利用集成电路后段工艺实现的单芯片陀螺仪装置制造方法及图纸

本发明专利技术有关于一种集成电路（ＩＣ）后段工艺实现的单芯片陀螺仪装置，其包括一基板、多个金属层、多个介电层以及多个介层孔：其中金属层形成于基板上，底层介电层形成于该基板及该底层金属层间，其余这些介电层的任一层形成于这些金属层间，这些金属层以及这些介电层形成一机械结构体，介层孔连接金属层，并裸露于这些介质层外，以防止这些介电层被侧蚀刻，同时形成金属侧壁，与金属层形成环状对称的机械结构体，提供方便的蚀刻工艺、较佳的信号灵敏度以及简易的线路设计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机壳按键旋转固定装置，尤其涉及一种应用于计算机机壳装卸的按键旋转固定装置。
技术介绍
习陀螺仪是利用角动量守恒的原理而可以恒定地指向固定方向而运作，设计以量测柯氏力(Coriolis Force)为主，其可被应用于飞机、飞船、人造卫星、潜艇、船舰、飞弹等。现行的陀螺仪多以传统机械方式制作，体积及重量均较大；若以半导体方式制作时，为保有其感测能力，多将机械结构体与电路分开制作，再以导线方式连接，此将产生噪声较高的问题，例如，请参阅图1，其为传统的机械式陀螺仪装置，包括一机械结构芯片1及一电路芯片2，其以导线3方式连接电路芯片与机械结构芯片，此方式所产生的寄生效应较大，组件体积大，且成本较高，请参阅图2，其为传统的单芯片式陀螺仪装置，其以单芯片方式完成双载子互补式金氧半导体(BiCMOS)电路4与厚的复晶层结构5，但缺点为利用矩形结构，感测信号的读出容易变成非线性化，且对温度漂移，工艺稳定性等影响较大。以陀螺仪感测原理来看，形成环形对称的机械结构是最佳的设计方式，但在整合结构与电路的单芯片实现中，现有技术上难以此方式进行，因此必须以复杂电路设计克服感测信号的非线性变化，温度造成不对称的信号漂移与工艺不匹配等影响，同时现有作法仅粗糙地进行外形设计，并未善加利用成熟的标准半导体工艺。因此，申请人鉴于上述现有技术的缺点，经悉心试验与研究，并本锲而不舍的精神，终提出一种改良滑轮位置侦测装置及方法的设计，创作出本专利技术「利用集成电路后段工艺实现的单芯片陀螺仪装置」。
技术实现思路
本专利技术的主要构想在于提供一种单芯片陀螺仪装置，其至少包括一种单芯片陀螺仪装置，其至少包括一基板；多个金属层，其形成于该基板上；多个介电层，其中该底层介电层形成于该基板及该底层金属层间，其余这些介电层的任一层形成于这些金属层间，这些金属层以及这些介电层形成一机械结构体；以及多个介层孔(Via)，其连接这些金属层，并裸露于这些氧化层外，以防止这些介电层被侧蚀刻(Undercut)。依据本专利技术的构想，该结构体通过一半导体后段工艺所制作。依据本专利技术的构想，该半导体后段工艺包括一蚀刻、一化学气相沈积及一平坦化处理。依据本专利技术的构想，这些金属层提供该基板上的一电路及该机械结构体的电气连接。依据本专利技术的构想，这些介层孔形成多个金属侧壁，与这些金属层形成平整的该机械结构体。依据本专利技术的构想，该机械结构体为一环形对称结构。依据本专利技术的构想，该机械结构体为一圆形对称结构。依据本专利技术的构想，该基板可藉由布局(layout)设计，通过蚀刻过程蚀刻清空，使该机械结构体可自由转动。本专利技术的功效与目的，可藉由下列实施例与图示说明，使有更深入的了解。附图说明图1其为传统的机械式陀螺仪装置；图2其为传统的单芯片式陀螺仪装置；图3其为现有单芯片陀螺仪装置在蚀刻前的示意图；图4其为现有单芯片陀螺仪装置在蚀刻后的示意图；图5其为本专利技术较佳实施例的一单芯片陀螺仪装置在蚀刻前的示意图；图6其为本专利技术较佳实施例的一单芯片陀螺仪装置在蚀刻后的示意图；以及图7其为本专利技术较佳实施例形成一可转动的机械结构体的示意图。其中，附图标记说明如下1 机械结构芯片2 电路芯片3 导线4 双载子互补式金氧半导体(BiCMOS)电路5 复晶层结构10 基板11 电路层20 介电层31 第一金属层32 第二金属层33 第三金属层34 第四金属层40 介层孔50 机械结构体51 可转动机械结构体52 固定机械结构体具体实施方式本专利技术的单芯片陀螺仪装置，将可由以下的实施例说明而得到充分的了解，使得熟习本技艺的人士可据此完成，然本专利技术的实施例并非可由下列实施例而限制其实施型态。请参阅图3，其为现有单芯片陀螺仪装置在蚀刻前的示意图，包括一基板10、一电路层11、一介电层20、一第一金属层31、一第二金属层32、一第三金属层33及一第四金属层34，经蚀刻工艺后，请参阅图4，其为现有单芯片陀螺仪装置在蚀刻后的示意图，包括一基板10、一电路层11、多个介电层20、一第一金属层31、一第二金属层32、一第三金属层33及一第四金属层34，显而易见的是，蚀刻过程实际上将整个机械结构切割出来，该机械结构由所有金属层及介电层所构成，由于湿式蚀刻或本质上不可能有完美蚀刻选择比的干式蚀刻，对于各介电层均有些向内凹陷的侧蚀刻(Undercut)现象。此侧蚀刻现象造成表面粗糙不平，影响美观及机械结构体的质量，进一步影响系统的弹性系数、阻尼等设计上的困难，另外介电层的存在也使整个陀螺仪的感测面积相形变小，灵敏度亦变得较差。为改善此种情形，提升陀螺仪的感测性能，请参阅图5，其本专利技术较佳实施例的一单芯片陀螺仪装置于蚀刻前的示意图，包括一基板10、一电路层11、一介电层20、一第一金属层31、一第二金属层32、一第三金属层33、一第四金属层34以及多个介层孔40。经过蚀刻工艺后，请参阅图6，其本专利技术较佳实施例的一单芯片陀螺仪装置于蚀刻后的示意图，包括一基板10、一电路层11、多个介电层20、一第一金属层31、一第二金属层32、一第三金属层33、一第四金属层34以及多个介层孔(Via)40，这些金属层形成于基板10上，最底层介电层20形成于基板10及最底层金属层31间，其余这些介电层20的任一层形成于这些金属层间，这些金属层以及这些介电层形成一机械结构体50，此外多个介层孔40连接这些金属层并裸露于这些介电层外，以防止这些介电层被侧蚀刻(Undercut)，介层孔的存在形成了一道防护墙，抑制蚀刻工艺对夹在金属层间的介电层侧蚀刻，此举不但以这些介层孔与这些金属层形成一平整的金属表面与极佳的等电位连接，同时亦加大整个感测面积或电容量，使陀螺仪的灵敏度相对提升。图6中单芯片陀螺仪装置的结构体通过一般半导体工艺的后段工艺所实现，此后段工艺即所谓蚀刻工艺、化学气相沈积(Chemical Vapor Deposition-CVD)工艺以及一平坦化工艺(Planarization)，其蚀刻工艺不需通过使用特殊设备的离子蚀刻，一般蚀刻工艺原本会对介质层侧蚀刻(Undercut)，因介层孔的存在可防止侧蚀刻的影响，因此湿式蚀刻即可用于产生本专利技术的机械构造的工艺上。图6中的机械结构体50，其底层金属层31可与该基板10上的电路层11作电气连接，结构布局上因考虑有较佳的惯性感测以及可简化电路设计的复杂性，宜以环形或圆形对称形成机械结构体50的外形。请参阅图7，其为本专利技术较佳实施例形成一可转动的机械结构体的示意图，包括一基板10、一电路层11、多个介电层20、一第一金属层31、一第二金属层32、一第三金属层33、一第四金属层34以及多个介层孔40，此外在基板10上无电路形成的部份，可利用布局设计，掏空最底层介电层，形成一可转动机械结构体51，相对于可自由转动的机械结构体51，在右方的固定机械结构体52则是固定于基板上。本专利技术的设计利用集成电路(IC)后段工艺实现的单芯片式陀螺仪装置；相较于现有装置以粗糙的方式进行外形设计，并没有善加利用成熟的标准半导体工艺。本专利技术提出利用较佳的布局设计，使机械结构体可达更好的特性及质量，且因而简化电路的复杂性，同时以单芯片实现亦可达成体积小、高性能化及低成本化。本专利技术得由熟习此技术的人士任施匠思而为诸般本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单芯片陀螺仪装置，其至少包括：一基板；多个金属层，其形成于该基板上；多个介电层，其中该底层介电层形成于该基板及该底层金属层间，其余这些介电层的任一层形成于这些金属层间，这些金属层以及这些介电层形成一机械结构体；以 及多个介层孔，其连接这些金属层，并裸露于这些氧化层外，以防止这些介电层被侧蚀刻。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：温荣弘，方维伦，
申请(专利权)人：沛亨半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]