[發明專利]不等高垂直梳齒器件及其制備方法

在審

• 申請號: 201711479000.4
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN107986227A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 李文翔
• 申請（專利權）人: 蘇州工業園區納米產業技術研究院有限公司
• 主分類號: B81B5/00
• 分類號: B81B5/00;B81C1/00
• 代理公司: 蘇州謹和知識產權代理事務所(特殊普通合伙)32295
• 代理人: 唐靜芳

技術領域

本發明涉及一種不等高垂直梳齒器件及其制備方法，屬于微機電器件領域。

背景技術

MEMS不等高垂直梳齒結構中，不等高垂直梳齒由于其具有驅動電壓較低、驅動位移較大、可實現離面位移、響應速度快、頻率高等優點，常用在MEMS靜電微掃描鏡、MEMS靜電微執行器、MEMS電容式慣性傳感器等MEMS器件，特別是被MEMS微掃描鏡廣泛采用。

然而，其現有制造方法種類較多但都較為復雜，通常要用到多晶硅薄膜沉積、高精度雙面對準、硅硅鍵合、噴膠、復合掩膜蝕刻或是復合薄膜等其中一種或幾種MEMS工藝技術，致使其產品加工困難、工藝成熟度較低。

2010年，Hoang Manh Chu等，在文獻“Compact Low-Voltage OperationMicromirror Based on High-Vacuum Seal Technology Using Metal Can”中報道了一種不等高垂直梳齒驅動微掃描鏡的制造方法。使用SOI片，正面光刻、蝕刻頂硅形成和扭轉結構相連的頂層垂直梳齒，雙面對準光刻、蝕刻底硅形成背腔和下梳齒結構，最后釋放中間氧化層，形成具有不等高垂直梳齒的微掃描鏡。該方法將上下梳齒通過雙面光刻、蝕刻工藝實現，上下梳齒之間的精準相對位置對雙面對準光刻機精度要求非常高，下梳齒結構的蝕刻對深硅蝕刻機工藝能力也有苛刻要求，工藝技術上難以實現，也限制了更高性能的高深寬比梳齒結構的制造。

中國專利CN103086316B“MEMS垂直梳齒微鏡面驅動器的制作方法”公開了一種由雙層掩膜和硅硅鍵合工藝實現不等高垂直梳齒結構的制造方法。包括：提供具有雙層硅器件層的SOI硅結構；在第一襯底層的表面制作第一劃片圖形；去除第二襯底層；在第二埋層氧化層上制作雙層掩膜；利用雙層掩膜，制作出高梳齒結構、低梳齒結構以及微鏡面結構；將雙拋硅片與SOI硅結構進行硅硅鍵合；在雙拋硅片的表面制作第二劃片圖形；去除第一襯底層并顯露出第一埋層氧化層；以第一埋層氧化層作為掩膜，刻蝕第一硅器件層，釋放可動梳齒結構、可動微鏡面結構和固定梳齒結構；去除第一埋層氧化層；在微鏡面區域和引線區域形成薄膜金屬層。該方法通過雙層掩膜技術解決了上下梳齒高精度對位的問題，但是引入了硅硅鍵合以及減薄等工藝。工藝相對復雜、不容易實現且成本高。

中國專利CN104370272B公開了“一種MEMS自對準高低梳齒及其制造方法”，其引入特殊抬升機構與梳齒對依次形成于機械結構層上；特殊抬升結構利用不同材料之間應力使折疊懸臂梁產生抬升，從而產生梳齒對之間的高度差。該方法利用懸臂梁上不同材料間的應力，使懸臂梁抬升，從而帶動與懸臂梁相連梳齒結構的抬升，形成不等高上下梳齒對。工藝流程相對簡單，也避開了不等高梳齒間高精度對位的問題，但是懸臂梁不同材料間的應力不容易控制，且結構不穩定，隨著溫度、濕度等環境變化會產生變化。

基于上述情況，特提出本發明。

發明內容

本發明的目的在于提供一種不等高垂直梳齒及其制備方法，該不等高垂直梳齒器件具有結構簡單、穩定的特點，其制備方法對工藝、設備要求不高，制備成本較低，且工藝穩定性高、易于生產制造。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：一種不等高垂直梳齒器件，包括外框架、第一扭轉結構、第二扭轉結構以及梳齒結構，所述第二扭轉結構設置在所述第一扭轉結構與梳齒結構之間，所述第一扭轉結構與第二扭轉結構活動性設置在所述外框架上，所述第一扭轉結構的一側固定連接在所述外框架上，另一側通過限位結構與所述第二扭轉結構連接，所述第二扭轉結構的一側設有與所述梳齒結構相對應的梳齒部，所述梳齒部與所述梳齒結構之間具有高度差。

進一步地，所述不等高垂直梳齒器件還包括第一扭轉梁和第二扭轉梁，所述第一扭轉梁連接所述第一扭轉結構和外框架，所述第二扭轉梁連接所述第二扭轉結構和外框架。

進一步地，所述限位結構為止擋銷結構，所述止擋銷結構包括設置在所述第一扭轉結構上的第一止擋銷結構以及設置在所述第二扭轉結構上的第二止擋銷結構，所述第一止擋銷結構包括第一檔銷和第一插銷，所述第二止擋銷結構包括與所述第一檔銷對應的第二插銷以及與所述第一插銷對應的第二檔銷。

進一步地，所述第一扭轉結構包括第一按壓板，所述第一按壓板設置在所述第一扭轉結構的中間，所述第一止擋銷結構設置在所述第一按壓板的兩側。

進一步地，所述第二扭轉結構包括第二按壓板，所述第二按壓板設置在所述第二扭轉結構的中間，所述第二止擋銷結構設置在所述第二按壓板的兩側。