TWI295275B - Micro-fabricated device and method of making - Google Patents

Description

疚、發明說明： f發明所屬之技術領域3 發明領域 過去的十年，便宜及高效能之電子裝置的需求，導致 製造具有較低功率消耗及增進熱效率的電子裝置的需求成 長。微處理器係一在功率消耗及需要較好操作熱交換方面 持續增加的好範例。今天在典型製造的微處理器之高效能 電腦裝置若移除不變會造成溫度達一高峰，其將使以矽為 主的裝置的毀壞或損害。此外，移動式個人電腦及個人數

位助理的使用者要求越來越多的功能或效能及在電池壽命 上少的或不顯著的影響。 c先前技術;J 發明背景

在微電機系統的新興領域對於增進熱效率的需求係增 加的，其發展如較小的變換系統至習知的電機裝置，諸如 繼電器、促動器、感應器、閥及其他轉換器。&含在-MEMS 裝置㈣等電機|置可與經整合的電路結合，提供增進的 政此冋於習知系統的裝置。包含在刪㈣ 的轉換器，諸如直处 頌 具二感测器、氣體流動感測器、紅外線偵 ^及AC功率整流器操作，在溫度不同的偵測或利用，與 積體電路的停止係為分離的。該複雜性的增加，進一步藉 、、在某二案例中增加熱交換至最大值，以及在其他案例中 減少熱交換至最小值，而增進了熱交換的需求。 現7整合的程度增加，造成之複雜的裝置通常需要妥 1295275 協的製造，因為該襞置的 一部份可能需要盡可能的散熱 10 且β衣置的其他^ 77需要盡可能有效的控制加熱與冷卻。 該問題已湘的解決料係分離成兩做置，使該等分離 裝置可個別的利用’然而，該解決的方法將造成由整合所 獲得的體積小及增進效能之_優勢的損失。在高整合系 統中，如MEMS裝置，該相同裝置的不同部份可在溫度顯 著高於或低於關環境時，可有更高的效率。例如，一真 空感測1§可在^lGGt的溫度下，以其最纽率操作，同 Μ與其結合的CMOS電路系統加工該真空感測器的輸出或 控=一些其他功能可在室溫或甚至接近周圍的溫度如义 C牯，可有效率的操作。一般來說，解決該問題的方法可 以成父換’例如藉由增加應用至該〇1^〇§電路系統的功率將 其加熱’同時也增加應用至該⑽⑽電路祕的冷;東功率以 維持其在等於或低於_般的室溫之較低的i度。該結果係 &成-電子裝置其效能的妥協。無法控制熱交換可在功率 消耗上造成顯著的增加，及效能低於理想值之結果。 右化些問題持續存在，在不同的電子產品之電子裝置 2更用特別是M E M s裝置)持續成長且提高的情況，於過去的 十年將會減少。在類似消耗電子的領域，對於便宜、較 /J車又可靠、較高性能的電子不斷的促使更複雜及經整合 " 改進及最佳化性能。最佳化熱性能的能力將開啟 現7無用的或沒有成本效益的廣泛多樣化之應用。· 【聲味内容】 發明概要 20 1295275 圖式簡單說明 第la圖係根據本發明之一具體實施例的微配裝置之頂 視圖， 第lb圖係根據本發明之一具體實施例顯示第la圖之 5 該微配裝置之橫截面圖； 第lc圖係根據本發明任擇的具體實施例，顯示在第la 圖之該微配裝置的橫截面圖； 第Id圖係根據本發明任擇的具體實施例，顯示在第la 圖之該微配裝置的橫截面圖； 10 第le圖係根據本發明任擇的具體實施例，顯示在第la 圖之該微配裝置之橫截面圖； 第2a圖係根據本發明任擇的具體實施例之一微配裝置 的頂視圖， 第2b圖係根據本發明任擇的具體實施例，顯示在第2a 15 圖之該微配裝置之橫截面圖； 第3a圖係根據本發明任擇的具體實施例之一微配裝置 的頂視圖， 第3b圖係根據本發明之一具體實施例，顯示在第3a 圖之該微配裝置之橫截面圖； 20 第3c圖係根據本發明之一具體實施例，顯示在第3a 圖之該微配裝置之橫截面圖； 第4a圖係根據本發明任擇的具體實施例之一熱隔離結 構的頂視圖； 1295275 第4b圖係根據本發明任擇的具體實施例之—熱隔離結 構的頂視圖； 第4c圖係根據本發明任擇的具體實施例之_熱隔離結 構的頂視圖； 5 第5 a圖係根據本發明任擇的具體實施例之一微配裝置 的頂視圖； 第5b圖係顯示於第5a圖之該微配裝置之橫截面圖； 第6a圖係根據本發明任擇的具體實施例之一微配裝置 的頂視圖； 10 第6b圖係顯示於第6a圖之該微配裝置之横截面圖； 第7圖係根據本發明任擇的具體實施例之_具有一體 成形的真空裝置之微配裝置之橫截面圖； 第8圖係根據本發明之一具體實施例之一微配裝置的 示意流圖； 15 第9圖係根據本發明之一具體實施例製造一微配裝置 的方法之流程圖；以及 第10a-10h圖係創造本發明之具體實施例的不同步驟 之截面圖。 L實施方式】 20較佳實施例之詳細說明 參知第la圖’其係顯示本發明之微配裝置1〇〇的具體實 施例在此具體實施例巾，熱隔絕結構12Q減少裝置基板 及支持結構140之間的熱傳導，同時提供機械的支持 基板13GU於形成在支持結構14_部的隙縫⑷中: ，與 1295275 支持結構MG雜G，且熱隔絕結構u⑽係熱_合至裝置基 板130及支持結構14〇上的附著點121。此外，熱隔絕結構⑽ 八有特疋的長度或熱傳導路徑118，測量附著點121間的距 離其係大於距離G。在此具體實施例中，熱傳導路徑118至 5 ^為距離⑽兩倍長U，在任擇的實施例中，路徑118 可車父紐或較長，係取決於利用該微配裝置1〇〇的特定應用。 藉由利用一個如熱傳導路徑118之彎曲的路徑或折疊的結 冓裝置基板130可比一具有相同截面積之直的或較短的熱 傳導路更有效率的加熱及冷卻至*同於支持基板14〇的溫 1〇度。加熱或冷卻裝置基板130係取決於例如利用該微配裝置 的特定應用。 必需注意的是該等圖並非真的尺寸。此外，不同的元 件無法按比例綠製。某些尺寸已按比例放大，以提供本發 明清楚的描述及理解。 此外，雖然在此闡述的某些實施例係以二種尺寸顯示 具有冰度及寬度之不同區域，應清楚明白的是闡述之該等 區域僅為-裝置的_部份，實際上其為—三度空間的結 構。因此，當製造一實施的結構時，該等區域將具有三度 空間，包括長度、寬度及深度。此外，雖然本發明係藉由 2〇不同的實施例闡述，其並非意指這些闡述在本發明之範圍 或應用上為一限制。再者，其並非意指本發明之具體實施 例僅限於該等闡述的物理結構。該等結構係包括關於證明 本發明之實用性及應用。 如第lb圖之橫截面圖所示，裝置基板13〇、熱隔絕結構 1295275 120及支持結構142，形成一實質上平面的結構。在此具體 實靶例中，微配裝置100係由相同的材料形成，例如，一矽 晶圓可用於形成裝置基板130、熱隔絕結構120及支持結構 140。在任擇的具體實施例中，微配裝置1〇〇可利用晶圓或 5基板开^成，该晶圓或基板係由玻璃、陶瓷、矽、砷化鎵、 鍺、礤化銦、金屬及不同的聚合物等所形成。用來作為微 配裝置100之該特定材料取決於不同的參數，例如利用該裝 置之特疋的應用、加工及操作的溫度、活性電子裝置的存 在與否，以及該裝置之熱的及機械的特性。此外，藉由改 10變熱隔絕結構丨2〇的厚度，可改變熱隔絕結構12〇的橫截面 區域115，以進一步調整該熱隔絕結構120的熱傳導。例如， 如第lb圖所示，藉由利用等向的钱刻，形成的微配裝置削 若在-石夕晶圓橫截面區域115，可具有如裝置基板13〇及支 持結構140-樣的厚度；反之，第“圖的橫截面圖中顯示， 15亦可利用-非等向性的钱刻提供_縮小的厚度，及相對較 小的杈截面區域115’，導致用於熱隔絕結構12〇，具較低的熱 傳導。 參照第Id圖，其係以一橫截面圖顯示本發明之微配裝 置100之任擇的具體實施例。在此具體實施例中，微配裝置 20 ι〇0係圍在密封的包裝件no中。密封的包装件110係一真空 的包裝件’在裝置基板130及該周圍的環境，藉由對流減少 熱轉換，&供額外的熱控制。然而，在任擇的具體實施例 中，密封的包裝件也可為-g，以提供液流用於其他的應 用，該應用例如微渦輪機、燃燒電池、化學反應器以及催 1295275 化性的燃料破碎機。 裝置結合結構180係形成在支持結構14〇上，覆蓋電介 質航層m及第二電介質層176 ’提供魏絕緣。覆蓋或 遮蓋結合結構184形成在遮蓋物或蓋子182±，且基部或包 5裝件結合結構188形成在基部或包裝件基部186上。在此具 體實施财，裝置結構18G可·—金·♦躲合金用於結 合該石夕沖模至陶竟包裝件或金屬罐，或其他可利用一較軟 且溶點較低的焊錫之裝置等。在任擇的具體實施例中，可 利用該炼結玻璃附著微配褒㈣〇至遮蓋物184及基部186 1〇 h 作為結合結構18G、184及188之該材料將根據用 於支持結構刚、蓋子182及基部186的材料。蓋子182及基 部186可利用不同的陶兗、玻璃或金屬材料，或該等材料的 組合。該等特定的材料將根據例如該所欲維持的壓力；該 微配裝置所曝露的溫度、濕度及其他環境因子；及因包裝 15過程給予該微配裝置之應力；以及所彻的肢密封技 術。當決定用來作為結合結構的材料時，這些相同的因子 也會被考量。在該具體實施例中，密封件181可藉由不同的 技術製造，該技術例如熱壓縮結合或以銅辞合金焊接，以 及其他技術。 20 —種祕點的無機氧化物，例如氧㈣或氧化删可用 來作為結合結構180、184及188，以產生密封件181。在其 他的具體實施例中，可利用陽極接合，附著非石夕製造的微 配裝置⑽至非玻璃製造，或具有一破璃表面的遮蓋物及基 部，以結合至石夕。該微配裝置之碎表面及該遮蓋物或基部 11 1295275 的玻璃表面係放置在二電極之間，以至於應用一適當的極 性電壓通過該材料的界面。在該第一對完全的結合之後， 該剩下的基部或蓋子係隨後以相同的方式結合。該特定的 結合方式將取決於不同的因子，例如該應用的電壓之強度 5及持續時間、在結合期間該二表面的溫度，及結合的區域。 非蒸發性的吸收·料19()也可應用或沈積在遮蓋物182及 基部186的不同部份，於微配裝置1〇〇操作期間，以提供在 密封包裝件中殘餘氣體的抽吸。 參舨第le圖，其係以一橫截面圖顯示本發明之微配裝 1〇置1〇〇的一任擇的具體實施例。在此實施例中，微配裝置1〇〇 係封入密封的包裝件111中，其包括反射鏡層193及195，該 等反射鏡層係分別介於裝置基板130、遮蓋物182及基部186 之間。在該具體實施例中，包裝件lu包括一真空的部份， 藉由減少裝置基板130及周圍環境之間的熱傳送提供額外 15的熱控制，以及一輻射的部份，藉由減少由於輻射至裝置 基板130或由裝置基板130輻射的熱損失，提供進一步的熱 控制。 裝置結合結構180係形成在支持結構140上，覆蓋電介 質鈍化層174及第二電介質層176，其提供電氣絕緣。反射 2〇器結合結構196係形成在第一反射器結構192及第二反射器 結構194上。此外，遮蓋物或蓋子結合結構184係形成在遮 蓋物或蓋子182上，且基部結合結構188係形成在基部或包 裝件底部186。如第11圖之前述具體實施例所顯示，在此具 體實施例中，也可利用其相似的物質及方法，形成包裝件 12 1295275 111。第一反射器層193及第二反射器層195係分別沈積在第 一反射基板192及弟一反射器基板194上。在此具體實施例 中，第一反射器層193及第二反射器層195可由一金屬形 成，該等金屬係例如金、鋁、鎢、銀及鉑。在任擇的具體 5 實施例中，也可利用任何在所欲波長區域具有適當反射性 的金屬。所利用的特定材料將取決於不同的參數，例如操 作的溫度、氧或其他腐蝕性材料是否存在，以及微配裝置 100之特殊的應用。在此具體實施例中第一反射器層193及 第二反射器層195反射由裝置基板13〇放射的熱輻射。 10 在此具體實施例中，該蓋子及頂部反射器之間的反射 基板間隙區域197係維持在低於大氣壓力以下。裝置間隙區 域198可維持在大氣壓力以下，用於該等應用，利用一真空 裝置例如真空感應器。然而，在其他的具體實施例中，裝 置間隙區域198可維持在大氣壓力下或高於大氣壓力，例如 15用於催化反應器或燃料電池。在其他的具體實施例中，裝 置間隙區域198也可為一匣，根據其應用提供氣體或液體的 流體流動，該應用例如微渦輪機、燃料電池、熱機、化學 反應器及催化性的燃料破碎機。非蒸發性的吸收劑材料19〇 也可應用或沈積在遮蓋物1982及基部186的不同部份，以提 20供微配裝置100操作期間在反射器基板間隙區域197中殘餘 氣體的抽吸。 參照第2a圖，其係以一頂視圖顯示本發明之微配裝置 200之任擇的具體實施例。在此具體實施例中，主動裝置234 及基板電氣執跡235係設置在裝置基板230上。在第2a及2b 13 1295275 圖之主動裝置234僅係-單一層，用以簡化該圖形。主動裝 置234包括例如電晶體（包括薄膜電晶體或無定形的 矽電晶體）、二極真空管、邏輯單元，以及感應器、變換器、 電子發射器、輕射熱測定器及超導體高QRF遽波器等，在 5本發明中可個別或結合者。在任擇的具體實施例中，主動 裝置234也可與不同的MEMS裝置一體成型，該MEMS裝置 例如超微流管、反應室、微推進器及促動器等。例如，微 配裝置200可包括一設置在該裝置基板23〇上的微鏡，包括 一沈積在該鏡子上的反射表面。另一實施例係設置在該基 10板上，具有一光吸收表面的一輻射熱測定器或其他輻射檢 驗器。 裝置基板230係設置於形成在支持結構24〇之隙縫242 内部，距支持結構240距離G。如第2a圖所示，熱隔絕結構 220附著在裝置基板230及支持結構240之附著點221。此 15外’熱隔絕結構220具有特定的長度或熱傳導路徑218，測 量附著點221之間的距離，其大於裝置基板230及支持結構 240之間的距離G。在該具體實施例中，熱隔絕結構22〇形成 一手風琴或鋸齒狀之類似結構，以減少裝置基板230及支持 結構240之間的熱傳導，且提供裝置基板230機械性的支 20 持。形成熱隔絕結構220以減少熱隔絕結構220中的張力， 且降低應用在裝置基板230之壓力。如第2a-2b圖之電氣互 連執跡224，係形成在熱隔絕結構220上，且電氣耦合至基 板電氣執跡235。裝置基板230係加熱或冷卻取決於例如利 用該微配裝置200的特定應用。 1295275 參知第3a圖’其係以頂視圖顯示本發明之微配裝置獅 -任擇的具體實施例。在此具體實施例中，裝置基板33〇係 設置在結構340的上方，形成一立式的結構。如第3b圖之橫 截面圖所不，基板係與支持結構距離G。在該具體實施例 5中，熱隔絕結構320係附著在由裝置基板330之底部表面336 所形成的基板附著表面332上。在任擇的具體實施例中，熱 隔絕結構320可附著在其他的點，例如裝置基板33〇的側表 面337。此外，熱隔絕結構320具有特定的長度或熱傳導路 徑318，測量附著點321之間的距離係大於G。藉由利用較長 10的傳導路徑318，裝置基板330可被加熱或冷卻至不同於支 持結構340的溫度，該加熱或冷卻比一直的或短的傳導路徑 更有效率。裝置基板330係加熱或冷卻取決於例如利用微配 裝置200的特定應用。熱隔絕結構320之一任擇的具體實施 例係顯示在第3c圖之橫截面圖中。在此具體實施例中，熱 15 隔絕結構320’包括多數的附著點321’在裝置基板330及支持 結構340。特定長度318’係大於間隔寬度G。 參照第4a-4c圖，其係顯示本發明之熱隔絕結構420a、 420b及420c之任擇的具體實施例之頂視圖。在此具體實施 例中，熱隔絕結構420a、420b及420c包括第一部份426、第 20 二部份427及摺疊部份428，形成一具有至少一摺痕的摺疊 結構。第一部份426及第二部份427係實質上相互平行，形 成一U形的結構。各熱隔絕結構420a、420b及420c分別包括 熱傳導路徑418a、418b及418c，該熱傳導路徑的長度係大 於附著點421之間的直線長度。在此具體實施例中，可形成 15 1295275 具有一實質上膨脹係數相同，且實質上物質的組成相同的 單一層之熱隔絕結構420a、420b及420c。在任擇的具體實 施例中，可根據利用微配裝置2〇〇的特定應用，利用二或多 層形成熱隔絕結構420a、420b及420c。在其他的具體實施 5例中’該熱隔絕結構的截面積係可改變；例如在支持結構 440的附著點421之截面積可較裝置基板43〇的截面積厚。在 其他的實施例中，在該熱隔絕結構之不同位置的截面積可 以改變，諸如摺疊部份428可較第一部份426或第二部份427 薄。 10 參照第兄圖，其係顯示本發明之微配裝置500的一任擇 的具體實施例之頂視圖。在此實施例中，裝置基板53〇及支 持結構540形成一實質上平面的結構，然而，熱隔絕結構52〇 係开》成在該實質上平面的結構上部或外部，如第5b圖之橫 截面所示。此外，在此具體實施例中，形成熱隔絕結構的 15材料不同於裝置基板530及支持結構540。例如，裝置基板 530及支持結構540可由一矽晶圓形成，且該熱隔絕結構可 由二氧化石夕或沈積在該石夕晶圓之氮化物層形成。如其他具 體實施例所描述，熱隔絕結構520減少裝置基板53〇及支持 結構540之間的熱傳導，同時提供機械支持。 20 裳置基板53〇係設置在形成於支持結構540的隙縫542 内’與支持結構540距離G。此外，熱隔絕結構52〇包括熱傳 導路徑518,測量附著點521之間的距離係大於g。在此具體 實施例中，熱隔絕結構520之截面積515係為一致的，提供 一相同的膨脹係數，以及相同的物質組成。在任擇的具體 16 1295275 】中藉由改變熱隔絕結構520的厚度，可改變埶隔絕 結構520的截面積515以協調隔絕結構之熱傳導。再者，在 ”厂體實;^例中’可改變該截面積，諸如藉由沿著該熱 路！518或橫越、通過截面積515或某些其組成物，改 5變氧化石夕或氮化石夕的化學計量，由氧或氮缺乏改變 \ 5氮充足熱隔絕結構由一或多層所形成，具有不 相同的熱膨脹係數，以及不相同的物質組成。在此具體實 ㈣中’熱隔絕結構汹可由任何適合的材料所形成，該等 材料諸如金屬、半導體、無機物或聚合物的材料或該等材 〇料的混合物。例如，電鍍或噴錢沈積金屬薄膜，或旋塗或 網板印刷聚醯亞胺苯環丁烯恰巧係一組可利用的材料。所 利用的該特定材料係取決於利用微配裝置200的特定應用。 參照第6a圖，其係顯示本發明之微配裝置6〇〇的一具體 實施例之頂視圖。在此具體實施例中，熱隔絕結構62〇形成 Μ -¼繞裝置基板63Q的環狀結構。熱隔絕結構㈣減少裳置 基板630及支持結構64〇之間的熱傳導，同時提供機械性的 支持。裝置基板630係設置於形成在支持結構64〇中的隙縫 642内，與支持結構64〇距離G。此外，熱隔絕結構62〇包括 角落的附著點621及在裝置基板630上之附著點621，之間測 20量的熱傳導路徑618，該熱傳導路徑長度618係大於距離〇。 第6b圖之橫截面圖係描述此具體實施例之實質上平面的結 構。然而，如第5a及5b圖顯示的具體實施例所描述，熱隔 絕結構620也可藉該裝置基板及支持基板，於該實質上平面 的結構形成。 17 1295275 5 10 15 20 —第7圖係一具有經整合的真空裝置702之微配裝置的一 魏^貝_，其包括—陽極表面75Q，諸如—顯示器或 ☆大合里儲存4置，當其朝m、光束764形成時，其會 文到電子762的影響。熱祕結構™減少裝置基板73〇及支 持結構740之_熱傳導，同時提供機械性的支持。裝置基 板730係π置㈣成在支持結構中的隙縫7灿。陽極表 面750係與第二電子透鏡元件752簡—預定的距離。微配 裝置7嶋狀-真空包裝件巾（未顯示）。 在此實施例中，經整合的真空裝置7〇2係顯示成一簡化 的部件的形式，且可能是習知技藝中的任何電子發射器結 構，諸如—紡錘尖端或平的發射聽構。第二透鏡元件752 作為一接地擋板。真空裝置7G2係設置在袭置基板73〇之至 少一部份。第一絕緣或電介質層754將第一透鏡元件乃6與 第二透鏡元件752電氣隔離。第二絕緣層758將第一透鏡元 件756與真空I置7〇2電氣隔離。在任擇的具體實施例中， 可利用超過二個的透鏡元件，例如電子束764全部增加的電 子發射岔度或增加的聚焦能力。該透鏡元件及電介質係利 用傳統的半導體加工設備來製造。 如同顯示器，一像素陣列（未顯示）係形成在陽極表面 750，其進一步係典型的排列成紅、藍、綠的順序，然而， 該像素陣列也可為單色。一陣列的發射器（未顯示)係形成在 裝置基板630上，其中該各發射器陣列的元件具有一或多個 作為電子發射器之經整合的真空裝置。該適當信號應用至 一電子透鏡結構包括第一電子透鏡756及第二電子透鏡752 18 1295275 朝/〜二羞置7〇2發射的聚焦電子產生該必需的場梯度，以 及在陽極表面產生聚焦表面。 如同大容量儲存裝置，陽極表面75。典型包括一相變材 ;斗或儲存媒體，其受聚焦光束Μ4之能量改變。該相變材料 5 -般可藉由_聚焦光束—之高功率位準及快速的減少聚 …、光束764之功率位準，使結晶狀態改變為非結晶形的狀態 (未顯示）。該彳目_料可藉由聽光束764的高功率位準Z 緩^減h亥功率位準，由一非結晶形的狀態改變為一結晶 、'二"、員示）利用该相變化在陽極表面750上形成儲存區 或根據所使用的聚焦光束764之功率可為多數相之一。這 些不同的狀態代表儲存區域的資料。 ° 一用於該相變化媒體的示範材料係耗鍺(GeTe)及以 GeTe為主的第三合金。該大容量儲存裝置也包括電子電路 (未』不），在相對於聚焦光束764之—第—及較佳地第二方 15㈣動陽極表面使-單-經整合的真空裝置702,在 陽極表面750讀取及記載於多數的位置。為了讀取儲存於陽 極媒體表面，的資料，一低能量的聚焦光束764係打擊在 媒體表面，使電子流通過該媒體基板76〇，且被-讀取電路 (未顯示)所檢測。檢测的電流量係根據由聚焦光束764打擊 20在摘體表面的非結晶形或結晶形之狀態。 多μ第8圖’其係—電子農置808之示範簡圖，該電 子Α置諸如-電腦系統、電動遊戲、網際網路設備、終端 機、MP3播放機、移動電話或個人數位助理等。電子裝置 8〇8包括微處理器866，諸如名為“噴騰信息、處理機，，的英 19 1295275 特爾處理機，或相容的處理機。也可以利用許多里他存在 的信息處理機。微處理器係電氣連結至記憶裝置⑽，纪情 裝置中包括微處理器可讀取的記憶，利用該微處理器_ 以控制資料，或/及輸人/輸出的功如維持電腦可執行控制 5或命令的能力。記憶裝置868藉由操作微處理器_也可 儲存資料。微處理器866也可以電氣輕合至儲存裝置_ 或/及顯示裝置806。微處理器866、記憶裳置_、、儲存裝 置804及顯示裝置806在本發明中各含有—具體實施例， 如在前述圖式及内文中所顯示之具有熱隔絕結構的裝置基 10 板。 參照第9圖，其係根據本發明之具體實施例，製造一 微配裝置的方法之流程圖。第1〇a_1〇h圖係描述用來製造 一微配裝置的方法，其係為了更清楚並瞭解本發明。實施 的尺寸係非以等比例縮小，且為更清楚指出該方法，某些 15 特徵係擴大。 基板形成方法990係用於在該裝置基板上形成該基 板，及產生該支持結構。如第1〇a圖之橫截面圖所示，在此 具體實施例中，晶圓1〇7〇係一厚度約2〇〇-8〇〇微米之單一結 曰曰矽基板。然而，在任擇的具體實施例中，可利用其他的 2〇材料及厚度。例如碎化鎵、玻璃及聚合物基板僅係可用於 本發明之少數任擇的材料。因此，晶圓1070係不限於典型 的曰曰圓尺寸’且處理成與習知矽晶圓不同形式及尺寸者可 祕一聚合物薄板或薄膜，或玻璃薄板，或甚至-單_結 曰曰薄板或基板。 20 1295275 第1〇b圖之橫截面圖中利用裝置結構產生方法992，在 ”亥微配裝置上產生MEMS結構或主動裝置或兩者1072。根 據利用微配装置的特定應用，可產生任何的MEMS結構， 例如’ MEMS結構可包括轉換器、促動器、感測器及閥等， 5此外’裝置結構產生方法992也包括產生不同的電路，諸如 電晶體、邏輯電路及記憶晶胞，鈍性裝置諸如電容器、電 阻器及誘導器。為了更清楚暸解，在第l〇b圖中該等裝置係 以—單一層代表。該特定的裝置及電路的產生，仍根據利 用微配裝置的特定應用。一般來說，該電路係利用習知的 10 IC加工設備及方法來製造。利用體或表面的微型機制或結 合其兩者形成該MEMS結構。例如一經整合的壓力感測器 一般係利用1C製程來製造，以產生該驅動及分析電路，接 著藉由微型機制由該晶圓的背部產生一微型機械的橫板。 其他的實施例包括利用1C製程形成的紅外線感測分析陣 15列，以形成熱電偶及其他電路，接著藉由微型機制產生該 感測陣列’或製造一在該高頻範圍操作的放大器，利用 CMOS技藝製造該10放大器及以微型機制產生一具有適當 共振頻率的電感器。裝置結構產生方法992也包括用於電氣 軌跡s及相連襯墊的沈積及圖案形成，以提供用作信號及功 20 率的路線以改變部份該微配裝置。 利用熱隔絕結構界定方法994以界定該熱隔絕結構的 形狀及結構，儲如所欲之熱傳導路徑及附著點。此外，祀 據利用微配裝置200的特定應用’熱隔絕結構界定方法 也可利用來界定該裝置基板；及該支持結構。如第日 21 1295275 之橫截面所示，電介質鈍化層1074及蝕刻界定層⑺冗係 沈積覆蓋石夕基板1070及MEMS或電子裝置或其兩者 1072。在任擇的具體實施例中，可根據製造的特定裝置及 利用微配裝置200的特定應用，在裝置結構產生製程期間 5沈積電介質鈍化層1074及蝕刻界定層1076。可利用^積的 技術諸如電漿輔助化學氣相沈積系統(PECVD)、濺鍍、化 學蒸汽沈積以沈積耐火電介質，諸如二氧化矽、氮化矽或 碳化矽等。在任擇的具體實施例中，可利用旋塗、淋幕塗 佈或網板印刷形成一聚合物電介質鈍化層，諸如聚醯亞胺 10或苯環丁烯恰巧係一組實施例。在沈積之後，許多平面化 方法，諸如化學機械方法(CMP)可用於該等應用中，以獲得 所欲之平面化電介質層。如第10c圖之橫截面圖所示，蝕 刻界定層1076係沈積在矽基板1070的背面或相反面。在 此具體實施例中，钱刻界定層1076係一氮化石夕層，然而， 15在任擇的具體實施例中，也可根據不同的參數諸如利用特 定基板材料及利用特定蝕刻劑，運用其他的耐火材料例如 一氧化碎或叙化秒或堵如光阻材料或聚酿亞胺之聚合材料 形成该熱隔絕結構。在第l〇d圖之橫截面圖所示，在餘刻 界定層1076利用習知的光微影技術及方法形成圖案，以產 20生孔洞1〇78。孔洞1078的尺寸及形狀係根據不同的參數諸 如用來蝕刻晶圓1070之特定蝕刻劑，以及該晶圓或基板的 材料。在任擇的具體實施例中，可在電介質鈍化層1〇74或 二者（晶圓及電介質純化層）形成孔洞1078。 22 1295275 利用熱隔絕結構形成方法996,以形成或一般地姓刻晶 圓麵及產生熱隔絕結構刪、裝置基板刪 5 10 15 20 構1040。例如’當所欲-垂直或直角側壁時，一可利用： 雜刻。任擇-各向異_濕，陶，諸如氫氧化雖⑽ 可用來蝕刻-(110)定位的矽晶圓，也產生垂直側壁。再者， -各向異性的濕姓刻諸如K0H或四甲基氫氧化銨 晶圓，藉由該(111) 結晶面之較慢_速度以產生具有不同斜度側壁的結構。 在其他具體實施财，當所欲更複雜之結構時，也可利用 濕性及乾錄刻的組合。再者，如第l〇e圖所示，可利用 其他方法’諸如純_法、反舰離子_法及離子研 磨包括聚祕子束產生圖案，形成熱隔絕結構1謂、裝置 基板麵及支持結構_。如第ι_所示，在形成熱隔 絕結構刪形狀後，可歸部份電介祕化層刪及 餘刻界定層1G76。在此具體實施财，電介魏化層術4 及蚀刻狀層1〇76仍在支持結構购上，以說明附加的 驟然而S任擇的具體實施例中，根據不同的參 數’諸如在該微喊置的不同部份所欲賴及電氣隔離特 性，该等層可以完全的移除或在選擇性的區域留下。 利用包裝件形成方法"8以產生-真空包裝件，根據 利用微配裝置20G的特定應用產生—理想的真空包裝件， 以減少熱或冷對流。如第1()g圖之橫截面圖所示，裝置結 口、，、。構1080係形成在支持結構1G4G上，覆蓋電介質純化 層1074及蝕刻界定層1〇76。電介質鈍化層 1074及蝕刻界 23 1295275 定層1076提供電氣隔離，以及減少該包裝件及支持結構 1040之間的熱的傳導。裝置結合結構1〇8〇可能為一金_石夕 共炼合金用於結合一矽沖模至一陶瓷包裝件或金屬罐，或 其可為一較軟且溶點較低的焊錫，所列舉僅所使用之材料 5的數例。遮蓋物或蓋子結合結構1〇84係形成在遮蓋物或蓋 子1082上，且基部或包裝件基部結合結構1〇88係形成在 基部或包裝件基部1086上。 用於裝置結合結構1080、遮蓋物結合結構1084及基部 結合結構1088的材料，係根據用於晶圓1〇7〇、遮蓋物1〇82 10及基部1086的材料。遮蓋物1082及基部1〇86可利用不同 的，陶瓷、玻璃或金屬材料。該特定的材料係根據例如， 所欲維持的壓力、該微配裝置將曝露之溫度、濕度及其他 環境因子、由於包裝件製程所給予該微配裝置的應力量， 以及所利用的特密封技術。在決定結合結構所利用之材料 15時，相同因子也需再考量，密封件腦可藉由不同的技術 來製造，該等技術諸如熱壓縮、銅鋅焊接、陽極接合及其 他技術。 【圖式簡單說明】 第la圖係根據本發明之一具體實施例的微配裝置 20視圖； ' 第lb圖係根據本發明之—鍾實施例顯示第ia圖之 該微配裝置之橫截面圖； 第lc圖係根據本發明任擇的具體實施例，顯示在第^ 圖之該微配裝置的橫截面圖； 24 1295275 第Id圖係根據本發明任擇的具體實施例，顯示在第la 圖之該微配裝置的橫截面圖； 第le圖係根據本發明任擇的具體實施例，顯示在第la 圖之該微配裝置之橫截面圖； 5 第2 a圖係根據本發明任擇的具體實施例之一微配裝置 的頂視圖， 第2b圖係根據本發明任擇的具體實施例，顯示在第2a 圖之該微配裝置之橫截面圖； 第3a圖係根據本發明任擇的具體實施例之一微配裝置 10 的頂視圖， 第3b圖係根據本發明之一具體實施例，顯示在第3a 圖之該微配裝置之橫截面圖； 第3c圖係根據本發明之一具體實施例，顯示在第3a 圖之該微配裝置之橫截面圖； 15 第4a圖係根據本發明任擇的具體實施例之一熱隔離結 構的頂視圖， 第4b圖係根據本發明任擇的具體實施例之一熱隔離結 構的頂視圖； 第4 c圖係根據本發明任擇的具體實施例之一熱隔離結 20 構的頂視圖； 第5a圖係根據本發明任擇的具體實施例之一微配裝置 的頂視圖， 第5b圖係顯示於第5a圖之該微配裝置之橫截面圖； 25 1295275 第6a圖係根據本發明任擇的具體實施例之· 的頂視圖； 微配裝置 顯示於第“圖之該微配裝置之橫戴面圖· 第圖係根據本發明任擇的具體實施例之—具 5成形的真空裝置之微配裝置之橫截面圖； 體 第8圖係根才康本發明之一具體實施例之一微配 示意流圖； 置的 第9圖係根據本發明之一具體實施例製造一微配f 的方法之流程圖；以及 Ί 10 第l〇a_1〇h圖係創造本發明之具體實施例的不同舟 之截面圖。 > ~ 【圖式之主要元件代表符號表】 100...微配裝置 140…支持基板 110...包裝件 142…支持結構 111...包裝件 174···電介質鈍化層 115...橫截面區域 176…第二電介質層 115’…橫截面區域 180···裝置結合結構 118...熱傳導路徑 181···密封件 120…熱隔絕結構 182...遮蓋物 120’…熱隔絕結構 184···結合結構 121.··附著點 186··.基部 130...裝置基板 188···結合結構 130’…裝置基板 190…非蒸發性的吸收劑材料 140...支持基板 192···第一反射器結構 26 Ϊ295275 193.··第一反射器層 330…裝置基板 194…第二反射器結構 332...基板附著表面 195.··第二反射器層 336...底部表面 196...反射器結合結構 337...側表面 197...反射基板間隙區域 340…支持結構 198...裝置間隙區域 418a···熱傳導路徑 200…微配裝置 418b...熱傳導路徑 218…熱傳導路徑 418c...熱傳導路徑 220…熱隔絕結構 420a…熱隔絕結構 220’…熱隔絕結構 420b…熱隔絕結構 221...附著點 420c…熱隔絕結構 224...電氣互連執跡 421...附著點 230...裝置基板 426…第一部份 234…主動裝置 427...第二部份 235...電氣執跡 428…摺疊部份 240...支持結構 430...裝置基板 242…隙縫 440…支持結構 300…微配裝置 500...微配裝置 318...熱傳導路徑 515…截面積 318’…熱傳導路徑 518…熱傳導路徑 320…熱隔絕結構 520…熱隔絕結構 320’…熱隔絕結構 521...附著點 321...附著點 530…裝置基板 32Γ...附著點 540…支持結構 27 1295275 542…隙縫 808…電子裝置 618…熱傳導路徑 866…微處理器 620...熱隔絕結構 868…記憶裝置 621...附著點 990...基板形成方法 621’…附著點 992…裝置結構產生方法 630...裝置基板 994...熱隔絕結構界定方法 640…支持結構 996...熱隔絕結構形成方法 642...隙縫 998…包裝件形成方法 700…微配裝置 1020…熱隔絕結構 702...真空裝置 1030…裝置基板 720…熱隔絕結構 1040…支持結構 730...裝置基板 1070...晶圓 740...支持結構 1072…MEMS結構及/或主動 742...隙縫 裝置 750…陽極表面 1074...電介質鈍化層 752...第二透鏡元件 1076...钱刻界定層 754...電介質層 1078...孔洞 756···第一透鏡元件 1080…裝置結合結構 758··.第二絕緣層 1081...密封件 760…媒體基板 1082...遮蓋物 762…電子 1084...遮蓋物結合結構 764.··聚焦光束 1086...基部 804…儲存裝置 806…顯示裝置 1088...包裝件基部結合結構 28

Claims (1)

1. Ϊ295275 第92121486號專利申請案 申請專利範圍修正本 96.11.28 拾、申請專利範圍： 1. 一種微配裝置，其包括 一支持結構； 一裝置基板，其設置在與該支持結構距離G;以及 5 至少一熱隔絕結構，其具有一特定的長度，該至少一熱 隔絕結構熱耦合至該裝置基板及該支持結構，其中該特 定的長度係大於距離G。 2. 如申請專利範圍第1項之微配裝置，其中該至少一熱隔 絕結構進一步包括一至少具有一摺痕之摺疊結構。 10 3.如申請專利範圍第1項之微配裝置，其中裝置基板進一 步包含設置在該裝置基板上之至少一微流體通道。 4. 如申請專利範圍第1項之微配裝置，進一步包括設置在 該裝置基板上之至少一主動裝置。 5. 如申請專利範圍第1項之微配裝置，進一步包括一封入 15 該裝置基板的包裝件，該包裝件具有一真空的部份及一 流體流動部份，其中在一低於大氣壓的壓力下，係密封 該真空部份。 6. 如申請專利範圍第1項之微配裝置，進一步包括設置在 該裝置基板上之一真空裝置，該真空裝置具有一電子發 20 射器。 7. —種儲存裝置，包括： 至少一申請專利範圍第6項之微配裝置；以及 29 Ϊ295275 一儲存媒體，該儲存媒體接近該至少一電子裝置，且該 儲存媒體具有一儲存區域處於多數狀態之一以代表儲存 在該儲存區域的資料。 8. —種電腦系統，包括： 5 一微處理器； 一電子裝置，該電子裝置包括至少一申請專利範圍第1 項之微配裝置，該微配裝置耦合至該微處理器；以及 記憶裝置，其耦合至該微處理器，該微處理器可操作執 行來自該記憶裝置的命令，以轉換該記憶裝置與該電子 10 裝置之間的資料。 9. 如申請專利範圍第8項之電腦系統，其中該微處理器進 一步包括一微配裝置，該微配裝置具有： 一支持結構； 一裝置基板，其設置在與該支持結構距離G;以及 15 至少一熱隔絕結構，其具有一特定的長度，該至少一熱 隔絕結構熱耦合至該裝置基板及該支持結構，其中該特 定的長度係大於距離G。 10. —種微配裝置，其包括： 一裝置基板； 20 支持該裝置基板的元件；以及 減少該裝置基板及支持結構之間的熱傳導的元件。 11. 一種製造一微配裝置的方法，包括： 形成一支持結構； 界定一與該支持結構距離G的裝置基板；以及 30 1295275 形成至少一熱隔絕結構，具有一大於該距離G之特定 長度，且熱耦合至該裝置基板及該支持結構。 12.如申請專利範圍第11項之方法，其中形成至少一熱隔 絕結構，進一步包括一具有至少一摺痕的折疊結構。 5 13. —種微配裝置，其係根據申請專利範圍第12項之方法所 製造。 14.如申請專利範圍第11項之方法，其中形成至少一熱隔 絕結構，進一步包括形成該至少一熱隔絕結構之截面 積，該截面積係可變的。 10 15.如申請專利範圍第11項之方法，其中界定該裝置基板 進一步包括在該裝置基板上形成至少一微流體通道。 16.如申請專利範圍第11項之方法，其中形成該支持結構 進一步包括在該支持結構形成一隙縫，以該裝置基板設 置在該隙縫内，形成一實質上平面的結構。 15 17.如申請專利範圍第11項之方法，其更進一步包括在該 裝置基板與該至少一熱隔絕結構周圍形成一包裝件，該 包裝件具有一真空部份及一流體流動部份，其中該真空 部份在低於大氣壓的壓力下密封。 18. —種微配裝置，其係根據申請專利範圍第17項的方法 20 製造。 19. 如申請專利範圍第11項之方法，其中形成該包裝件進 一步包括： 插入一反射表面於一遮蓋物與該裝置基板之間；以及 形成一外部真空包裝件，封入該反射表面。 31 Ϊ295275 20· —種微配裝置，其係根據申請專利範圍第11項的方法製 造。 32 1295275 柒、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（la )圖。 (二) 本代表圖之元件代表符號簡單說明： 100…彳啟配裝置 118…熱傳導路徑 120…熱隔絕結構 121...附著點 140…支持基板 142…支持結構 捌、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：