光学式侦测方法、光学式微机电侦测计及其制法
【专利说明】光学式侦测方法、光学式微机电侦测计及其制法
[0001]本申请为2009年12月1日提交的、申请号为200910246798.7的、发明名称为“光学式侦测方法、光学式微机电侦测计及其制法”的申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及一种光学式侦测方法与光学式微机电(MEMS, Micro-Electro-Mechanical System)侦测计，特别是指一种利用光学侦测来取代电容式侦测的微机电元件，其例如可用于制作加速度计。本发明也有关于该光学式微机电侦测计的制法。
【背景技术】
[0003]目前的微机电加速度计侦测位移的方法通常为电容式。如图1所示，电容式加速度计包含固定电极1与可动电极2，当可动电极2移动时，两者间的电容值改变，便可据以侦测加速度。图1所示结构可为顶视图(测量水平方向上的电容变化)或剖面图(测量垂直方向上的电容变化)。
[0004]美国专利第6763718号揭露另一种现有技术如图2，其为光学式加速度计，利用Fabry-Perot谐振方式，令光线在两镜面3，4中反射而仅有特定波长的光线得以穿透进入光电二极管(photo d1de) 5中产生光电效应。该光学式加速度计的结构十分复杂，为了达成Fabry-Perot谐振，必须使两镜面3，4间的距离准确，为此尚须提供调整机制，且须在薄膜6和基板7的表面上制作半穿透半反射的镜面3，4，其工艺复杂且成本较高。
[0005]因此，本发明提供一种光学式微机电侦测计以改良现有技术的问题。
【发明内容】
[0006]本发明的第一目的在于提出一种光学式微机电侦测计。
[0007]本发明的第二目的在于提出一种光学式微机电侦测计的制法。
[0008]本发明的第三目的在提出一种光学式侦测方法。
[0009]为达成以上目的，就其中一个观点言，本发明提供了一种光学式微机电侦测计，包含:一个基板；在该基板一区域内的至少一个光电二极管；位在该基板上方的隔离壁，包围该光电二极管区域；以及在该光电二极管上方的至少一个动件，该至少一个动件具有开孔可容许光线穿越到达光电二极管，其中于该至少一个动件移动时，改变穿越该开孔到达光电二极管的光量。
[0010]上述光学式微机电侦测计可更包含发光源与光学元件，以导引光线进入该至少一个动件的开孔中。
[0011]为达上述目的，就另一个观点言，本发明提供了一种光学式微机电侦测计的制法，包含以下步骤:提供一个基板；在该基板一区域内形成至少一个光电二极管；在该基板上方形成隔离壁，包围该光电二极管区域；以及在该光电二极管上方形成至少一个动件，该至少一个动件具有开孔可容许光线穿越到达光电二极管，其中于该至少一个动件移动时，改变穿越该开孔到达光电二极管的光量。
[0012]上述制法中，在基板上可设置透光层，且在透光层中可设置光通道。透光层可使用计时方式予以蚀刻、或在透光层中安排下方第一透光层、蚀刻终止层、上方第二透光层，先蚀刻第一透光层而停止于蚀刻终止层，再蚀刻该蚀刻终止层，这两种方式均可用以控制透光层的厚度。蚀刻终止层的材料可包含无晶娃(amorphous silicon)或氮化娃。
[0013]为达上述目的，就再一个观点言，本发明提供了一种光学式侦测方法，包含以下步骤:提供一个侦测计，其包括至少一个光电二极管与位在该光电二极管上方的至少一个动件，该至少一个动件具有开孔，可容许光线穿越到达该光电二极管；于该至少一个动件移动时，改变穿越该开孔到达光电二极管的光量；以及根据光电二极管所接收光量的改变，判断该侦测计是否移动及其移动量。
[0014]上述光学式侦测方法中，动件的水平或垂直移动可造成光电二极管接收光量的改变。
[0015]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】
[0016]图1说明现有技术的电容式侦测；
[0017]图2说明现有技术美国专利第6763718号中的光学式侦测；
[0018]图3说明本发明的结构；
[0019]图4?5说明本发明的侦测方式；
[0020]图6?7显示本发明的第一实施例；
[0021]图8?10显示本发明的第二实施例；
[0022]图11显示本发明的第三实施例；
[0023]图12?13显示出本发明的第四实施例。
[0024]图中符号说明
[0025]1，2电极
[0026]3，4镜面
[0027]5光电二极管
[0028]6薄膜
[0029]7基板
[0030]11基板
[0031]12光电二极管
[0032]13隔离区
[0033]21隔离壁
[0034]21a复晶硅层
[0035]21b金属层
[0036]21c通道层
[0037]22动件
[0038]23开孔
[0039]31第一透光层
[0040]32蚀刻终止层
[0041]33第二透光层
[0042]33光通道
[0043]41发光源
[0044]50光学元件
[0045]51镜面
[0046]52透镜
[0047]60光阻
【具体实施方式】
[0048]本发明中的图标均属示意，主要意在表示工艺步骤以及各层之间的上下次序关系，至于形状、厚度与宽度则未依照比例绘制。
[0049]请参见图3-5，说明本发明的光学式微机电侦测计与侦测方法。本发明的光学式微机电侦测计在基板11上设置光电二极管12，并在其上方设置动件22，此动件22可为任何形状结构，并可为单数、复数相连、或复数不相连的结构，仅需其在动件本身或复数动件之间具有开孔23，能容许光线穿越到达光电二极管12，且在动件12移动时能遮蔽光电二极管12上方的部分光线，使穿越开孔23到达光电二极管12的光量改变，即可。
[0050]当侦测计移动时，动件22的水平或垂直移动造成光电二极管12的感光变化。请参见图4，当动件22水平移动时，将增加其遮蔽光电二极管12的面积，减少光电二极管12的感光量；又请参见图5，当动件22垂直移动而靠近光电二极管12时，将减少光电二极管12的感光量，当动件22垂直移动而远离光电二极管12时，将增加光电二极管12的感光量。根据光电二极管12所接收的光量，即可判断侦测计是否移动及其移动量。
[0051]图3-5中所示为单一像素(pixel)的结构，本发明的光学式微机电侦测计中可设置多个像素构成阵列(array)，其中各像素在电性上以隔离区13来彼此隔离，并以隔离壁21予以区隔，以阻挡不必要的光线。在另一安排方式中，亦可不为每一像素设置隔离壁21，而是组合数个像素为一个单位，各单位间以隔离壁21彼此区隔。各像素的尺寸可以相同或不同，在排列上例如可以较小面积的像素围绕较大面积的