光电路交换机反射镜阵列裂纹防护制造技术

本申请涉及光电路交换机反射镜阵列裂纹防护。光电交换机在近年来在数据中心中的地位日益突出，因为它们能够快速地转发光数据信号而无需首先将那些信号转换回电域。某些光电路交换机是利用一个或多个单轴或双轴万向微机电系统(MEMS)反射镜实现的，所述单轴或双轴万向微机电系统(MEMS)反射镜的取向可被调整以将来自交换机的输入端口的光引导到交换机的期望输出端口。根据本公开的系统和方法涉及具有诸如多个截口的裂纹防护特征的微机电系统(MEMS)反射镜组件。

Reflection mirror array crack protection for optical circuit switch

The application relates to the crack protection of optical circuit switch mirror array. Optoelectronic switches have become increasingly prominent in data centers in recent years, because they can quickly turn the signals of the data without first converting those signals into the return domain. Some optical circuit switches are realized by one or more uniaxial or dual axis universal microelectromechanical system (MEMS) mirrors, and the orientation of the uniaxial or biaxial universal microelectromechanical system (MEMS) reflector can be adjusted to guide the light from the input port of the switch to the desired output port of the switch. Systems and methods according to the present disclosure relate to microelectromechanical system (MEMS) mirror assemblies having crack protection characteristics such as multiple cutouts.

【技术实现步骤摘要】
光电路交换机反射镜阵列裂纹防护
本申请涉及光电路交换机反射镜阵列裂纹防护。本申请要求于2017年1月23日提交的题为“OPTICALCIRCUITSWITCHMIRRORARRAYCRACKPROTECTION(光电路交换机反射镜阵列裂纹防护)”的美国临时专利申请No.62/449,429的优先权和权益，其全部内容在此通过引用而并入。
技术介绍
光电路交换机在近年来在数据中心中的地位日益突出，因为它们能够快速地转发光数据信号而无需首先将那些信号转换回电域。某些光电路交换机是利用一个或多个单轴或双轴万向微机电系统(MEMS)反射镜实现的，所述单轴或双轴万向微机电系统(MEMS)反射镜的取向可被调整以将来自交换机的输入端口的光引导到交换机的期望输出端口。
技术实现思路
根据一个方面，在该公开中所描述的主题涉及一种微机电系统(MEMS)反射镜组件，该微机电系统(MEMS)反射镜组件包括限定致动器以及具有内周边的反射镜切口的部分的反射镜衬底。反射镜组件包括具有反射表面的反射镜，该反射镜位于反射镜衬底的反射镜切口之内并通过至少一个定子与反射镜衬底相耦合。反射镜具有限定反射镜的主反射平面的基本上平的表面。当反射镜的主反射平面与反射镜衬底平行时，反射镜的周边与反射镜切口的内周边除了在至少一个定子处之外基本围绕反射镜的整个周边隔开一间隙。除了限定在反射镜衬底和反射镜中的至少一个中的多个截口(nibble)之外，间隙的大小围绕反射镜的周边是基本上恒定的。每个截口包括间隙向反射镜衬底或反射镜之中的延伸，并且每个截口具有介于约50微米至约200微米之间的长度以及介于约50微米至约100微米之间的宽度。根据一个方面，在本公开中所描述的主题涉及一种用于制造微机电系统(MEMS)反射镜组件的方法，该方法包括：在基板衬底中限定腔；使反射镜衬底与基板衬底相耦合以使得反射镜衬底的第一侧面向基板衬底中的腔；在反射镜衬底中限定MEMS致动器和MEMS反射镜的部分以使得MEMS反射镜的第一侧面向基板衬底中的腔并且反射镜衬底的一部分与反射镜隔开一间隙；在反射镜衬底和反射镜中的至少一个中限定一个或多个截口，其中每个截口包括间隙向反射镜衬底或反射镜之中的延伸并且每个截口具有介于约50微米至约200微米之间的长度以及介于约50微米至约100微米之间的宽度；并且在与MEMS反射镜的第一侧相对的MEMS反射镜的第二侧上布置反射材料。附图说明如附图所示，前述内容根据本专利技术的示例实施方式的以下更具体的描述将显而易见。附图不一定按比例绘制，而是将重点放在图示本专利技术的实施方式上。图1A图示了根据示例实施方式的垂直梳状驱动致动的双轴反射镜组件的透视图。图1B图示了图1A所示的反射镜组件的平面图。图2图示了用于制造诸如图1A和1B所示的反射镜组件的反射镜组件的示例方法的流程图。图3A-3I图示了根据图2所示的方法所制造的反射镜组件的一部分的截面图。为了清楚起见，每个图中并非对每个部件都加以标注。附图并不意图按比例绘制的。各附图中的相似附图标记和名称指示相似元件。具体实施方式典型的MEMS反射镜阵列包括多个MEMS反射镜组件。典型的MEMS反射镜组件包括由万向架结构支撑的反射镜和多个致动器。反射镜组件可以是以与基板衬底相耦合的绝缘体上硅(SOI)或双层绝缘体上硅(DSOI)反射镜衬底制造而成的。基板衬底为反射镜组件提供结构稳定性。致动致动器中的一个或多个使得反射镜相对于基板衬底而绕着扭转梁倾斜。利用深反应离子蚀刻(DRIE)可将典型的MEMS反射镜组件的结构特征蚀刻到不同的硅层。然而，DRIE工艺可能导致反射镜结构的热致开裂发生的增加，其进而降低了反射镜阵列的成品率。反射镜结构的开裂还可能是由硅上的氧化物或薄膜的存在而致使的，所述硅上的氧化物或薄膜可能会产生在热应力下弯曲的双晶型结构。根据本公开的系统和方法涉及一种具有诸如一个或多个截口的裂纹防护特征的微机电系统(MEMS)反射镜组件。如在这里所使用的，“截口(nibble)”是指两个结构之间的间隙延伸到两个结构中的一个之中。根据一个示例实施方式的MEMS反射镜组件使得反射镜能够利用多个致动器和双轴万向架结构而绕着两个旋转轴旋转。在MEMS反射镜组件包含垂直梳状驱动致动器的一些实施方式中，每个致动器包括与参考梳相交错的驱动梳。图1A说明了根据一个示例实施方式的垂直梳状驱动致动的双轴MEMS反射镜组件100的透视图。图1B图示了图1A所示的反射镜组件100的平面图。反射镜组件100包括圆形反射镜105。反射镜105包括反射镜平台110。该反射镜平台110具有限定了反射镜105的主反射平面的基本上平的反射表面115。在一些实施方式中，反射镜105是直径介于约100μm与约2mm之间的圆形。在一些实施方式中，反射镜105是反射镜105的长轴和短轴介于约500μm至约2mm之间的椭圆形或者卵形。在一些其它实施方式中，反射镜105具有正方形、矩形、或任何其它几何规则或不规则的形状。反射镜组件100被配置为利用多个垂直梳状驱动致动器以及诸如万向环130的双轴万向架结构来使反射镜105绕着两个旋转轴旋转。万向环130支撑反射镜105。为了使得反射镜105能够绕着诸如内旋转轴155的第一旋转轴旋转，反射镜平台110包括第一内扭转梁120a和第二内扭转梁120b(统称为内扭转梁120)，所述第一内扭转梁120a和第二内扭转梁120b从反射镜平台110向外延伸并且用作沿着内旋转轴155的反射镜105的扭转梁。诸如第一内致动器、第二内致动器、第三内致动器、以及第四内致动器(统称为内致动器)的多个致动器使得反射镜105能够绕着内旋转轴155而绕内扭转梁120倾斜。每个内致动器包括与驱动梳相交错的参考梳。第一内致动器和第二内致动器位于第一内扭转梁120a的任一侧。第三内致动器和第四内致动器位于第二内扭转梁120b的任一侧。内致动器的参考梳从内扭转梁120向外延伸。万向环130包括诸如第一内定子140a、第二内定子140b、第三内定子140c、以及第四内定子140d的多个梳状结构。第一内定子140a和第二内定子140b分别用作第一内致动器和第二内致动器的驱动梳。第三和第四内定子140a和140b分别用作第三内致动器和第四内致动器的驱动梳。向一对内定子140(例如内定子140a和140c或内定子140b和140d)施加电压对它们的对应内致动器致动并使得反射镜105绕沿着内旋转轴155的内扭转梁120而倾斜。内致动器140的参考梳保持在相同电势。第一内定子140a和第三内定子140c彼此电耦合。第二内定子140b和第四内定子彼此电耦合。第一内定子140a和第三内定子140c与第二内定子140b和第四内定子140d电隔离。向第一内定子140a和第三内定子140c施加第一电压在第一内定子140a和第三内定子140c与其对应参考梳之间产生电势差，这使得反射镜105绕着内旋转轴155在一个方向上倾斜。向第二内定子140b和第四内定子140d施加第二电压在第二内定子140b和第四内定子140d与其对应的参考梳之间产生电势差，这使得反射镜105绕着内旋转轴155在相反方向上倾斜。反射镜组件100被配置为利用多个垂直梳状驱动致动器以及万向环130来使反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MEMS反射镜组件包括：反射镜衬底，所述反射镜衬底限定致动器、万向架结构、以及反射镜切口的部分，所述反射镜切口具有内周边；具有反射表面的反射镜，所述反射镜位于所述反射镜衬底的所述反射镜切口之内并通过至少一个定子与所述反射镜衬底相耦合，其中：所述反射镜由所述万向架结构支撑，所述反射镜具有限定所述反射镜的主反射平面的基本上平的表面看，当所述反射镜的所述主反射平面与所述反射镜衬底平行时，所述反射镜的周边与所述反射镜切口的所述内周边除了在所述至少一个定子处之外基本上围绕整个所述反射镜的整个周边隔开一间隙，除了在所述至少一个定子处以及在被限定在所述反射镜衬底和所述反射镜中的至少一个中的多个截口处之外，所述间隙的大小围绕所述反射镜的周边是基本上恒定的，其中，每个截口包括所述间隙向所述反射镜衬底或所述反射镜之中的延伸，并且每个截口具有介于50微米至200微米之间的长度以及介于50微米至100微米之间的宽度。

【技术特征摘要】
2017.01.23 US 62/449,429;2017.10.05 US 15/726,0871.一种MEMS反射镜组件包括：反射镜衬底，所述反射镜衬底限定致动器、万向架结构、以及反射镜切口的部分，所述反射镜切口具有内周边；具有反射表面的反射镜，所述反射镜位于所述反射镜衬底的所述反射镜切口之内并通过至少一个定子与所述反射镜衬底相耦合，其中：所述反射镜由所述万向架结构支撑，所述反射镜具有限定所述反射镜的主反射平面的基本上平的表面看，当所述反射镜的所述主反射平面与所述反射镜衬底平行时，所述反射镜的周边与所述反射镜切口的所述内周边除了在所述至少一个定子处之外基本上围绕整个所述反射镜的整个周边隔开一间隙，除了在所述至少一个定子处以及在被限定在所述反射镜衬底和所述反射镜中的至少一个中的多个截口处之外，所述间隙的大小围绕所述反射镜的周边是基本上恒定的，其中，每个截口包括所述间隙向所述反射镜衬底或所述反射镜之中的延伸，并且每个截口具有介于50微米至200微米之间的长度以及介于50微米至100微米之间的宽度。2.根据权利要求1所述的MEMS反射镜组件，其中，至少一个截口在所述反射镜中被限定为与所述至少一个定子紧邻并包括所述间隙向所述反射镜之中的延伸。3.根据权利要求1所述的MEMS反射镜组件，其中，至少一个截口被限定在所述反射镜中并包括所述间隙向所述反射镜之中的延伸。4.根据权利要求1所述的MEMS反射镜组件，其中，至少一个截口被限定在所述反射镜衬底和所述反射镜中并包括所述间隙向所述反射镜衬底和所述反射镜之中的延伸。5.根据权利要求1所述的MEMS反射镜组件，其中，至少一个截口被限定在所述万向架结构中并包括所述间隙向所述万向架结构之中的延伸。6.根据权利要求1所述的MEMS反射镜组件，其中，所述截口的形状为椭圆形。7.根据权利要求1所述的MEMS反射镜组件，其中，所述截口在与所述反射镜的周边相切的方向上的长度与所述反射镜衬底的厚度之比能够高达4:1，并且所述截口在所述反射镜的径向尺寸上的宽度与所述反射镜衬底的厚度之比能够介于1：1与2：1之间。8.根据权利要求1所述的MEMS反射镜组件，其中，所述截口围绕所述反射镜的周边被限定并且所述至少一个定子中的每一个与至少一个截口紧邻。9.根据权利要求8所述的MEMS反射镜组件，其中，所述截口被以90度的间隔围绕所述反射镜的周边被限定。10.根据权利要求8所述的MEMS反射镜组件，其中，所述截口被以60度的间隔围绕所述反射镜的周边被限定。11.根据权利要求1所述的MEMS反射镜组件，其中，所述反射镜衬底包括上硅层和下硅层，并且所述截口的大小被确定为使得它们大于穿过所述MEMS反射镜组件的上硅层和下硅层而限定...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯文·Y·亚苏穆拉，
申请(专利权)人：谷歌有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US