[發明專利]一種靜電梳驅動的MEMS微鏡制備方法及MEMS微鏡、光譜儀

在審

• 申請號: 202211229261.1
• 申請日: 2022-10-09
• 公開（公告）號: CN115477278A
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 張莉;陳慶華;左昌余;劉瓊;陳玉華;胡衍雷;吳東
• 申請（專利權）人: 安徽自貿區天地人車大數據科技有限公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B81B7/02;G02B26/08
• 代理公司: 昆明合眾智信知識產權事務所 53113
• 代理人: 杜安杰

1.一種靜電梳驅動的MEMS微鏡的制備方法，其特征在于，具體步驟包括：

S1:在第一硅晶圓上刻蝕出深方形的活動凹槽作為鏡面的轉動空間，在活動凹槽前后側壁上刻蝕出梳齒結構作為靜梳齒電極；

S2:沿著活動凹槽兩側的靜梳齒電極的對稱軸方向，將活動凹槽側壁對稱熱氧化出一定寬度的絕緣層，讓兩側的靜梳齒電極相對絕緣；

S3:將第一硅晶圓的上表面或第二硅晶圓的下表面進行熱氧化，形成熱氧化層，充分清洗表面后利用鍵合工藝將兩片硅晶圓的氧化層粘合在一起，第二硅晶圓位于第一硅晶片的上方；

S4:在第二硅晶圓上蝕刻出位于中部的光柵鏡面，并在光柵鏡面的兩端蝕刻出扭力梁，在和扭力梁垂直的光柵鏡面兩端蝕刻出梳齒結構狀的動梳齒電極，所述動梳齒電極位于相鄰靜梳齒電極之間空隙的正上方，且相鄰靜梳齒電極之間空隙寬度大于動梳齒電極寬度；

S5:在光柵鏡面的上表面蝕刻出若干組相互平行的光柵刻線；

S6:利用光刻膠作為掩膜，通過磁控濺射方式在光柵鏡面的上表面沉積鋁金屬層，移除光刻膠。

2.根據權利要求1所述的一種靜電梳驅動的MEMS微鏡的制備方法，其特征在于：所述第一硅晶圓和第二硅晶圓進行刻蝕處理時所采用的刻蝕方法為深硅刻蝕技術。

3.根據權利要求1所述的一種靜電梳驅動的MEMS微鏡的制備方法，其特征在于：所述第一硅晶圓的厚度為200μm，所述步驟S3中將兩片硅晶圓的氧化層粘合在一起后，將第二硅晶圓減薄至75μm。

4.根據權利要求1所述的一種靜電梳驅動的MEMS微鏡的制備方法，其特征在于：所述步驟S5中所蝕刻的光柵刻線方向和扭力梁取向保持相同。

5.根據權利要求1所述的一種靜電梳驅動的MEMS微鏡的制備方法，其特征在于：所述步驟S6中利用磁控濺射方式同樣在靜梳齒電極和動梳齒電極的表面沉積鋁金屬層，且光柵鏡面、靜梳齒電極和動梳齒電極的表面沉積的鋁金屬層的厚度為300nm。

6.一種靜電梳驅動的MEMS微鏡，其特征在于：所述靜電梳驅動的MEMS微鏡由權利要求1-5任一項所述的制備方法制備，包括：

第一硅晶圓層，所述第一硅晶圓層包括一體連接的第一邊框、靜梳齒電極和絕緣層，所述第一邊框對稱設置有兩組，且通過絕緣層相連接，第一邊框的內側設置有靜梳齒電極；

第二硅晶圓層，所述第二硅晶圓層包括一體連接的第二邊框、動梳齒電極、光柵鏡面和扭力梁，所述第二邊框的中部設置有光柵鏡面，所述光柵鏡面的兩側通過扭力梁與第二邊框內側連接，所述光柵鏡面的兩側設置有與扭力梁垂直的動梳齒電極，相鄰靜梳齒電極之間空隙寬度大于動梳齒電極寬度，光柵鏡面設置有若干組相互平行的光柵刻線；

氧化層，所述氧化層由第一硅晶圓的上表面或第二硅晶圓的下表面熱氧化構成，所述第一硅晶圓層和第二硅晶圓層通過鍵合工藝和氧化層粘合在一起，且所述動梳齒電極位于相鄰靜梳齒電極之間空隙的正上方；

金屬層，所述金屬層為鋁金屬層，沉積在光柵鏡面上表面。

7.一種靜電梳驅動的MEMS微鏡，其特征在于：所述第一硅晶圓層的厚度為200μm，第二硅晶圓層的厚度為75μm。

8.一種靜電梳驅動的MEMS微鏡，其特征在于：所述光柵刻線方向和扭力梁取向保持相同。

9.一種靜電梳驅動的MEMS微鏡，其特征在于：所述靜梳齒電極和動梳齒電極的表面同樣沉積有鋁金屬層，且光柵鏡面、靜梳齒電極和動梳齒電極的表面沉積的鋁金屬層的厚度為300nm。

10.一種光譜儀，其特征在于：所述光譜儀包括光纖、準直鏡、光柵微、聚焦鏡和光電探測器，所述光纖發出的光線通過準直鏡反射至光柵微鏡，通過光柵微鏡分光后反射至聚焦鏡，通過聚焦鏡聚焦后反射至光電探測器，所述光柵微鏡采用權利要求6-9任一項所述的一種靜電梳驅動的MEMS微鏡。