用于防止在加工過(guò)程中和使用中出現(xiàn)粘附的混合mems凸塊設(shè)計(jì)的制作方法
【專利摘要】用于防止在加工過(guò)程中和使用中出現(xiàn)粘附的混合MEMS凸塊設(shè)計(jì)。提供了一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件和用于形成MEMS器件的方法。質(zhì)量塊通過(guò)支軸懸掛在襯底表面上方的一距離處。一對(duì)感應(yīng)板被設(shè)置在襯底上且位于支軸的相對(duì)側(cè)上。金屬凸塊與每個(gè)感應(yīng)板相關(guān)聯(lián)并且被設(shè)置成接近質(zhì)量塊的相應(yīng)末端。每個(gè)金屬凸塊從襯底的表面延伸并且通常抑制與質(zhì)量塊相關(guān)的電荷導(dǎo)致的粘附。氧化物凸塊與該對(duì)感應(yīng)板中的每一個(gè)都相關(guān)聯(lián)并且被設(shè)置成位于相應(yīng)的感應(yīng)板和支軸之間。每個(gè)氧化物凸塊比金屬凸塊從襯底的第一表面延伸更大的距離并且通過(guò)阻止質(zhì)量塊的末端在沖擊加載期間接觸金屬凸塊而充當(dāng)緩沖器。
【專利說(shuō)明】用于防止在加工過(guò)程中和使用中出現(xiàn)粘附的混合MEMS凸塊設(shè)計(jì)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造，更具體而言，涉及微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體制造中，在半導(dǎo)體晶圓上形成微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)使用先前已經(jīng)開(kāi)發(fā)用于集成電路(IC)產(chǎn)業(yè)的工具和技術(shù)來(lái)構(gòu)建微型機(jī)械?？梢栽诰A的整個(gè)表面同時(shí)構(gòu)建這些MEMS器件，從而需要少量的組裝甚至不需要組裝。
[0003]體微機(jī)械加工是通過(guò)從硅晶圓開(kāi)始，然后蝕刻掉不想要的部分，并留下有用的機(jī)械器件來(lái)構(gòu)建機(jī)械元件的制造技術(shù)。通常利用體微機(jī)械加工形成MEMS器件，其中在MEMS制造中利用光刻工藝。在這種體微機(jī)械加工中，圖案化硅晶圓，隨后將其浸沒(méi)在液體蝕刻劑中以便溶解任何暴露出來(lái)的硅。剩余的硅或其他材料通常形成MEMS器件。
[0004]舉例來(lái)說(shuō)，通常采用MEMS制造技術(shù)形成各種壓力傳感器、位置傳感器和加速度傳感器。這些MEMS器件相對(duì)于傳統(tǒng)傳感器具有諸多優(yōu)勢(shì)，如它們通常具有更高的能效比、更可靠、相對(duì)更易于生產(chǎn)，并且器件之間通常具有非常好的重復(fù)性。
[0005]但是，對(duì)于MEMS器件通常所觀察到的一個(gè)可靠性問(wèn)題是粘附，或由于表面力引起的接觸表面粘著。通常，粘附是為了使相互接觸的靜止物體能夠相對(duì)運(yùn)動(dòng)所需要克服的靜摩擦力。當(dāng)具有低于測(cè)微計(jì)量程的區(qū)域的兩個(gè)表面極為接近時(shí)，諸如MEMS器件中顯示的，它們可能粘附在一起，從而限制MEMS器件的可靠性。在該數(shù)值范圍下，MEMS器件的兩個(gè)主要故障因素是靜電粘附或電荷導(dǎo)致的粘附和/或范德華力導(dǎo)致的粘附。這些粘附問(wèn)題示出了迄今為止難以解決的各種問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]下面提出簡(jiǎn)要總結(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面的基本理解。這個(gè)總結(jié)不是本發(fā)明的廣泛概述，并且本義不是確定本發(fā)明的重要元件或關(guān)鍵元件，也不是劃定本發(fā)明的范圍。而是，該總結(jié)的主要目的是以作為后面呈現(xiàn)的更詳細(xì)描述的簡(jiǎn)化形式來(lái)呈現(xiàn)本發(fā)明的一些概念。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件。舉例來(lái)說(shuō)，MEMS器件包括通過(guò)支軸懸掛在襯底的第一表面上方第一距離處的質(zhì)量塊。舉例來(lái)說(shuō)，支軸從質(zhì)量塊的重心移開(kāi)。質(zhì)量塊被配置成繞著支軸旋轉(zhuǎn)。
[0008]一對(duì)感應(yīng)板被設(shè)置成位于襯底的第一表面上，其中感應(yīng)板被設(shè)置成位于支軸的相對(duì)側(cè)上。舉例來(lái)說(shuō)，該對(duì)感應(yīng)板和質(zhì)量塊形成當(dāng)在一個(gè)方向上誘導(dǎo)襯底加速時(shí)發(fā)生變化的電容。
[0009]根據(jù)一個(gè)示例性方面，金屬凸塊與每個(gè)感應(yīng)板相關(guān)聯(lián)并且被設(shè)置成接近質(zhì)量塊的相應(yīng)末端。舉例來(lái)說(shuō)，每個(gè)金屬凸塊從襯底的第一表面延伸一距離并且通常抑制與質(zhì)量塊相關(guān)的電荷導(dǎo)致的粘附。在另一實(shí)例中，每一個(gè)金屬凸塊通常抑制與質(zhì)量塊相關(guān)的范德華力粘附。在又一實(shí)例中，金屬凸塊被布置成位于質(zhì)量塊的每個(gè)相應(yīng)角部處的襯底的第一表面上。
[0010]根據(jù)一個(gè)方面,氧化物凸塊與該對(duì)感應(yīng)板中的每一個(gè)都相關(guān)并且位于相應(yīng)的感應(yīng)板和支軸之間。每個(gè)氧化物凸塊比金屬凸塊從襯底的第一表面延伸更大的距離，并且通過(guò)阻止質(zhì)量塊的末端在沖擊加載期間接觸金屬凸塊而充當(dāng)緩沖器。在一個(gè)實(shí)例中，多個(gè)氧化物凸塊與該對(duì)感應(yīng)板中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)，其中多個(gè)氧化物凸塊通常被布置成位于襯底的第一表面上且平行于支軸。
[0011]根據(jù)另一方面，提供了一種用于形成MEMS器件的方法。在一個(gè)實(shí)例中，該方法包括在襯底上方形成金屬層，并圖案化金屬層以形成一對(duì)感應(yīng)板和多個(gè)金屬凸塊。舉例來(lái)說(shuō)，在襯底上沉積或者以其他方式形成金屬層。在該對(duì)感應(yīng)板之間限定質(zhì)量塊的樞軸，并且多個(gè)金屬凸塊中的每一個(gè)被設(shè)置成接近質(zhì)量塊的相應(yīng)末端。因此，每個(gè)金屬凸塊通常抑制與質(zhì)量塊相關(guān)的電荷導(dǎo)致的粘附。
[0012]在襯底上方進(jìn)一步形成氧化物層，并圖案化氧化物層以形成與該對(duì)感應(yīng)板中的每一個(gè)都相關(guān)聯(lián)的氧化物凸塊。舉例來(lái)說(shuō)，每個(gè)氧化物凸塊被設(shè)置成位于相應(yīng)的感應(yīng)板和樞軸之間，其中每個(gè)氧化物凸塊通常通過(guò)阻止質(zhì)量塊的末端在沖擊加載期間接觸金屬凸塊而充當(dāng)緩沖器。舉例來(lái)說(shuō)，每個(gè)氧化物凸塊比金屬凸塊從襯底延伸更大的距離。
[0013]根據(jù)另一實(shí)例，進(jìn)一步在襯底上方形成質(zhì)量塊，其中質(zhì)量塊的下表面通過(guò)與樞軸相關(guān)聯(lián)的支軸懸掛在襯底的第一表面上方的第一距離處。在一個(gè)實(shí)例中，質(zhì)量塊包括矩形桿，并且其中每個(gè)金屬凸塊都與矩形桿的相應(yīng)角部相關(guān)聯(lián)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件,包括:襯底，具有第一表面；質(zhì)量塊，具有支軸，其中，所述質(zhì)量塊的下表面通過(guò)所述支軸懸掛在所述襯底的第一表面上方的第一距離處，并且，所述質(zhì)量塊被配置成繞著所述支軸旋轉(zhuǎn)；一對(duì)感應(yīng)板，與所述襯底的第一表面相關(guān)聯(lián)并且被設(shè)置成位于所述支軸的相對(duì)側(cè)上；金屬凸塊，與所述一對(duì)感應(yīng)板中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)并且被設(shè)置成接近所述質(zhì)量塊的相應(yīng)末端，其中，每個(gè)金屬凸塊從所述襯底的第一表面延伸第二距離；以及氧化物凸塊，與所述一對(duì)感應(yīng)板中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)并且被設(shè)置成位于相應(yīng)的所述感應(yīng)板和所述支軸之間，其中，每個(gè)氧化物凸塊從所述襯底的第一表面延伸第三距離。
[0015]所述的MEMS器件還包括與所述一對(duì)感應(yīng)板中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)金屬凸塊，其中，所述多個(gè)金屬凸塊被布置成位于所述襯底的第一表面上且位于所述質(zhì)量塊的相應(yīng)角部處。
[0016]所述的MEMS器件還包括與所述一對(duì)感應(yīng)板中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)氧化物凸塊，其中，所述多個(gè)氧化物凸塊通常被布置成平行于所述支軸且位于所述襯底的第一表面上。
[0017]在所述的MEMS器件中，所述襯底包含硅。
[0018]在所述的MEMS器件中，所述襯底包含硅，其中，所述襯底還包括形成在所述硅上方的氧化物層和金屬層中的一種或多種，在其中限定出所述襯底的第一表面。
[0019]在所述的MEMS器件中，所述金屬凸塊中的每一個(gè)均抑制與所述質(zhì)量塊相關(guān)的范德華力粘附。[0020]在所述的MEMS器件中，所述支軸從所述質(zhì)量塊的重心移開(kāi)。
[0021]在所述的MEMS器件中，所述一對(duì)感應(yīng)板和所述質(zhì)量塊形成隨著在一個(gè)方向上誘導(dǎo)所述襯底加速而發(fā)生變化的電容。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種形成微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件的方法，所述方法包括:提供襯底；在所述襯底上方形成金屬層；圖案化所述金屬層以形成一對(duì)感應(yīng)板和多個(gè)金屬凸塊，其中，在所述一對(duì)感應(yīng)板之間限定出質(zhì)量塊的樞軸，并且，所述多個(gè)金屬凸塊中的每一個(gè)被設(shè)置成接近所述質(zhì)量塊的相應(yīng)末端，并且，每個(gè)金屬凸塊均抑制與所述質(zhì)量塊相關(guān)的電荷導(dǎo)致的粘附；在所述襯底上方形成氧化物層；以及圖案化所述氧化物層以形成與所述一對(duì)感應(yīng)板中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)的氧化物凸塊，其中，每個(gè)氧化物凸塊被設(shè)置在相應(yīng)的所述感應(yīng)板和所述樞軸之間，并且，每個(gè)氧化物凸塊均通過(guò)阻止所述質(zhì)量塊的末端在沖擊加載期間接觸所述金屬凸塊而充當(dāng)緩沖器。
[0023]所述的方法還包括在所述襯底上方形成所述質(zhì)量塊，其中，所述質(zhì)量塊的下表面通過(guò)與所述樞軸相關(guān)聯(lián)的支軸懸掛在所述襯底的第一表面上方第一距離處。
[0024]所述的方法還包括在所述襯底上方形成所述質(zhì)量塊，其中，所述質(zhì)量塊的下表面通過(guò)與所述樞軸相關(guān)聯(lián)的支軸懸掛在所述襯底的第一表面上方第一距離處，其中，所述質(zhì)量塊包括矩形桿，并且，每個(gè)金屬凸塊與所述矩形桿的相應(yīng)角部相關(guān)聯(lián)。
[0025]在所述的方法中，形成所述金屬層包括在所述襯底上沉積金屬。
[0026]在所述的方法中，每個(gè)氧化物凸塊比每個(gè)金屬凸塊從所述襯底延伸更大的距離。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件，包括:襯底；質(zhì)量塊，通過(guò)支軸懸掛在所述襯底上方，其中，所述質(zhì)量塊被配置成繞著所述支軸旋轉(zhuǎn)；第一感應(yīng)板和第二感應(yīng)板，設(shè)置在所述襯底上的支軸的相應(yīng)側(cè)上；多個(gè)金屬凸塊，設(shè)置在所述襯底上并且被設(shè)置成接近所述質(zhì)量塊的每個(gè)末端，其中，所述多個(gè)質(zhì)量塊中的每一個(gè)從所述襯底延伸；以及多個(gè)氧化物凸塊，設(shè)置在所述襯底上并且被設(shè)置成位于相應(yīng)的所述第一感應(yīng)板和所述第二感應(yīng)板與所述支軸之間，其中，所述多個(gè)氧化物凸塊中的每一個(gè)比所述多個(gè)金屬凸塊從所述襯底延伸更大的距離。
[0028]在所述的MEMS器件中，所述質(zhì)量塊均是矩形的，并且，所述多個(gè)金屬凸塊被布置成位于所述襯底的表面上且接近所述質(zhì)量塊的相應(yīng)角部。
[0029]在所述的MEMS器件中，所述多個(gè)氧化物凸塊包括布置成位于所述襯底的表面上的至少兩個(gè)氧化物凸塊，所述至少兩個(gè)氧化物凸塊均平行于所述支軸并且位于所述支軸的
每一側(cè)上。
[0030]在所述的MEMS器件中，所述多個(gè)金屬凸塊均抑制與所述質(zhì)量塊相關(guān)的范德華力粘附。
[0031]在所述的MEMS器件中，所述支軸從所述質(zhì)量塊的重心移開(kāi)。
[0032]在所述的MEMS器件中，所述第一感應(yīng)板和所述第二感應(yīng)板及所述質(zhì)量塊形成電容，隨著在一個(gè)方向上誘導(dǎo)所述襯底加速所述電容發(fā)生變化。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1A示出根據(jù)一個(gè)實(shí)例經(jīng)受電荷導(dǎo)致的粘附的MEMS器件的截面圖。
[0034]圖1B示出根據(jù)另一實(shí)例具有金屬刮痕問(wèn)題的另一 MEMS器件的截面圖。[0035]圖2A示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的示例性MEMS器件的平面圖。
[0036]圖2B示出根據(jù)另一實(shí)例的圖2A的MEMS器件的截面圖。
[0037]圖3示出根據(jù)又一實(shí)例通過(guò)金屬凸塊減輕電荷導(dǎo)致的粘附的MEMS器件的截面圖。
[0038]圖4示出根據(jù)又一實(shí)例通過(guò)氧化物凸塊減輕沖擊導(dǎo)致的金屬刮痕的MEMS器件的截面圖。
[0039]圖5示出根據(jù)又一實(shí)例的另一 MEMS器件的截面圖。
[0040]圖6示出用于形成MEMS器件的方法的示例性流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]參照附圖進(jìn)行本文中的描述，在所有附圖中相似的參考標(biāo)號(hào)通常用于表示相似的元件，并且其中各種結(jié)構(gòu)不必按比例繪制。在下面的說(shuō)明書(shū)中，為了闡述的目的，提出各種具體細(xì)節(jié)以便于理解。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以了解到，這些具體細(xì)節(jié)的一小部分可以實(shí)踐本文中描述的一個(gè)或多個(gè)方面。在其他實(shí)例中，公知結(jié)構(gòu)和器件以方框圖示出以便于理解。
[0042]在阻止粘附設(shè)計(jì)中，當(dāng)MEMS器件到達(dá)下面的襯底的表面時(shí)，可以利用氧化物凸塊來(lái)防止粘附。然而，關(guān)于MEMS器件中的粘附存在兩個(gè)主要故障因素；一個(gè)因素是電荷導(dǎo)致的粘附，另一因素是范德華力導(dǎo)致的粘附。
[0043]減少粘附問(wèn)題的一種方式涉及通過(guò)利用氧化物凸塊設(shè)計(jì)使MEMS器件和下面的襯底之間的接觸面積最小。如圖1A所示，用于MEMS器件12的氧化物凸塊設(shè)計(jì)10提供了在襯底16上形成的小氧化物凸塊14以限制MEMS器件的質(zhì)量塊18和襯底之間的接觸。在MEMS器件12的所需操作中，當(dāng)質(zhì)量塊18繞著樞軸22旋轉(zhuǎn)時(shí)，位于襯底16上的感應(yīng)板(sensingplate) 20被配置成感應(yīng)電容變化。然而，因?yàn)檠趸锿ǔＪ遣粚?dǎo)電的，僅使用氧化物凸塊設(shè)計(jì)10的氧化物凸塊14仍可能出現(xiàn)上面提到的故障因素。因此，當(dāng)單獨(dú)利用氧化物凸塊設(shè)計(jì)10時(shí)，由于與質(zhì)量塊18和氧化物凸塊14之間的接觸相關(guān)的粘附問(wèn)題，MEMS器件12的剛度局限于某個(gè)范圍并且不能降低。
[0044]因而，圖1A的氧化物凸塊設(shè)計(jì)10出現(xiàn)可能由充電以及范德華力所導(dǎo)致的粘附問(wèn)題。然而，雖然氧化物凸塊設(shè)計(jì)10出現(xiàn)粘附，但它通過(guò)了沖擊試驗(yàn)，因?yàn)檠趸锿箟K14在沖擊加載期間為MEMS器件12提供足夠的緩沖。在圖1B的金屬凸塊設(shè)計(jì)26中，改善了粘附問(wèn)題，但是在沖擊試驗(yàn)期間，金屬凸塊24可能引發(fā)刮痕問(wèn)題。
[0045]因此，根據(jù)本發(fā)明，提供了混合凸塊設(shè)計(jì)，其中接近MEMS器件12的邊緣設(shè)置金屬凸塊以減輕電荷導(dǎo)致的粘附和加工過(guò)程中的粘附，同時(shí)接近樞軸22設(shè)置氧化物凸塊以減輕沖擊試驗(yàn)期間的粘附，并且防止上述刮痕問(wèn)題。
[0046]現(xiàn)參照?qǐng)D2A和圖2B，提供了示例性MEMS器件100。如圖2A中可見(jiàn)的，舉例來(lái)說(shuō)，提供了具有第一表面104的襯底102。舉例來(lái)說(shuō)，襯底102包含諸如硅的半導(dǎo)電基礎(chǔ)材料106，并且還可以包括在其上方形成的一個(gè)或多個(gè)其他層108。舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)或多個(gè)其他層108包括金屬間介電(MD)層，諸如氧化物、氮化物或其他類似層。
[0047]根據(jù)一個(gè)實(shí)例，提供具有與其相關(guān)聯(lián)的支軸112的質(zhì)量塊110，其中質(zhì)量塊的下表面114通過(guò)支軸懸掛在襯底102的第一表面104上方的第一距離116處。質(zhì)量塊110因而被配置成繞著支軸112旋轉(zhuǎn)，諸如在MEMS器件100以通常垂直于第一表面104的方向加速期間。舉例來(lái)說(shuō)，支軸112進(jìn)一步從質(zhì)量塊的重心移開(kāi)。舉例來(lái)說(shuō)，質(zhì)量塊110以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的方式由諸如氧化物的非導(dǎo)電材料形成。
[0048]舉例來(lái)說(shuō)，一對(duì)感應(yīng)板118與襯底102的第一表面104相連接，其中該對(duì)感應(yīng)板通常位于支軸112的相對(duì)側(cè)上。舉例來(lái)說(shuō)，該對(duì)感應(yīng)板118由導(dǎo)電金屬形成，其中該對(duì)感應(yīng)板和質(zhì)量塊110形成當(dāng)在一個(gè)或多個(gè)方向上誘導(dǎo)襯底102加速時(shí)發(fā)生變化的電容。
[0049]根據(jù)另一實(shí)例，一個(gè)或多個(gè)金屬凸塊120與該對(duì)感應(yīng)板118中的每一個(gè)都相關(guān)聯(lián)，其中，每個(gè)金屬凸塊被設(shè)置成接近質(zhì)量塊110的相應(yīng)末端122。多個(gè)金屬凸塊120可以與該對(duì)感應(yīng)板118中的每一個(gè)都相關(guān)聯(lián)，諸如圖2B的實(shí)例中所示出的，其中多個(gè)金屬凸塊被布置成位于質(zhì)量塊110的相應(yīng)角部123處的襯底102的第一表面104上。舉例來(lái)說(shuō)，如圖2A所示，每個(gè)金屬凸塊120從襯底102的第一表面104延伸第二距離124并且通常抑制與質(zhì)量塊110相關(guān)的電荷導(dǎo)致的粘附，如圖3所示。并且，金屬凸塊120通常抑制上述與質(zhì)量塊110相關(guān)的范德華力粘附。舉例來(lái)說(shuō)，由金屬層(未示出)圖案化和/或以其他方式形成一個(gè)或多個(gè)金屬凸塊120。
[0050]舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)或多個(gè)氧化物凸塊126還與每一個(gè)感應(yīng)板118相關(guān)聯(lián)并且設(shè)置在相應(yīng)的感應(yīng)板和支軸112之間。舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)或多個(gè)氧化物凸塊126中的每一個(gè)從襯底102的第一表面104延伸第三距離128，其中，一個(gè)或多個(gè)氧化物凸塊通常通過(guò)阻止質(zhì)量塊110的末端122在沖擊加載130期間接觸金屬凸塊120而充當(dāng)緩沖器，如圖4所示。舉例來(lái)說(shuō)，多個(gè)氧化物凸塊126都可以與該對(duì)感應(yīng)板118中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)，其中多個(gè)氧化物凸塊通常被布置成平行于支軸112且位于襯底102的第一表面104上。舉例來(lái)說(shuō)，每個(gè)氧化物凸塊126由諸如氧化物層或氮化物層的鈍化層(例如，介電層)形成。
[0051]圖5示出結(jié)合上述MEMS器件100的示例性CMOS封裝件132。舉例來(lái)說(shuō)，CMOS封裝件132包括金屬凸塊120和氧化物凸塊126，其通常防止質(zhì)量塊110和襯底102之間出現(xiàn)粘附，也減輕上述的沖擊導(dǎo)致的金屬刮痕。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，CMOS封裝件132通常通過(guò)保護(hù)蓋頂134來(lái)保護(hù)MEMS器件。
[0052]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，在圖6中提供了用于形成MEMS器件的示例性方法200，進(jìn)一步提供了諸如上文在圖2至圖5中描述的MEMS器件100。如圖6所示，方法200包括:在動(dòng)作202中，提供襯底，諸如硅襯底。在動(dòng)作204中，在襯底上方形成金屬層，諸如通過(guò)在襯底上沉積金屬而形成金屬層，以及在動(dòng)作206中圖案化金屬層以形成一對(duì)感應(yīng)板和多個(gè)金屬凸塊。在該對(duì)感應(yīng)板之間限定出質(zhì)量塊的樞軸，諸如圖2A中示出的，其中在圖6的動(dòng)作206中形成的多個(gè)金屬凸塊中的每一個(gè)都被設(shè)置成接近質(zhì)量塊的相應(yīng)末端。每個(gè)金屬凸塊通常抑制與質(zhì)量塊相關(guān)的電荷導(dǎo)致的粘附。
[0053]在動(dòng)作208中，舉例來(lái)說(shuō)，在襯底上方形成氧化物層，以及在動(dòng)作210中，圖案化氧化物層以形成與該對(duì)感應(yīng)板中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)的氧化物凸塊。舉例來(lái)說(shuō)，在動(dòng)作208和210中，形成每個(gè)氧化物凸塊并且將其圖案化以比每個(gè)金屬凸塊從襯底延伸更大的距離。舉例來(lái)說(shuō)，每個(gè)氧化物凸塊進(jìn)一步設(shè)置在相應(yīng)的感應(yīng)板和樞軸之間，諸如還是在圖2A中所述的，其中每個(gè)氧化物凸塊通常通過(guò)阻止質(zhì)量塊的末端在沖擊加載期間接觸金屬凸塊而充當(dāng)緩沖器。
[0054]后續(xù)加工可以包括在襯底上方形成質(zhì)量塊，其中質(zhì)量塊的下表面通過(guò)與樞軸相關(guān)聯(lián)的支軸懸掛在襯底的第一表面之上的第一距離處。舉例來(lái)說(shuō)，質(zhì)量塊可以包括矩形桿，諸如圖2B中示出的，并且每個(gè)金屬凸塊與矩形桿的相應(yīng)角部相連接。
[0055]因此，如本發(fā)明所述，舉例來(lái)說(shuō)，圖2A和圖2B的金屬凸塊120和氧化物凸塊可以改善以前隨先前器件(例如，諸如圖1A和圖1B的MEMS器件12)可見(jiàn)的粘附相關(guān)的不利問(wèn)題，其中通過(guò)導(dǎo)電金屬凸塊120減輕電荷聚集。如圖1B所示，舉例來(lái)說(shuō)，通過(guò)金屬凸塊24改善了 MEMS器件12的粘附故障率；但是，當(dāng)沖擊測(cè)試MEMS器件時(shí)，金屬凸塊可能導(dǎo)致金屬刮痕28。(沖擊測(cè)試是各種可靠性測(cè)試中的一種，特別是對(duì)MEMS器件)。金屬刮痕28易于導(dǎo)致兩個(gè)相關(guān)的不利問(wèn)題；一個(gè)問(wèn)題是在MEMS器件12和襯底16之間由顆粒引起的電氣短路，另一問(wèn)題是由金屬刮痕28引起的質(zhì)量塊18的重量變化所帶來(lái)的性能變化。本發(fā)明利用金屬凸塊和氧化物凸塊的混合工藝，諸如圖2A和圖2B所示的，其中粘附問(wèn)題顯著減少，同時(shí)減輕在此之前所見(jiàn)的刮痕問(wèn)題。
[0056]盡管已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明的實(shí)施例及其優(yōu)勢(shì)，但應(yīng)該理解，可以在不背離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明主旨和范圍的情況下，做各種不同的改變、替換和更改。而且，本申請(qǐng)的范圍并不僅限于說(shuō)明書(shū)中描述的工藝、機(jī)器、制造、材料組分、裝置、方法和步驟的特定實(shí)施例。作為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明將很容易理解，根據(jù)本發(fā)明可以利用現(xiàn)有的或今后開(kāi)發(fā)的用于執(zhí)行與本文所述相應(yīng)實(shí)施例基本上相同的功能或獲得基本上相同結(jié)果的工藝、機(jī)器、制造、材料組分、裝置、方法或步驟。因此，所附權(quán)利要求應(yīng)該在其范圍內(nèi)包括這樣的工藝、機(jī)器、制造、材料組分、裝置、方法或步驟。
[0057]雖然示出本文中提供的(一種或多種)方法并將其描述為一系列動(dòng)作或行為，但可以理解，所示出的這些動(dòng)作或行為的次序并不以限制意義進(jìn)行解釋。例如，一些動(dòng)作可以以不同的次序進(jìn)行和/或與除了本文示出和/或描述的動(dòng)作或行為以外的其他動(dòng)作或行為同時(shí)進(jìn)行。此外，不是所有示出的動(dòng)作都為實(shí)施本文描述的一個(gè)或多個(gè)方面或?qū)嵤├匦璧摹２⑶?，本文描述的一個(gè)或多個(gè)動(dòng)作可以以一個(gè)或多個(gè)分開(kāi)的動(dòng)作和/或階段進(jìn)行實(shí)施。
[0058]應(yīng)當(dāng)理解，雖然在整個(gè)文件中在論述本文中描述的方法的各方面，對(duì)示例性結(jié)構(gòu)做出參考，這些方法并不受論述的相應(yīng)結(jié)構(gòu)的限制。相反，方法(和結(jié)構(gòu))被認(rèn)為是相互獨(dú)立的且能夠獨(dú)立存在，并且不管附圖中描述的任何具體方面而進(jìn)行實(shí)施。
[0059]同樣，根據(jù)對(duì)說(shuō)明書(shū)和附圖的閱讀和/或理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以想到等效的替換和/或修改。本發(fā)明包括所有這些修改和替換，因而通常預(yù)期并不用于限制。此夕卜，特定部件或方面可能僅參照若干實(shí)施方案中的一種進(jìn)行公開(kāi)，這樣的部件或方面可以與可能期望的其他實(shí)施方案的一個(gè)或多個(gè)其他部件和/或方面相結(jié)合。并且，就在本文中使用的術(shù)語(yǔ)“包含”、“具有”、“有”、“帶有”和/或它們的變型方面來(lái)說(shuō)，這些術(shù)語(yǔ)旨在包含在如“包括”的意思中。而且，“示例性”僅意味著是實(shí)例，而不是最好的。還可以理解，為了簡(jiǎn)明和易于理解的目的，本文中描述的部件、層和/或元件用相對(duì)于另一部件、層和/或元件的具體尺寸和/或方向示出，并且實(shí)際的尺寸和/或方向可以與本文中示出的顯著不同。
【權(quán)利要求】
1.一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件,包括: 襯底，具有第一表面； 質(zhì)量塊，具有支軸，其中，所述質(zhì)量塊的下表面通過(guò)所述支軸懸掛在所述襯底的第一表面上方的第一距離處，并且，所述質(zhì)量塊被配置成繞著所述支軸旋轉(zhuǎn)； 一對(duì)感應(yīng)板，與所述襯底的第一表面相關(guān)聯(lián)并且被設(shè)置成位于所述支軸的相對(duì)側(cè)上；金屬凸塊，與所述一對(duì)感應(yīng)板中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)并且被設(shè)置成接近所述質(zhì)量塊的相應(yīng)末端，其中，每個(gè)金屬凸塊從所述襯底的第一表面延伸第二距離；以及 氧化物凸塊，與所述一對(duì)感應(yīng)板中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)并且被設(shè)置成位于相應(yīng)的所述感應(yīng)板和所述支軸之間，其中，每個(gè)氧化物凸塊從所述襯底的第一表面延伸第三距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS器件，還包括與所述一對(duì)感應(yīng)板中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)金屬凸塊，其中，所述多個(gè)金屬凸塊被布置成位于所述襯底的第一表面上且位于所述質(zhì)量塊的相應(yīng)角部處。
3.根據(jù)權(quán) 利要求1所述的MEMS器件，還包括與所述一對(duì)感應(yīng)板中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)氧化物凸塊，其中，所述多個(gè)氧化物凸塊通常被布置成平行于所述支軸且位于所述襯底的第一表面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS器件，其中，所述襯底包含硅。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的MEMS器件，其中，所述襯底還包括形成在所述硅上方的氧化物層和金屬層中的一種或多種，在其中限定出所述襯底的第一表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS器件，其中，所述金屬凸塊中的每一個(gè)均抑制與所述質(zhì)量塊相關(guān)的范德華力粘附。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS器件，其中，所述支軸從所述質(zhì)量塊的重心移開(kāi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS器件，其中，所述一對(duì)感應(yīng)板和所述質(zhì)量塊形成隨著在一個(gè)方向上誘導(dǎo)所述襯底加速而發(fā)生變化的電容。
9.一種形成微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件的方法,所述方法包括: 提供襯底； 在所述襯底上方形成金屬層； 圖案化所述金屬層以形成一對(duì)感應(yīng)板和多個(gè)金屬凸塊，其中，在所述一對(duì)感應(yīng)板之間限定出質(zhì)量塊的樞軸，并且，所述多個(gè)金屬凸塊中的每一個(gè)被設(shè)置成接近所述質(zhì)量塊的相應(yīng)末端，并且，每個(gè)金屬凸塊均抑制與所述質(zhì)量塊相關(guān)的電荷導(dǎo)致的粘附； 在所述襯底上方形成氧化物層；以及 圖案化所述氧化物層以形成與所述一對(duì)感應(yīng)板中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)的氧化物凸塊，其中，每個(gè)氧化物凸塊被設(shè)置在相應(yīng)的所述感應(yīng)板和所述樞軸之間，并且，每個(gè)氧化物凸塊均通過(guò)阻止所述質(zhì)量塊的末端在沖擊加載期間接觸所述金屬凸塊而充當(dāng)緩沖器。
10.一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件,包括: 襯底； 質(zhì)量塊，通過(guò)支軸懸掛在所述襯底上方，其中，所述質(zhì)量塊被配置成繞著所述支軸旋轉(zhuǎn); 第一感應(yīng)板和第二感應(yīng)板，設(shè)置在所述襯底上的支軸的相應(yīng)側(cè)上； 多個(gè)金屬凸塊，設(shè)置在所述襯底上并且被設(shè)置成接近所述質(zhì)量塊的每個(gè)末端，其中，所述多個(gè)質(zhì)量塊中的每一個(gè)從所述襯底延伸；以及 多個(gè)氧化物凸塊，設(shè)置在所述襯底上并且被設(shè)置成位于相應(yīng)的所述第一感應(yīng)板和所述第二感應(yīng)板與所述支軸之間，其中，所述多個(gè)氧化物凸塊中的每一個(gè)比所述多個(gè)金屬凸塊從所述襯底延伸更大的距離。
【文檔編號(hào)】B81C99/00GK103569942SQ201210407222
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月1日
【發(fā)明者】徐家保, 戴文川, 洪嘉明, 陳相甫 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司