CN114077047A - 一种对称折叠弹性梁结构mems微镜及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种对称折叠弹性梁结构MEMS微镜及其制作方法，该MEMS微镜包括框架、可动微光反射镜、对称折叠弹性梁结构及梳齿结构，其中，对称折叠弹性梁结构包括第一、第二折叠弹性梁，第一折叠弹性梁、可动微光反射镜及第二折叠弹性梁在第一方向上依次连接，且第一、第二折叠弹性梁相对于可动微光反射镜对称设置。本发明采用双器件层基底来制作MEMS微镜，可以简化工艺流程，提高器件的驱动及可靠性性能，并且对称折叠弹性梁结构关于可动微光反射镜具有高度对称的特征，在受到冲击或振动时不会产生任何的扭矩，提高了MEMS微镜的抗冲击或振动能力，从而使MEMS微镜的可靠性得到提升。
Description
技术领域
本发明属于微电子机械***(MEMS)技术领域，涉及一种对称折叠弹性梁结构MEMS微镜及其制作方法。
背景技术
MEMS微镜由于具有结构紧凑、可靠性高、成本低等优点已成功应用于光通信组件中，如可变光衰减器(VOA)、光开关(Switch)、可调滤波器(TF)、波长选择器(WSS)等。另外，MEMS微镜在激光扫描(如激光雷达)、数字显示(如激光投影)等领域也具有广泛的市场应用场景。
静电梳齿驱动具有功率小、兼容性好、受干扰小、体积小、可大批量制造等优点，成为MEMS微镜驱动方式的主要方向之一。但是，在外界的冲击或振动环境中，MEMS微镜的性能(例如转动稳定性)会受到一定的影响，特别是两轴MEMS微镜的转动性能及结构可靠性在各个方向均会受到外界环境不同程度的影响。
因此，如何进一步提高MEMS微镜的抗冲击或抗振动性能，以及改善上述缺陷，是亟需解决的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种对称折叠弹性梁结构MEMS微镜，用于解决在外界的冲击或振动环境中，MEMS微镜的转动性能容易受到影响的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种对称折叠弹性梁结构MEMS微镜，包括：
框架；
可动微光反射镜，位于所述框架内；
对称折叠弹性梁结构，位于所述框架内并与所述框架连接，所述对称折叠弹性梁结构包括第一折叠弹性梁与第二折叠弹性梁，所述第一折叠弹性梁、所述可动微光反射镜及所述第二折叠弹性梁在第一方向上依次连接，且所述第一折叠弹性梁与所述第二折叠弹性梁相对于所述可动微光反射镜对称设置；
梳齿结构，位于所述框架内并与所述框架及所述可动微光反射镜连接以驱动所述可动微光反射镜旋转，所述梳齿结构包括上梳齿结构与下梳齿结构，所述上梳齿结构的顶面高于所述下梳齿结构的顶面，且所述上梳齿结构与所述下梳齿结构在水平面上的投影交错排列。
可选地，所述框架包括内框架与外框架，所述第一折叠弹性梁与所述第二折叠弹性梁位于所述内框架内并与所述内框架连接，所述对称折叠弹性梁结构还包括第三折叠弹性梁及第四折叠弹性梁，所述第三折叠弹性梁与所述第四折叠弹性梁均连接于所述外框架与所述内框架之间，所述第三折叠弹性梁、所述可动微光反射镜及所述第四折叠弹性梁在第二方向上依次排列，且所述第三折叠弹性梁与所述第四折叠弹性梁相对于所述可动微光反射镜对称设置，所述第二方向与所述第一方向垂直。
可选地，所述第一折叠弹性梁与所述第二折叠弹性梁的形状相同，且尺寸相同；所述第三折叠弹性梁与所述第四折叠弹性梁的形状相同，且尺寸相同；所述第一折叠弹性梁、所述第二折叠弹性梁、所述第三折叠弹性梁及所述第四折叠弹性梁均为轴对称图形，所述第一折叠弹性梁与所述第二折叠弹性梁的对称轴重合并在所述第一方向上，所述第三折叠弹性梁与所述第四折叠弹性梁的对称轴重合并在所述第二方向上。
可选地，所述第一折叠弹性梁、所述第二折叠弹性梁、所述第三折叠弹性梁或所述第四折叠弹性梁包括两个独立设置的折叠梁，所述第一折叠弹性梁或所述第二折叠弹性梁通过两个锚点与所述可动微光反射镜连接，并通过另两个锚点与所述框架连接；所述第三折叠弹性梁或所述第四折叠弹性梁通过两个锚点与所述内框架连接，并通过另两个锚点与所述外框架连接。
可选地，所述第一折叠弹性梁、所述第二折叠弹性梁、所述第三折叠弹性梁或所述第四折叠弹性梁采用复合折叠梁，所述第一折叠弹性梁或所述第二折叠弹性梁通过一个锚点与所述可动微光反射镜连接，并通过另两个锚点与所述框架连接；所述第三折叠弹性梁或所述第四折叠弹性梁通过一个锚点与所述内框架连接，并通过另两个锚点与所述外框架连接；或者所述第一折叠弹性梁或所述第二折叠弹性梁通过两个锚点与所述可动微光反射镜连接，并通过另一个锚点与所述框架连接；所述第三折叠弹性梁或所述第四折叠弹性梁通过两个锚点与所述内框架连接，并通过另一个锚点与所述外框架连接。
可选地，所述对称折叠弹性梁结构MEMS微镜还包括衬底，所述衬底位于所述框架、所述可动微光反射镜、所述对称折叠弹性梁结构及所述梳齿结构下方，所述衬底中设有槽结构以提供所述可动微光反射镜及所述对称折叠弹性梁结构的运动空间。
可选地，所述槽结构为底部封闭的凹槽，或者所述槽结构为具有上部开口及下部开口的通槽。
可选地，所述MEMS微镜还包括金属反射层，所述金属反射层位于所述可动微光反射镜表面。
可选地，所述MEMS微镜还包括上梳齿电极与下梳齿电极，所述上梳齿电极与所述下梳齿电极分别与所述上梳齿及所述下梳齿电连接。
可选地，所述对称折叠弹性梁结构的厚度与所述上梳齿结构或所述下梳齿结构的厚度相同，或者所述对称折叠弹性梁结构的厚度与所述梳齿结构的总厚度相同。
本发明还提供一种对称折叠弹性梁结构MEMS微镜的制作方法，包括以下步骤：
提供一双器件层基底，所述双器件层基底包括依次堆叠的第一器件层、第一绝缘层、第二器件层、第二绝缘层及基底层；
刻蚀所述第一器件层及所述第一绝缘层，形成下梳齿结构于所述第一器件层中；
提供一衬底，形成槽结构于所述衬底中，所述槽结构在所述衬底的正面具有开口；
将所述双器件层基底具有所述第一器件层的一面与所述衬底正面键合，形成键合体结构，所述下梳齿结构位于所述槽结构上方；
去除所述基底层，以暴露出第二绝缘层；
刻蚀所述第二绝缘层及所述第二器件层，得到上梳齿结构、可动微光反射镜及对称折叠弹性梁结构于所述第二器件层中，所述上梳齿结构、所述可动微光反射镜及所述对称折叠弹性梁结构位于所述槽结构上方，所述对称折叠弹性梁结构包括第一折叠弹性梁与第二折叠弹性梁，所述第一折叠弹性梁、所述可动微光反射镜及所述第二折叠弹性梁在第一方向上依次连接，且所述第一折叠弹性梁与所述第二折叠弹性梁相对于所述可动微光反射镜对称设置，所述上梳齿结构与所述下梳齿结构在水平面上的投影交错排列；
去除所述第二绝缘层，并去除所述第一绝缘层位于所述下梳齿结构表面的部分。
可选地，刻蚀所述第一器件层及所述第二器件层之后，所述第一器件层及所述第二器件层位于所述可动微光反射镜***的部分构成内框架与外框架，所述第一折叠弹性梁与所述第二折叠弹性梁位于所述内框架内并与所述内框架连接，所述对称折叠弹性梁结构还包括第三折叠弹性梁及第四折叠弹性梁，所述第三折叠弹性梁与所述第四折叠弹性梁均连接于所述外框架与所述内框架之间，所述第三折叠弹性梁、所述可动微光反射镜及所述第四折叠弹性梁在第二方向上依次排列，且所述第三折叠弹性梁与所述第四折叠弹性梁相对于所述可动微光反射镜对称设置，所述第二方向与所述第一方向垂直。
可选地，所述槽结构为底部封闭的凹槽，或者所述槽结构为具有上部开口及下部开口的通槽。
如上所述，本发明的对称折叠弹性梁结构MEMS微镜的制作方法采用双器件层基底(例如双器件层SOI低阻硅片)来制作MEMS微镜，可以简化工艺流程，提高器件的驱动及可靠性性能。其中，对称折叠弹性梁结构关于可动微光反射镜具有高度对称的特征，在受到冲击或振动时不会产生任何的扭矩，进一步提高了MEMS微镜的抗冲击或振动能力，从而使MEMS微镜的可靠性得到提升。另外，对称折叠弹性梁结构的形状、厚度等可根据设计需要灵活选择，灵活度高，应用范围更广。
附图说明
图1显示为实施例一中MEMS微镜的俯视图。
图2显示为图1所示结构的A-A’向剖面图。
图3显示为图1中虚线框所示区域的放大图。
图4显示为在另一实施例中所述第一折叠弹性梁的平面结构图。
图5显示为实施例二中MEMS微镜的俯视图。
图6提供一双器件层基底的示意图。
图7显示为形成下梳齿结构于所述第一器件层的示意图。
图8显示为形成槽结构于所述衬底中的示意图。
图9显示为将所述双器件层基底具有所述第一器件层的一面与所述衬底正面键合，形成键合体结构的示意图。
图10显示为去除所述基底层的示意图。
图11显示为刻蚀得到上梳齿结构、可动微光反射镜及对称折叠弹性梁结构于所述第二器件层中的示意图。
图12显示为去除所述第二绝缘层，并去除所述第一绝缘层位于所述下梳齿结构表面的部分的示意图。
图13显示为形成上梳齿电极及下梳齿电极的示意图。
图14显示为形成金属反射层于所述可动微光反射镜的表面的示意图。
元件标号说明
1 框架
101 内框架
102 外框架
2 衬底
3 可动微光反射镜
4 第一折叠弹性梁
5 第二折叠弹性梁
6 上梳齿结构
7 下梳齿结构
8 金属反射层
9 上梳齿电极
10 下梳齿电极
11 第三折叠弹性梁
12 第四折叠弹性梁
13 第一器件层
14 第一绝缘层
15 第二器件层
16 第二绝缘层
17 基底层
18 槽结构
19 正面绝缘层
20 背面绝缘层
21 电极引线槽
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图13。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
本实施例中提供一种对称折叠弹性梁结构单轴MEMS微镜，请参阅图1及图2，其中，图1显示为所述MEMS微镜的俯视图，图2显示为图1所示结构的A-A’向剖面图，所述MEMS微镜包括框架1、可动微光反射镜3、对称折叠弹性梁结构及梳齿结构，其中，所述可动微光反射镜3位于所述框架1内；所述对称折叠弹性梁结构位于所述框架1内并与所述框架1连接，所述对称折叠弹性梁结构包括第一折叠弹性梁4与第二折叠弹性梁5，所述第一折叠弹性梁4、所述可动微光反射镜3及所述第二折叠弹性梁5在第一方向X上依次连接，且所述第一折叠弹性梁4与所述第二折叠弹性梁5相对于所述可动微光反射镜3对称设置；所述梳齿结构位于所述框架1内并与所述框架1及所述可动微光反射镜3连接以驱动所述可动微光反射镜3旋转，所述梳齿结构包括上梳齿结构6与下梳齿结构7，所述上梳齿结构6的顶面高于所述下梳齿结构7的顶面，且所述上梳齿结构6与所述下梳齿结构7在水平面上的投影交错排列。
作为示例，所述上梳齿结构6连接于所述可动微光反射镜3，所述下梳齿结构7连接于所述框架1。在其它实施例中，也可以是所述上梳齿结构6连接于所述框架1，所述下梳齿结构7连接于所述可动微光反射镜3，此处不应过分限制本发明的保护范围。
作为示例，所述框架1可采用单层膜结构或多层膜结构，包括但不限于硅层、氧化硅层中的一种或多种。
作为示例，所述对称折叠弹性梁结构MEMS微镜还包括衬底2，所述衬底2位于所述框架1、所述可动微光反射镜3、所述对称折叠弹性梁结构及所述梳齿结构下方，所述衬底2中设有槽结构18以提供所述可动微光反射镜3及所述对称折叠弹性梁结构的运动空间。所述槽结构18可以为底部封闭的凹槽，也可以为具有上部开口及下部开口的通槽。
具体的，所述第一折叠弹性梁4及所述第二折叠弹性梁5通过折叠的方式实现结构的弹性，此处折叠是指结构来回弯曲至少一次。
作为示例，所述第一折叠弹性梁4与所述第二折叠弹性梁5的形状相同，且尺寸相同。优选的，所述第一折叠弹性梁4及所述第二折叠弹性梁5均为轴对称图形，所述第一折叠弹性梁4与所述第二折叠弹性梁5的对称轴重合并在所述第一方向X上。
作为示例，请参阅图3，显示为图1中虚线框所示区域的放大图，可见，所述可动微光反射镜3具有U型侧翼，所述第一折叠弹性梁4的主***于所述U型侧翼围成的空间内，所述上梳齿结构6连接于所述U型侧翼的外侧壁。当然，在其它实施例中，所述可动微光反射镜3与折叠弹性梁、梳齿结构的连接部分的形状也可以根据需要进行调整，此处不应过分限制本发明的保护范围。
作为示例，所述第一折叠弹性梁4或所述第二折叠弹性梁5包括两个独立设置的折叠梁，例如两个分开的S型结构。所述第一折叠弹性梁4或所述第二折叠弹性梁5通过两个锚点与所述可动微光反射镜3连接，并通过另两个锚点与所述框架1连接。
请参阅图4，显示为在另一实施例中所述第一折叠弹性梁4的平面结构图，在该实施例中，所述第一折叠弹性梁4或所述第二折叠弹性梁5采用复合折叠梁，例如共用一条边的两个S型结构，所述第一折叠弹性梁4或所述第二折叠弹性梁5通过一个锚点与所述可动微光反射镜3连接，并通过另两个锚点与所述框架1连接。在其它实施例中，所述第一折叠弹性梁4或所述第二折叠弹性梁5也可以通过两个锚点与所述可动微光反射镜3连接，并通过另一个锚点与所述框架1连接。
需要指出的是，在其它实施例中，所述第一折叠弹性梁4及所述第二折叠弹性梁5的折叠图形还可以根据需要进行调整，此处不应过分限制本发明的保护范围。
作为示例，所述MEMS微镜还包括金属反射层8，所述金属反射层8位于所述可动微光反射镜3表面。
作为示例，所述MEMS微镜还包括上梳齿电极9与下梳齿电极10，所述上梳齿电极9与所述下梳齿电极10分别与所述上梳齿结构6及所述下梳齿结构7电连接，用以实现所述梳齿结构的静电驱动作用。所述上梳齿电极9与所述下梳齿电极10的具***置可以根据需要进行调整，此处不应过分限制本发明的保护范围。
作为示例，所述对称折叠弹性梁结构的厚度可以与所述上梳齿结构6或所述下梳齿结构7的厚度相同，也可以与所述梳齿结构的总厚度相同。
本实施例的对称折叠弹性梁结构MEMS微镜中，对称折叠弹性梁结构关于可动微光反射镜具有高度对称的特征，在受到冲击或振动时不会产生任何的扭矩，进一步提高了MEMS微镜的抗冲击或振动能力，从而使MEMS微镜的可靠性得到提升。另外，对称折叠弹性梁结构的形状、厚度等可根据设计需要灵活选择，灵活度高，应用范围更广。
实施例二
本实施例与实施例一采用基本相同的技术方案，不同之处在于实施例一中采用对称折叠弹性梁结构单轴MEMS微镜，而本实施例中采用对称折叠弹性梁结构双轴MEMS微镜。
请参阅图5，显示为所述对称折叠弹性梁结构双轴MEMS微镜的俯视图，相对于实施例一，本实施例中所述框架1包括内框架101与外框架102，所述第一折叠弹性梁4与所述第二折叠弹性梁5位于所述内框架内并与所述内框架连接，所述对称折叠弹性梁结构还包括第三折叠弹性梁11及第四折叠弹性梁12，所述第三折叠弹性梁11与所述第四折叠弹性梁12均连接于所述外框架102与所述内框架101之间，所述第三折叠弹性梁11、所述可动微光反射镜3及所述第四折叠弹性梁12在第二方向Y上依次排列，且所述第三折叠弹性梁11与所述第四折叠弹性梁12相对于所述可动微光反射镜3对称设置，所述第二方向Y与所述第一方向X垂直。
作为示例，所述第一折叠弹性梁4与所述第二折叠弹性梁5的形状相同，且尺寸相同；所述第三折叠弹性梁11与所述第四折叠弹性梁12的形状相同，且尺寸相同。优选的，所述第一折叠弹性梁4、所述第二折叠弹性梁5、所述第三折叠弹性梁11及所述第四折叠弹性梁12均为轴对称图形，所述第一折叠弹性梁4与所述第二折叠弹性梁5的对称轴重合并在所述第一方向X上，所述第三折叠弹性梁11与所述第四折叠弹性梁12的对称轴重合并在所述第二方向Y上。
实施例三
本实施例中提供一种对称折叠弹性梁结构MEMS微镜的制备方法，利用标准MEMS工艺实现对称折叠弹性梁结构单轴MEMS微镜的设计和制作，制作工艺稳定，可适于大规模生产，并且对称折叠弹性梁的形状、尺寸等可根据设计需要灵活选择，灵活度高，应用范围更广。
首先请参阅图6，执行步骤S1：提供一双器件层基底，所述双器件层基底包括依次堆叠的第一器件层13、第一绝缘层14、第二器件层15、第二绝缘层16及基底层17。
作为示例，所述第一器件层13与所述第二器件层15的材质包括但不限于硅，所述第一绝缘层14与所述第二绝缘层16的材质包括但不限于氧化硅，所述基底层17的材质包括但不限于硅。本实施例中，所述双器件层基底优选采用双器件层低阻SOI硅片，自下而上依次包括第一硅器件层、第一氧化硅层、第二硅器件层、第二氧化硅层及硅基底层。
再请参阅图7，执行步骤S2：刻蚀所述第一器件层13及所述第一绝缘层14，形成下梳齿结构7于所述第一器件层13中。
具体的，先进行光刻工艺以得到图形化的掩膜层于所述第一器件层13表面，然后刻蚀所述第一器件层13至所述第一绝缘层14表面，接着刻蚀所述第一绝缘层14，得到所述下梳齿结构7，所述下梳齿结构7包括多根下梳齿。
再请参阅图8，执行步骤S3：提供一衬底2，形成槽结构18于所述衬底2中，所述槽结构18在所述衬底2的正面具有开口。
作为示例，所述衬底2正面设有正面绝缘层19。
作为示例，所述衬底2采用双抛硅片，通过对所述衬底2表面进行氧化以形成所述正面绝缘19，本实施例中，所述衬底2的背面在该氧化过程中也被氧化形成背面绝缘层20。后续进一步采用光刻、刻蚀工艺，形成所述槽结构18，所述槽结构18可以未贯穿所述衬底2背面，也可以贯穿所述衬底2背面。
具体的，所述槽结构18用以提供微镜可动部分的转动空间，刻蚀的深度即为微镜可动部分转动间隙的大小，刻蚀的深度可根据微镜可动部分需要转动空间的大小灵活调整，甚至整个衬底硅片刻通形成贯通槽。
再请参阅图9，执行步骤S4：将所述双器件层基底具有所述第一器件层13的一面与所述衬底2正面键合，形成键合体结构，所述下梳齿结构7位于所述槽结构18上方。
具体的，将所述双器件层基底具有所述第一器件层13的一面与所述衬底2的所述正面绝缘层19表面对准键合在一起，后续形成的可动微光反射镜3将在所述衬底2的所述槽结构18内运动。
再请参阅图10，执行步骤S5：去除所述基底层17，以暴露出第二绝缘层16。
具体的，采用干法刻蚀、湿法腐蚀或化学机械抛光(CMP)等工艺去除所述键合体结构的所述基底层17，以暴露出第二绝缘层16。
再请参阅图11，执行步骤S6：刻蚀所述第二绝缘层16及所述第二器件层15，得到上梳齿结构6、可动微光反射镜3及对称折叠弹性梁结构于所述第二器件层15中，所述上梳齿结构6、所述可动微光反射镜3及所述对称折叠弹性梁结构位于所述槽结构18上方，所述对称折叠弹性梁结构包括第一折叠弹性梁4与第二折叠弹性梁5(参见图1)，所述第一折叠弹性梁4、所述可动微光反射镜3及所述第二折叠弹性梁5在第一方向X上依次连接，且所述第一折叠弹性梁4与所述第二折叠弹性梁5相对于所述可动微光反射镜3对称设置，所述上梳齿结构6与所述下梳齿结构7在水平面上的投影交错排列。
具体的，首先通过光刻、刻蚀工艺图形化所述第二绝缘层16，并将图形化的所述第二绝缘层16作为刻蚀掩膜，对所述第二器件层15进行刻蚀，以得到所述上梳齿结构6，所述上梳齿结构6包括多根上梳齿。其中，所述上梳齿结构6与所述下梳齿结构7需要进行高精度对准(确保错开预设距离)，以保证上梳齿结构6与下梳齿结构7电容间隙的一致性。
作为示例，在形成所述上梳齿结构6的同时，还形成所述下梳齿结构7的电极引线槽21于所述第二器件层15中。
具体的，所述第一折叠弹性梁4及所述第二折叠弹性梁5通过折叠的方式实现结构的弹性，此处折叠是指结构来回弯曲至少一次。
作为示例，所述第一折叠弹性梁4与所述第二折叠弹性梁5的形状相同，且尺寸相同。优选的，所述第一折叠弹性梁4及所述第二折叠弹性梁5均为轴对称图形，所述第一折叠弹性梁4与所述第二折叠弹性梁5的对称轴重合并在所述第一方向X上。
作为示例，请参阅图1，其中显示了所述可动微光反射镜3与所述对称折叠弹性梁结构的平面布局，再请参阅图3，显示为图1中虚线框所示区域的放大图，可见，所述可动微光反射镜3具有U型侧翼，所述第一折叠弹性梁4的主***于所述U型侧翼围成的空间内，所述上梳齿结构6可以连接于所述U型侧翼的外侧壁，也可以连接于所述可动微光反射镜3圆形部分的侧壁。当然，在其它实施例中，所述可动微光反射镜3与折叠弹性梁、梳齿结构的连接部分的形状也可以根据需要进行调整，此处不应过分限制本发明的保护范围。
作为示例，所述第一折叠弹性梁4或所述第二折叠弹性梁5包括两个独立设置的折叠梁，例如两个分开的S型结构。所述第一折叠弹性梁4或所述第二折叠弹性梁5通过两个锚点与所述可动微光反射镜3连接，并通过另两个锚点与所述框架1连接。
请参阅图4，显示为在另一实施例中所述第一折叠弹性梁4的平面结构图，在该实施例中，所述第一折叠弹性梁4或所述第二折叠弹性梁5采用复合折叠梁，例如共用一条边的两个S型结构。所述第一折叠弹性梁4或所述第二折叠弹性梁5通过一个锚点与所述可动微光反射镜3连接，并通过另两个锚点与所述框架1连接。在其它实施例中，所述第一折叠弹性梁4或所述第二折叠弹性梁5也可以通过两个锚点与所述可动微光反射镜3连接，并通过另一个锚点与所述框架1连接。
需要指出的是，在其它实施例中，所述第一折叠弹性梁4及所述第二折叠弹性梁5的折叠图形还可以根据需要进行调整，此处不应过分限制本发明的保护范围。
再请参阅12，执行步骤S7：去除所述第二绝缘层16，并去除所述第一绝缘层14位于所述下梳齿结构7表面的部分。
具体的，采用干法刻蚀或氢氟酸(HF)腐蚀工艺去除所述第二绝缘层和所述第一绝缘层。
再请参阅图13，执行步骤S8：通过溅射或其它合适的沉积工艺形成上梳齿电极9及下梳齿电极10，所述上梳齿电极9位于所述第二器件层15表面，所述下梳齿电极10位于所述电极引线槽21内，并位于所述第一器件层13表面。
具体的，所述上梳齿电极9位于所述上梳齿结构6的引线区域，该区域的具***置可以根据需要进行调整。所述上梳齿电极9与所述下梳齿电极10用于引线键合，其厚度可以根据需要灵活选择，其材质包括但不限于钛金或铝。
再请参阅图14，执行步骤S9：通过溅射或其它合适的沉积工艺形成金属反射层8于所述可动微光反射镜3的表面。
具体的，所述金属反射层8用于光线的反射，其厚度可以根据需要灵活选择，其材质包括但不限于钛金或铝。
至此，制作得到一种对称折叠弹性梁结构单轴MEMS微镜，本实施例的方法双器件层基底，可以简化工艺流程，提高器件的驱动及可靠性性能。其中，对称折叠弹性梁关于可动微光反射镜具有高度对称的特征，在受到冲击或振动时不会产生任何的扭矩，进一步提高了MEMS微镜的抗冲击或振动能力，从而使MEMS微镜的可靠性得到提升。另外，对称折叠弹性梁的形状、厚度等可根据设计需要灵活选择，灵活度高，应用范围更广。
实施例四
本实施例与实施例三采用基本相同的技术方案，不同之处在于实施例三中制作的是对称折叠弹性梁结构单轴MEMS微镜，而本实施例中制作的是对称折叠弹性梁结构双轴MEMS微镜。
具体的，相对于实施例三，本实施例中刻蚀所述第一器件层及所述第二器件层之后，所述第一器件层及所述第二器件层位于所述可动微光反射镜***的部分构成内框架与外框架，所述第一折叠弹性梁与所述第二折叠弹性梁位于所述内框架内并与所述内框架连接，所述对称折叠弹性梁结构还包括第三折叠弹性梁及第四折叠弹性梁，所述第三折叠弹性梁与所述第四折叠弹性梁均连接于所述外框架与所述内框架之间，所述第三折叠弹性梁、所述可动微光反射镜及所述第四折叠弹性梁在第二方向上依次排列，且所述第三折叠弹性梁与所述第四折叠弹性梁相对于所述可动微光反射镜对称设置，所述第二方向与所述第一方向垂直。
作为示例，所述第一折叠弹性梁4与所述第二折叠弹性梁5的形状相同，且尺寸相同；所述第三折叠弹性梁11与所述第四折叠弹性梁12的形状相同，且尺寸相同。优选的，所述第一折叠弹性梁4、所述第二折叠弹性梁5、所述第三折叠弹性梁11及所述第四折叠弹性梁12均为轴对称图形，所述第一折叠弹性梁4与所述第二折叠弹性梁5的对称轴重合并在所述第一方向X上，所述第三折叠弹性梁11与所述第四折叠弹性梁12的对称轴重合并在所述第二方向Y上。
综上所述，本发明的对称折叠弹性梁结构MEMS微镜的制作方法采用双器件层基底(例如双器件层SOI低阻硅片)来制作，可以简化工艺流程，提高器件的驱动及可靠性性能。其中，对称折叠弹性梁结构关于可动微光反射镜具有高度对称的特征，在受到冲击或振动时不会产生任何的扭矩，进一步提高了MEMS微镜的抗冲击或振动能力，从而使MEMS微镜的可靠性得到提升。另外，对称折叠弹性梁结构的形状、厚度等可根据设计需要灵活选择，灵活度高，应用范围更广。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (13)
1.一种对称折叠弹性梁结构MEMS微镜，其特征在于，包括：
框架；
可动微光反射镜，位于所述框架内；
对称折叠弹性梁结构，位于所述框架内并与所述框架连接，所述对称折叠弹性梁结构包括第一折叠弹性梁与第二折叠弹性梁，所述第一折叠弹性梁、所述可动微光反射镜及所述第二折叠弹性梁在第一方向上依次连接，且所述第一折叠弹性梁与所述第二折叠弹性梁相对于所述可动微光反射镜对称设置；
梳齿结构，位于所述框架内并与所述框架及所述可动微光反射镜连接以驱动所述可动微光反射镜旋转，所述梳齿结构包括上梳齿结构与下梳齿结构，所述上梳齿结构的顶面高于所述下梳齿结构的顶面，且所述上梳齿结构与所述下梳齿结构在水平面上的投影交错排列。
2.根据权利要求1所述的对称折叠弹性梁结构MEMS微镜，其特征在于：所述框架包括内框架与外框架，所述第一折叠弹性梁与所述第二折叠弹性梁位于所述内框架内并与所述内框架连接，所述对称折叠弹性梁结构还包括第三折叠弹性梁及第四折叠弹性梁，所述第三折叠弹性梁与所述第四折叠弹性梁均连接于所述外框架与所述内框架之间，所述第三折叠弹性梁、所述可动微光反射镜及所述第四折叠弹性梁在第二方向上依次排列，且所述第三折叠弹性梁与所述第四折叠弹性梁相对于所述可动微光反射镜对称设置，所述第二方向与所述第一方向垂直。
3.根据权利要求2所述的对称折叠弹性梁结构MEMS微镜，其特征在于：所述第一折叠弹性梁与所述第二折叠弹性梁的形状相同，且尺寸相同；所述第三折叠弹性梁与所述第四折叠弹性梁的形状相同，且尺寸相同；所述第一折叠弹性梁、所述第二折叠弹性梁、所述第三折叠弹性梁及所述第四折叠弹性梁均为轴对称图形，所述第一折叠弹性梁与所述第二折叠弹性梁的对称轴重合并在所述第一方向上，所述第三折叠弹性梁与所述第四折叠弹性梁的对称轴重合并在所述第二方向上。
4.根据权利要求2所述的对称折叠弹性梁结构MEMS微镜，其特征在于：所述第一折叠弹性梁、所述第二折叠弹性梁、所述第三折叠弹性梁或所述第四折叠弹性梁包括两个独立设置的折叠梁，所述第一折叠弹性梁或所述第二折叠弹性梁通过两个锚点与所述可动微光反射镜连接，并通过另两个锚点与所述框架连接；所述第三折叠弹性梁或所述第四折叠弹性梁通过两个锚点与所述内框架连接，并通过另两个锚点与所述外框架连接。
5.根据权利要求2所述的对称折叠弹性梁结构MEMS微镜，其特征在于：所述第一折叠弹性梁、所述第二折叠弹性梁、所述第三折叠弹性梁或所述第四折叠弹性梁采用复合折叠梁，所述第一折叠弹性梁或所述第二折叠弹性梁通过一个锚点与所述可动微光反射镜连接，并通过另两个锚点与所述框架连接；所述第三折叠弹性梁或所述第四折叠弹性梁通过一个锚点与所述内框架连接，并通过另两个锚点与所述外框架连接；或者所述第一折叠弹性梁或所述第二折叠弹性梁通过两个锚点与所述可动微光反射镜连接，并通过另一个锚点与所述框架连接；所述第三折叠弹性梁或所述第四折叠弹性梁通过两个锚点与所述内框架连接，并通过另一个锚点与所述外框架连接。
6.根据权利要求1或2所述的对称折叠弹性梁结构MEMS微镜，其特征在于：所述对称折叠弹性梁结构MEMS微镜还包括衬底，所述衬底位于所述框架、所述可动微光反射镜、所述对称折叠弹性梁结构及所述梳齿结构下方，所述衬底中设有槽结构以提供所述可动微光反射镜及所述对称折叠弹性梁结构的运动空间。
7.根据权利要求6所述的对称折叠弹性梁结构MEMS微镜，其特征在于：所述槽结构为底部封闭的凹槽，或者所述槽结构为具有上部开口及下部开口的通槽。
8.根据权利要求1或2所述的对称折叠弹性梁结构MEMS微镜，其特征在于：所述MEMS微镜还包括金属反射层，所述金属反射层位于所述可动微光反射镜表面。
9.根据权利要求1或2所述的对称折叠弹性梁结构MEMS微镜，其特征在于：所述MEMS微镜还包括上梳齿电极与下梳齿电极，所述上梳齿电极与所述下梳齿电极分别与所述上梳齿及所述下梳齿电连接。
10.根据权利要求1或2所述的对称折叠弹性梁结构MEMS微镜，其特征在于：所述对称折叠弹性梁结构的厚度与所述上梳齿结构或所述下梳齿结构的厚度相同，或者所述对称折叠弹性梁结构的厚度与所述梳齿结构的总厚度相同。
11.一种对称折叠弹性梁结构MEMS微镜的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一双器件层基底，所述双器件层基底包括依次堆叠的第一器件层、第一绝缘层、第二器件层、第二绝缘层及基底层；
刻蚀所述第一器件层及所述第一绝缘层，形成下梳齿结构于所述第一器件层中；
提供一衬底，形成槽结构于所述衬底中，所述槽结构在所述衬底的正面具有开口；
将所述双器件层基底具有所述第一器件层的一面与所述衬底正面键合，形成键合体结构，所述下梳齿结构位于所述槽结构上方；
去除所述基底层，以暴露出第二绝缘层；
刻蚀所述第二绝缘层及所述第二器件层，得到上梳齿结构、可动微光反射镜及对称折叠弹性梁结构于所述第二器件层中，所述上梳齿结构、所述可动微光反射镜及所述对称折叠弹性梁结构位于所述槽结构上方，所述对称折叠弹性梁结构包括第一折叠弹性梁与第二折叠弹性梁，所述第一折叠弹性梁、所述可动微光反射镜及所述第二折叠弹性梁在第一方向上依次连接，且所述第一折叠弹性梁与所述第二折叠弹性梁相对于所述可动微光反射镜对称设置，所述上梳齿结构与所述下梳齿结构在水平面上的投影交错排列；
去除所述第二绝缘层，并去除所述第一绝缘层位于所述下梳齿结构表面的部分。
12.根据权利要求11所述的对称折叠弹性梁结构MEMS微镜的制作方法，其特征在于：刻蚀所述第一器件层及所述第二器件层之后，所述第一器件层及所述第二器件层位于所述可动微光反射镜***的部分构成内框架与外框架，所述第一折叠弹性梁与所述第二折叠弹性梁位于所述内框架内并与所述内框架连接，所述对称折叠弹性梁结构还包括第三折叠弹性梁及第四折叠弹性梁，所述第三折叠弹性梁与所述第四折叠弹性梁均连接于所述外框架与所述内框架之间，所述第三折叠弹性梁、所述可动微光反射镜及所述第四折叠弹性梁在第二方向上依次排列，且所述第三折叠弹性梁与所述第四折叠弹性梁相对于所述可动微光反射镜对称设置，所述第二方向与所述第一方向垂直。
13.根据权利要求11或12所述的对称折叠弹性梁结构MEMS微镜的制作方法，其特征在于：所述槽结构为底部封闭的凹槽，或者所述槽结构为具有上部开口及下部开口的通槽。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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