[發(fā)明專利]微機(jī)電系統(tǒng)裝置及其梳狀電極的形成方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710001784.X
• 申請日: 2007-01-16
• 公開（公告）號: CN101088911A
• 公開（公告）日: 2007-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭錫煥;姜錫鎮(zhèn);崔鎣;鄭賢九
• 申請（專利權(quán)）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;G02B26/10;B81B5/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 陶鳳波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)裝置及形成該MEMS裝置的梳狀電極的方法，更特別地，本發(fā)明涉及一種具有表現(xiàn)出線性輸入-輸出特性的改進(jìn)的梳狀電極結(jié)構(gòu)的MEMS裝置以及形成該MEMS裝置的梳狀電極的方法。

背景技術(shù)

在涉及顯示裝置、激光打印機(jī)、精確測量儀器、精加工裝置等的各種技術(shù)領(lǐng)域中，人們正進(jìn)行很多的研究以開發(fā)使用微加工技術(shù)制造的小尺寸的MEMS裝置。例如，在顯示裝置中，MEMS裝置用作光掃描器以反射或偏轉(zhuǎn)掃描光束到屏幕上。

用作顯示裝置的光掃描器的MEMS裝置具有配置有互鎖的梳狀電極的驅(qū)動結(jié)構(gòu)。圖1A到圖1E是用于說明形成梳狀電極的傳統(tǒng)方法的視圖。參考圖1A，制備了絕緣體上硅(SOI)襯底。該SOI襯底包括結(jié)合到氧化層20兩側(cè)的第一硅襯底30和第二硅襯底10。參考圖1B和圖1C，使用具有預(yù)定圖案的蝕刻掩模31選擇性地蝕刻第一硅襯底30以形成多個驅(qū)動梳狀電極35。參考圖1C和1D，通過使用驅(qū)動梳狀電極35以將蝕刻掩模11對齊，從而將蝕刻掩模11形成在第二硅襯底10上，從而形成多個固定梳狀電極15。參考圖1E，去除形成在驅(qū)動梳狀電極35和固定梳狀電極15之間的氧化層20，由此完成驅(qū)動梳狀電極35和固定梳狀電極15的形成。在通過傳統(tǒng)方法形成的梳狀電極結(jié)構(gòu)中，驅(qū)動梳狀電極35和固定梳狀電極15在垂直方向上彼此分開等于或大于氧化層20的厚度的間隙(g)。如果第一硅襯底30和第二硅襯底10在蝕刻環(huán)境中時間太長，則可能在梳狀電極15和35的邊緣上形成凹口。這些凹口增加了梳狀電極15和35之間的間隙。

圖2示出了通過圖1A到圖1E圖示的方法形成的梳狀電極結(jié)構(gòu)。當(dāng)在相鄰的梳狀電極15和35之間施加驅(qū)動電壓時，下面的固定梳狀電極15靜電吸引驅(qū)動梳狀電極35，因此平臺(未示出)旋轉(zhuǎn)。這里，由于梳狀電極15和35之間的垂直間隙(g)，施加到梳狀電極15和35的驅(qū)動電壓并非與平臺的旋轉(zhuǎn)角度線性相關(guān)。

圖3是示出了用作光掃描器的傳統(tǒng)MEMS裝置中光掃描角度(輸出)和驅(qū)動電壓(輸入)之間的關(guān)系的圖。參考圖3，在第一間隔S1(低電壓間隔)中，在光掃描角度和驅(qū)動電壓之間基本保持了線性關(guān)系(該曲線具有大致固定的斜率)。但是，在大約50V的驅(qū)動電壓，曲線的斜率突變。然后，在高于50V的第二間隔S2中，該關(guān)系以不同傾斜的曲線線性保持。這里，曲線的斜率突變的點(diǎn)對應(yīng)于第一間隔S1和第二間隔S2之間的邊界點(diǎn)。在該邊界點(diǎn)，驅(qū)動梳狀電極15被固定梳狀電極15吸引，因此開始與固定梳狀電極15嚙合。第一間隔S1對應(yīng)于在驅(qū)動梳狀電極35和固定梳狀電極15之間施加低的驅(qū)動電壓但是梳狀電極35和15尚未相互嚙合的間隔。第二間隔S2對應(yīng)于梳狀電極35和15由于施加到其上的高驅(qū)動電壓而彼此嚙合的間隔。在光掃描角度和驅(qū)動電壓之間的理想線性關(guān)系如圖3中的虛線所示。在傳統(tǒng)的非線性梳狀電極結(jié)構(gòu)中，需要較高的驅(qū)動電壓來獲得與理想線性相同的光掃描角度。

圖4是在使用傳統(tǒng)MEMS裝置作為光掃描器的屏幕上顯示的圖像。由于光掃描角度和驅(qū)動電壓之間的非線性關(guān)系，在圖像上出現(xiàn)了褶皺和失真。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種具有改進(jìn)的梳狀電極布置的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)裝置從而使驅(qū)動電壓(輸入)和平臺的旋轉(zhuǎn)角度(輸出)之間的關(guān)系線性化，以及本發(fā)明提供了一種形成該MEMS裝置的梳狀電極的方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面提供了一種制備微機(jī)電系統(tǒng)裝置的梳狀電極的方法，包括：在第一硅襯底的一側(cè)以規(guī)則的間隔形成多個平行的溝槽，從而在第一硅襯底的一側(cè)上交替界定高度不同的第一區(qū)域和第二區(qū)域；氧化第一硅襯底以在高度不同的第一區(qū)域和第二區(qū)域中形成氧化層；在氧化層上形成多晶硅層以至少填滿溝槽從而使具有不同高度的氧化層平化；將第二襯底結(jié)合到多晶硅層的頂表面上；使用第一掩模選擇性地蝕刻第二硅襯底和多晶硅層，從而形成與第一區(qū)域垂直對齊的上梳狀電極；使用第二掩模選擇性地蝕刻第一硅襯底以形成與第二區(qū)域垂直對齊的下梳狀電極；以及去除在上梳狀電極和下梳狀電極之間夾置的氧化層。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面提供了一種微機(jī)電系統(tǒng)裝置，包括：以振動模式工作的平臺；設(shè)置在平臺周圍以支撐平臺并允許平臺旋轉(zhuǎn)的框架；從平臺向框架彼此平行地延伸的多個驅(qū)動梳狀電極；以及從框架延伸并與驅(qū)動梳狀電極嚙合的多個固定梳狀電極；其中，驅(qū)動梳狀電極和固定梳狀電極以不同的高度設(shè)置并且在垂直方向上彼此重疊預(yù)定長度。

附圖說明

參考附圖，通過詳細(xì)地說明本發(fā)明的示范性實(shí)施例，本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，在附圖中：