一种制造技术

本发明专利技术提供一种

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS微镜结构及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，具体指一种
MEMS
微镜结构及其制备方法
。

技术介绍

[0002]MEMS
微镜是一种能够在外部驱动下发生移动或偏转的微光学器件，其驱动方式主要包括静电驱动
、
电磁驱动
、
电热驱动和压电驱动，其中静电驱动和电磁驱动方式应用最为广泛
。
电磁驱动方式能够提供较大的驱动力但往往要解决系统的屏蔽
、
封装等问题，因此工艺较为复杂
。
静电驱动方式具有结构原理简单的显著优势，但由于其静电力较小，因此在一定程度上限制了基于静电驱动
MEMS
微镜的应用范围
。
[0003]传统
MEMS
微镜大多是基于体微加工工艺制备而成，基于镜面扭转工作原理的
MEMS
微镜结构中主要包括动梳齿
、
静梳齿
、
镜面和扭转梁，其中，动梳齿与镜面由同一片
SOI
晶圆制备，动梳齿围绕镜面分布，之后通过动
、
静梳齿之间的静电力作用使镜面沿扭转梁发生偏转，以此完成其工作过程，具体结构参见图1所示
。
上述基于静电驱动原理的
MEMS
微镜虽然结构和原理简单，但由于镜面与动梳齿在同一工作平面，由此导致梳齿排布结构和镜面偏转的角度都受到了影响
。
如：在相同电压驱动下，梳齿越长就能提供更大的静电力，进而使微镜具有更大的偏转角度，但过长的梳齿又会限制微镜的偏转角度；在相同偏转位移情况下，动梳齿和镜面的总长度越小微镜偏转的角度就越大，但较短的梳齿又无法通过足够大的静电力，因此上述将动梳齿和镜面设计在同一工作平面的传统微镜结构使镜面尺寸与动梳齿尺寸相互制约，大大限制了微镜的应用领域
。
具体为：微镜镜面尺寸越大，其在光学领域的应用就越广泛，但较大的镜面尺寸需要较长的梳齿来提供足够的静电力，这就造成微镜整体尺寸过大，使得微镜的偏转角度严重受限，进而影响微镜适用范围
。
相反，若要使微镜具有更大的偏转角，就要适当减小动梳齿或镜面的整体尺寸，因此，动梳齿和镜面的尺寸结构是一个相互制约的矛盾体，进而使现有
MEMS
微镜无法兼具更优的适用范围和偏转角度
。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中微镜镜面和动梳齿处于同一工作平面进而导致现有
MEMS
微镜无法兼具更优的适用范围和偏转角度的问题，提供一种
MEMS
微镜结构及其制备方法
。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种
MEMS
微镜结构，其包括：第一晶圆片，所述第一晶圆片表面间隔布设有多个静梳齿；第二晶圆片，所述第二晶圆片与所述第一晶圆片键合，其包括主体部以及至少两个锚柱，其中，所述主体部包括加强筋以及多个间隔连接于所述加强筋的动梳齿，所述锚柱固连于所述主体部表面且朝向远离所述静梳齿的方向凸出于所述主体部；镜面，所述镜面通过锚柱连接于所述主体部，其与所述动梳齿之间存在高度差
。
[0006]在本专利技术的一个实施例中，所述动梳齿设置为与所述静梳齿延伸方向相同的间隔
镂空结构，所述动梳齿与所述静梳齿之间形成垂直梳齿结构
。
[0007]在本专利技术的一个实施例中，所述第二晶圆片还包括设置于所述主体部相对两侧的两个连接部，任意所述连接部均包括扭转梁及锚点，所述扭转梁一端连接于所述主体部，另一端连接所述锚点，所述主体部绕所述扭转梁轴线偏转
。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，所述第二晶圆片包括多个锚柱，多个所述锚柱沿所述第二晶圆片边缘均匀间隔设置于其表面
。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种
MEMS
微镜结构制备方法，其用以制备上述
MEMS
微镜结构，具体包括如下步骤：
S1、
在第一
SOI
片上间隔刻蚀隔离槽及多个静梳齿，得到第一晶圆片；
S2、
在第二
SOI
片上刻蚀出微间隙后与第一晶圆片键合；
S3、
在第二
SOI
片上刻蚀主体部，使所述主体部包括加强筋以及多个间隔连接于所述加强筋的动梳齿，得到第二晶圆片；
S4、
在所述第二晶圆片表面沉积带有通孔的牺牲层，并在所述通孔内制备锚柱；
S5、
在所述牺牲层表面制备镜面后去除所述牺牲层，得到所述
MEMS
微镜结构
。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，步骤
S3
还包括如下步骤：在所述第二
SOI
片上刻蚀连接部，且使任意所述连接部均包括扭转梁及锚点
。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，步骤
S4
中，在去除所述牺牲层前对所述镜面进行刻蚀处理，得到至少两个相互独立的镜面
。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述镜面包括在所述牺牲层表面刻蚀通孔后依次沉积的应力调节层及反射层
。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述应力调节层为氧化硅和
/
或氮化硅层
。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述反射层为金层
、
铝层或钛层等金属层中的一种或多种
。
[0015]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本专利技术所述的
MEMS
微镜结构中，动梳齿与镜面之间存在高度差，二者分别设置于不同工作平面内，从根本上解决了微镜在较大驱动电压下才能获得较大偏转角度的问题，有效解决了微镜镜面尺寸
、
动梳齿尺寸与微镜偏转角度之间的矛盾，使得本
MEMS
微镜可以同时具有驱动电压小
、
镜面尺寸大
、
偏转角度大等显著优势，同时，本
MEMS
微镜结构制备方法使镜面通过表面微加工技术稳定连接于动梳齿表面且随之同步移动，因此，本专利技术是一种具有广阔使用前景的新型
MEMS
微镜结构及加工方法
。
附图说明
[0016]为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明
。
[0017]图1是现有
MEMS
微镜的结构示意图；图2是本专利技术优选实施例中
MEMS
微镜机构的立体示意图；图3是图2所示
MEMS
微镜机构中第一晶圆片与第二晶圆片的结构示意图；图4是图2所示的
MEMS
微镜机构中锚柱的层结构示意图；图5是本专利技术另一实施例中
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
MEMS
微镜结构，其特征在于：包括：第一晶圆片，所述第一晶圆片表面间隔布设有多个静梳齿；第二晶圆片，所述第二晶圆片与所述第一晶圆片键合，其包括主体部以及至少两个锚柱，其中，所述主体部包括加强筋以及多个间隔连接于所述加强筋的动梳齿，所述锚柱固连于所述主体部表面且朝向远离所述静梳齿的方向凸出于所述主体部；镜面，所述镜面通过锚柱连接于所述主体部，其与所述动梳齿之间存在高度差
。2.
根据权利要求1所述的
MEMS
微镜结构，其特征在于：所述动梳齿设置为与所述静梳齿延伸方向相同的间隔镂空结构，所述动梳齿与所述静梳齿之间形成垂直梳齿结构
。3.
根据权利要求1所述的
MEMS
微镜结构，其特征在于：所述第二晶圆片还包括设置于所述主体部相对两侧的两个连接部，任意所述连接部均包括扭转梁及锚点，所述扭转梁一端连接于所述主体部，另一端连接所述锚点，所述主体部绕所述扭转梁轴线偏转
。4.
根据权利要求1所述的
MEMS
微镜结构，其特征在于：所述第二晶圆片包括多个锚柱，多个所述锚柱沿所述第二晶圆片边缘均匀间隔设置于其表面
。5.
一种
MEMS
微镜结构制备方法，其特征在于：用以制备权利要求
1~4
中任意一项所述的
MEMS
微镜结构，具体包括如下步骤：
S1、
在第一
SOI
片上间隔刻蚀隔离槽及多个静梳齿，得到第一晶圆片；
S2、
在第二
SOI

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚雷，张裕华，
申请(专利权)人：苏州亿波达微系统技术有限公司，
类型：发明
国别省市：