CN111367072A - 一种电磁式微镜结构及制备方法 - Google Patents

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杨敏
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Abstract

一种电磁式微镜结构，包括无磁性基底晶圆，盖板晶圆，悬臂梁结构，铁磁性镜面，晶圆键合界面层，吸气薄膜，空腔，电磁铁，金属片；其中：无磁性基底晶圆与盖板晶圆之间带有晶圆键合界面层，铁磁性镜面设置在悬臂梁结构上，吸气薄膜设置在盖板晶圆内，电磁铁和金属片设置在盖板晶圆外部。一种电磁式微镜结构的制备方法，无磁性基底晶圆，由硅、砷化镓或玻璃等无磁性材料组成；盖板晶圆，能通过光信号；铁磁性镜面，经过剖光处理，能反射光信号。本发明的优点：通过电磁铁影响磁性镜面和悬臂的翘曲角度，改变通过盖板晶圆摄入的光线的方向，实现光信号的传输。磁性镜面和悬臂，电磁驱动控制，偏转角度最大可达45度。

Description

一种电磁式微镜结构及制备方法
技术领域
本发明涉及微镜领域，特别涉及了一种电磁式微镜结构及制备方法。
背景技术
目前，静电式的MEMS微镜的反射镜面都较小而且需要工作在谐振状态才能实现较大的转角。电热性MEMS扫描镜由于热制动器的迟滞效应，微镜的响应速度往往比较慢，不适合广泛应用于激光扫描技术领域。压电式MEMS扫描微镜中压电材料与传统集成电路工艺不兼容，成为压电驱动作为微镜驱动方式的主要障碍。目前的电磁式扫描微镜，反射面的有效尺寸受限减小了驱动力矩使微镜无法获得大的偏转角。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述问题，特提供了一种电磁式微镜结构及制备方法。
本发明提供了一种电磁式微镜结构，其特征在于：所述的电磁式微镜结构，包括无磁性基底晶圆1，盖板晶圆2，悬臂梁结构3，铁磁性镜面4，晶圆键合界面层5，吸气薄膜6，空腔7，电磁铁8，金属片9；
其中：无磁性基底晶圆1与盖板晶圆2之间带有晶圆键合界面层5，悬臂梁结构3与无磁性基底晶圆1连接，铁磁性镜面4设置在悬臂梁结构3上，吸气薄膜6设置在盖板晶圆2内，盖板晶圆2内为空腔7，电磁铁8和金属片9设置在盖板晶圆2外部。
所述的无磁性基底晶圆1为硬质材料件，能为微镜结构提供支撑。
所述的盖板晶圆2为玻璃片组件，能通过光信号。
所述的悬臂梁结构3为弹性件。
所述的晶圆键合界面层5是盖板晶圆2和无磁性基底晶圆1键合在一起的界面，能是直接接触或之间带有隔层，隔层能为金属层，包括金、铝、锗、锡构成。
一种如权利要求1所述的电磁式微镜结构的制备方法，其特征在于：所述的无磁性基底晶圆1：由硅、砷化镓或玻璃等无磁性材料组成，为微镜结构提供支撑；盖板晶圆2：由玻璃片组件，能通过光信号；悬臂梁结构3：能由无磁性的硅、砷化镓或是玻璃构成，也能由带有磁性的:铁、镍、钴,不锈钢以及这些金属的合金构成；所述的铁磁性镜面4；能由铁、镍、钴，不锈钢以及这些金属的合金构成，经过剖光处理，能反射光信号。
所述的晶圆键合界面层5；晶圆键合工艺将盖板晶圆2和无磁性基底晶圆1键合在一起的界面，能是直接接触，也能有金属，包括金、铝、锗、锡构成；吸气薄膜6；在键合后的空腔7中，用于吸收气体，保持真空，能由一种和几种金属或其氧化组成。
所述的空腔7：利用刻蚀方法，在无磁性基底晶圆1和盖板晶圆2中刻蚀出沟槽，利用晶圆键合工艺结合成整体之后形成的真空腔，用来保护微镜结构；电磁铁8：对电磁性微镜进行驱动的电磁铁，电磁铁工作后，能改变MEMS芯片内悬臂梁3和磁性镜面4的翘曲角度，进而改变通过玻璃晶圆2摄入的光线的角度。
所述的金属片9为Mu金属片，电磁铁8之间用来屏蔽磁场的金属片，由钼金属组成，在多微镜阵列中，屏蔽相邻磁场，以防干扰。
本发明的优点：
本发明所述的电磁式微镜结构及制备方法，通过电磁铁影响磁性镜面和悬臂的翘曲角度，进而改变通过盖板晶圆摄入的光线的方向，最大的偏转角可以达到45度。实现光信号的传输。磁性镜面和悬臂，电磁驱动控制，偏转角度最大可达30至45度。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为电磁式微镜结构结构示意图；
图2为电磁式微镜结构示意图。
具体实施方式
实施例1
本发明提供了一种电磁式微镜结构，其特征在于：所述的电磁式微镜结构，包括无磁性基底晶圆1，盖板晶圆2，悬臂梁结构3，铁磁性镜面4，晶圆键合界面层5，吸气薄膜6，空腔7，电磁铁8，金属片9；
其中：无磁性基底晶圆1与盖板晶圆2之间带有晶圆键合界面层5，悬臂梁结构3与无磁性基底晶圆1连接，铁磁性镜面4设置在悬臂梁结构3上，吸气薄膜6设置在盖板晶圆2内，盖板晶圆2内为空腔7，电磁铁8和金属片9设置在盖板晶圆2外部。
所述的无磁性基底晶圆1为硬质材料件，能为微镜结构提供支撑。
所述的盖板晶圆2为玻璃片组件，能通过光信号。
所述的悬臂梁结构3为弹性件。
所述的晶圆键合界面层5是盖板晶圆2和无磁性基底晶圆1键合在一起的界面，能是直接接触或之间带有隔层，隔层能为金属层，包括金、铝、锗、锡构成。
一种如权利要求1所述的电磁式微镜结构的制备方法，其特征在于：所述的无磁性基底晶圆1：由硅、砷化镓或玻璃等无磁性材料组成，为微镜结构提供支撑；盖板晶圆2：由玻璃片组件，能通过光信号；悬臂梁结构3：能由无磁性的硅、砷化镓或是玻璃构成，也能由带有磁性的:铁、镍、钴,不锈钢以及这些金属的合金构成；所述的铁磁性镜面4；能由铁、镍、钴，不锈钢以及这些金属的合金构成，经过剖光处理，能反射光信号。
所述的晶圆键合界面层5；晶圆键合工艺将盖板晶圆2和无磁性基底晶圆1键合在一起的界面，能是直接接触，也能有金属，包括金、铝、锗、锡构成；吸气薄膜6；在键合后的空腔7中，用于吸收气体，保持真空，能由一种和几种金属或其氧化组成。
所述的空腔7：利用刻蚀方法，在无磁性基底晶圆1和盖板晶圆2中刻蚀出沟槽，利用晶圆键合工艺结合成整体之后形成的真空腔，用来保护微镜结构；电磁铁8：对电磁性微镜进行驱动的电磁铁，电磁铁工作后，能改变MEMS芯片内悬臂梁3和磁性镜面4的翘曲角度，进而改变通过玻璃晶圆2摄入的光线的角度。
所述的金属片9为Mu金属片，电磁铁8之间用来屏蔽磁场的金属片，由钼金属组成，在多微镜阵列中，屏蔽相邻磁场，以防干扰。
实施例2
本发明提供了一种电磁式微镜结构，其特征在于：所述的电磁式微镜结构，包括无磁性基底晶圆1，盖板晶圆2，悬臂梁结构3，铁磁性镜面4，晶圆键合界面层5，吸气薄膜6，空腔7，电磁铁8，金属片9；
其中：无磁性基底晶圆1与盖板晶圆2之间带有晶圆键合界面层5，悬臂梁结构3与无磁性基底晶圆1连接，铁磁性镜面4设置在悬臂梁结构3上，吸气薄膜6设置在盖板晶圆2内，盖板晶圆2内为空腔7，电磁铁8和金属片9设置在盖板晶圆2外部。
所述的悬臂梁结构3为弹性件。
所述的晶圆键合界面层5是盖板晶圆2和无磁性基底晶圆1键合在一起的界面，能是直接接触或之间带有隔层，隔层能为金属层，包括金、铝、锗、锡构成。
一种如权利要求1所述的电磁式微镜结构的制备方法，其特征在于：所述的无磁性基底晶圆1：由硅、砷化镓或玻璃等无磁性材料组成，为微镜结构提供支撑；盖板晶圆2：由玻璃片组件，能通过光信号；悬臂梁结构3：能由无磁性的硅、砷化镓或是玻璃构成，也能由带有磁性的:铁、镍、钴,不锈钢以及这些金属的合金构成；所述的铁磁性镜面4；能由铁、镍、钴，不锈钢以及这些金属的合金构成，经过剖光处理，能反射光信号。
所述的晶圆键合界面层5；晶圆键合工艺将盖板晶圆2和无磁性基底晶圆1键合在一起的界面，能是直接接触，也能有金属，包括金、铝、锗、锡构成；吸气薄膜6；在键合后的空腔7中，用于吸收气体，保持真空，能由一种和几种金属或其氧化组成。
所述的空腔7：利用刻蚀方法，在无磁性基底晶圆1和盖板晶圆2中刻蚀出沟槽，利用晶圆键合工艺结合成整体之后形成的真空腔，用来保护微镜结构；电磁铁8：对电磁性微镜进行驱动的电磁铁，电磁铁工作后，能改变MEMS芯片内悬臂梁3和磁性镜面4的翘曲角度，进而改变通过玻璃晶圆2摄入的光线的角度。
实施例3
本发明提供了一种电磁式微镜结构，其特征在于：所述的电磁式微镜结构，包括无磁性基底晶圆1，盖板晶圆2，悬臂梁结构3，铁磁性镜面4，晶圆键合界面层5，吸气薄膜6，空腔7，电磁铁8，金属片9；
其中：无磁性基底晶圆1与盖板晶圆2之间带有晶圆键合界面层5，悬臂梁结构3与无磁性基底晶圆1连接，铁磁性镜面4设置在悬臂梁结构3上，吸气薄膜6设置在盖板晶圆2内，盖板晶圆2内为空腔7，电磁铁8和金属片9设置在盖板晶圆2外部。
所述的晶圆键合界面层5是盖板晶圆2和无磁性基底晶圆1键合在一起的界面，能是直接接触或之间带有隔层，隔层能为金属层，包括金、铝、锗、锡构成。
一种如权利要求1所述的电磁式微镜结构的制备方法，其特征在于：所述的无磁性基底晶圆1：由硅、砷化镓或玻璃等无磁性材料组成，为微镜结构提供支撑；盖板晶圆2：由玻璃片组件，能通过光信号；悬臂梁结构3：能由无磁性的硅、砷化镓或是玻璃构成，也能由带有磁性的:铁、镍、钴,不锈钢以及这些金属的合金构成；所述的铁磁性镜面4；能由铁、镍、钴，不锈钢以及这些金属的合金构成，经过剖光处理，能反射光信号。
所述的晶圆键合界面层5；晶圆键合工艺将盖板晶圆2和无磁性基底晶圆1键合在一起的界面，能是直接接触，也能有金属，包括金、铝、锗、锡构成；吸气薄膜6；在键合后的空腔7中，用于吸收气体，保持真空，能由一种和几种金属或其氧化组成。
所述的空腔7：利用刻蚀方法，在无磁性基底晶圆1和盖板晶圆2中刻蚀出沟槽，利用晶圆键合工艺结合成整体之后形成的真空腔，用来保护微镜结构；电磁铁8：对电磁性微镜进行驱动的电磁铁，电磁铁工作后，能改变MEMS芯片内悬臂梁3和磁性镜面4的翘曲角度，进而改变通过玻璃晶圆2摄入的光线的角度。
所述的金属片9为Mu金属片，电磁铁8之间用来屏蔽磁场的金属片，由钼金属组成，在多微镜阵列中，屏蔽相邻磁场，以防干扰。

Claims (9)

1.一种电磁式微镜结构，其特征在于：所述的电磁式微镜结构，包括无磁性基底晶圆(1)，盖板晶圆(2)，悬臂梁结构(3)，铁磁性镜面(4)，晶圆键合界面层(5)，吸气薄膜(6)，空腔(7)，电磁铁(8)，金属片(9)；
其中：无磁性基底晶圆(1)与盖板晶圆(2)之间带有晶圆键合界面层(5)，悬臂梁结构(3)与无磁性基底晶圆(1)连接，铁磁性镜面(4)设置在悬臂梁结构(3)上，吸气薄膜(6)设置在盖板晶圆(2)内，盖板晶圆(2)内为空腔(7)，电磁铁(8)和金属片(9)设置在盖板晶圆(2)外部。
2.按照权利要求1所述的电磁式微镜结构，其特征在于：所述的无磁性基底晶圆(1)为硬质材料件，能为微镜结构提供支撑。
3.按照权利要求1所述的电磁式微镜结构，其特征在于：所述的盖板晶圆(2)为玻璃片组件，能通过光信号。
4.按照权利要求1所述的电磁式微镜结构，其特征在于：所述的悬臂梁结构(3)为弹性件。
5.按照权利要求1所述的电磁式微镜结构，其特征在于：所述的晶圆键合界面层(5)是盖板晶圆(2)和无磁性基底晶圆(1)键合在一起的界面，能是直接接触或之间带有隔层，隔层能为金属层，包括金、铝、锗、锡构成。
6.一种如权利要求1所述的电磁式微镜结构的制备方法，其特征在于：所述的电磁式微镜结构的制备方法中，无磁性基底晶圆(1)由硅、砷化镓或玻璃等无磁性材料组成，为微镜结构提供支撑；盖板晶圆(2)，由玻璃片组件，能通过光信号；悬臂梁结构(3)，能由无磁性的硅、砷化镓或是玻璃构成，也能由带有磁性的:铁、镍、钴,不锈钢以及这些金属的合金构成；所述的铁磁性镜面(4)；能由铁、镍、钴，不锈钢以及这些金属的合金构成，经过剖光处理，能反射光信号。
7.按照权利要求6所述的电磁式微镜结构的制备方法，其特征在于：所述的晶圆键合界面层(5)；晶圆键合工艺将盖板晶圆(2)和无磁性基底晶圆(1)键合在一起的界面，能是直接接触，也能有金属，包括金、铝、锗、锡构成；吸气薄膜(6)；在键合后的空腔(7)中，用于吸收气体，保持真空，能由一种和几种金属或其氧化组成。
8.按照权利要求6所述的电磁式微镜结构的制备方法，其特征在于：所述的空腔(7)：利用刻蚀方法，在无磁性基底晶圆(1)和盖板晶圆(2)中刻蚀出沟槽，利用晶圆键合工艺结合成整体之后形成的真空腔，用来保护微镜结构；电磁铁(8)：对电磁性微镜进行驱动的电磁铁，电磁铁工作后，能改变MEMS芯片内悬臂梁(3)和磁性镜面(4)的翘曲角度，进而改变通过玻璃晶圆(2)摄入的光线的角度。
9.按照权利要求6所述的电磁式微镜结构的制备方法，其特征在于：所述的金属片(9)为Mu金属片，电磁铁(8)之间用来屏蔽磁场的金属片，由钼金属组成，在多微镜阵列中，屏蔽相邻磁场，以防干扰。
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