一種制造技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供一種

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種MEMS微鏡結(jié)構(gòu)及其制備方法


[0001]本專(zhuān)利技術(shù)涉及半導(dǎo)體制造
，具體指一種
MEMS
微鏡結(jié)構(gòu)及其制備方法
。

技術(shù)介紹

[0002]MEMS
微鏡是一種能夠在外部驅(qū)動(dòng)下發(fā)生移動(dòng)或偏轉(zhuǎn)的微光學(xué)器件，其驅(qū)動(dòng)方式主要包括靜電驅(qū)動(dòng)
、
電磁驅(qū)動(dòng)
、
電熱驅(qū)動(dòng)和壓電驅(qū)動(dòng)，其中靜電驅(qū)動(dòng)和電磁驅(qū)動(dòng)方式應(yīng)用最為廣泛
。
電磁驅(qū)動(dòng)方式能夠提供較大的驅(qū)動(dòng)力但往往要解決系統(tǒng)的屏蔽
、
封裝等問(wèn)題，因此工藝較為復(fù)雜
。
靜電驅(qū)動(dòng)方式具有結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單的顯著優(yōu)勢(shì)，但由于其靜電力較小，因此在一定程度上限制了基于靜電驅(qū)動(dòng)
MEMS
微鏡的應(yīng)用范圍
。
[0003]傳統(tǒng)
MEMS
微鏡大多是基于體微加工工藝制備而成，基于鏡面扭轉(zhuǎn)工作原理的
MEMS
微鏡結(jié)構(gòu)中主要包括動(dòng)梳齒
、
靜梳齒
、
鏡面和扭轉(zhuǎn)梁，其中，動(dòng)梳齒與鏡面由同一片
SOI
晶圓制備，動(dòng)梳齒圍繞鏡面分布，之后通過(guò)動(dòng)
、
靜梳齒之間的靜電力作用使鏡面沿扭轉(zhuǎn)梁發(fā)生偏轉(zhuǎn)，以此完成其工作過(guò)程，具體結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖1所示
。
上述基于靜電驅(qū)動(dòng)原理的
MEMS
微鏡雖然結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單，但由于鏡面與動(dòng)梳齒在同一工作平面，由此導(dǎo)致梳齒排布結(jié)構(gòu)和鏡面偏轉(zhuǎn)的角度都受到了影響
。
如：在相同電壓驅(qū)動(dòng)下，梳齒越長(zhǎng)就能提供更大的靜電力，進(jìn)而使微鏡具有更大的偏轉(zhuǎn)角度，但過(guò)長(zhǎng)的梳齒又會(huì)限制微鏡的偏轉(zhuǎn)角度；在相同偏轉(zhuǎn)位移情況下，動(dòng)梳齒和鏡面的總長(zhǎng)度越小微鏡偏轉(zhuǎn)的角度就越大，但較短的梳齒又無(wú)法通過(guò)足夠大的靜電力，因此上述將動(dòng)梳齒和鏡面設(shè)計(jì)在同一工作平面的傳統(tǒng)微鏡結(jié)構(gòu)使鏡面尺寸與動(dòng)梳齒尺寸相互制約，大大限制了微鏡的應(yīng)用領(lǐng)域
。
具體為：微鏡鏡面尺寸越大，其在光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用就越廣泛，但較大的鏡面尺寸需要較長(zhǎng)的梳齒來(lái)提供足夠的靜電力，這就造成微鏡整體尺寸過(guò)大，使得微鏡的偏轉(zhuǎn)角度嚴(yán)重受限，進(jìn)而影響微鏡適用范圍
。
相反，若要使微鏡具有更大的偏轉(zhuǎn)角，就要適當(dāng)減小動(dòng)梳齒或鏡面的整體尺寸，因此，動(dòng)梳齒和鏡面的尺寸結(jié)構(gòu)是一個(gè)相互制約的矛盾體，進(jìn)而使現(xiàn)有
MEMS
微鏡無(wú)法兼具更優(yōu)的適用范圍和偏轉(zhuǎn)角度
。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0004]為此，本專(zhuān)利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中微鏡鏡面和動(dòng)梳齒處于同一工作平面進(jìn)而導(dǎo)致現(xiàn)有
MEMS
微鏡無(wú)法兼具更優(yōu)的適用范圍和偏轉(zhuǎn)角度的問(wèn)題，提供一種
MEMS
微鏡結(jié)構(gòu)及其制備方法
。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種
MEMS
微鏡結(jié)構(gòu)，其包括：第一晶圓片，所述第一晶圓片表面間隔布設(shè)有多個(gè)靜梳齒；第二晶圓片，所述第二晶圓片與所述第一晶圓片鍵合，其包括主體部以及至少兩個(gè)錨柱，其中，所述主體部包括加強(qiáng)筋以及多個(gè)間隔連接于所述加強(qiáng)筋的動(dòng)梳齒，所述錨柱固連于所述主體部表面且朝向遠(yuǎn)離所述靜梳齒的方向凸出于所述主體部；鏡面，所述鏡面通過(guò)錨柱連接于所述主體部，其與所述動(dòng)梳齒之間存在高度差
。
[0006]在本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述動(dòng)梳齒設(shè)置為與所述靜梳齒延伸方向相同的間隔
鏤空結(jié)構(gòu)，所述動(dòng)梳齒與所述靜梳齒之間形成垂直梳齒結(jié)構(gòu)
。
[0007]在本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二晶圓片還包括設(shè)置于所述主體部相對(duì)兩側(cè)的兩個(gè)連接部，任意所述連接部均包括扭轉(zhuǎn)梁及錨點(diǎn)，所述扭轉(zhuǎn)梁一端連接于所述主體部，另一端連接所述錨點(diǎn)，所述主體部繞所述扭轉(zhuǎn)梁軸線(xiàn)偏轉(zhuǎn)
。
[0008]在本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二晶圓片包括多個(gè)錨柱，多個(gè)所述錨柱沿所述第二晶圓片邊緣均勻間隔設(shè)置于其表面
。
[0009]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)還提供了一種
MEMS
微鏡結(jié)構(gòu)制備方法，其用以制備上述
MEMS
微鏡結(jié)構(gòu)，具體包括如下步驟：
S1、
在第一
SOI
片上間隔刻蝕隔離槽及多個(gè)靜梳齒，得到第一晶圓片；
S2、
在第二
SOI
片上刻蝕出微間隙后與第一晶圓片鍵合；
S3、
在第二
SOI
片上刻蝕主體部，使所述主體部包括加強(qiáng)筋以及多個(gè)間隔連接于所述加強(qiáng)筋的動(dòng)梳齒，得到第二晶圓片；
S4、
在所述第二晶圓片表面沉積帶有通孔的犧牲層，并在所述通孔內(nèi)制備錨柱；
S5、
在所述犧牲層表面制備鏡面后去除所述犧牲層，得到所述
MEMS
微鏡結(jié)構(gòu)
。
[0010]在本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，步驟
S3
還包括如下步驟：在所述第二
SOI
片上刻蝕連接部，且使任意所述連接部均包括扭轉(zhuǎn)梁及錨點(diǎn)
。
[0011]在本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，步驟
S4
中，在去除所述犧牲層前對(duì)所述鏡面進(jìn)行刻蝕處理，得到至少兩個(gè)相互獨(dú)立的鏡面
。
[0012]在本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述鏡面包括在所述犧牲層表面刻蝕通孔后依次沉積的應(yīng)力調(diào)節(jié)層及反射層
。
[0013]在本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述應(yīng)力調(diào)節(jié)層為氧化硅和
/
或氮化硅層
。
[0014]在本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述反射層為金層
、
鋁層或鈦層等金屬層中的一種或多種
。
[0015]本專(zhuān)利技術(shù)的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：本專(zhuān)利技術(shù)所述的
MEMS
微鏡結(jié)構(gòu)中，動(dòng)梳齒與鏡面之間存在高度差，二者分別設(shè)置于不同工作平面內(nèi)，從根本上解決了微鏡在較大驅(qū)動(dòng)電壓下才能獲得較大偏轉(zhuǎn)角度的問(wèn)題，有效解決了微鏡鏡面尺寸
、
動(dòng)梳齒尺寸與微鏡偏轉(zhuǎn)角度之間的矛盾，使得本
MEMS
微鏡可以同時(shí)具有驅(qū)動(dòng)電壓小
、
鏡面尺寸大
、
偏轉(zhuǎn)角度大等顯著優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，本
MEMS
微鏡結(jié)構(gòu)制備方法使鏡面通過(guò)表面微加工技術(shù)穩(wěn)定連接于動(dòng)梳齒表面且隨之同步移動(dòng)，因此，本專(zhuān)利技術(shù)是一種具有廣闊使用前景的新型
MEMS
微鏡結(jié)構(gòu)及加工方法
。
附圖說(shuō)明
[0016]為了使本專(zhuān)利技術(shù)的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明
。
[0017]圖1是現(xiàn)有
MEMS
微鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本專(zhuān)利技術(shù)優(yōu)選實(shí)施例中
MEMS
微鏡機(jī)構(gòu)的立體示意圖；圖3是圖2所示
MEMS
微鏡機(jī)構(gòu)中第一晶圓片與第二晶圓片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖2所示的
MEMS
微鏡機(jī)構(gòu)中錨柱的層結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本專(zhuān)利技術(shù)另一實(shí)施例中
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.
一種
MEMS
微鏡結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括：第一晶圓片，所述第一晶圓片表面間隔布設(shè)有多個(gè)靜梳齒；第二晶圓片，所述第二晶圓片與所述第一晶圓片鍵合，其包括主體部以及至少兩個(gè)錨柱，其中，所述主體部包括加強(qiáng)筋以及多個(gè)間隔連接于所述加強(qiáng)筋的動(dòng)梳齒，所述錨柱固連于所述主體部表面且朝向遠(yuǎn)離所述靜梳齒的方向凸出于所述主體部；鏡面，所述鏡面通過(guò)錨柱連接于所述主體部，其與所述動(dòng)梳齒之間存在高度差
。2.
根據(jù)權(quán)利要求1所述的
MEMS
微鏡結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述動(dòng)梳齒設(shè)置為與所述靜梳齒延伸方向相同的間隔鏤空結(jié)構(gòu)，所述動(dòng)梳齒與所述靜梳齒之間形成垂直梳齒結(jié)構(gòu)
。3.
根據(jù)權(quán)利要求1所述的
MEMS
微鏡結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述第二晶圓片還包括設(shè)置于所述主體部相對(duì)兩側(cè)的兩個(gè)連接部，任意所述連接部均包括扭轉(zhuǎn)梁及錨點(diǎn)，所述扭轉(zhuǎn)梁一端連接于所述主體部，另一端連接所述錨點(diǎn)，所述主體部繞所述扭轉(zhuǎn)梁軸線(xiàn)偏轉(zhuǎn)
。4.
根據(jù)權(quán)利要求1所述的
MEMS
微鏡結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述第二晶圓片包括多個(gè)錨柱，多個(gè)所述錨柱沿所述第二晶圓片邊緣均勻間隔設(shè)置于其表面
。5.
一種
MEMS
微鏡結(jié)構(gòu)制備方法，其特征在于：用以制備權(quán)利要求
1~4
中任意一項(xiàng)所述的
MEMS
微鏡結(jié)構(gòu)，具體包括如下步驟：
S1、
在第一
SOI
片上間隔刻蝕隔離槽及多個(gè)靜梳齒，得到第一晶圓片；
S2、
在第二
SOI

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李亞雷，張?jiān)ＨA，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：蘇州億波達(dá)微系統(tǒng)技術(shù)有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：