微机电系统及其制造方法

专利名称：微机电系统及其制造方法

技术领域：

本发明涉及一种微机电系统，特别是涉及一种避免干扰的微机电系统 及其制造方法。

背景技术：

微机电系统(MEMS)系一种结合表层和体块的微加工技术，已被广泛 应用于机械式滤波器、加速器、回转仪、光调变器及射频(RF)被动组件。 一般而言，微机电系统包括电路及微结构二部分，如美国专利第5717631号 所揭示的微机电结构及其制造方法，在释放该微结构时，会对邻近该微结 构的电路或其它结构的下方基板产生下切(undercut)，因此必须精确地 控制制程参数，以防止过度蚀刻造成邻近该微结构的电路或其它结构的下 方基板被完全下切而损坏。此外，不同电路所产生的噪声会经由基板传导， 导致电路之间彼此干扰，习知常利用保护环(guardring)或是将容易产生 噪声的电路布局在较远的地方，来降低电路之间的干扰，然而，保护环系 藉由在基板上形成井区(wellarea)来隔绝噪声，其隔绝噪声的效果有限， 而将容易产生噪声的电路布局在较远的地方则会造成芯片面积的消耗，造 成成本的增加及不利于微型化。

因此， 一种不会增加制造成本且可降低干扰及防止过度蚀刻的微机电 系统及其制造方法，乃为所冀

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提供一种低干扰的微机电系统及其 制造方法。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种防止基板过度蚀刻的微机 电系统及其制造方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案包括 一种微机电系统包括 一微结构， 一电路，以及一沟渠位于该微结构及该电路之间以隔离该微结 构及该电路，防止该微结构被释放时产生过度蚀刻造成该电路的特性劣化。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案还包括 一种微机电系统包 括一结构区块至少具有一微结构， 一电路区块至少具有第一及第二电路， 以及一沟渠位于该第一及第二电路之间以隔离该第一及第二电路，避免该 第一及第二电路之间的干扰。

根据本发明， 一种微机电系统的制造方法包括进行一前制程以在一基 板上至少形成一微结构， 一电路， 一金属层位于该微结构与该电路的顶部， 以及一绝缘层覆盖该微结构与该电路，进行第一蚀刻制程以移除未被该金 属层覆盖的该绝缘层，进行第二蚀刻制程以移除部分未被该金属层覆盖的 该基板，形成一屏蔽在该基板上以覆盖该电路并暴露出该微结构，以及进 行第三蚀刻制程以从该基板释放该微结构。

根据本发明， 一种微机电系统的制造方法包括进行一前制程以在一基 板上至少形成一微结构， 一电路，以及一绝缘层覆盖该微结构与该电路， 形成第一屏蔽在该绝缘层上以覆盖该微结构及该电路，进行第一蚀刻制程 以移除未被该第一屏蔽覆盖的该绝缘层，进行第二蚀刻制程以移除部分未被该第一屏蔽覆盖的该基板，形成一第二屏蔽在该基板上以覆盖该电路并 暴露出该微结构，以及进行第三蚀刻制程以从该基板释放该微结构。

本发明藉由位于电路之间的沟渠降低电路之间的干扰，使微机电系统 的干扰减至最低，并藉由位于微结构与电路之间的沟渠防止基板的过度蚀 刻，以避免电路的特性劣化，以及电路与微结构之间的干扰，由于该些沟 渠在释放微结构的过程中产生，因此可在不增加制程的复杂度及成本的情 形下，同时达到释放微结构、降低干扰及防止过度蚀刻的目的。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明

图1是根据本发明的第一个实施例；

图2是前制程形成图1所示结构后的示意图3是暴露出基板表面后的示意图4是形成沟渠后的示意图5是形成屏蔽后的示意图6是释放微结构后的示意图7是去除屏蔽后的示意图8是在绝缘层上形成屏蔽后的示意图9是暴露出基板表面后的示意图10是形成沟渠后的示意图11是根据本发明的第二个实施例；

图12是前制程形成图11所示结构后的示意图；以及图13是释放微结构后的示意图。

图中附图标记为100 —微机电系统；102 —微结构；104—电路；106 一电路；108 —沟渠；IIO —结构区块；112—电路区块；202_基板；204 —

绝缘层；206 —金属层；208 —绝缘层；210—金属层；212 —绝缘层；213 —

表面；214—凹槽；215 —表面；216 —凹槽；217_表面；218 —凹槽；220

一屏蔽；222 —屏蔽；300 —微机电系统；302—微结构；304—沟渠；306_ 电路；402—基板；404 —绝缘层；406 —金属层；408 —绝缘层；410 —金属 层；412 —绝缘层；418_凹槽；420—屏蔽。

具体实施例方式

图l系根据本发明的第一个实施例，微机电系统ioo包括一结构区块iio 至少具有一微结构102， 一电路区块112至少具有电路104及106，以及一沟 渠108位于电路104及106之间，以隔离电路104及106避免彼此之间的干扰。 在一范例中，电路106为一数字电路或是其它容易造成高噪声的电路(例如 震荡器)，其产生的噪声经由沟渠108隔离以避免经由基板传至电路区块112 中的其它电路(例如电路104)以降低微机电系统100中的干扰。在另一范 例中，电路106为一需要避免噪声干扰的电路，电路区块112中的其它电路 (例如电路104)产生的噪声经由沟渠108隔离以避免对电路106造成干扰。

图2至图7系本发明的微机电系统的制造方法的实施例，以沿图1中AA" 方向的剖面为例说明。参照图2，进行一前制程在基板202上形成如图1所示 的微机电系统100，例如进行一互补金属氧化物半导体(CMOS)制程，以在 基板202上形成微结构102、电路104及106、以及绝缘层(例如氧化层)212覆盖微结构102及电路104、 106，其中微结构102位于结构区块110中，电路 104及106位于电路区块112中，以及微结构102及电路104、 106由包括绝缘 层204 (例如氧化层)、金属层206、绝缘层208 (例如氧化层)及金属层210 的结构配置而成。参照图3，藉金属层210进行一蚀刻制程，例如一非等向 性蚀刻，以去除未被金属层210覆盖的绝缘层212以暴露出基板202的表面 213、 215与217以及微结构102及电路104与106。参照图4，藉金属层210进 行另一蚀刻制程，例如一非等向性蚀刻，以去除部份未被金属层210覆盖的 基板202，形成凹槽214、 216及218。参照图5，在基板202上形成屏蔽220以 暴露出微结构102及凹槽214、 216。参照图6，藉屏蔽220进行一蚀刻制程， 例如一等向性蚀刻制程，以从基板202释放出微结构102形成一悬浮结构。 参照图7，去除屏蔽220形成如图1所示的结构，凹槽218即为图1中的沟渠 108。在本实施例中，凹槽218系在释放微结构102的过程中形成，因此，可 利用现有的制程形成具有低干扰的微机电系统。在一实施例中，屏蔽220系 经由形成一绝缘层(例如光阻层)覆盖基板202，以及图案化该绝缘层而形 成。

在不同的实施例中，凹槽214、 216及218可经由图8至图10的步骤产生。 参照图8，于前制程完成后在绝缘层212上形成屏蔽222覆盖微结构102及电 路104、 106。参照图9，藉屏蔽222进行一蚀刻制程，例如一非等向性蚀亥ij， 以去除未被屏蔽222覆盖的绝缘层212以暴露出基板202的表面213、 215与 217。参照图IO，藉屏蔽222进行另一蚀刻制程，例如一非等向性蚀刻，以 去除部份未被屏蔽222覆盖的基板202，形成凹槽214、 216及218，随后去除屏蔽222，以暴露出微结构102及电路104与106。之后经由图5至图7的步骤 释放微结构102同时形成图1中的沟渠108。同样地，由于图1中的沟渠108系 在释放微结构102的过程中形成，因此，可利用现有的制程形成具有低干扰 的微机电系统。在一实施例中，屏蔽222系经由形成另一绝缘层(例如光阻 层)覆盖绝缘层212，以及图案化该另一绝缘层而形成。

图ll系本发明的第二个实施例，微机电系统300包括一微结构302， 一 电路306，以及一沟渠304位于微结构302与电路306之间，以隔离微结构302 及电路306，防止微结构302被释放时产生过度蚀刻造成电路306的特性劣 化，以及电路306与微结构302之间的干扰。

以沿图11中BB"方向的剖面说明微机电系统300的制造方法。如图12所 示，进行一前制程在基板402上形成如图11所示的微机电系统300，例如进 行一互补金属氧化物半导体(CMOS)制程，以在基板402上形成微结构302、 电路306、以及绝缘层(例如氧化层)412覆盖微结构302及电路306，其中 微结构402及电路306由包括绝缘层(例如氧化层)404、金属层406、绝缘 层(例如氧化层)408及金属层410的结构配置而成。之后的制程步骤如同 图3至图10，在此不再重述。如图13所示，凹槽418即为为图11中的沟渠304， 值得注意的是，在微结构302被释放时，基板402的横向蚀刻会被凹槽418中 的屏蔽420阻挡，因此即使释放微结构302的制程参数控制不佳(例如蚀刻 时间过长)，电路306的下方基板亦不会产生下切现象，而防止了过度蚀刻 的产生。

在不同的实施例中，沟渠于可位于微结构与电路之间以及不同的电路之间，或任需要被隔离的区块与其它区块之间，利用前制程产生对应的结

构，经由图3至图7的制程步骤形成所需的构渠，以同时达到释放微结构、 减少干扰及防止过度蚀刻的目的。

权利要求

1. 一种微机电系统，其特征是该系统包括一微结构；一电路；以及一沟渠，位于该微结构及该电路之间，以隔离该微结构及该电路，防止该微结构被释放时产生过度蚀刻造成该电路的特性劣化，以及避免该电路与该微结构之间的干扰；其中，该沟渠系在释放该微结构的过程中产生。

2. —种微机电系统，其特征是该系统包括 一结构区块，至少具有一微结构； 一电路区块，至少具有第一及第二电路；以及一沟渠，位于该第一及第二电路之间，以隔离该第一及第二电路，避 免该第一及第二电路之间的干扰；其中，该沟渠系在释放该微结构的过程中产生。

3. —种微机电系统的制造方法，其特征是该制造方法包括下列步骤 进行一前制程，在一基板上至少形成一微结构， 一电路，以及一绝缘层覆盖该微结构与该电路，该微结构与该电路的顶部具有一金属层； 进行第一蚀刻制程，以移除未被该金属层覆盖的该绝缘层； 进行第二蚀刻制程，以移除部分未被该金属层覆盖的该基板； 形成一屏蔽在该基板上，以覆盖该电路并暴露出该微结构；以及 进行第三蚀刻制程，以从该基板释放该微结构。

4. 根据权利要求3所述的微机电系统的制造方法，其特征是其中该进行该前制程的步骤包括进行一互补金属氧化物半导体制程以形成该微结构 及该电路。

5. 根据权利要求3所述的微机电系统的制造方法，其特征是其中该形 成该屏蔽的步骤包括下列步骤形成一第二绝缘层覆盖该基板；以及 图案化该第二绝缘层以形成该屏蔽。

6. 根据权利要求5所述的微机电系统的制造方法，其特征是其中该形 成该第二绝缘层的步骤包括形成一光阻层覆盖该基板。

7. —种微机电系统的制造方法，其特征是该制造方法包括下列步骤 进行一前制程，在一基板上至少形成一微结构， 一电路，以及一绝缘层覆盖该微结构与该电路；形成第一屏蔽在该绝缘层上，以覆盖该微结构及该电路； 进行第一蚀刻制程，以移除未被该第一屏蔽覆盖的该绝缘层； 进行第二蚀刻制程，以移除部分未被该第一屏蔽覆盖的该基板； 形成一第二屏蔽在该基板上，以覆盖该电路并暴露出该微结构；以及 进行第三蚀刻制程，以从该基板释放该微结构。

8. 根据权利要求7所述的微机电系统的制造方法，其特征是其中该进 行该前制程的步骤包括进行一互补金属氧化物半导体制程以形成该微结构 及该电路。

9. 根据权利要求7所述的微机电系统的制造方法，其特征是该制造方 法更包括去除该第一屏蔽。

10. 根据权利要求7所述的微机电系统的制造方法，其特征是其中该形成该第一屏蔽的步骤包括下列步骤形成一第二绝缘层覆盖该绝缘层；以及 图案化该第二绝缘层以形成该第一屏蔽。

11. 根据权利要求10所述的微机电系统的制造方法，其特征是其中该 形成该第二绝缘层的步骤包括形成一光阻层覆盖该绝缘层。

12. 根据权利要求7所述的微机电系统的制造方法，其特征是其中该 形成该第二屏蔽的步骤包括下列步骤形成一第二绝缘层覆盖该基板；以及图案化该第二绝缘层以形成该第二屏蔽。 .

13. 根据权利要求12所述的微机电系统的制造方法，其特征是其中该形成该第二绝缘层的步骤包括形成一光阻层覆盖该基板。

全文摘要

本发明公开了一种微机电系统及其制造方法，该微机电系统包括一微结构，一电路，以及一沟渠位于该微结构及该电路之间以隔离该微结构及该电路，防止该微结构被释放时产生过度蚀刻造成该电路的特性劣化。该微机电系统的另一技术方案包括一结构区块至少具有一微结构，一电路区块至少具有第一及第二电路，以及一沟渠位于该第一及第二电路之间以隔离该第一及第二电路，避免该第一及第二电路之间的干扰。本发明藉由在基板上形成沟渠，以避免电路之间的干扰以及防止释放微结构时基板的过度蚀刻。

文档编号B81B3/00GK101428751SQ1016982

公开日5月13日 申请日期11月7日 优先权日11月7日

发明者叶力垦, 邱奕翔 申请人:微智半导体股份有限公司