TWI434802B - 具電性絕緣結構之微機電裝置及其製造方法 - Google Patents

Description

具電性絕緣結構之微機電裝置及其製造方法

本發明係關於具電性絕緣結構之微機電裝置及其製造方法，且特別是一種具有多重電性通道(multi-path electrical interconnection)之微機電裝置。

近年來，由於微機電感測裝置(MEMS Sensor)大量應用於消費性電子產品(例如MEMS動作感測元件應用於手機或MEMS陀螺儀應用於互動輸入式遊戲產品)，使得微機電感測裝置需具備優勢的競爭力(例如小的產品體積或低的製造成本)，才能順利進入消費性電子產品的市場。

美國蘋果公司在今年(2010年)產品發表會中，正式宣佈i-Phone 4G的手機內置了3軸的MEMS陀螺儀(Gyro)，而讓手機具備了更真實互動進戲的功能。此一趨勢代表著MEMS陀螺儀產品市場將進入高速成長期。因此，更高的感測靈敏度及更低的成本，將會是MEMS陀螺儀產品在高速成長市場中的關鍵競爭因素。

圖1A係一傳統陀螺儀簡化示意圖之上視圖(未繪出位於基板16上的固定式梳狀結構及位於一質量塊11上或外圍框架13上的移動式梳狀結構)，又圖1B係沿圖1A中1-1剖面線之剖面圖。陀螺儀10包含一基板16、一質量塊11、複數個第一彈簧12、一外圍框架13、複數第二彈簧14及複數個支撐座15。該複數個第一彈簧12連接該質量塊11及該外圍框架13，又該外圍框架13圍繞該複數個第一彈簧12及該質量塊11。該 複數個第二彈簧14連接該外圍框架13及該複數個支撐座15。該複數個支撐座15環設於該複數個第二彈簧14及該外圍框架13之周側，且固定於該基板16上。

當該陀螺儀10於使用狀態時，需要對該外圍框架13及該質量塊11分別施加一電壓。然後驅動該外圍框架13沿圖中X軸方向來回規律振動，藉以驅動該質量塊11於X軸方向上位移運動。該外圍框架13上的移動式梳狀結構(圖未示)及基板16上的固定式梳狀結構(圖未示)會感測到外圍框架13振動所產生的電性訊號，並傳送給外部的ASIC晶片，然後透過ASIC晶片中的電路，重新驅動該外圍框架13，並使其能在預期的頻率範圍內穩定振動。

若該陀螺儀10感測到Z軸方向(垂直XY平面)上有角速度之改變，則該質量塊11於Y軸方向上同時產生位移運動。此時該質量塊11上的移動式梳狀結構(圖未示)及基板16上的固定式梳狀結構(圖未示)會因位移而產生另一電性訊號，然後傳送給ASIC晶片進行訊號處理，進而計算出角速度的大小。

此外，為有效驅動外圍框架13，需對外圍框架13施加一較高的電壓。但為使質量塊11在感測角速度時，有較佳的靈敏度，需對質量塊11施加一較低的電壓。但因傳統陀螺儀10之外圍框架13與質量塊11都使用相互重疊且電性連接之電性通道，如圖1A及1B中所示a及b箭頭代表之電性通道。因此只能對外圍框架13與質量塊11施加相同的電壓，而無法個別對外圍框架13及質量塊11施加不同的電壓。

美國專利US 6,239,473、US6,433,401及US6,291,875中均 提出以垂直方向(Z方向)之絕緣層、隔離溝槽及懸臂結構形成一電性通道獨立的質量塊或兩個電性通道相互獨立的質量塊。但該懸臂結構係以蝕刻製程形成懸臂下方之空隙，因此無法形成尺寸較大之懸臂或懸空塊體，例如加速度計或陀螺儀之質量塊。此外，因隔離溝槽製程限制，並無法應用於圖1中陀螺儀10之彈簧12及14，意即該質量塊11和該外圍框架13之輸出電性訊號仍會經過如陀螺儀10之彈簧12及14般之相互重疊之電性通道。

本發明一實施例揭示一種具電性絕緣結構之微機電裝置，其包含一基板、一第一運動件、一第二運動件、複數個第一彈簧、複數個第二彈簧、複數個支撐座及一絕緣層。該基板包括複數個金屬接合區，其係設置於該基板的上表面。該絕緣層分別將該第一運動件、該第二運動件、各該支撐座、各該第一彈簧及各該第二彈簧分隔成相對應之第一導電部及第二導電部。該第一彈簧之該第一導電部分別連接該第一運動件之該第一導電部及該第二運動件之該第一導電部，又該第二彈簧之該第一導電部分別連接該第二運動件之該第一導電部及該支撐座之該第一導電部。該第一運動件包括一連接其第一導電部及第二導電部之第一導電通柱。該第二運動件包含一第一隔絕部，該第一隔絕部分隔該第二運動件之第二導電部為一外導電區及一內導電區。至少一該支撐座包 括一第二隔絕部及一第二導電通柱，該第二隔絕部分隔該支撐座之第二導電部為一外導電區及一內導電區，該第二導電通柱連接該支撐座之外導電區及第一導電部。各該支撐座之外導電區及內導電區分別固定於一該金屬接合區。該第一彈簧之該第二導電部分別連接該第一運動件之該第二導電部及該第二運動件之該內導電區。該第二彈簧之該第二導電部分別連接該第二運動件之該外導電區及該支撐座之該內導電區。

本發明另一實施例揭示一種具電性絕緣結構之微機電裝置，其包含一基板、至少一運動件、複數個彈簧、及複數個支撐座及一絕緣層。該基板包括複數個金屬接合區，其係設置於該基板的上表面。該複數個彈簧分別連接該支撐座及該運動件。該絕緣層將該運動件、各該支撐座、及各該彈簧分別分隔成相對應之第一導電部及第二導電部。至少一該支撐座包括一隔絕部及一導電通柱，該隔絕部分隔該支撐座之第二導電部為一外導電區及一內導電區，該導電通柱連接該支撐座之外導電區及第一導電部，各該支撐座之外導電區及內導電區分別固定於一該金屬接合區。該彈簧之該第一導電部連接該支撐座之該第一導電部，又該彈簧之該第二導電部連接該支撐座之該內導電區。

本發明另一實施例揭示一種具電性絕緣結構之微機電裝置之製造方法，包含步驟如下：提供一絕緣層覆矽晶圓，其中該絕緣層覆矽晶圓包含依序堆疊之一元件層、一絕緣層及一處理層； 蝕刻該元件層中間區域以形成一凹部及至少一凸部；於該凸部蝕刻出一第一隔絕溝槽及於該凹部蝕刻出一第二隔絕溝槽，其中該第一隔絕溝槽及該第二隔絕溝槽係延申至該絕緣層；將該凸部與一基板結合；薄化該處理層；於該處理層上對應該第一隔絕溝槽之外側處蝕刻出複數個第一孔洞，及於該處理層上對應該第二隔絕溝槽中間處蝕刻出至少一個第二孔洞，其中該複數個第一孔洞及該第二孔洞係延伸至該元件層；填入導電物於該複數個第一孔洞及該第二孔洞；以及蝕刻該凹部處對應之該元件層、該絕緣層及該處理層以形成至少一第一運動件、至少一第二運動件、至少一支撐座、連接該第一運動件與第二運動件之複數個第一彈簧、連接該第二運動件與該支撐座之複數個第二彈簧。

上文已經概略地敍述本揭露之技術特徵，俾使下文之本揭露詳細描述得以獲得較佳瞭解。構成本揭露之申請專利範圍標的之其它技術特徵將描述於下文。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應可瞭解，下文揭示之概念與特定實施例可作為基礎而相當輕易地予以修改或設計其它結構或製程而實現與本揭露相同之目的。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者亦應可瞭解，這類等效的建構並無法脫離後附之申請專利範圍所提出之本揭露的精神和範圍。

圖2A例示本發明一實施例之具電性絕緣結構之微機電裝置之上視圖，又圖2B係沿圖2A中2-2剖面線之剖面圖。微機電裝置20包含一基板26、一第一運動件21、一第二運動件23、複數個第一彈簧22、複數個第二彈簧24及複數個支撐座25。該基板可以是玻璃基板或矽基板。該第一運動件21、該第二運動件23、各該第一彈簧22、各該第二彈簧24及各該支撐座25係利用一絕緣層覆矽晶片(silicon on insulator；SOI)製作(請參見後面製程之實施例)並形成，因此分別包含一第一導電部(211、231、221、241、251)、第二導電部(212、232、222、242、252)及一分隔該第一及第二導電部之絕緣層(213、233、223、243、253)。

該複數個第一彈簧22及該複數個第二彈簧24係利用一絕緣層覆矽晶片(silicon on insulator；SOI)製作，因此，該複數個第一彈簧22連接該第一運動件21及該第二運動件23時，該第一彈簧22之該第一導電部分221別連接該第一運動件21之該第一導電部211及該第二運動件23之該第一導電部231且該第一彈簧22之該第二導電部222分別連接該第一運動件21之該第二導電部212及該第二運動件23之該內導電部2322。另外，該複數個第二彈簧24連接該第二運動件23及該複數個支撐座25時，該第二彈簧24之該第一導電部241分別連接該第二運動件23之該第一導電部231及該支撐座25之該第一導電部251且該第二彈簧24之該第二導電部242分別連接該第二運動件23之該外導電部2321及該支撐座25之之該內導電部2522。

該複數個支撐座25環設於該第一運動件21及第二運動件23之周側，且固定於該基板26上。至少一該支撐座25另包含一第一隔絕部(254、254’)及一第一導電通柱255。該第一隔絕部(254、254’)分隔該支撐座25之第二導電部252為一外導電區2521及一內導電區2522(此處之內與外之定義係以較接近中央該第一運動件21者為內)。該第一導電通柱255穿越過該絕緣層253，並連接該支撐座25之外導電區2521及第一導電部251。又該第一隔絕部254及254’可以是一直條狀隔絕溝槽或ㄇ字形隔絕溝槽，或是於該等隔絕溝槽內填入絕緣物以形成一介於該外導電區2521及內導電區2522之間的絕緣牆。

該第一運動件21包含一連接其第一導電部211及第二導電部212之第二導電通柱214，亦即該第二導電通柱214穿過中間分隔之該絕緣層213而使得該第一導電部211及第二導電部212電性連接，因此該第一導電部211及第二導電部212均可作為如陀螺儀或加速度之慣性運動感測器之質量塊。該第二運動件23同樣包含一第二隔絕部234，該第二隔絕部234分隔該第二運動件23之第二導電部232為一外導電區2321及一內導電區2322。

該第一運動件21、該第二運動件23、該複數個第一彈簧22、該複數個第二彈簧24及該複數個支撐座25係以一絕緣層覆矽晶片形成，且用於感測物理量並產生訊號，例如：加速度及角速度等，因此於本發明稱此組合為感測元件29。藉由導電接合材料(例如：銀膠)28，該感測元件29之複數個支撐 座25與該基板26之複數個金屬接合區261相結合，該支撐座25之外導電區2521及內導電區2522分別和不同之金屬接合區261電性連接。此外，亦可採用晶圓對晶圓(Wafer-to-Wafer)的方式，利用金屬接合(Metal Bonding)的製程，使該感測元件29之複數個支撐座25之外導電區2521及內導電區2522分別和不同之金屬接合區261電性連接。

如圖2B中所示a'及b'箭頭代表之電性通道，該第一運動件21產生之電性訊號會經過該第一彈簧22之第一導電部221、第二運動件23之第一導電部231及該第二彈簧24之第一導電部241，並到達該支撐座25之第一導電部251。由於該第一導電通柱255僅連接該支撐座25之外導電區2521，因此該第一運動件21之電性訊號會由該外導電區2521傳導至該基板26上之線路(圖未示)。雖然，該第一運動件21之電性訊號亦可以由該第一運動件21之第二導電部212，及相連接該第一彈簧22之第二導電部222而向外傳遞，但遇到該第二運動件23之第二隔絕部234則被阻擋而無法再向外傳遞。然而，該第二運動件23產生之電性訊號可以自其外導電區2321向外傳遞，再經過該第二彈簧24之第二導電部242及該支撐座25之第二導電部252之內導電區2522傳導至該基板26上之另一線路(圖未示)。由此可知，該第一運動件21及該第二運動件23之電性訊號係分別由a'及b'箭頭代表之不重疊且不電性連接之電性通道分別傳輸。

圖3A~3H係本發明一實施例之整合裝置之製造步驟之 示意圖。如圖3A所示，提供一絕緣層覆矽晶圓(SOI Wafer)3a，其中該絕緣層覆矽晶圓3a包含依序堆疊之一元件層3d、一絕緣層3c及一處理層3b。

參見圖3B，蝕刻該元件層3d中間大部分區域以形成一凹部37，其中該凹部37四周有一環狀凸部35圍繞。再於該凸部35'蝕刻出一第一隔絕溝槽354，及於該凹部37地面蝕刻出一第二隔絕溝槽334，如圖3C所示。該第一隔絕溝槽354及該第二隔絕溝槽334係延伸至該絕緣層3c，又凸部35'處之元件層3d被該第一隔絕溝槽354分離為一外導電區3521及一內導電區3522。該第一隔絕溝槽354及該第二隔絕溝槽334內可選擇地再分別填入電性隔絕物。

藉由導電接合材料(例如：銀膠)38將該凸部35'與一基板36之金屬接合區361結合，如圖3D所示。該基板36可以是表面具有金屬線路之玻璃基板或矽基板，亦可以是一表面具有金屬線路之電路晶片。本實施例亦可採晶圓至晶圓(wafer-to-wafer)之金屬接合(metal bonding)製程，藉由導電接合材料，將該凸部35'與一基板36之金屬接合區361結合。因此相當適合量產。接著再將處理層3b之厚度薄化以利後續製程，如圖3E所示。

如圖3F所示，於該薄化後處理層3b上對應該外導電區3521處蝕刻出複數個第一孔洞356，及於該處理層上對應該第二隔絕溝槽中間處蝕刻出至少一個第二孔洞315，其中該複數個第一孔洞356及該第二孔洞315係貫穿該絕緣層並延伸至該元件層3d。另外，可選擇於該處理層3a上對應該第二 隔絕溝槽334處較內側蝕刻出複數個第三孔洞336。如圖3G所示，於該複數個第一孔洞356、該第二孔洞315及該複數個第三孔洞336內填入導電物(例如：銅或鋁)，從而形成複數個第一導電通柱357、至少一第二導電通柱314及複數個第三導電通柱335。

如圖3H所示，蝕刻該凹部處37對應之該元件層3d、該絕緣層3c及該處理層3b以形成複數個第一彈簧32，及形成鄰近原該凸部35'之複數個第二彈簧34，同時一第一運動件31、一第二運動件33及複數個支撐座45也被蝕刻完成，亦即可得到一具電性絕緣結構之微機電裝置30。

圖4例示本發明一實施例之具電性絕緣結構之微機電裝置之剖視圖。一微機電裝置40係一感測元件29(詳細標號參見圖2B)及一基板46之組合，此實施例之該基板46係一電路晶片，其包含一基材460及複數個金屬接合區461，該基材460具有複數個電路區域462，又該複數個金屬接合區461係設於該基材460之表面並電性連接至該電路區域462。當感測元件29與該電路晶片整合時，可採晶圓至晶圓(wafer-to-wafer)之金屬接合(metal bonding)製程，使該感測元件29之複數個支撐座25之外導電區2521及內導電區2522分別和不同之金屬接合區461電性連接。

該複數個金屬接合區461藉由複數個垂直金屬柱463，分別與至少一連接線路464電性相連，又該連接線路464與一電路區域462相連接。本實施例之該第一運動件21及該第二運動件23之電性訊號係分別由不同之金屬接合區461，經過不 同之垂直金屬柱463及不同連接線路464，而分別傳至一電路區域462而處理。

圖5例示本發明一實施例之具電性絕緣結構之微機電裝置之剖視圖。相較於圖4微機電裝置40，本實施例之微機電裝置50之基板56包含一玻璃基材560。該基板56表面上設有複數個金屬接合區561、複數個金屬連接線路564及複數個導電銲墊565，該感測元件29藉由該導電接合材料28與該複數個金屬接合區561結合。另外，複數個金屬導線5a分別與該複數個導電銲墊565結合，藉此將該感測元件29之電性訊號係分別由不同之金屬接合區561，而分別傳至一該金屬導線5a並向外部傳遞。

圖6例示本發明一實施例之具電性絕緣結構之微機電裝置之剖視圖。相較於圖4中微機電裝置40，本實施例微機電裝置60之感測元件69之第二隔絕溝槽634係設於該第一運動件61之第二導電部612外側，而非設於該第二運動件63之第二導電部632。同樣，該第一運動件61之電性訊號會被該第二隔絕溝槽634隔絕，而不會傳遞至該第二運動件63之第二導電部632，因此該第二運動件63之第二導電部632可以單獨向外傳遞本身產生之電性訊號。

圖7例示本發明一實施例之具電性絕緣結構之微機電裝置之剖視圖。相較於圖6中微機電裝置60，本實施例微機電裝置70之感測元件69’之第一運動件61'之第二隔絕溝槽內另填入電性隔絕物，如此形成一絕緣牆615。

圖8例示本發明一實施例之具電性絕緣結構之微機電裝 置之剖視圖。本實施例微機電裝置80之該第二運動件23’之第二隔絕溝槽內另填入電性隔絕物，同樣形成一絕緣牆834。又各該支撐座25’之第一隔絕溝槽內另填入電性隔絕物，同樣形成一絕緣牆856。

圖9例示本發明一實施例之具電性絕緣結構之微機電裝置之剖視圖。微機電裝置90包含一基板46、一第一運動件91、複數個第一彈簧22及複數個支撐座25’。該複數個第一彈簧22連接該第一運動件91及該複數個支撐座25’。第一運動件91之第一導電部911及第二導電部912有上下分離之電性訊號傳輸通道，該支撐座25’亦對應將該第一導電部911及第二導電部912之電性訊號藉由絕緣牆856而隔開。

圖10A例示本發明一實施例之具電性絕緣結構之微機電裝置之上視圖，又圖10B係沿圖10A中3-3剖面線之剖面圖。微機電裝置100包含一基板126、一第一運動件121、一第二運動件123、複數個第一彈簧122、複數個第二彈簧124及複數個支撐座125。該第一運動件121、該第二運動件123、各該第一彈簧122、各該第二彈簧124及各該支撐座125係利用一絕緣層覆矽晶片製作(請參見前面製程之實施例)並形成，因此分別包含一第一導電部(1211、1221、1231、1241、1251)、一第二導電部(1212、1222、1232、1242、1252)及一分隔該第一及第二導電部之絕緣層(1213、1223、1233、1243、1253)。

該複數個第一彈簧122連接該第一運動件121及該第二運動件123，又該複數個第二彈簧124連接該第二運動件123 及該複數個支撐座125。該複數個支撐座125設於該第二運動件123之複數個開口1235內，且固定於該基板126上。至少一該支撐座125另包含一第一隔絕部1254及一第一導電通柱1255。該第一隔絕部1254分隔該支撐座125之第二導電部1252為一外導電區12521及一內導電區12522(此處之內與外之定義係以較接近中央該第一運動件121者為內)。該第一導電通柱1255穿越過該絕緣層1253，並連接該支撐座125之外導電區12521及第一導電部1251。又該第一隔絕部1254是一ㄇ字形隔絕溝槽也可以是一字形隔絕溝槽。於該隔絕溝槽內也可填入絕緣物以形成一介於該外導電區12521及內導電區12522之間的絕緣牆。相較於圖2A及2B之實施例，本實施例之該等支撐座125係設於該第二運動件123之複數個開口1235內，又該複數個第二彈簧124係分別連接該等開口1235之內壁及該複數個支撐座125。

該第一運動件121包含一連接其第一導電部1211及第二導電部1212之第二導電通柱1214，亦即該第二導電通柱1214穿過中間分隔之該絕緣層1213而使得該第一導電部1211及第二導電部1212電性連接，因此該第一導電部1211及第二導電部1212均作為如陀螺儀或加速度之慣性運動感測器之質量塊。該第二運動件123同樣包含一第二隔絕部1234，該第二隔絕部1234分隔該第二運動件123之第二導電部1232為一外導電區12321及一內導電區12322。

藉由導電接合材料(例如：銀膠)128，該感測元件129之複數個支撐座125與該基板126之複數個金屬接合區1261相 結合，該支撐座125之外導電區12521及內導電區12522分別和不同之金屬接合區1261電性連接。

圖11A例示本發明一實施例之具電性絕緣結構之微機電裝置之上視圖，又圖11B係沿圖11A中4-4剖面線之剖面圖。微機電裝置110包含一基板26a、一第一運動件21a、一第二運動件23a、複數個第一彈簧22a、複數個第二彈簧24a及複數個支撐座25a。該第一運動件21a、該第二運動件23a、各該第一彈簧22a、各該第二彈簧24a及各該支撐座25a係利用一絕緣層覆矽晶片製作並形成，因此分別包含一第一導電部(211a、221a、231a、241a、251a)、一第二導電部(212a、222a、232a、242a、252a)及一分隔該第一及第二導電部之絕緣層(213a、223a、233a、243a、253a)。

該複數個第一彈簧22a連接該環狀之第一運動件21a及該環狀之第二運動件23a，又該複數個第二彈簧24a連接該第二運動件23a及該複數個支撐座25a。該複數個支撐座25a設於該第二運動件23a之中央之開口236a內，且固定於該基板26a上。又該第二運動件23a設於該第一運動件21a之開口216a內，亦即該第一運動件21a係環繞於該第二運動件23a外圍。至少一該支撐座25a另包含一第一隔絕部254a及一第一導電通柱255a。該第一隔絕部254a分隔該支撐座25a之第二導電部252a為一外導電區2521a及一內導電區2522a(此處之內與外之定義係以較接近該第一運動件21a者為外)。該第一導電通柱255a穿越過該絕緣層253a，並連接該支撐座25a之內導電區 2522a及第一導電部251a。又該第一隔絕部254a是ㄇ字形隔絕溝槽，也可以是一字形隔絕溝槽。於該等隔絕溝槽內亦可填入絕緣物以形成一介於該外導電區2521a及內導電區2522a之間的絕緣牆。

該第一運動件21a包含一連接其第一導電部211a及第二導電部212a之第二導電通柱214a，亦即該第二導電通柱214a穿過中間分隔之該絕緣層213a而使得該第一導電部211a及第二導電部212a電性連接，因此該第一導電部211a及第二導電部212a均作為如陀螺儀或加速度之慣性運動感測器之質量塊。該第二運動件23a同樣包含一第二隔絕部234a，該第二隔絕部234a分隔該第二運動件23a之第二導電部232a為一外導電區2321a及一內導電區2322a。

藉由導電接合材料(例如：銀膠)128，該感測元件29a之複數個支撐座25a與該基板26a之複數個金屬接合區261a相結合，該支撐座25a之外導電區2521a及內導電區2522a分別和不同之金屬接合區261a電性連接。

圖12A例示本發明一實施例之具電性絕緣結構之微機電裝置之上視圖，又圖12B係沿圖12A中5-5剖面線之剖面圖。微機電裝置120包含一基板26b、兩個第一運動件21b、兩個第二運動件23b、複數個第一彈簧22b、複數個第二彈簧24b及一支撐座25b。各該第一運動件21b、各該第二運動件23b、各該第一彈簧22b、各該第二彈簧24b及該支撐座25b係利用一絕緣層覆矽晶片製作並形成，因此分別包含一第一導電部(211b、221b、231b、241b、251b)、一第二導電部(212b、 222b、232b、242b、252b)及一分隔該第一及第二導電部之絕緣層(213b、223b、233b、243b、253b)。

該複數個第一彈簧22b連接各該第一運動件21b及一該環狀之第二運動件23b，又該複數個第二彈簧24b連接該兩第二運動件23b及該支撐座25b。該支撐座25b設於該兩第二運動件23b之中央，且固定於該基板26b上。本實施例之微機電裝置120包含兩個感測元件29b，且該兩個感測元件29b共用一該支撐座25b。該支撐座25b另包含至少一第一隔絕部254b及一第一導電通柱255b。該第一隔絕部254b分隔該支撐座25b之第二導電部252b為一外導電區2521b及一內導電區2522b(此處之內與外之定義係以較接近中央該支撐座25b者為內)。該第一導電通柱255b穿越過該絕緣層253b，並連接該支撐座25b之內導電區2522b及第一導電部251b。又該第一隔絕部254b是ㄇ字形隔絕溝槽，或是於該等隔絕溝槽內填入絕緣物以形成一介於該外導電區2521b及內導電區2522b之間的絕緣牆。

各該第一運動件21b包含一連接其第一導電部211b及第二導電部212b之第二導電通柱214b，亦即該第二導電通柱214b穿過中間分隔之該絕緣層213b而使得該第一導電部211b及第二導電部212b電性連接，因此該第一導電部211b及第二導電部212b均作為如陀螺儀或加速度之慣性運動感測器之質量塊。各該第二運動件23b同樣包含一第二隔絕部234b，該第二隔絕部234b分隔該第二運動件23b之第二導電部232b為一外導電區2321b及一內導電區2322b。

藉由導電接合材料(例如：銀膠)28b，使該支撐座25b之外導電區2521b及內導電區2522b分別和該基板26b之不同之金屬接合區261b相接合。

本揭露之技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本揭露之教示及揭示而作種種不背離本揭露精神之替換及修飾。因此，本揭露之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本揭露之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。

10‧‧‧陀螺儀

11‧‧‧質量塊

12、22、32‧‧‧第一彈簧

13‧‧‧外圍框架

14、24、34‧‧‧第二彈簧

15、25、25’、45‧‧‧支撐座

16、36、46‧‧‧基板

20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120‧‧‧微機電裝置

21、31、61、61'’、91、121、21a、21b‧‧‧第一運動件

23、23’、33、63、123、23a、23b‧‧‧第二運動件

26、36、46、56、126、26a、26b‧‧‧基板

28、128、28a、28b、38‧‧‧導電接合材料

29、69、69’、99、129、29a、29b‧‧‧感測元件

37‧‧‧凹部

35、35’‧‧‧凸部

211、231、221、241、251、911、1211、1231、1221、1241、1251、211a、231a、221a、241a、251a、211b、231b、221b、221b、241b、251b‧‧‧第一導電部

212、232、222、242、252、612、632、912、1212、1232、1222、1242、1252、212a、232a、222a、242a、252a、212b、232b、222b、242b、252b‧‧‧第二導電部

213、233、223、243、253、1213、1233、1223、1243、1253、213a、233a、223a、243a、253a、213b、233b、223b、243b、253b‧‧‧絕緣層

214、255、614、657、1214、1255、214a、255a、214b、255b‧‧‧導電通柱

357‧‧‧第一導電通柱

314‧‧‧第二導電通柱

335‧‧‧第三導電通柱

234、1234、234a、234b‧‧‧第二隔絕部

254、254’、1254、254a、254b‧‧‧第一隔絕部

261、361、461、561、1261、261a、2612b‧‧‧金屬接合區

315‧‧‧第二孔洞

334、634‧‧‧第二隔絕溝槽

336‧‧‧第三孔洞

354‧‧‧第一隔絕溝槽

356‧‧‧第一孔洞

460、560‧‧‧基材

462‧‧‧電路區域

463‧‧‧垂直金屬柱

464‧‧‧連接線路

564‧‧‧金屬連接線路

565‧‧‧導電銲墊

615、834、856‧‧‧絕緣牆

1235、216a、236a‧‧‧開口

2321、2521、3521、12321、12521、2321a、2521a、2321b、2521b‧‧‧外導電區

2322、2522、3522、12322、12522、2322a、2522a、2322b、2522b‧‧‧內導電區

圖1A係一傳統陀螺儀簡化示意圖之上視圖；圖1B係沿圖1A中1-1剖面線之剖面圖；圖2例示本發明一實施例之具電性絕緣結構之微機電裝置之上視圖；圖2B係沿圖2A中2-2剖面線之剖面圖；圖3A~3H係本發明一實施例之整合裝置之製造步驟之示意圖；圖4例示本發明一實施例之具電性絕緣結構之微機電裝置之剖視圖；圖5例示本發明一實施例之具電性絕緣結構之微機電裝置之剖視圖；圖6例示本發明一實施例之具電性絕緣結構之微機電裝置之剖視圖；圖7例示本發明一實施例之具電性絕緣結構之微機電裝 置之剖視圖；圖8例示本發明一實施例之具電性絕緣結構之微機電裝置之剖視圖；圖9例示本發明一實施例之具電性絕緣結構之微機電裝置之剖視圖；圖10A例示本發明一實施例之具電性絕緣結構之微機電裝置之上視圖；圖10B係沿圖10A中3-3剖面線之剖面圖；圖11A例示本發明一實施例之具電性絕緣結構之微機電裝置之上視圖；圖11B係沿圖11A中4-4剖面線之剖面圖；圖12A例示本發明一實施例之具電性絕緣結構之微機電裝置之上視圖；以及圖12B係沿圖12A中5-5剖面線之剖面圖。

20‧‧‧微機電裝置

21‧‧‧第一運動件

22‧‧‧第一彈簧

23‧‧‧第二運動件

24‧‧‧第二彈簧

25‧‧‧支撐座

26‧‧‧基板

28‧‧‧導電接合材料

29‧‧‧感測元件

211、231、221、241、251‧‧‧第一導電部

212、232、222、242、252‧‧‧第二導電部

213、233、223、243、253‧‧‧絕緣層

214、255‧‧‧導電通柱

234‧‧‧第二隔絕部

254、254’‧‧‧第一隔絕部

261‧‧‧金屬接合區

2321、2521‧‧‧外導電區

2322、2522‧‧‧內導電區

Claims (20)

1. 一種具電性絕緣結構之微機電裝置，包含：一基板，包括複數個金屬接合區，設置於該基板的上表面；至少一第一運動件；至少一第二運動件；至少一支撐座；複數個第一彈簧；複數個第二彈簧；以及一絕緣層，分別將該第一運動件、該第二運動件、各該支撐座、各該第一彈簧及各該第二彈簧分隔成相對應之第一導電部及第二導電部；其中該第一彈簧之該第一導電部分別連接該第一運動件之該第一導電部及該第二運動件之該第一導電部；該第二彈簧之該第一導電部分別連接該第二運動件之該第一導電部及該支撐座之該第一導電部；該第一運動件包括至少一連接其第一導電部及第二導電部之導電通柱；至少一該支撐座包括至少一第一隔絕部及至少一導電通柱，該第一隔絕部分隔該支撐座之第二導電部為至少一外導電區及至少一內導電區，該導電通柱連接該支撐座之外導電區及第一導電部；各該支撐座之外導電區及內導電區分別固定於一該金屬接合區；該第二運動件包含一第二隔絕部，該第二隔絕部分隔該第二運動件之第二導電部為一外導電區及一內導電區； 該第一彈簧之該第二導電部分別連接該第一運動件之該第二導電部及該第二運動件之該內導電區；該第二彈簧之該第二導電部分別連接該第二運動件之該外導電區及該支撐座之該內導電區。
2. 根據請求項1所述之具電性絕緣結構之微機電裝置，其中該第一隔絕部及該第二隔絕部係挖空之隔絕溝槽。
3. 根據請求項1所述之具電性絕緣結構之微機電裝置，其中該第一隔絕部及該第二隔絕部係由電性隔絕物形成之絕緣牆。
4. 根據請求項1所述之具電性絕緣結構之微機電裝置，其中該第二運動件係一圍繞該第一運動件之環形框架。
5. 一種具電性絕緣結構之微機電裝置，包含：一基板，包括複數個金屬接合區，設置於該基板的上表面；至少一運動件；至少一支撐座，固定於該基板上；複數個彈簧；以及一絕緣層，將該運動件、各該支撐座、及各該彈簧分別分隔成相對應之第一導電部及第二導電部；其中至少一該支撐座包括一隔絕部及至少一導電通柱，該隔絕部分隔該支撐座之第二導電部為一外導電區及一內導電區，該導電通柱連接該支撐座之外導電區及第一導電部；各該支撐座之外導電區及內導電區分別固定於一該金屬接合區；該彈簧之該第一導電部連接該支撐座之該第一導電部；該彈簧之該第二導電部連接該支撐座之該內導電區。
6. 根據請求項5所述之具電性絕緣結構之微機電裝置，其中該 運動件包含一第一運動件及一第二運動件。
7. 根據請求項6所述之具電性絕緣結構之微機電裝置，其中該第一運動件包含一隔絕部，該隔絕部分隔該第一運動件之第二導電部為一外導電區及一內導電區。
8. 根據請求項7所述之具電性絕緣結構之微機電裝置，其中該該彈簧之該第一導電部連接該第一運動件之該第一導電部及該第二運動件之該第一導電部，且該彈簧之該第二導電部連接該第一運動件之該外導電區及該第二運動件之該第二導電部。
9. 根據請求項6所述之具電性絕緣結構之微機電裝置，其中該第二運動件包含一隔絕部，該隔絕部分隔該第二運動件之第二導電部為一外導電區及一內導電區。
10. 根據請求項9所述之具電性絕緣結構之微機電裝置，其中該該彈簧之該第一導電部連接該第一運動件之該第一導電部及該第二運動件之該第一導電部，且該彈簧之該第二導電部連接該第一運動件之該第二導電部及該第二運動件之該內導電區。
11. 根據請求項6所述之具電性絕緣結構之微機電裝置，其中該第一運動件包含至少一導電通柱連接該之第一運動件之該第一導電部及該第二導電部。
12. 根據請求項6所述之具電性絕緣結構之微機電裝置，其中該第二運動件包含至少一導電通柱連接該之第二運動件之該第一導電部及該第二導電部。
13. 根據請求項7所述之具電性絕緣結構之微機電裝置，其中該其中該第二運動件係一圍繞該第一運動件之環形框架。
14. 根據請求項7或請求項9所述之具電性絕緣結構之微機電裝置，其中該隔絕部係一挖空之隔絕溝槽。
15. 根據請求項7或請求項9所述之具電性絕緣結構之微機電裝置，其中該隔絕部部係由電性隔絕物形成之一絕緣牆。
16. 一種具電性絕緣結構之微機電裝置之製造方法，包含：提供一絕緣層覆矽晶圓，其中該絕緣層覆矽晶圓包含依序堆疊之一元件層、一絕緣層及一處理層；蝕刻該元件層，以形成一凹部及至少一凸部；於該凸部蝕刻出一第一隔絕溝槽及於該凹部蝕刻出一第二隔絕溝槽，其中該第一隔絕溝槽及該第二隔絕溝槽係延申至該絕緣層；將該凸部與一基板結合；薄化該處理層；於該處理層上對應該第一隔絕溝槽之外側處蝕刻出複數個第一孔洞，及於該處理層上對應該第二隔絕溝槽中間處蝕刻出至少一個第二孔洞，其中該複數個第一孔洞及該第二孔洞係貫穿該絕緣層至該元件層；填入導電物於該複數個第一孔洞及該第二孔洞；以及蝕刻該凹部處對應之該元件層、該絕緣層及該處理層以形成至少一第一運動件、至少一第二運動件、至少一支撐座、連接該第一運動件與該第二運動件之複數個第一彈簧、連接該第二運動件與該支撐座之複數個第二彈簧。
17. 根據請求項16所述之製造方法，其另包含於該第一隔絕溝槽及該第二隔絕溝槽填入電性隔絕物形成絕緣牆之步驟。
18. 根據請求項16所述之製造方法，其中該第二隔絕溝槽係設於該第二運動件。
19. 根據請求項16所述之製造方法，其中該第二隔絕溝槽係設該第一運動件，環繞於該第二孔洞之外側。
20. 根據請求項16所述之製造方法，其中該基板包括複數個金屬接合區，各該支撐座之外導電區及內導電區分別固定於一該金屬接合區。