附圖更完整說明於後，其中將顯示本 發明之較佳實施例。然而，本發明可以各種不同形式實 行口人並不應限於以此處所列之實施例解釋之。當鋏， 吾人提供此些實施例係冀本發明可更臻透徹完整，並;^將 j發，領域充分地傳達於熟稔於此技術者；須了解吾人指 展另一層或另一基板上，即意謂其可直接在其他 I ^ 土板上，或者可存在插入層，而各處之數字係代 表與其同類之元件。 面R圖11根據本發明一實施例之一隔膜型轉換器之橫截 _ ί而i根據本發明一實施例之一懸臂樑型轉換器之 拖哭勺二一 t圖3及4所不，係根據本發明一實施例之一轉 产：二rvif,性基板1 〇〇 ’其上利用電漿加強化學氣相沉 貝法⑽GVD )或濺鍍法沉積氮切或氧切，以形成一 下端保濩層110，·以及包含由PECVD日、西 ^^9〇〇 . 及已3由PECVD&在低溫下所形成之一 :層220 —下端電極層23〇、一活性層24〇 ( 一壓電 來合物更佳）、一上端電極層250及連接墊片271”及272。 1235011 五、發明說明（9) 在隔膜型或懸臂樑型轉換器案例中，一犧牲層係形成於該 基板1 00上，該膜層再形成於其上，接著利用蝕刻劑移除 該犧牲層，以形成該膜層220之突起部分；更特別地，在 隔膜型或懸臂樑型轉換器案例中，移除在該膜層下方之該 犧牲層係由透過一敞邊移除該犧牲層而完成，在隔膜型^ 換器之案例中，吾人係利用飯刻及注入蝕刻劑於該通孔而 於該膜層上形成預定之通孔。 圖5A至5E依序說明根據本發明製造該懸臂摔型轉換哭 之程序之一實施例中之階段。諸圖中所示之該示範轉換: 屬於懸臂樑型，製造懸臂樑型轉換器之示範程序今二 圖5A至5E說明之。 ^… 如圖5A所示，該撓性轉換器之該製造程序由在一於 塗佈一下端保護層U〇開始，-撓性材料即用％ 该撓性基板100之材料，此撓性材料可包含一高分子乍 夫Ϊ聚醯ΐ胺或金屬薄膜；高分子材料為：於 、、 夕克風上較佳之材料。該下端保護声1 1 0 # 鑛程序，'五:之厚度小於約1G 。利用該PECVD或賤 =序★吾人可能在約40(rc或更低之低溫程序下完】： 層間之I::端：濩層110之功用在於保護該基板100並促X進 隨後將於其上進行沉積。 1 0 〇上，3吾\所„示# _在塗佈該下端保護層11 0之該撓性基板 長度凸起部八’V;二牲層210，纟將用於形成具有-預定 刀之一膜層，該犧牲層21 〇係藉塗佈一厚度小 第16頁 1235011 五、發明說明（10) 於約1 0 // m之聚醯亞胺而形成，接著即根據該膜層之一所 欲配置將δ亥t蕴亞胺圖案化，隨後一膜層2 2 〇即沉積於該 圖案化之犧牲層210上，該膜層220係利用PECVD在低溫程 序下塗佈氮化矽而形成，更佳地，該膜層2 2 〇之厚度小於 約5 // m ;其次，一下端電極層2 3 G係沉積於該膜層2 2 0上， 該下端電極2 3 0係利用沉積一金屬如鋁或導電性聚合物並 以溼蝕刻或乾蝕刻將該沉積層圖案化而形成；接著吾人將 一活性層240塗佈於該下端電極層23〇及該膜層22〇上，該 活性層2 4 0係以旋轉塗佈或蒸發方式，塗佈一壓電聚合物 如PVDF、PVDF-TrEF、TrEF、聚脲、聚醯亞胺及耐綸^類 而形成，更佳地，該活性層240之厚度約介於i //[11至1〇 間，且其長度介於50 //m至1 0 00 Am間，更佳地，該活性層 240之共振頻率約介於1 Hz至1 〇〇 kHz間。 曰
、如圖5 C所不，隨即將一上端電極層2 5 0沉積於該壓電 =性層240上，該上端電極層25〇係利用沉積一金屬如鋁或 成電性聚合物並以溼蝕刻或乾蝕刻將該沉積層圖案化而形 戶♦更佳地，每一該下端電極層230及該上端電極層250之 >1二勺均）丨於〇 · 〇 1从m至5 # m間，此時吾人亦將該壓電聚 & 〇層利用溼蝕刻或乾蝕刻圖案化，以形成該活性層X 石々七2次，如圖5D所示，一上端保護層260係由沉積t J卜 ϋ化石夕至厚度約介於^至10#111，以覆蓋該上端上 雷令人極層2 3 〇與2 5 〇及該活性層2 4 0而形成之，如此該i X 口物活性層240在以蝕刻移除該犧牲層2丨〇期間方可典 1235011
成該上端保護層後，形成連接塾片川、 272以期刀別與該上端電極層25〇及該下端電極層23〇電力 =連接塾片271、272係利用將該上端保護層26〇在 1連接至该上端電極層250及該下端電極層2 3 0之部分圖 案化，並在其上塗佈一金屬如鋁或導電性聚合物而形成， 接著再將其圖案化。 —、最後，如圖5Ε所示，以乾蝕刻移除該犧牲層21〇，即 完成形成該撓性懸臂樑型微機電轉換器。 圖6 Α至6 J為說明根據本發明另一實施例之一懸臂樑型 轉換器之製造程序階段之截面圖。 "^ 广如圖6A所示，一下端保護層11 〇係利用電漿加強化學 ，相沉積法（PECVD)或濺鍍法以於一撓性基板丨〇〇上沉積 氣化石夕或氧化石夕而形成；其次，如圖6 B所示，一犧牲層 2 1 〇係藉沉積厚度小於約1 〇 # m之聚醯亞胺後並將該聚醯亞 胺圖案化而形成。 如圖6C所示，在形成該犧牲層21〇後，一膜層220、一 下端電極層230、一活性層240及一上端電極層250依序以 PECVD沉積於該犧牲層21〇上；其次，如圖6D所示，將該上 端電極層250及該活性層240圖案化；再如圖6E所示，將該 下端電極層2 3 0圖案化。 隨後如圖6F所示，沉積一上端保護層260以覆蓋該上 端電極層2 5 0、該下端電極層2 3 0及該活性層2 4 0 ;於沉積 该上端保護層2 6 0後，如圖6 G所示，將該上端保護層2 6 0圖 案化以與該下端電極層2 3 0及該上端電極層2 5 0電力相連；
第18頁 1235011 五、發明說明（12) 將一金屬層或導電聚合物層沉積於該已圖案化之上端保護 層260上，再將其圖案化以形成與該下端電極層23 0相連接 之一第一連接墊片272以及與該上端電極層25 0之連接部分 相連接之一第二連接墊片2 71 ;其次，如圖6 I所示，將該 膜層220圖案化以暴露該犧牲層2 1 0，注入蝕刻劑以移除該 犧牲層21 0，如此即完成一撓性微機電轉換器。 至於該撓性微機電轉換器之製造方法，如圖5A至5£：所 示，吾人可將該撓性微機電轉換器結構層分別沉積及圖案
化；或如圖6A至6 J所示，可先沉積該層後再分別將其圖案 4匕。 N 根據上述製造方法，吾人可能利用一低溫程序（如 PECVD)而在一撓性基板100 (如聚合物）上形成一轉換器 結構2 0 0，故在根據本發明一實施例之該轉換器結構2〇q 中’沉積薄層係利用PECVD或濺鍍法完成，並非利用需 約780 °C至85(TC高溫程序之CVD，其間此需求溫度水平差 異之原因與個別程序所使用之能源有關。特別地，該 PECVD程序/錢作為反應所需能源，然而該傳統㈣程序 =使用熱旎，故可降低該熱能且薄膜可於pecvd之一低溫
J序下形成；S特別地，吾人可能在低溫下 該： 換器結構200之薄層，因^^ 償偁成4轉 :。，疋故根據本發明可製造出—柔軟材料之撓性麥克 一實施例之 型轉換器之 本毛月之應用更提供一種關於根據本發明 由撓性麥克風，圖7係關於圖4所示該懸臂樑
第19頁 1235011 五、發明說明（13)
一皮膚型撓性無線微機電麥克風之示意圖。如圖7所示， 利用該撓性微機電轉換器之該撓性麥克風係以在一 撓性基板上形成一微機電轉換器結構2 〇 〇製備而成，如上 所述，在該基板100之一側印刷一薄膜天線3〇〇以期與外源 溝通’且埋入一電線與界面電路4 〇 〇以與該薄膜天線3 〇 〇及 該撓性微機電轉換器200電性連接；將所產生之該基板1〇〇 及與該撓性基板1 0 0電性連接之一電池層5 〇 〇製成薄板，以 供給電源至該微機電轉換器2 〇 〇及一撓性藍牙模組層6 〇 〇 ; 更佳地’该電池層5 0 0為一聚合物電池且具有紙般之厚 度’如撓性聚合物太陽能電池。 如此，將具有由一預定厚度之該電池層5〇〇及該撓性 藍牙模組層6〇〇所形成之該轉換器2 0 0之該基板1〇〇製成薄 板所製備而得之該撓性微機電麥克風，可作為一皮膚型挽 性微機電麥克風，此一皮膚型撓性微機電麥克風在各方向 均為自由撓性，且其可用於耐用裝置上。
此外，因該撓性基板1 〇 〇可在一預定角度下折疊，故 根據本發明之該撓性無線麥克風可包裝成一三維形狀；更 佳地’該預定角度係在小於約1 80度範圍内，圖8係一包梦 繞性無線麥克風範例之示意圖。如圖8所示，一撓性微機t 電轉換器結構20 0形成於一撓性基板丨00上，一天線3〇〇 ，於該撓性基板1 〇 〇上，且有一電線與界面電路4 〇 〇埋入於 5亥挽性基板100内；接著吾人即根據一麥克風包 、 絡一 w么心一pfr ς、准形狀切割該撓性基板1 〇〇，且將其於一預定角度下 折$並組合成該所欲三維形狀，以形成一三維麥克風。
第20頁 1235011 五、發明說明（14) 因其士形成該撓性微機電轉換器之該基板j 〇〇具 特色，故其可根據該麥克風所欲包裝成之三維結構又 折疊，再組合成該包裝之所欲三維結構。 d並 7二T ’吾A可將+有在該基板100上形成薄板狀 之以/曰及忒藍牙模組層6 〇 〇之該皮膚型麥克風進行 折疊在一起，並組合成-三維結構，以形：： -維…、線微機電麥克風；或者如圖8所示，將該撓性電池 層^及該藍牙模組層咖組合成—三維結構。吾人根據也— 2戶之一發展圖，切割其上設有該轉換器結構 ―、天線300及電線與界面電路4〇〇之該基板，且在一 疋角度下進仃折疊，並組合該撓性池 :乂00之該三維結構，以形成-三維微機電麥克；牙； f微機電無線麥克風可於一預定角度 在小於約180度更佳。 右耗固月匕 更 用一撓 可能根 成薄板 風包裴 如 序製備 能藉一 柔軟性 性麥克 特別地， 性聚合物 據該所欲 之該基板 成一所欲 上所述， 而得，故 低成本之 、撓性、 風糸統； 根據本發明一 基板，故具撓 二維結構，切 且將其組合成 二維結構。 根據本發明， 可使用一撓性 簡單低溫程序 可折疊性及耐 再者，因為其 實施例之一麥克風結構因使 性及可折疊性；因此，吾人 割並折疊利用其他元件以製 一二維麥克風，再將該麥克 因一轉換器結構可由低溫程 I合物基板；如此，吾人可 ，生產在整合度、移動性、 用性方面具有優越特性之撓 具有撓性其可折疊性，故吾
第21頁 123501i
五、發明說明⑽ 〜 ί:ϊ^帶於身上之具所欲厚度之-皮膚型麥克風 裝結；、、:ii:二：此，可自由設計出各種不同形狀之包 依照需要自由^其形^此所得之麥克風既容易攜帶又可 製備ί:種】之該撓性麥克風可自由 可應用於：其可作為一皮膚型麥克風，亦 λ卜二捧』°匕裝成所欲形狀之一撓性微機電轉換器及製1 此一撓性微機電轉換器之方法上。 氣w 目，實施例已？表於此，雖應用到特殊項 於此；因此，一般習於此技術者須 非限制 形狀及細節。 貝域及精神下，可變化各種
1235011 圖式簡單說明 五、【圖式簡單說明】 本發明之上述及其餘特色及優勢將因參照其附圖並 細說明較佳實施例而較習用技術中之一般技術更顯而β 懂，其中： 圖1係說明一傳統微機電轉換器之橫截面圖。 圖2係說明一傳統撓性微機電轉換器之橫截面圖。 圖3係根據本發明一實施例之一隔膜型轉換器之橫截 面圖。
圖4係根據本發明一實施例之一懸臂樑型轉換器之橫 截面圖。 圖5Α至5Ε為说明圖4中所示之該懸臂樑型轉換器之 造程序階段之橫截面圖。 ?6A f 6J為說明根據本發明另一實施例之一懸臂樑型 轉換器之製造程序階段之戴面圖。 圖7係關於圖4所不該懸臂樑型轉換器之一皮膚型撓性 無線微機電麥克風之示意圖。 圖8係關於圖4所示該懸臂樑型轉換器之一三維無線麥 克風包裝之示意圖。
元件符號說明 100 基板 110 下端保護層 20 0 轉換器結構 210 犧牲層
1235011 圖式簡單說明 220 230 240 250 260 271 272 300 400 500 600 膜層 下端電極層 活性層 上端電極層 上端保護層 連接墊片 連接墊片 天線 電線與界面電路 電池層 藍牙模組層
第24頁

Claims (1)

1235011 六、申請專利範圍 h 一種撓性微機電轉換器，包含： 一撓性材料基板； 膜層’其沉積於該基板上，且該膜層 之凸起部分； 、θ 一下端電極層，其由在該膜層上沉積一 形成； 、 一活性層，其由在該下端電極上沉積一 形成； 一上端電極層，其由在該活性層上沉 而形成； ' 一 2 —連接墊片，其與該下端電極層電 一第二連接墊片，其與該上端電極層電 2 ·如申請專利範圍第1項所述之撓性微 更包含塗佈於該基板上之一下端保護層。 3·如申請專利範圍第2項所述之撓性微 其中該下端保護層係由氮化矽或氧化矽所形 4.如申請專利範圍第2項所述之撓性微 其中該下端保護層之厚度小於約丨〇 # m。 5 ·如申請專利範圍第1項所述之撓性微 其中該基板係由一高分子（聚合物）材料或 形成。 I. >如申請專利範圍第5項所述之撓性微 其中5亥间分子（聚合物）材料為聚醯亞胺。 7 ·如申晴專利範圍第1項所述之撓性微 具一預定長 度 導電性材料而 壓電聚合物而 一導電性材料 性連接；以及 性連接。 機電轉換器， 機電轉換器， 成。 機電轉換器， 機電轉換器， 一金屬薄膜所 機電轉換器， 機電轉換器，
第25頁 1235011 六、申請專利範圍 其中該膜層係由氮化矽所形成。 1Λ Λ中請專利範圍第1項所述之撓f生微機《轉& p /、中a亥膜層之厚度小於約5 # m。 、 其中^::二專/Λ圍第2項所述之撓性微機電轉換器， 其中该下鈿電極層及垓上端電極層係由包 聚合物之群組中所選出之材料所形成。"^ 器 10.如申請專利範圍第9項所述之撓性微機電轉換 其中該金屬為銘。 、 11· 如申請專利範圍箆1 % e u 器 間 ^ ^ 固弟1項所述之撓性微機電轉換 其中該下端電極層之厚度約介於0.01_至5心之 12. 如申請專利範圍繁1 xg % 器 間 弟1項所述之撓性微機電轉換 其中該上端電極層之厚度的公 /予及杓）丨於〇· 〇1 至5 之 13·如中請專利範圍以項所述之撓性微機電轉換 器，其中該壓電聚合物係由包含PVDF、PVDF_TrEF、 TrEF、聚脲、聚醯亞胺及耐綸之群組中所選出。 器 器 間 器 14·如中請專利範圍以項所述之撓性微機電轉換 ，其中該活性層之厚度約介於1 _謂_之間。 15. 如申請專利ίε圍第i項所述之撓性微機電轉換 ，其中該活性層之共振頻率約介於1 Hz至100 kHz之 〇 16. 如申請專利範圍第1項所述之撓性微機電轉換 ’其中該㈣層之長度約介於50 口之間<
第26頁 1235011 六、申請專利範圍 17.如申請專利範圍第丨項所 哭，更包含一上被仅$成 ^ 視性被械電轉換 σσ灵匕3 而保濩層，以覆蓋讀上浐男τΦ α 該活性層。 而及下立而電極層與 器 18·如甲請專利範圍第1 7項所行、+ & rri:r層係由氮化”氧：=】轉換 器 立中該上端m ί ώ述之撓性微機電轉換 2。如ίίΓ 厚度約介於1㈣至10…間。 器 其中第1項所述之撓性微機電轉換 血導電性聚合物2及5亥第二連接墊片係由包含金屬 彳二？群組中所選出之材料所形成。 / ΙΪ 微機電轉換器之製造方法，包括： 在一撓性基板上形成一犧牲層； 利用電漿加強化學氣相沉積ρ 化，以f該犧牲層上沉積-膜層，· 再將八圖案 案化於5亥膜層上沉積—下端電極層，並將該下端電極層圖 f· 3 ί Ϊ ’舌性層* 一上端電極層沉積於該1端電極層 ’ 1依2將該上端電極層及該活性層圖案化； 至該下t電極層之第一連接墊片及-連接 4增之第二連接墊片；以及 移除該犧牲層。 士 ΐ申請專利範圍第21項所述之撓性微機電轉換器 之14方法，更包含： 於'儿積為犧牲層前，利用PECVD沉積氮化矽或氧化
第27頁 1235011 六、申請專利範圍 矽，以形成一下端保護層 23.如申請專利範園 之製造方法，其中形成該 置，於該基板上塗佈一聚 將所塗佈之該聚醯亞胺層 24·如申請專利範園 之製造方法，其中所形成 25. 如申請專利範園 之製造方法，其中形成該 利用電漿加強化學氣 上沉積一氮化矽層；以及 以乾蝕刻將所沉積之 26. 如申請專利範圍 之製造方法，其中形成該 利用旋轉塗佈或蒸發 聚合物層；以及 以溼蝕刻或乾蝕刻將 化。 27. 如申請專利範圍 之製造方法，其中該壓電 PVDF-TrEF、TrEF、聚腺， 出。 28. 如申請專利範圍 之製造方法，其中所形成 第2 1項所述之撓性微機電轉換器 犧牲層係根據該膜層之一所欲配 酿亞胺層，並以溼餘刻或乾韻刻 圖案化而達成。 第2 1項所述之撓性微機電轉換器 之該犧牲層厚度小於約1 0 // m。 第2 1項所述之撓性微機電轉換器 膜層包含： 相沉積法（PECVD)於該犧牲層 該氮化矽層圖案化。 第21項所述之撓性微機電轉換器 活性層包含： 法於该下端電極層上沉積一壓電 所沉積之該壓電聚合物層圖案 第2 6項所述之撓性微機電轉換器 聚合物係由包含PVDF、 t醢亞胺及耐綸之群組中所選 第2 1項所述之撓性微機電轉換器 之該活性層之厚度小於約1 〇 #
第28 1235011 六、申請專利範圍 m ° 2 9 ·如申請專利範圍第2 1項所述之撓性微機電轉換器 之製造方法，更包含： 形成一上端保遵層’以覆盖该上端及下端電極層與該 活性層；其中該上端保護層係利用P E C V D沉積氮化石夕或氧 化矽，接著再以溼蝕刻或乾蝕刻將該沉積層圖案化而形 成。 30.如申請專利範圍第29項所述之撓性微機電轉換器 之製造方法，其中所形成之該上端保護層之厚度小於約i 〇 β m 〇 31·如申請專利範圍第2 1項所述之撓性微機電轉換器 之製造方法，其中形成該第一連接墊片包括： 以溼蝕刻或乾蝕刻將該上端保護層在其連接至該下端 保護層之部分圖案化； # 在其上沉積一金屬層或一導電性聚合物層；以及 以溼蝕刻或乾蝕刻將該沉積層圖案化。 32·如申請專利範圍第21項所述之撓性微機電轉換器 之製造方法，其中形成該第二連接墊片包括·· 、° 以溼蝕刻或乾蝕刻將該上端保護層在其連接至該上端 保護層之部分圖案化； 在其上沉積一金屬層或一導電性聚合物層；以及 以溼蝕刻或乾蝕刻將該沉積層圖案化。 3 3. —種撓性無線微機電麥克風，包含： 一撓性聚合物材料基板；
1235011 六、 申請專利範圍 一撓 相沉積法 一天 一電 機電轉換 一撓 源之該微 一撓34. 克風，其3 5. 克風，其36· 克風，其37. 克風，其38· 克風，其 一膜 端電極層 第一連接 相沉積法 上進行圖 39· 性微機電 (PECVD 〕 線，其印 線與界面 器及該天 性電池層 機電轉換 性藍牙模 如申請專 中該基板 如申請專 中該T%分 如申請專 中該電池 如申請專 中該電池 如申請專 中撓性微 層、一下 、及分別 墊片與第 (PECVD : 案化而得 如申請專 轉換器結構，其係利用電漿加強化學氣 而形成於該基板上； 刷於該基板上’係用於與一外源溝通， 電路，其埋入於該基板内，可與撓性微 線電性連接； ，其與該基板電性連接，係用於供應電 器；以及 組層，其與該電池層電性連接。 利範圍第3 3項所述之撓性無線微機電麥 係由一高分子（聚合物）材料所形成。 利範圍第3 4項所述之撓性無線微機電麥 子（聚合物）材料為聚醯亞胺。 利範圍第33項所述之撓性無線微機電麥 層為一具紙般厚度之聚合物電池。 利範圍第3 3項所述之撓性無線微機電麥 層為一撓性太陽能電池。 利範圍第3 3項所述之撓性無線微機電麥 機電轉換器包含： 女而電極層、一壓電聚合物活性層、一上 連接至該下端電極層與該上端電極層之 一^接塾片’其係利用電漿加強化學氣 又序/儿積並在形成一犧牲層之該基板 圍第33項所述之撓性無線微機電麥
1235011 六、申請專利範圍 克風，其中該撓性基板可在一 、 基板上形成該微機電轉換器、印 ^下$行折豐，且該 線與界面電路。 p刷有該天線、且埋入該電 4 0·如申請專利範圍第3 3項所、十、+植从—△ 克風，其中該預定角度之範圍小於：18〇1…線微機電麥 41· 一種撓性無線微機電麥克風，包含· 一撓性基板，其具有利用電聚加強化學氣相沉積法 ^ECVD)所形成之-撓性微機電轉換器結構；一印刷於 f基板上之天線，其與該微機電轉換器結構電性連接，且 於與一外源溝通；一埋於該基板下之電線與界面電路， 其可與撓性微機電轉換器及該天線電性連接； 一撓性電池層’其與該撓性基板電性連接；以及 一撓性藍牙模組層’其依序沉積至一預定厚度。 42·如申請專利範圍第41項所述之撓性無線微機電麥 克風，其中撓性無線微機電麥克風可在一預定角度下進 折疊。 4 3·如申請專利範圍第41項所述之撓性無線微機電麥 克風’其中該預定角度之範圍小於約1 8 〇度。 44·如申請專利範圍第4 1項所述之撓性無線微機電麥 克風’其中撓性無線微機電麥克風係依照一所欲三維結構 ，邊形切割，並將該切塊在一預定角度下折疊，接著再將 該折疊切塊組合成該三維結構而形成。 4 5· —種撓性微機電轉換器之製造方法，包括： 在一撓性基板上形成一犧牲層； 第31頁 1235011 六、申請專利範圍 ---- 利用電漿加強化學氣相沉積法（PECVD )將一膜層、 一下端電極層、一活性層及一上端電極層依序沉積於s該犧 牲層上； 依序將該上端電極層、該活性層、及該下端電極層圖 案化； 沉積一上端保護層，以覆蓋該上端電極層、該下端電 極層與該活性層； 將與該下端電極層及該上端電極層連接之該上端保護 層圖案化，沉積一連接墊片層並將該連接墊片層圖案化， 以形成一連接至該下端電極層之第一連接墊片及一連接至 該上端電極層之第二連接墊片；以及 將該膜層圖案化以暴露該犧牲層並移除該犧牲層。 46·如申請專利範圍第45項所述之撓性微機電^換器 之製造方法，更包含： 於沉積該犧牲層前，以選自PECVD及濺鍍之一方法， 在該撓性基板上沉積自包括氮化矽及氧化矽之群組中所選 出之其中之一材料，以形成一下端保護層。 47·如申請專利範圍第45項所述之撓性微機電轉換器 之製造方法，其中該犧牲層之厚度小於約丨〇 “ m。 、。 48·如申請專利範圍第45 述之撓微 之製造方法’丨中該膜層係由沉積氮化彻：電轉換益 ,4 9 ·如申睛專利範圍第4 5項所述之撓性微機電轉換器 之製造方法，其中該活性層係利用旋轉塗佈或蒸發法於該 下端電極層上沉積一壓電聚合物層而形成。
第32頁 1235011 六、申請專利範圍 5 0.如申請專利範圍第4 9項所述之撓性微機電轉換器 之製造方法，其中該壓電聚合物係由包含PVDF、 PVDF-TrEF、TrEF、聚腺、聚醯亞胺及耐綸之群組中所選 出。 51·如申請專利範圍第45項所述之撓性微機電轉換器 之製造方法，其中該活性層之厚度小於約1 0 // m。 52·如申請專利範圍第45項所述之撓性微機電轉換器 之製造方法，其中該上端保護層之厚度小於約1 0 // m。
第33頁
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