[發(fā)明專利]大尺寸MEMS垂直梳齒微鏡及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010350516.4
• 申請日: 2020-04-28
• 公開（公告）號: CN111552072B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李偉;徐靜
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽中科米微電子技術(shù)有限公司
• 主分類號: G02B26/08
• 分類號: G02B26/08;G02B26/10;B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 賀妮妮

本發(fā)明提供一種大尺寸MEMS垂直梳齒微鏡及其制備方法，該微鏡包括：由可動鏡面及固定支撐結(jié)構(gòu)形成的可動微光反射鏡結(jié)構(gòu)；位于可動微光反射鏡結(jié)構(gòu)下方且與固定支撐結(jié)構(gòu)鍵合的可動平臺結(jié)構(gòu)；設(shè)置于可動平臺結(jié)構(gòu)外側(cè)的上梳齒結(jié)構(gòu)及下梳齒結(jié)構(gòu)；帶有運動空間且與下梳齒結(jié)構(gòu)鍵合的基底；位于可動鏡面表面的金屬反射層、位于上梳齒結(jié)構(gòu)引線區(qū)域及下梳齒結(jié)構(gòu)引線區(qū)域的焊盤。該結(jié)構(gòu)利用MEMS工藝實現(xiàn)大尺寸MEMS垂直梳齒微鏡的制備，將可動微光反射鏡結(jié)構(gòu)設(shè)置于微驅(qū)動器的上方，可實現(xiàn)大尺寸大轉(zhuǎn)角可動微光反射鏡結(jié)構(gòu)的制作；另外，制作工藝簡單可控，可適于大規(guī)模生產(chǎn)，并且可動微光反射鏡結(jié)構(gòu)的形狀、厚度等可根據(jù)設(shè)計需要靈活選擇，靈活度高，應(yīng)用范圍更廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微電子機械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種大尺寸MEMS垂直梳齒微鏡及其制備方法。

背景技術(shù)

MEMS微鏡是把微光反射鏡與MEMS驅(qū)動器集成在一起的光學MEMS器件，由于其具有體積小、成本低、響應(yīng)快以及集成度高等傳統(tǒng)產(chǎn)品不具備的特點，已成為技術(shù)發(fā)展的重要方向，在激光掃描、光通訊、數(shù)字顯示等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。MEMS微鏡主要依靠微驅(qū)動器來驅(qū)動工作，根據(jù)驅(qū)動方式可分為靜電驅(qū)動、電磁驅(qū)動、電熱驅(qū)動、壓電驅(qū)動等多種形式。其中，靜電驅(qū)動具有兼容性好、體積小、可大批量制造等優(yōu)點成為MEMS微鏡設(shè)計和工藝開發(fā)的主要方向之一。

在激光掃描應(yīng)用方向，如車載激光雷達希望MEMS微鏡的鏡面尺寸越大越好，并且需要較大的旋轉(zhuǎn)角度。傳統(tǒng)靜電垂直梳齒驅(qū)動芯片的制備一般先通過DRIE(深反應(yīng)離子刻蝕)工藝形成固定梳齒，再通過自對準或雙面高精度對準光刻與DRIE工藝形成可動梳齒，通常微光反射鏡與可動梳齒在同一個平面并且同時進行加工制備。因此，大尺寸的微光反射鏡芯片的體積將大幅增加，并且鏡面的尺寸形狀及最大轉(zhuǎn)角也受到芯片結(jié)構(gòu)及制作工藝的限制。

大尺寸MEMS微鏡的制備另一種方法是采用組裝的工藝：即微光反射鏡和MEMS驅(qū)動器分開制備，再進行組裝形成MEMS微鏡。但大尺寸微光反射鏡的組裝需要高精密夾持設(shè)備，并且在組裝過程中容易造成對準偏差及粘貼可靠性等一系列問題，進而影響了器件的成品率及一致性，甚至對器件的性能也造成一定的影響。

因此，如何改進大尺寸MEMS垂直梳齒微鏡及其制作方法，以改善上述缺陷，是亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種大尺寸MEMS垂直梳齒微鏡及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中大尺寸MEMS垂直梳齒微鏡芯片的體積較大，鏡面的設(shè)計受芯片結(jié)構(gòu)及制作工藝的限制，及工藝成品率較低等的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種大尺寸MEMS垂直梳齒微鏡的制備方法，所述制備方法至少包括：

提供第一硅片，刻蝕所述第一硅片的下表面形成未釋放的微光反射鏡，所述未釋放的微光反射鏡包括鏡面及與其連接的固定支撐結(jié)構(gòu)；

提供具有雙層硅器件層的SOI硅結(jié)構(gòu)，包括底層襯底層、第二氧化層、第二硅器件層、第一氧化層及第一硅器件層；

刻蝕所述第一硅器件層及所述第一氧化層，在所述第一硅器件層形成未釋放的上可動平臺結(jié)構(gòu)及上梳齒結(jié)構(gòu)，及形成貫穿所述第一硅器件層及所述第一氧化層的電極引線槽；

提供第二硅片，于所述第二硅片的上表面形成絕緣層，刻蝕所述絕緣層及所述第二硅片形成運動空間；

將所述第一硅片與所述SOI硅結(jié)構(gòu)進行硅-硅鍵合，形成第一中間體結(jié)構(gòu)，其中，所述固定支撐結(jié)構(gòu)與所述上可動平臺結(jié)構(gòu)對準鍵合；

去除所述底層襯底層及所述第二氧化層，以顯露所述第二硅器件層；

刻蝕所述第二硅器件層，在所述第二硅器件層形成下梳齒結(jié)構(gòu)；

刻蝕所述上梳齒結(jié)構(gòu)與所述下梳齒結(jié)構(gòu)之間的所述第一氧化層；