支撑柱、微型集音器、CMOS麦克风单晶片制造技术

本发明专利技术公开了一种支撑柱、微型集音器、CMOS麦克风单晶片，支撑柱形成于一可动薄膜下方，用以支撑该可动薄膜，包含：数个第一微形金属柱、基底金属连接柱层与第一氧化包覆层；其中，第一微形金属柱形成于可动薄膜下方，并与可动薄膜形成金属导接；基底金属连接柱层形成于第一微形金属柱下方，与第一微形金属柱导接；第一氧化包覆层完全或部分包覆第一微形金属柱而使第一微形金属柱与空气绝缘而可使支撑柱形成柱状；该可动薄膜形成有至少一个第一穿孔，该第一穿孔以一氧化材料填满而与该第一氧化包覆层形成连结；本技术方案的支撑柱可达到抵抗强烈震动的技术功效。

Support column, miniature sound collector, CMOS microphone single crystal and manufacturing method

The invention discloses a support column, mini set pickup, CMOS microphone chip and method of manufacturing support column formed beneath a flexible film, contains to support the movable film: a plurality of first micro shaped metal column and base metal connecting column layer and the first oxide coated layer; wherein the first micro the metal column is formed on the movable film below, and forming a metal conductive film and a movable metal connecting column; the basal layer is formed on the first metal micro column below, with the first micro column shaped metal conductive oxide; the first coating layer is completely or partially coated first micro metal column and the first metal column and micro air insulation and the support column to form a column; column of this technical scheme can achieve the technical effect of strong vibration resistance.

【技术实现步骤摘要】
支撑柱、微型集音器、CMOS麦克风单晶片及制造方法
本专利技术关于一种半导体，特别是关于一种支撑柱。
技术介绍
运用微机电(MEMS)技术所制作出来的电容板应用范围十分广泛，可以使用在惯性感测器、声音感测器、流体感测器、触觉感测器、压力感测器、致动器等。为了要达到很好的感测效果，常常运用到如梳状电极、质量块的制作以达到较好的感测灵敏度。一般来说，运用微机电制程(制造工艺)所制作出来的电容板与标准的互补式金氧半导体是完全不相同的。目前，运用微机电技术所制作出来的电容板，相对上成本也比较高。运用标准的金属氧化半导体制程(CMOS)，同样可制作出电容板的架构，其价格相对便宜。无论是运用MEMS制程或CMOS制程所制作出来的电容板，当中的必要结构就是可动元件的部分。此可动元件都需要有一定的支撑力，让可动元件可以稳固地产生预期的物理变化(如：形变或位移等)，并于物理变化的过程产生所需要的感应信号。而此支撑可动元件的提供方式，其中一种就是采用支撑柱的架构。目前，无论是MEMS或CMOS制程所制作出来的支撑柱，都是单纯的一个金属柱再包覆氧化层的架构，其强度尚可。但若能设计出尺度相当，但强度更佳的支撑住，将可有效提高可动元件的稳固性、延长使用寿命等。此为可动元件设计相当重要的一环。
技术实现思路
鉴于以上现有技术的问题，本专利技术针对现有技术的上述缺陷，提供一种支撑柱，可达到抵抗强烈震动与较佳抗制程蚀刻的技术功效。本专利技术提供一种支撑柱，形成于一可动薄膜下方，用以支撑该可动薄膜，包含：数个第一微形金属柱、基底金属连接柱层与第一氧化包覆层。其中，第一微形金属柱形成于可动薄膜下方，并与可动薄膜形成金属导接；基底金属连接柱层形成于第一微形金属柱下方，与第一微形金属柱导接；第一氧化包覆层完全或部分包覆第一微形金属柱而使第一微形金属柱与空气绝缘而可使支撑柱形成柱状。本专利技术另提供一种支撑柱，包含：复数金属层柱体；及至少一层绝缘层柱体；其中，相邻的两个该金属层柱体由数个微形金属柱连接，且该至少一层绝缘层柱体完全或部分包覆全部或部分该些微形金属柱体。为让本专利技术的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数个较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下(实施方式)。附图说明图1A、1B，其为本专利技术支撑柱所应用的可动元件感测晶片的一实施例的剖面图与上视图。图2A～2D，其为图1A、1B的实施例中，本专利技术的支撑柱结构的一具体实施例。图3A～3D，其为图1A、1B的实施例中，本专利技术的支撑柱结构的另一具体实施例。图4A～4D，其为图1A、1B的实施例中，本专利技术的支撑柱结构的另一具体实施例。图5A～5D，其为图1A、1B的实施例中，本专利技术的支撑柱结构的另一具体实施例。图6A～6C，其为图1A、1B的实施例中，本专利技术的支撑柱结构的另一具体实施例。图7A～7C，其为图1A、1B的实施例中，本专利技术的支撑柱结构的另一具体实施例。图8A、8B，其为无帽盖结构的本专利技术支撑柱所应用的可动元件感测晶片的一实施例的剖面图与上视图。图9A～9C，其为图8A、8B的实施例中，本专利技术的支撑柱结构的另一具体实施例。图10A～10C，其为图8A、8B的实施例中，本专利技术的支撑柱结构的另一具体实施例。图11A～11C，其为图8A、8B的实施例中，本专利技术的支撑柱结构的另一具体实施例。图12A～12C，其为无帽盖结构的本专利技术的又一实施例。图13A～13C，其为图12A、12B的实施例中，本专利技术的支撑柱结构的另一具体实施例。图14A～14C，其为图12A、12B的实施例中，本专利技术的支撑柱结构的另一具体实施例。图15A～15C，其为图12A、12B的实施例中，本专利技术的支撑柱结构的另一具体实施例。图16A～16C，其为图12A、12B的实施例中，本专利技术的支撑柱结构的另一具体实施例。图17A～17C，其为图12A、12B的实施例中，本专利技术的支撑柱结构的另一具体实施例。图18A～18C，其为图12A、12B的实施例中，本专利技术的支撑柱结构的另一具体实施例。图19，本专利技术的CMOS麦克风单晶片的一具体实施例的剖面示意图。图20A、20B、20C，本专利技术的CMOS麦克风单晶片的一具体实施例。图21A、21B，本专利技术的CMOS麦克风单晶片的内环支撑型集音薄膜的另两个具体实施例。图22，本专利技术的CMOS麦克风单晶片运用周边支撑型集音薄膜的一具体实施例。图23A～23G，本专利技术的CMOS单晶片的一具体实施例的制程的各步骤剖面示意图。图24则显示了藉由图23A～23G的步骤所制作出的CMOS单晶片的上视图。图25A、25B，本专利技术的CMOS单晶片的另一具体实施例的制程的最终步骤的剖面示意图。具体实施方式本专利技术运用了类似钢筋混拟土的概念，运用以氧化层包覆多个微形金属柱，并作为可动元件的导电层支撑且连接的结构，来制作出强化CMOS制程或者MEMS制程或者其它制程方法所制作出来的支撑柱的结构强度，让未来的支撑柱，都具有优于目前单一材料的金属结构强度的特性。请参考图1A，本专利技术的支撑柱的第一具体实施例的剖面图，此实施例为运用四层金属层制作于基板1上，来制作CMOS可动元件的实施例，并于第三层制作可动元件，第四层制作支撑柱的帽盖结构。第一层金属层可制作半导体元件层72，如电晶体、电阻、电容等，也就是感测电路的部分，以及焊垫区300所需的焊垫层71。第二层金属层可制作可动元件所需的基底金属层55，以及旁侧的连接线路层52，还有，焊垫300所需的焊垫层51。介于第一层金属层与第二层金属层的穿孔层61则为导通两层之间线路的桥梁。而在其中则有绝缘层(氧化层)布满其间。第三层金属层则为可动元件层的部分，请同时参考第1B图，其为一内环支撑型集音薄膜35的实施例(其为运用于麦克风的实施例)，其包含了悬梁臂，同时，旁侧的连接线路层32(第1B图未显示本层)，还有，焊垫区300所需的焊垫层31(第1B图皆未显示本层)也配置于同一层。在此实施例中，同步于可动元件层旁配置了侧边金属层37(其与内环支撑型集音薄膜由环状沟槽203所区隔)，以加强可动元件的电容感度。第四层金属层则为专门为了帽盖而制作，可增加支撑柱的强度，而其包含了顶面金属连结柱层13、连接线路层12，还有，焊垫区300所需的焊垫层11也配置于同一层。焊垫区300的各个焊垫层之间，皆由连接柱所连接，分别为连接柱21、41、61。在图1B的实施例中，焊垫区300由晶片上方观之，可看到六个焊垫11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6，其由保护层92所区隔。内环支撑型集音薄膜35的实施例运用了叶片结构33，在第1B图中有4个，叶片结构33排列为环状，每个叶片结构33系各由一连续沟槽201定义，四个连续沟槽201定义出膜臂井(井状膜臂结构)。叶片结构33设计为等长L形状的箝制梁臂构造，两个支撑柱配置于等长L形状的箝制梁臂的尾端，箝制梁臂的连接处形成悬浮梁臂36。叶片结构33彼此间隔出至少一中央走道，中央走道贯穿内环支撑型集音薄膜35的中心并构成一悬浮支点38。此外，整个内环支撑型集音薄膜35，包括叶片结构33与中央走道、悬浮支点38的部分，皆透过均匀分布的穿孔205来让内环支撑型集音薄膜35可执行悬浮功能的等向性蚀刻制程。再回头参考图1A，本实施例的支撑柱1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种支撑柱，形成于一可动薄膜下方，用以支撑该可动薄膜，其特征在于，包含：数个第一微形金属柱，形成于该可动薄膜下方，并与该可动薄膜形成金属导接；一基底金属连接柱层，形成于该些第一微形金属柱下方，与该些第一微形金属柱导接；及一第一氧化包覆层，完全或部分包覆该些第一微形金属柱而使该些第一微形金属柱与空气绝缘而使该支撑柱形成柱状。

【技术特征摘要】
2015.05.15 TW 104115514;2015.05.15 TW 104207483;201.一种支撑柱，形成于一可动薄膜下方，用以支撑该可动薄膜，其特征在于，包含：数个第一微形金属柱，形成于该可动薄膜下方，并与该可动薄膜形成金属导接；一基底金属连接柱层，形成于该些第一微形金属柱下方，与该些第一微形金属柱导接；及一第一氧化包覆层，完全或部分包覆该些第一微形金属柱而使该些第一微形金属柱与空气绝缘而使该支撑柱形成柱状。2.如权利要求1所述的支撑柱，其特征在于，其中该可动薄膜形成有至少一个第一穿孔，该第一穿孔以一氧化材料填满而与该第一氧化包覆层形成连结。3.如权利要求2所述的支撑柱，其特征在于，更包含：一顶面连接柱保护层，形成于该可动薄膜上。4.如权利要求2或3所述的支撑柱，其特征在于，更包含一帽盖，形成于该可动薄膜上方，该帽盖包含：至少一个第二微形金属柱，与该可动薄膜形成金属导接；及一顶面金属连接柱层，与该第二微形金属柱形成导接。5.如权利要求4所述的支撑柱，其特征在于，更包含：一第二氧化包覆层，包覆该至少一个第二微形金属柱而使该第二微形金属柱与空气绝缘而形成柱状。6.如权利要求4所述的支撑柱，其特征在于，更包含：一顶面连接柱保护层，形成于该顶面金属连接柱层上。7.如权利要求1所述的支撑柱，其特征在于，更包含一底柱，形成于该基底金属连接柱层下方，该底柱包含：至少一个第三微形金属柱，与该基底金属连接柱层导接；一底部金属连接柱层，与该第三微形金属柱形成导接；及一第四氧化包覆层，包覆该至少一个第三微形金属柱而使该第三微形金属柱与空气绝缘而形成柱状。8.如权利要求7所述的支撑柱，其特征在于，更包含一帽盖，形成于该可动薄膜上方，该帽盖包含：至少一个第二微形金属柱，与该可动薄膜形成金属导接；及一顶面金属连接柱层，与该第二微形金属柱形成导接。9.如权利要求8所述的支撑柱，其特征在于，更包含：一第二氧化包覆层，包覆该至少一个第二微形金属柱而使该第二微形金属柱与空气绝缘而形成柱状。10.如权利要求8所述的支撑柱，其特征在于，更包含：一顶面连接柱保护层，形成于该顶面金属连接柱层上。11.一种微型集音器，运用互补式金氧半导体制程制作，其特征在于，包含：一内环支撑型集音薄膜，具有相互对称配置的数个叶片结构，且该些叶片结构排列为环状，每个该叶片结构各由一连续沟槽定义出一悬浮梁臂与一箝制梁臂，并由该些叶片结构的该悬浮梁臂连接一悬浮支点，该悬浮支点与该些叶片结构具有数个穿孔；数个如权利要求1至10任一项所述的支撑柱，均匀配置于该些叶片结构的该箝制梁臂相对于该悬浮梁臂的另一侧的边缘下方，以提供该些叶片结构的支撑力；及一基底金属层，形成于该些支撑柱的下方，与该...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈健章，梁贻德，林晓逸，杨正光，
申请(专利权)人：风起科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71