[發明專利]生成微機械結構的方法

有效

• 申請號: 200810090384.5
• 申請日: 2008-04-01
• 公開（公告）號: CN101279712A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: 丹尼斯·容;克里斯蒂安·德拉伯;提諾·詹德納;哈拉爾德·琛克;托馬斯·克洛澤;亞里桑德勒·沃爾特爾
• 申請（專利權）人: 弗勞恩霍夫應用研究促進協會
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B81B7/02;B81B5/00;G02B26/10
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 王新華

技術領域

本發明涉及一種通過從基片或晶片平面機械向前偏轉二維結構和隨后將該二維結構固定在偏轉狀態而生成微機械三維結構的方法。

背景技術

已知的從晶片平面偏轉結構的方法例如利用基片材料或基片組合層的內部材料張力，用于在限定位置彎曲基片。彎曲可以導致從基片傾斜或偏轉所述結構。材料張力在材料對中是固有的或是例如通過所謂的作用器外加的，所述作用器例如根據壓電、靜電或熱原理工作。借助內部材料張力，在此過程中完成的偏轉是靜態的。通過所謂的材料的蠕變或漂移(drift)的產生，偏轉會隨時間變化。作為多層材料組合的不同熱膨脹系數的結果，顯著的溫度變化影響進入角(enteringangle)，由此生成了器件結構。具有作用器的二維結構的偏轉基于作用器控制和系統的長期穩定性。通過作用器系統的二維元件的靜態偏轉需要與作用器的能量引入聯系起來。然而，作為慣例，由材料張力造成的基片曲率很小。此外，巨大的空間需求導致在基片上積聚材料張力并實現所述結構到基片的大的進入角。這些會被基片的局部變薄放大，然而這會削弱將被偏轉的結構的機械可壓性(strssability)且可能產生低頻振動模式。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制造微機械結構的方法，所述微機械結構避免了上述已知技術的缺點。

為實現本發明的目的，根據本發明的實施例，本發明提出了一種制造微機械結構的方法，所述方法包括步驟：在基片內形成二維結構；通過力的作用使所述二維結構從基片平面偏轉；和將所述二維結構固定在偏轉狀態。

附圖說明

下面參照附圖詳細描述根據本發明的幾個優選實施例，其中：

圖1是顯微技術生成根據本發明實施例的微機械結構的方法的流程圖；

圖2是圖示二維構造的基片的俯視圖；

圖3是圖2中的二維結構的基片的示意性側視圖，具有用于偏轉二維結構的微操縱器；

圖4是圖示圖2的基本結構的俯視圖，該基本結構補充了平行鉸鏈；

圖5是圖4的結構的示意性側視圖；

圖6是根據本發明另一實施例的結構的示意性側視圖；

圖7是圖示根據本發明另一實施例的、通過平行鉸鏈延伸的帶結構的基片的俯視圖；

圖8是包括微操縱器末端的圖7中的結構的示意性側視圖；

圖9是圖示根據本發明另一實施例的具有雙壓電晶片梁(bimorph?beam)的帶結構的基片的俯視圖；

圖10是圖9的結構的示意性側視圖；

圖11是圖示根據本發明另一實施例的包括四桿鉸鏈(four-bar?hinge)的帶結構的基片的俯視圖；和

圖12是根據本發明另一實施例的圖11的二維結構的示意性側視圖。

具體實施方式

參照圖1中的流程圖，圖1中的流程圖詳細描述了制造二維元件的三維微機械結構的方法。所述方法包括在基片中形成二維結構的步驟2，通過力的作用從基片表面偏轉所述二維結構以便形成三維結構的步驟4，以及將所述二維結構固定在偏轉狀態的步驟6。

所有以平面技術和體積細觀力學(volume?micromechanics)制造的結構(其在從基片平面偏轉并被在那里固定后，形成具有基片的三維結構)被稱為二維結構。本發明可以允許以對基片的大的進入角和/或偏移偏轉結構，以及后來將該結構固定在偏轉狀態。即，它對基片平面或晶片平面展現了第三維。這也可用于例如實現具有三維電極結構的靜電驅動器，所謂的有角垂直梳(angular?verticalcomb)AVC，或交錯垂直梳(staggered?vertical?comb)SVC，其可以在很大的平移或旋轉區域上在晶片平面外產生力和力矩。這些驅動器對很多微系統有用，特別是對用于圖像投影的微掃描器。由此構造的靜電驅動器適于例如使得振動形式的線性化或在靜態作用器位置之間連續轉換。

在基片中形成二維結構可以發生在晶片平面上，例如，硅晶片上。二維結構可以在基片或晶片內形成或制造為二維結構被釋放，即可偏轉并通過固定軸承仍然連接到晶片。例如可以通過所謂的絕緣體上硅結構(SOI)技術制造二維結構，并且在蝕刻硅層后固定軸承會因此保持在氧化層的下面。因此，在構成制造和釋放后，二維結構可以通過為此目的設置的固定軸承仍然保留在基片中。固定軸承可以決定用于從平面中抽出所述結構的自由度。當由于通過力的作用從基片平面偏轉二維結構以形成三維結構時，力的導入會使得二維器件或二維結構根據其軸承將二維設備移位，傾斜或轉動出晶片平面。