具有增强结构强度的微机电元件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有增强结构强度的微机电元件，特别是其中构成微机电结构的 最上金属层具有多个独立金属段、及/或其中构成微机电结构的最下金属层具有连续结构 的微机电元件。
【背景技术】
[0002] 参照图1，其中显示一现有技术的微机电元件10的示意图，其可作为一定子 (Stator)或一动子（Rotor)。微机电元件10包含微机电结构101和电讯号传递线路102， 其中微机电结构101产生电讯号，通过电讯号传递线路102来传递。当微机电元件10为定 子时，微机电结构101例如可通过固定结构103而连接至基板Sub，当微机电元件10为动子 时,则微机电结构101例如可通过挠性结构(例如弹簧，未示出）来连接。微机电元件10例 如可利用CMOS半导体制程来制作，在基板Sub上通过交替沉积多层金属层（Ml-Mt)和介电 层、并以支持柱连接金属层而构成所设计的结构。
[0003] 现有技术的微机电元件10有以下的结构特征：1.最上金属层Mt为连续的结构。 2.电讯号传递线路102使用第一金属层Ml的一部份M1S构成，因此为了避免讯号受影响、 以及避免在制作和动作过程产生沾黏（Stiction)等现象，第二金属层M2须于该部分M1S 的上方挖空以留下足够的缓冲空间，但此挖空部份会损及微机电结构101的刚性。
[0004] 当微机电结构101的刚性不足时，很容易产生弯翘变形。例如，当工作环境温度上 升时，现有技术的微机电元件10会产生明显的热变形以致影响微机电元件10的功能操作。
[0005] 详言之，图6A显示图1中微机电元件10受热后的变化，水平轴X为参照图1中X 方向的延伸距离，Y轴为变形量，其中温度T2高于T1。如图所示，温度T2造成的热变形高 于温度T1造成的热变形，且沿X方向的热变形逐渐增大，此变形足以影响结构的稳定与元 件操作的正确性等。
[0006] 有鉴于此，本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种具有增强结构强度的微 机电元件，其可减少因为温度或其它原因导致的变形，防止黏着（stiction)、使结构保持稳 定，且使元件在电讯号传递上有较佳的表现。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于克服现有技术的不足和缺陷，提出一种具有增强结构强度的微 机电元件，其可减少因为温度或其它原因导致的变形，防止黏着（stiction)、使结构保持稳 定，且使元件在电讯号传递上有较佳的表现。
[0008] 为达上述目的，根据其中一个观点，本发明提供一种具有增强结构强度的微机电 兀件，包含：一微机电结构，包括多个金属层，具有一最上金属层，该最上金属层包含多个独 立金属段；以及一电讯号传递线路，位于该微机电结构下方，其中该微机电结构产生电讯 号，通过该电讯号传递线路来传递；其中，该多个独立金属段分别通过至少一支持柱以连接 至相邻的金属层，且在该最上层独立金属段与该相邻的金属层之间除了支持柱外，无介电 层设置于其中；除该最上金属层外，其余金属层分别通过至少一支持柱及一介电层而与相 邻的金属层彼此连接。
[0009] 本发明的一实施例中，该具有增强结构强度的微机电元件更包含一固定结构或一 挠性结构，与该微机电结构连接。
[0010] 本发明的一实施例中，该固定结构连接于该微机电结构侧方。
[0011] 本发明的一实施例中，该微机电结构下方、对应于该电讯号传递线路的上方处，具 有一挖空区域。
[0012] 本发明的一实施例中，该微机电结构的最低金属层在对应于该电讯号传递线路的 上方处、延伸往该固定结构的方向，为连续而不断开。
[0013] 在上述实施例中，较佳地，该电讯号传递线路不包含金属层，而是在金属层以下的 位阶中以导电材料走线所构成。
[0014] 本发明的一实施例中，该固定结构连接于该微机电结构下方。
[0015] 在上述实施例中，较佳地，该微机电结构下方、对应于该电讯号传递线路的上方 处，具有一挖空区域，且该挖空区域相较于该固定结构而言较远离该微机电结构的中心点。
[0016] 为达上述目的，根据另一观点，本发明提供一种具有增强结构强度的微机电元件， 包含：一微机电结构，包括多个金属层；一固定结构，连接于该微机电结构侧方；以及一电 讯号传递线路，位于该微机电结构下方，其中该微机电产生电讯号，通过该电讯号传递线路 来传递，其中，该微机电结构的最低金属层在对应于该电讯号传递线路的上方处、延伸往该 固定结构的方向，为连续而不断开，且其中该电讯号传递线路不包含金属层，而是在金属层 以下的位阶中以导电材料走线所构成。
[0017] 为达上述目的，根据另一观点，本发明提供一种具有增强结构强度的微机电元件， 包含：一微机电结构，包括多个金属层；一固定结构，连接于该微机电结构下方；以及一电 讯号传递线路，位于该微机电结构下方，其中该微机电产生电讯号，通过该电讯号传递线路 来传递，其中，该微机电结构下方、对应于该电讯号传递线路的上方处，具有一挖空区域，且 该挖空区域相较于该固定结构而言较远离该微机电结构的中心点。
[0018] 下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其 所达成的功效。
【附图说明】
[0019] 图1显示现有技术的微机电元件；
[0020] 图2显示本发明一实施例的具有增强结构强度的微机电元件；
[0021] 图3显示本发明一实施例的具有增强结构强度的微机电元件；
[0022] 图4显示本发明一实施例的具有增强结构强度的微机电元件；
[0023] 图5显示本发明一实施例的具有增强结构强度的微机电元件；
[0024] 图6A?6E分别显不图1?5的微机电兀件的变形量；
[0025] 图7显示本发明一实施例的具有增强结构强度的微机电元件。
[0026] 图中符号说明
[0027] 10 20、30、40、50、70 微机电元件 22 挖空区域 101、 201 301、401、501 微机电结构 102、 202、302、402、502 电讯号传递线路 103、 203、303、403、503 固定结构 Ml 第一金属层 Mil 第一层独立金属段 M1S 第一金属层的一部分 M2 第二金属层 Mt-1 紧接最上金属层下方的金属层 Mt 最上金属层 Mtl 最上层独立金属段 Tl、T2 温度
[0028] S 导电材料 Sub 基板 V 接触层 X 水平方向
【具体实施方式】
[0029] 有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一较佳 实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、 右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。本发明中的图式均属示意，主要意在表示各装置 以及各元件之间的功能作用关系，至于形状、厚度与宽度则并未依照比例绘制。
[0030] 参照图2,其中为本发明一实施例提供的一种具有增强结构强度的微机电元件20 的不意图。微机电兀件20包含：微机电结构201和位于微机电结构201下方的电讯号传 递线路202,其中微机电结构201与其它部份的相对移动产生电讯号，通过电讯号传递线路 202来传递。微机电结构201包含多个金属层M2_Mt、亦即第二金属层M2至最上金属层Mt， 其中最上金属层Mt包含多个最上层独立金属段Mtl，最上层独立金属段Mtl彼此之间不直 接相连且由至少一支持柱而连接至相邻(紧接下方）的金属层Mt-1，须特别注意的是最上层 独立金属段Mtl与相邻的金属层Mt-1之间除了支持柱外，无介电层设置于其中。其余相邻 的多个金属层（例如第二金属层M2至金属层Mt-1)分别通过至少一支持柱及一介电层而 互相连接，介电层可填满(至少部份填满，图示为完全填满）相邻金属层间除支持柱外的空 隙，微机电元件20借助此设计可增强结构强度，特别为当工作温度上升时，此设计可降低 热变形。
[0031] 图6B显示图2中微机电元件20受热后的变形量，相对于图6A，其热变形的情形改 善许多。由于改善了热变形，因此可防止黏着、使结构保持稳定，此外元件在电讯号传递上 也有较佳的表现。
[0032] 此外，图2的微机电元件20的设计可应用于定子或动子。当应用于定子时，微机电 结构201例如可通过固定结构203而连接至基板Sub，当应用于动子时，则微机电结构201 例如可通过挠性结构(例如弹簧，未示出）来与其它部份连接。固定结构203例如可由多个 金属层Ml-Mt和介电层来构成；需注意图标仅是举例，固定结构203可为其它形状或高度， 例如可不包含最上金属层Mt及其下方的介电层。在本实施例中，微机电结构201的下方、 对应于电讯号传递线路202的上方处，设有一挖空区域22以构成缓冲空间，亦即微机电结 构201的最低金属层（本实施例中为M2)在电讯号传递线路202的上方处断开(最低介电 层可断开或不断开，本实施例为断开)。电讯号传递线路202由第一金属层Ml的一部份M1S 所构成。
[0033] 参照图3,其中显示本发明另一实施例的一具有增强结构强度的微机电元件30的 示意图。与微机电元件20相较，微机电元件30主要差异为取消了挖空区域、而电讯号传递