[發明專利]一種動態形變可控微鏡鏡面梳齒結構及其加工方法

有效

• 申請號: 201711105438.6
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107976871B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 虞傳慶;王鵬;陳文禮;王宏臣;孫豐沛;董珊
• 申請（專利權）人: 無錫英菲感知技術有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;B81C1/00;B81B7/02
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;賈允

本發明提供一種動態形變可控微鏡鏡面梳齒結構及其加工方法，包括如下步驟：步驟一，準備晶圓；步驟二，形成微鏡鏡面、靜梳齒和動梳齒的平面排布區；步驟三，覆蓋所述步驟二中形成的縫隙；步驟四，露出包含動梳齒、微鏡鏡面和聯通所述動梳齒的焊盤區域的第一區域；步驟五，刻蝕掉所述第一區域下的第一單晶硅器件層和第一絕緣層；步驟六，在晶圓表面選擇性沉積金屬層；步驟七，反轉晶圓，在襯底層底面形成掩膜，深度刻蝕以蝕穿所述襯底層。本發明使用雙硅器件層的SOI晶圓加工垂直梳齒，無需采用晶圓鍵合工藝，降低加工難度，提高了成品率。動靜梳齒對的定義只需一次光刻，避免了分步光刻時的對位誤差問題，使加工形貌盡可能地逼近設計樣式。

技術領域

本發明涉及微機電系統(MEMS:Micro-electromechanical Systems)技術領域，具體涉及一種垂直梳齒結構及其加工方法。

背景技術

微鏡是基于半導體微加工技術的光束偏轉裝置。由于具有體積小、掃描頻率高和能耗低的特點，微鏡在激光雷達、激光掃描投影、內窺鏡和光開關等領域，擁有廣泛的應用前景。在不同的應用場景中，需要微鏡作諧振式、準靜態掃描，或者數字式跳躍。諧振式掃描是指微鏡在本征共振頻率附近按固有模態進行振動，而準靜態掃描的頻率通常遠低于本征共振頻率。例如在條形碼掃描應用中，只需微鏡掃描出激光線，諧振式掃描即可實現；在利用逐行掃描原理的激光投影設備中，微鏡需要在至少一個方向上執行準靜態掃描。而在光交叉連接器等設備中，需要微鏡在特定的角度間切換并保持靜止，屬于數字式掃描。

微鏡的驅動手段分為多種，其中靜電驅動微鏡工藝簡單、結構緊湊，具有最廣闊的應用前景。然而在常見的平面梳齒微鏡中，靜電力引起的力矩與轉軸回復力的力矩方向相同，無法使鏡面保持受力平衡狀態。要實現準靜態或數字式掃描，必須采用垂直梳齒結構。

現有的垂直梳齒加工方案主要是利用硅片鍵合工藝實現。首先在一個SOI晶圓上制作出一組梳齒結構，與另一SOI晶圓鍵合后，再加工出第二組梳齒，并且與第一組梳齒處于不同平面內。然而鍵合的工藝較為困難，必然帶來成本的上升，并且兩組梳齒之間會產生對位誤差，大大降低了器件的成品率。發明專利CN 103086316A中提出了使用雙層掩膜制作高低梳齒的方案，但雙層掩膜的形成本身就需要兩次光刻和干刻；在完成鍵合以后，還需要在背面選擇性刻蝕其中一組梳齒以形成垂直錯位結構。該工藝方法雖然能夠制作所需的結構，但是工藝過程非常復雜，成品率的控制十分困難。有鑒于此，一些不使用鍵合工藝的加工方案也被提出。發明專利CN101907769A提出了一種只需兩張掩膜版的、無需鍵合的加工方案。雖然該方案流程較為簡單，但背腔刻蝕的速度很快，刻蝕深度控制非常困難。而且該方案將導致微鏡鏡面和動梳齒也為雙層結構；若要保證足夠大的梳齒面積，則微鏡雙層的總厚度勢必較大，從而增大質量減小驅動效率；若要收緊微鏡雙層的總厚度，則錯位梳齒對的相對面積將會減小，需要更大的電壓進行驅動。

發明內容

為了解決現有技術中存在的技術問題，本發明提出一種具有垂直梳齒結構的微鏡并闡述其加工方法，旨在以簡單可行的工藝流程實現多工作模式的微鏡器件，

本發明的第一方面，提供一種動態形變可控微鏡鏡面梳齒結構的加工方法，其具體技術方案如下：

步驟一，準備晶圓，所述晶圓包括五層結構，依次為:第一單晶硅器件層，第一絕緣層、第二單晶硅器件層、第二絕緣層和襯底層；

步驟二，形成微鏡鏡面、靜梳齒和動梳齒的平面排布區；

步驟三，覆蓋所述步驟二中形成的縫隙；

步驟四，露出包含動梳齒、微鏡鏡面和聯通所述動梳齒的焊盤區域的第一區域；

步驟五，刻蝕掉所述第一區域下的第一單晶硅器件層和第一絕緣層；

步驟六，在晶圓表面選擇性沉積金屬層；