[發(fā)明專利]靜電振鏡及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910237299.1
• 申請日: 2009-11-12
• 公開（公告）號: CN101718910A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳慶華;吳文剛;杜博超;賈鯤鵬;張海霞;夏雨;郝一龍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號: G02B26/10
• 分類號: G02B26/10
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 胡小永

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光掃描技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種靜電振鏡及其制作 方法。

背景技術(shù)

激光極強的方向性使其不借助透鏡就能在相當(dāng)一段距離內(nèi)保持 光點的質(zhì)量。結(jié)合將激光進行掃描的掃描設(shè)備，可以開發(fā)出一系列激 光器件，如激光投影機、條碼掃描、舞臺激光等。以往的激光掃描設(shè) 備一般都使用掃描棱鏡或電磁振鏡系統(tǒng)，因其結(jié)構(gòu)特點，當(dāng)要實現(xiàn)多 維掃描時，需有兩個以上的旋轉(zhuǎn)棱鏡，或是與另一個振鏡共同作用才 能完成掃描，導(dǎo)致整個系統(tǒng)體積笨重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功效低，且難以實 現(xiàn)高速掃描，從而限制該類激光器件的發(fā)展。

采用微電子機械系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical?Systems，MEMS) 技術(shù)實現(xiàn)的靜電振鏡因具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、能耗低、高掃描速度 和性能穩(wěn)定等優(yōu)點，現(xiàn)正逐漸取代傳統(tǒng)激光掃描器件成為小功率快速 激光掃描器件領(lǐng)域的發(fā)展方向。目前，基于該器件技術(shù)已成功開發(fā)出 一系列高性能設(shè)備，如條碼掃描和激光投影機等，年產(chǎn)值達到數(shù)十億 美元。絕大多數(shù)MEMS靜電振鏡主要由可動鏡面、懸臂梁和電極構(gòu) 成。振鏡在工作過程中，當(dāng)驅(qū)動電極的電壓過高，或受到某種極大的 擾動時，振鏡將有可能越過靜電力與懸臂梁回彈力的臨界點，而被迅 速吸向驅(qū)動電極造成粘連或放電燒毀振鏡，從而導(dǎo)致器件失效。為此， 需配套防電壓過沖的穩(wěn)壓模塊并在振鏡之下增加防粘層，因此將提高 整體成本和制造工藝的復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種靜電振鏡及其制作方法，靜電振鏡制造 工藝簡單、成本低，可靠性高，可克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

本發(fā)明提供的一種靜電振鏡，由下至上包括襯底、驅(qū)動層、振鏡 層，所述襯底至少表面絕緣；所述驅(qū)動層包括：驅(qū)動電極、著陸電極、 鍵合點以及導(dǎo)線，所述驅(qū)動電極用于提供驅(qū)動電壓以及外部管腳的連 接，以振鏡的中心線為對稱線設(shè)置于所述中心線兩側(cè)，用于控制振鏡 一個維度的振動；所述著陸電極兩兩以所述中心線為對稱線設(shè)置于所 述中心線兩側(cè)，并通過鍵合與所述振鏡層相連，使得所述著陸電極與 所述振鏡層的懸臂梁電位相同；所述振鏡層包括：振鏡、支架以及懸 臂梁，所述振鏡兩端與所述懸臂梁連接，所述支架固定于所述襯底上， 所述懸臂梁與所述支架連接，為魚骨形結(jié)構(gòu)，具有末端可接觸到所述 著陸電極的多根不同長度的齒狀子梁，可允許連接的所述振鏡產(chǎn)生扭 動。

其中，所述振鏡層至少包括相對于所述振鏡對稱設(shè)置的兩個懸臂 梁。

其中，所述兩個懸臂梁的主梁連線與所述振鏡的中心線重合，子 梁與所述主梁垂直。

其中，所述兩個懸臂梁的主梁連線與所述振鏡的中心線重合，子 梁與所述主梁垂直，且所述子梁末端為Y形結(jié)構(gòu)。

其中，所述兩個懸臂梁的主梁連線與所述振鏡的中心線重合，子 梁與所述主梁保持一定傾斜角度。

其中，所述兩個懸臂梁的主梁連線與所述振鏡的中心線重合，子 梁為與所述主梁垂直或傾斜一定角度的折疊結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明還提供了一種靜電振鏡的制作方法，該方法包括步驟：

S1.制作至少表面絕緣的襯底：

S2.在所述襯底上沿所述襯底厚度方向制作掩膜，并使用表面薄 膜工藝將金屬或?qū)щ姴牧现瞥沈?qū)動層；

S3.去除掩膜，并在制好所述驅(qū)動層的襯底上制作振鏡層犧牲 層；

S4.使用表面薄膜工藝將金屬或?qū)щ姴牧现瞥烧耒R層，并使用掩 膜，對所述振鏡層進行結(jié)構(gòu)成型刻蝕，使其形成設(shè)定形狀；

S5.去除所述犧牲層以及掩膜。

其中，步驟S1中二氧化硅作為所述襯底，或使用導(dǎo)電或半導(dǎo)體 材料進行絕緣化處理作為所述襯底。

其中，步驟S1中使用P型或N型硅材料作為所述襯底。

其中，步驟S2中，在所述P型硅襯底上制作掩膜，向所述P型 硅襯底中摻入N型雜質(zhì)，形成所述驅(qū)動層。

其中，步驟S3中所述振鏡層犧牲層可先置于所述制好驅(qū)動層的 襯底表面，然后平坦化處理，再由掩膜刻蝕制作形成。

其中，步驟S4中還包括：通過表面薄膜工藝在所述導(dǎo)電材料上 生成一層金屬，以增加振鏡的反射率。