高占空比MEMS微镜、微镜阵列及制备方法技术

本发明专利技术提供一种高占空比MEMS微镜、微镜阵列及制备方法，该MEMS微镜的第一可动梳齿、第一固定梳齿位于反射镜硅层的下方，在实现两个方向大角度偏转的同时，提高了MEMS微镜的占空比，有效减小了MEMS微镜的体积。反射镜硅层下方带有加强筋结构，有效改善了MEMS微镜在静止及运动过程中的表面平整度。此外，本发明专利技术的MEMS微镜提供了包括双面电极结构在内的多种电极引出形式，应用时可以根据实际情况进行选择，更有利于MEMS微镜及微镜阵列的市场化应用。本发明专利技术有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。具有高度产业利用价值。具有高度产业利用价值。

【技术实现步骤摘要】
高占空比MEMS微镜、微镜阵列及制备方法


[0001]本专利技术涉及微电子机械系统(MEMS)
，特别是涉及一种高占空比MEMS微镜、微镜阵列及制备方法。

技术介绍

[0002]MEMS微镜主要由驱动结构和光反射镜面组成，可以实现光束在水平或垂直方向的偏转或扫描。静电驱动MEMS微镜具有串扰低、开关速度快、体积小、易于大规模集成等优点，可用于激光扫描、投影、光纤通信网络等领域。特别是在光纤通信网络中，静电驱动MEMS微镜及微镜阵列是实现光衰减、光开关、光交叉连接的主要方式，可广泛应用于骨干网或大型交换网，具有广泛的产业利用价值。
[0003]静电驱动MEMS微镜主要分为两种方式：平板结构MEMS微镜和垂直梳齿结构MEMS微镜。平板结构MEMS微镜的驱动结构可以位于镜面的下方，因此很容易形成高占空比的MEMS微镜结构，但是MEMS微镜镜面的尺寸、形状、最大偏转角受到芯片结构及制作工艺的限制，特别是对于二轴MEMS微镜而言，难以实现大的角度偏转；垂直梳齿结构MEMS微镜的驱动结构通常分布于镜面的四周，可以实现大的角度偏转。垂直梳齿驱动是实现MEMS微镜偏转的主要方式之一，但难以形成高占空比的MEMS微镜结构，这成为MEMS微镜及微镜阵列应用的主要障碍之一。因此，具有大角度、高占空比的MEMS微镜成为急于攻克的重要技术难题。
[0004]综上所述，如何改进MEMS微镜及微镜阵列以消除上述缺陷，是亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种高占空比MEMS微镜、微镜阵列及制备方法，用于解决现有技术中MEMS微镜及微镜阵列角度偏转小、占空比低，难以满足应用要求等问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种高占空比MEMS微镜，其特征在于，所述MEMS微镜包括：依次叠置的第一基底、第二基底及基板；
[0007]第一基底，所述第一基底包括加强筋、第一可动梳齿、第二可动梳齿、第一弹性梁、第二弹性梁、隔离槽、第一内框架、第一外框架、反射镜硅层、第三外框架，所述第一可动梳齿位于所述反射镜硅层下方，所述加强筋位于所述反射镜硅层下方；
[0008]第二基底，所述第二基底位于所述第一基底下方，所述第二基底包括第一固定梳齿、第二固定梳齿、第二内框架、第二外框架；
[0009]其中，所述第一固定梳齿位于所述第一可动梳齿下方且与所述第一可动梳齿交错排列，所述第二固定梳齿位于所述第二可动梳齿下方且与所述第二可动梳齿交错排列；所述第一内框架、第二内框架形成内框架，所述第一外框架、第二外框架、第三外框架形成外框架；
[0010]基板，所述基板位于所述第二基底下方，所述基板中形成有收容空间，以提供运行空间；
[0011]金属反射镜，所述金属反射镜位于所述反射镜硅层的上表面；
[0012]若干个金属电极，若干个所述金属电极分别与所述第一可动梳齿、第二可动梳齿、第一固定梳齿、第二固定梳齿电连接。
[0013]可选地，所述第一可动梳齿沿第一方向排列，所述第二可动梳齿位于所述第一内框架的外围并沿第二方向排列；所述第一弹性梁沿所述第一方向设置并连接所述反射镜硅层及所述第一内框架，所述第二弹性梁沿所述第二方向设置并连接所述第一内框架及所述第一外框架。
[0014]可选地，还包括位于所述第二弹性梁下部的第二附加弹性梁，所述第二弹性梁与所述第二附加弹性梁之间相互隔离或通过介质层相连接。
[0015]可选地，还包括位于所述第一内框架上方的第三内框架，且所述第三内框架延伸至所述第二可动梳齿的上方，以形成隐藏式梳齿。
[0016]可选地，所述基板为包括数个第一电极通孔、数个第二电极通孔及所述收容空间的第三基底，其中，所述第一电极通孔及第二电极通孔的表面覆盖有介质层；所述第二外框架形成有第一电极槽及位于所述第一电极槽周围的第一电极绝缘槽，且所述第一电极通孔与所述第一电极槽相贯通；所述第一电极槽及所述第一电极通孔的所述介质层表面形成有第一金属电极，所述第二电极通孔的所述介质层表面形成有第二金属电极，从而形成所述金属电极。
[0017]可选地，所述基板为包括绝缘填充槽、基板绝缘槽及所述收容空间的第四基底，其中，在所述第一外框架区域还形成有第三电极通孔下部、第四电极通孔下部；
[0018]在所述第三外框架区域还形成有分别与所述第三电极通孔下部、第四电极通孔下部对应贯通的第三电极通孔上部、第四电极通孔上部；
[0019]其中，所述第三电极通孔下部及第三电极通孔上部组成第三电极通孔，所述第四电极通孔下部及第四电极通孔上部组成第四电极通孔；
[0020]位于所述外框架在所述第三电极通孔及所述第四电极通孔的周围形成有电极绝缘槽；
[0021]所述绝缘填充槽延伸至与所述基板绝缘槽相对应或相连接、且所述基板绝缘槽与所述电极绝缘槽上下相对应或相连接，或所述绝缘填充槽与所述电极绝缘槽上下相对应或相连接；
[0022]所述第三电极通孔及所述第四电极通孔的表面分别形成有第三金属上电极及第四金属上电极；位于所述第四基底的下表面，所述绝缘填充槽围合区内形成有第三金属下电极及第四金属下电极，从而形成上下双面的所述金属电极。
[0023]可选地，所述MEMS微镜阵列为若干个权利要求1
‑
6中任一所述的高占空比MEMS微镜沿第一方向和/或第二方向排列组合而成的阵列。
[0024]本专利技术还提供一种高占空比MEMS微镜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
[0025]提供第一基底，所述第一基底包括依次叠置的第一衬底层、第一介质层、第一器件层、第二介质层、第二器件层组成的叠层结构；
[0026]刻蚀所述第二器件层及所述第二介质层，形成加强筋、第一可动梳齿、第二可动梳齿、第一弹性梁、第二弹性梁、隔离槽、第一内框架、第一外框架；
[0027]提供第二基底，所述第二基底包括依次叠置的第三介质层、第三器件层，将所述第二基底与所述第一基底键合；
[0028]刻蚀所述第三器件层及所述第三介质层，在所述第三器件层中形成第一固定梳齿、第二固定梳齿、第二内框架、第二外框架；其中，所述第一固定梳齿位于所述第一可动梳齿下方且与所述第一可动梳齿交错排列，所述第二固定梳齿位于所述第二可动梳齿下方且与所述第二可动梳齿交错排列；
[0029]提供基板，将所述基板与所述第二基底键合，且所述基板中形成有电极通孔，以提供电连接；所述基板中还形成有收容空间，以提供运行空间；
[0030]刻蚀所述第一器件层及所述第一介质层，形成反射镜硅层、第三外框架；所述第一可动梳齿位于所述反射镜硅层下方，所述加强筋位于所述反射镜硅层下方；
[0031]于所述反射镜硅层的上表面形成金属反射镜；
[0032]形成若干个金属电极，若干个所述金属电极分别与所述第一可动梳齿、第二可动梳齿、第一固定梳齿、第二固定梳齿电连接。
[0033]本专利技术还提供又一种高占空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高占空比MEMS微镜，其特征在于，所述MEMS微镜包括：依次叠置的第一基底、第二基底及基板；第一基底，所述第一基底包括加强筋、第一可动梳齿、第二可动梳齿、第一弹性梁、第二弹性梁、隔离槽、第一内框架、第一外框架、反射镜硅层、第三外框架，所述第一可动梳齿位于所述反射镜硅层下方，所述加强筋位于所述反射镜硅层下方；第二基底，所述第二基底位于所述第一基底下方，所述第二基底包括第一固定梳齿、第二固定梳齿、第二内框架、第二外框架；其中，所述第一固定梳齿位于所述第一可动梳齿下方且与所述第一可动梳齿交错排列，所述第二固定梳齿位于所述第二可动梳齿下方且与所述第二可动梳齿交错排列；所述第一内框架、第二内框架形成内框架，所述第一外框架、第二外框架、第三外框架形成外框架；基板，所述基板位于所述第二基底下方，所述基板中形成有收容空间，以提供运行空间；金属反射镜，所述金属反射镜位于所述反射镜硅层的上表面；若干个金属电极，若干个所述金属电极分别与所述第一可动梳齿、第二可动梳齿、第一固定梳齿、第二固定梳齿电连接。2.根据权利要求1所述的MEMS微镜，其特征在于，所述第一可动梳齿沿第一方向排列，所述第二可动梳齿位于所述第一内框架的外围并沿第二方向排列；所述第一弹性梁沿所述第一方向设置并连接所述反射镜硅层及所述第一内框架，所述第二弹性梁沿所述第二方向设置并连接所述第一内框架及所述第一外框架。3.根据权利要求1所述的MEMS微镜，其特征在于，还包括位于所述第二弹性梁下部的第二附加弹性梁，所述第二弹性梁与所述第二附加弹性梁之间相互隔离或通过介质层相连接。4.根据权利要求1所述的MEMS微镜，其特征在于，还包括位于所述第一内框架上方的第三内框架，且所述第三内框架延伸至所述第二可动梳齿的上方，以形成隐藏式梳齿。5.根据权利要求1所述的MEMS微镜，其特征在于，所述基板为包括数个第一电极通孔、数个第二电极通孔及所述收容空间的第三基底，其中，所述第一电极通孔及第二电极通孔的表面覆盖有介质层；所述第二外框架形成有第一电极槽及位于所述第一电极槽周围的第一电极绝缘槽，且所述第一电极通孔与所述第一电极槽相贯通；所述第一电极槽及所述第一电极通孔的所述介质层表面形成有第一金属电极，所述第二电极通孔的所述介质层表面形成有第二金属电极，从而形成所述金属电极。6.根据权利要求1所述的MEMS微镜，其特征在于，所述基板为包括绝缘填充槽、基板绝缘槽及所述收容空间的第四基底，其中，在所述第一外框架区域还形成有第三电极通孔下部、第四电极通孔下部；在所述第三外框架区域还形成有分别与所述第三电极通孔下部、第四电极通孔下部对应贯通的第三电极通孔上部、第四电极通孔上部；其中，所述第三电极通孔下部及第三电极通孔上部组成第三电极通孔，所述第四电极通孔下部及第四电极通孔上部组成第四电极通孔；位于所述外框架在所述第三电极通孔及所述第四电极通孔的周围形成有电极绝缘槽；
所述绝缘填充槽延伸至与所述基板绝缘槽相对应或相连接、且所述基板绝缘槽与所述电极绝缘槽上下相对应或相连接，或所述绝缘填充槽与所述电极绝缘槽上下相对应或相连接；所述第三电极通孔及所述第四电极通孔的表面分别形成有第三金属上电极及第四金属上电极；位于所述第四基底的下表面，所述绝缘填...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，徐静，
申请(专利权)人：安徽中科米微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：