MEMS芯片结构及制备方法、掩膜版、器件技术

本发明专利技术提供了一种MEMS芯片结构及制备方法、掩膜版、器件，通过设置MEMS主元件和MEMS辅助元件，将驱动电路元件、逻辑运算元件、CPU中央处理元件、电源与MEMS主元件融合在同一个芯片上，免去了传统MEMS器件中多个处理电路板所占用的较大较多的空间，显著缩小了以MEMS为基础的器件体积；也即是，去除了外围电路设计，采用本发明专利技术的MEMS芯片结构，将无需使用传统的芯片外围电路，由于芯片外围电路占据电器件产品的主要空间和体积，这将使得本发明专利技术的MEMS芯片结构为基础的电器件产品的体积和占据空间大大减小，真正的实现了电器件的微型化和便携性。

Structure, fabrication method, mask and device of MEMS chip

The invention provides a structure, preparation method, mask plate and device of a MEMS chip. By setting up the main element of the MEMS and the auxiliary element of the MEMS, the driving circuit element, the logic operation element, the CPU central processing element, the power supply and the main element of the MEMS chip are fused on the same chip, thus eliminating the large space occupied by multiple processing circuit boards in the traditional MEMS device, and significantly reducing the space occupied by the traditional processing circuit boards. In other words, the device volume based on MEMS is eliminated, and the traditional chip peripheral circuit is not needed by adopting the chip structure of the present invention. Because the chip peripheral circuit occupies the main space and volume of the electrical device products, this will greatly reduce the volume and occupied space of the electrical device products based on the chip structure of the present invention, which is real. It realizes the miniaturization and portability of electrical appliances.

【技术实现步骤摘要】
MEMS芯片结构及制备方法、掩膜版、器件
本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种MEMS芯片结构及其制备方法，以及掩膜版、MEMS器件。
技术介绍
传统的MEMS芯片包括扫描微镜和扫描平台。并且在MEMS芯片结构外围设置外围电路板，外围电路是与MEMS芯片结构相电连的，外围电路包括控制器电路等。MEMS芯片结构中，扫描微镜耦合于扫描平台。扫描平台在驱动激励和磁场作用下能够产生移动，控制器控制扫描平台的移动方向和位置。扫描微镜能够沿着旋转轴旋转。传统器件中，各个外围电路都独占一块电路板，并且与MEMS芯片结构采用导线或金属线相电连，使得最终的产品器件体积较大。随着现代科技生活进步，微型化、便携化的产品越来越得到青睐。而与此同时，也对电器件的反馈速率、图像清晰度等提出了更高的要求。如何提高电器件的反馈速率、图像清晰度的前提下，来实现电器件的微型化，是业界急需解决的一大难题。
技术实现思路
为了克服以上问题，本专利技术旨在提供一种MEMS芯片结构及MEMS器件，MEMS芯片结构中，利用同时设置于同一芯片上的MEMS主元件和MEMS辅助元件，较为显著地缩小了现有MEMS芯片为基础的电器件的体积。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种MEMS芯片结构，在同一芯片上包括：MEMS主元件，用于反射光束和扫描图像；MEMS辅助元件，包括：驱动电路元件，一端与外界元器件相连，另一端与MEMS反射镜的电路相电连，用于提供驱动功率，控制外界元器件和MEMS反射镜的运行；逻辑运算元件，与驱动电路元件相连接，用于进行逻辑运算，控制驱动电路元件的启闭；CPU中央处理元件，一端与外界元器件相连，另一端与驱动电路元件、逻辑运算元件、电源相电连，用于向驱动电路元件、逻辑运算元件、存储元件、电源发送信号并控制驱动电路元件、逻辑运算元件、电源的逻辑关系；以及用于控制外界元器件的逻辑关系；电源，一端与外界元器件相连，另一端与MEMS反射镜、驱动电路元件、逻辑运算元件、CPU中央处理元件相电连，用于向各个元件或外界提供电能。在一些实施例中，还包括：存储元件，一端与电源相连，另一端与外界元器件相连，用于存储外界元器件发送来的数据。在一些实施例中，所述MEMS主元件具有反射镜和磁生部件，反射镜能够在磁生部件和外界磁场的相互作用下，沿第一方向轴转动或沿第二方向轴转动，并且反射光线；第一方向不同于第二方向。在一些实施例中，所述第一方向与所述第二方向垂直。在一些实施例中，所述MEMS辅助元件环绕在MEMS主元件的周围设置。在一些实施例中，所述MEMS主元件的边缘与所述MEMS辅助元件的边缘之间的距离不小于每个所述MEMS辅助元件的宽度的1/2。在一些实施例中，每个所述MEMS辅助元件的尺寸小于所述MEMS主元件的尺寸。为了达到上述目的，本专利技术还提供了一种上述的MEMS芯片结构的制备过程中所采用的掩膜版，掩膜版上的目标图案包括：MEMS主元件图案和多个MEMS辅助元件图案；MEMS辅助元件图案包括：驱动电路元件图案，一端向外延伸用于与外界元器件相连，另一端用于与MEMS反射镜图案相电连；逻辑运算元件图案，与驱动电路元件图案相连接；存储元件图案，一端与电源图案相连，另一端向外延伸用于与外界元器件相连；CPU中央处理元件图案，一端向外延伸用于与外界元器件相连，另一端与驱动电路元件图案、逻辑运算元件图案、存储元件图案、电源图案相电连；电源图案，一端向外延伸用于与外界元器件相连，另一端与MEMS反射镜图案、驱动电路元件图案、逻辑运算元件图案、存储元件图案、CPU中央处理元件图案相连。在一些实施例中，所述MEMS辅助元件图案环绕在MEMS主元件图案的周围设置。在一些实施例中，所述MEMS主元件图案和所述MEMS辅助元件图案分别设置于不同的子掩膜版层上，这些子掩膜版层对准层叠形成最终的目标图案。在一些实施例中，驱动电路元件图案，逻辑运算元件图案，存储元件图案，CPU中央处理元件图案，电源图案分别设置在不同的子掩膜版层上；在这些子掩膜版层中，每一层子掩膜版层上都设置有对准标记，用于每一层子掩膜版层的对准；这些子掩膜版层堆叠后获得最终的目标图案。在一些实施例中，对准标记的图案为十字以及环绕一字设置的圆环。在一些实施例中，子掩膜版层的堆叠设置中，从下往上的每层子掩膜版中的对准标记都相对应且一一对准；或者，MEMS辅助元件图案的各个子掩膜版中，上下相邻的对准标记相对应，在每个子掩膜版层中至少设置两个对准标记；每一层子掩膜版层中的对准标记不同；大小不同；子掩膜版层的堆叠设置中，使得从下往上的每层子掩膜版中的对准标记依序递增，且在同一子掩膜版层中的各个对准标记依序递增，上下相邻的子掩膜版层中至少有一个对准标记尺寸相同，尺寸相同的对准标记用于重叠对准。为了达到上述目的，本专利技术还提供了一种上述的MEMS芯片结构的制备方法，包括：步骤01：设计目标图案掩膜版；目标图案掩膜版中包括MEMS主元件图案和多个MEMS辅助元件图案；MEMS辅助元件图案包括：驱动电路元件图案，一端向外延伸用于与外界元器件相连，另一端用于与MEMS反射镜图案相电连；逻辑运算元件图案，与驱动电路元件图案相连接；CPU中央处理元件图案，一端向外延伸用于与外界元器件相连，另一端与驱动电路元件图案、逻辑运算元件图案、存储元件图案、电源图案相电连；电源图案，一端向外延伸用于与外界元器件相连，另一端与MEMS反射镜图案、驱动电路元件图案、逻辑运算元件图案、存储元件图案、CPU中央处理元件图案相连；步骤02：利用目标图案掩膜版进行光刻和刻蚀工艺，在芯片上形成MEMS主元件和MEMS辅助元件。在一些实施例中，还包括存储元件图案；存储元件图案的一端与电源图案相连，另一端向外延伸用于与外界元器件相连。在一些实施例中，所述步骤02包括所述MEMS主元件的制备过程和所述MEMS辅助元件的制备过程；制备所述MEMS辅助元件之前，先用掩膜遮挡在已制备的MEMS主元件区域上，然后进行MEMS辅助元件的制备；制备好MEMS辅助元件之后，将掩膜去除；或者，制备所述MEMS主元件之前，先用掩膜遮挡在已制备的MEMS辅助元件区域上，然后进行MEMS主元件的制备；制备好MEMS主元件之后，将掩膜去除。在一些实施例中，驱动电路元件图案，逻辑运算元件图案，存储元件图案，CPU中央处理元件图案，电源图案分别设置在不同的子掩膜版层上；在这些子掩膜版层中，每一层子掩膜版层上都设置有对准标记，用于每一层子掩膜版层的对准；这些子掩膜版层堆叠后获得最终的目标图案；在MEMS辅助元件制备过程中，采用对应的子掩膜版层来进行光刻和刻蚀工艺，其它区域用掩膜遮挡；每一层在光刻和刻蚀之前，先进行对准标记的查找和对准。在一些实施例中，所述掩膜采用有机材料，该有机材料能在醇中溶解。为了达到上述目的，本专利技术还提供了一种MEMS器件，包括：MEMS芯片结构和场磁体；其中，MEMS芯片结构包括：MEMS主元件，具有反射镜和磁生部件，反射镜能够在磁生部件和外界磁场的相互作用下，沿第一方向轴转动或沿第二方向轴转动，并且反射光线；第一方向不同于第二方向；MEMS辅助元件，包括：驱动电路元件，一端与外界元器件相连，另一端与MEMS反射镜相电连，用于提供驱动功率，控制外界元器件和MEMS反射镜的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MEMS芯片结构，其特征在于，在同一芯片上包括：MEMS主元件，用于反射光束和扫描图像；MEMS辅助元件，包括：驱动电路元件，一端与外界元器件相连，另一端与MEMS反射镜的电路相电连，用于提供驱动功率，控制外界元器件和MEMS反射镜的运行；逻辑运算元件，与驱动电路元件相连接，用于进行逻辑运算，控制驱动电路元件的启闭；CPU中央处理元件，一端与外界元器件相连，另一端与驱动电路元件、逻辑运算元件、电源相电连，用于向驱动电路元件、逻辑运算元件、存储元件、电源发送信号并控制驱动电路元件、逻辑运算元件、电源的逻辑关系；以及用于控制外界元器件的逻辑关系；电源，一端与外界元器件相连，另一端与MEMS反射镜、驱动电路元件、逻辑运算元件、CPU中央处理元件相电连，用于向各个元件或外界提供电能。

【技术特征摘要】
1.一种MEMS芯片结构，其特征在于，在同一芯片上包括：MEMS主元件，用于反射光束和扫描图像；MEMS辅助元件，包括：驱动电路元件，一端与外界元器件相连，另一端与MEMS反射镜的电路相电连，用于提供驱动功率，控制外界元器件和MEMS反射镜的运行；逻辑运算元件，与驱动电路元件相连接，用于进行逻辑运算，控制驱动电路元件的启闭；CPU中央处理元件，一端与外界元器件相连，另一端与驱动电路元件、逻辑运算元件、电源相电连，用于向驱动电路元件、逻辑运算元件、存储元件、电源发送信号并控制驱动电路元件、逻辑运算元件、电源的逻辑关系；以及用于控制外界元器件的逻辑关系；电源，一端与外界元器件相连，另一端与MEMS反射镜、驱动电路元件、逻辑运算元件、CPU中央处理元件相电连，用于向各个元件或外界提供电能。2.根据权利要求1所述的MEMS芯片结构，其特征在于，还包括：存储元件，一端与电源相连，另一端与外界元器件相连，用于存储外界元器件发送来的数据。3.根据权利要求1所述的MEMS芯片结构，其特征在于，所述MEMS主元件具有反射镜和磁生部件，反射镜能够在磁生部件和外界磁场的相互作用下，沿第一方向轴转动或沿第二方向轴转动，并且反射光线；第一方向不同于第二方向。4.根据权利要求3所述的MEMS芯片结构，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向垂直。5.根据权利要求1所述的MEMS芯片结构，其特征在于，所述MEMS辅助元件环绕在MEMS主元件的周围设置。6.根据权利要求1所述的MEMS芯片结构，其特征在于，所述MEMS主元件的边缘与所述MEMS辅助元件的边缘之间的距离不小于每个所述MEMS辅助元件的宽度的1/2。7.根据权利要求1所述的MEMS芯片结构，其特征在于，每个所述MEMS辅助元件的尺寸小于所述MEMS主元件的尺寸。8.一种权利要求1所述的MEMS芯片结构的制备过程中所采用的掩膜版，其特征在于，掩膜版上的目标图案包括：MEMS主元件图案和多个MEMS辅助元件图案；MEMS辅助元件图案包括：驱动电路元件图案，一端向外延伸用于与外界元器件相连，另一端用于与MEMS反射镜图案相电连；逻辑运算元件图案，与驱动电路元件图案相连接；存储元件图案，一端与电源图案相连，另一端向外延伸用于与外界元器件相连；CPU中央处理元件图案，一端向外延伸用于与外界元器件相连，另一端与驱动电路元件图案、逻辑运算元件图案、存储元件图案、电源图案相电连；电源图案，一端向外延伸用于与外界元器件相连，另一端与MEMS反射镜图案、驱动电路元件图案、逻辑运算元件图案、存储元件图案、CPU中央处理元件图案相连。9.根据权利要求8所述的MEMS芯片结构的制备过程中所采用的掩膜版，其特征在于，所述MEMS辅助元件图案环绕在MEMS主元件图案的周围设置。10.根据权利要求8所述的MEMS芯片结构的制备过程中所采用的掩膜版，其特征在于，所述MEMS主元件图案和所述MEMS辅助元件图案分别设置于不同的子掩膜版层上，这些子掩膜版层对准层叠形成最终的目标图案。11.根据权利要求10所述的MEMS芯片结构的制备过程中所采用的掩膜版，其特征在于，驱动电路元件图案，逻辑运算元件图案，存储元件图案，CPU中央处理元件图案，电源图案分别设置在不同的子掩膜版层上；在这些子掩膜版层中，每一层子掩膜版层上都设置有对准标记，用于每一层子掩膜版层的对准；这些子掩膜版层堆叠后获得最终的目标图案。12.根据权利要求11所述的MEMS芯片结构的制备过程中所采用的掩膜版，其特征在于，对准标记的图案为十字以及环绕一字设置的圆环。13.根据权利要求11所述的MEMS芯片结构的制备过程中所采用的掩膜版，其特征在于，子掩膜版层的堆叠设置中，从下往上的每层子掩膜版中的对准标记都相对应且一一对准；或者，MEMS辅助元件图案的各个子掩膜版中，上下相邻的对准标记相对应，在每个子掩膜版层中至少设置两个对准标记；每一层子掩膜版层中的对准标记不同；大小不同；子掩膜版层的堆叠设置中，使得从下往上的每层子掩膜版中的对准标记依序递增，且在同一子掩膜版层中的各个对准标记依序递增，上下相邻的子掩膜版层中至少有一个对准标记尺寸相同，尺寸相同的对准标记用于重叠对准。14.一种权利要求1所述的MEMS芯片结构的制备方法，其特征在于，包括：步骤01：设计目标图案掩膜版；目标图案掩膜版中包括MEMS主元件图案和多个MEMS辅助元件图案；MEMS辅助元件图案包括：驱动电路元件图案，一端向外延伸用于与外界元器件相连，另一端用于与MEMS反射镜图案相电连；逻辑运算元件图案，与驱动电路元件图案相连接；CPU中央处理元件图案，一端向外延伸用于与外...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪际军，
申请(专利权)人：全普光电科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31