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Abstract

本发明公开了一种微镜结构，包括由微镜单元组成的微镜阵列，微镜单元由建立在衬底上的多个相邻排列的微桥结构组成，每个微桥结构包括连接设于衬底上的一个支撑柱及与支撑柱形成单点相连的一个微桥桥面，微桥桥面上设有金属反射层，金属反射层通过支撑柱与衬底建立电学连接，每个微桥桥面下方的衬底上设有至少一个与衬底建立电学连接的金属控制部件；当向金属反射层和对应的金属控制部件通入电流时，即可通过电压分别控制各微桥桥面的翘曲方向及角度，实现微镜单元沿多个方向的任意旋转，从而能够提升微镜的旋转角度范围，在应用于例如激光雷达中时，可显著扩大激光雷达的扫描范围。

Description

一种微镜结构
技术领域
本发明涉及半导体集成电路和传感器技术领域，更具体地，涉及一种可任意旋转的微镜结构。
背景技术
随着自动驾驶技术的发展，对激光雷达及其微镜技术提出了越来越高的要求。然而，传统微镜器件的旋转角度和方向都比较受限，越来越无法满足市场的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种微镜结构。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种微镜结构，包括由微镜单元组成的微镜阵列，所述微镜单元由建立在衬底上的多个相邻排列的微桥结构组成，每个所述微桥结构包括设于所述衬底上的一个支撑柱及与所述支撑柱形成单点相连的一个微桥桥面，所述微桥桥面上设有金属反射层，所述金属反射层通过所述支撑柱与所述衬底建立电学连接，每个所述微桥桥面下方的所述衬底上设有至少一个与所述衬底建立电学连接的金属控制部件；其中，当向所述金属反射层和对应的金属控制部件通入电流时，通过电压分别控制各所述微桥桥面的翘曲方向及角度，实现所述微镜单元沿多个方向的任意旋转。
进一步地，所述支撑柱与微桥桥面之间通过导电梁进行连接。
进一步地，所述导电梁具有上下起伏的重复转折结构。
进一步地，所述微镜单元由四个所述微桥结构拼合成2×2的阵列形式；其中，四个所述支撑柱按中心对称分布在所述微桥结构阵列的上、下及左、右四个方位。
进一步地，四个所述微桥结构的所述微桥桥面拼合成矩形或圆形形状。
进一步地，所述微桥桥面自下而上设有支撑层、金属反射层和保护层，四个所述微桥桥面中心的拼合点部位之间通过所述支撑层或所述保护层的材质延伸搭接在一起。
进一步地，所述金属反射层材料为金属Al，所述支撑层材料为SiN、SiO2或SiON，所述保护层材料为SiO2或SiON。
进一步地，所述支撑层和所述保护层在四个所述微桥桥面中心的拼合点部位之间形成连接。
进一步地，所述金属控制部件沿对应的所述微桥桥面的边部、角部和/或偏转轴的两侧设置多个。
进一步地，所述衬底上设有金属互连层，所述支撑柱和金属控制部件通过所述金属互连层分别与所述衬底建立电学连接。
本发明利用多个微桥结构组成微镜单元，每个微桥结构又由一个支撑柱及与其连接的微桥桥面组成悬臂结构，并在微桥桥面上设置金属反射层，在微桥桥面下方对应设置金属控制部件，当向金属反射层和金属控制部件通入电流时，利用同性相斥、异性相吸原理，即可通过电压分别控制各微桥桥面的翘曲方向及角度，实现微镜单元沿多个方向的任意旋转，从而能够提升微镜的旋转角度范围，在应用于例如激光雷达中时，可显著扩大激光雷达的扫描范围。
附图说明
图1是本发明一较佳实施例的一种微镜结构示意图。
图2是本发明一较佳实施例的一种微桥桥面结构示意图。
图3是本发明一较佳实施例的一种导电梁结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。
在以下本发明的具体实施方式中，请参考图1，图1是本发明一较佳实施例的一种微镜结构示意图。如图1所示，本发明的一种微镜结构，包括由微镜单元组成的微镜阵列。其中，每一个微镜单元都是由建立在半导体衬底10上的多个相邻排列的微桥结构12所组成。
请参考图2并结合参考图1。每个微桥结构12包括竖直连接设于衬底10上的一个支撑柱13，以及与支撑柱13形成单点相连的一个水平设置的微桥桥面14。其中，支撑柱13与微桥桥面14之间可通过导电梁19进行连接。
微桥桥面14自下而上可设有支撑层18、金属反射层17和保护层16；导电梁19自下而上也设有支撑层18、金属反射层17和保护层16。同时，支撑柱13自外而内也设有支撑层18、金属反射层17和保护层16。其中，位于微桥桥面14和导电梁19上的支撑层18、金属反射层17和保护层16与位于支撑柱13上的支撑层18、金属反射层17和保护层16对应相连为一体结构。
请参考图1。衬底10上可设有多层金属互连层11，各层的金属互连层11之间以通孔相连接。每个支撑柱13与一个对应的微桥桥面14上的金属反射层部分17实现电连接；支撑柱13的底部为开口结构，使得位于支撑柱13内部的金属反射层17可以直接与上层的金属互连层11中的金属连线相接触，实现与衬底10之间的电学连接。位于金属反射层17以内的支撑柱13的中心区域以保护层16进行填充。
金属反射层17材料可以采用金属Al等，支撑层18材料可以采用SiN、SiO2或SiON等，保护层16材料可以采用SiO2或SiON等。
请参考图3。作为一优选的实施方式，导电梁19可具有上下起伏的重复转折结构。例如图示的矩形转折结构或者采用曲线型的转折结构等，从而增强导电梁19的支撑强度。
上下起伏的导电梁19结构可按如下的方法实现：在衬底10上形成牺牲层，在牺牲层内刻蚀形成凹槽，然后，在牺牲层表面及凹槽内壁表面沉积形成微桥桥面14的材料，即可在形成平面状微桥桥面14的同时，形成上下起伏的导电梁19。
牺牲层可以采用Si、Ge或GeSi等材料，并在微桥结构12形成后，通过释放工艺加以去除，形成支撑柱13以及与支撑柱13相连的悬空的微桥桥面14。
更多关于微桥结构的知识，可通过发明人以往的专利申请及现有技术加以进一步理解。
请参考图2。作为一优选的实施方式，微镜单元可由四个微桥结构12拼合成2×2的阵列形式。其中，四个支撑柱13可按中心对称方式分布在微桥结构12阵列的上、下及左、右四个方位。即形成上支撑柱13、下支撑柱13和左支撑柱13、右支撑柱13。每个支撑柱13与对应的一个微桥桥面14之间可通过细长的导电梁19进行连接。通过合理排布，即可形成如图2所示的，四个微桥结构12的微桥桥面14拼合成矩形或圆形形状的微桥结构12阵列。四个微桥结构12的微桥桥面14之间间隔设置，以便独立控制其旋转。
本实施例中，微桥桥面14采用近似矩形的平面结构，每个微桥桥面14可通过位于内侧的一个角部与对应的导电梁19的内端形成转折相连，并通过导电梁19的外端进一步连接至对应的一个支撑柱13，使每个微桥桥面14都仅具有一个旋转支点，从而明显增加了微镜单元的旋转方向和旋转角度。
请参考图2并结合参考图1。作为进一步优选的实施方式，位于上述四个微桥桥面14中心的拼合点部位之间(即每个微桥桥面14的旋转支点部位)，可通过支撑层18或保护层16的材质延伸搭接在一起，形成一例如十字形的加强结构20。
进一步地，支撑层18和保护层16在四个微桥桥面14中心的拼合点部位之间可形成连接，同样可形成一例如十字形的加强结构20。
为了实现微桥桥面14的偏转，在每个微桥桥面14下方的衬底10上可相距微桥桥面14一定距离设置至少一个与衬底10建立电学连接的金属控制部件15。例如，金属控制部件15可通过金属互连层11与衬底10建立电学连接。
当通过衬底10向不同微桥桥面14上的金属反射层17和对应的金属控制部件15通入电流时，利用同性相斥、异性相吸的原理，即可通过电压分别控制各微桥桥面14的翘曲方向及角度，实现微镜单元沿多个方向的任意旋转，从而能够提升微镜的旋转角度范围，在应用于例如激光雷达中时，可显著扩大激光雷达的扫描范围。
作为一优选的实施方式，金属控制部件15可沿对应的微桥桥面14的边部、角部和/或偏转轴的两侧设置多个，从而进一步控制微桥桥面14沿任意方向旋转。
综上所述，本发明利用多个微桥结构组成微镜单元，每个微桥结构又由一个支撑柱及与其连接的微桥桥面组成悬臂结构，并在微桥桥面上设置金属反射层，在微桥桥面下方对应设置金属控制部件，当向金属反射层和金属控制部件通入电流时，利用同性相斥、异性相吸原理，即可通过电压分别控制各微桥桥面的翘曲方向及角度，实现微镜单元沿多个方向的任意旋转。在此基础上，利用微镜阵列来组成一个完整的微镜，这样每一个微镜单元可以旋转的角度能够大幅度提升，从而能够提升微镜的旋转角度范围，在应用于例如激光雷达中时，可显著扩大激光雷达的扫描范围。
以上的仅为本发明的优选实施例，实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种微镜结构，其特征在于，包括由微镜单元组成的微镜阵列，所述微镜单元由建立在衬底上的多个相邻排列的微桥结构组成，每个所述微桥结构包括设于所述衬底上的一个支撑柱及与所述支撑柱形成单点相连的一个微桥桥面，所述微桥桥面上设有金属反射层，所述金属反射层通过所述支撑柱与所述衬底建立电学连接，每个所述微桥桥面下方的所述衬底上设有至少一个与所述衬底建立电学连接的金属控制部件；其中，所述支撑柱与微桥桥面之间通过导电梁进行连接，且各所述微桥桥面通过一个角部与对应的导电梁的内端形成转折相连，并通过所述导电梁的外端连接对应的支撑柱，当向所述金属反射层和对应的金属控制部件通入电流时，通过电压分别控制各所述微桥桥面的翘曲方向及角度，实现所述微镜单元沿多个方向的任意旋转。
2.根据权利要求1所述的微镜结构，其特征在于，所述导电梁具有上下起伏的重复转折结构。
3.根据权利要求1-2任一所述的微镜结构，其特征在于，所述微镜单元由四个所述微桥结构拼合成2×2的阵列形式；其中，四个所述支撑柱按中心对称分布在所述微桥结构阵列的上、下及左、右四个方位。
4.根据权利要求3所述的微镜结构，其特征在于，四个所述微桥结构的所述微桥桥面拼合成矩形或圆形形状。
5.根据权利要求3所述的微镜结构，其特征在于，所述微桥桥面自下而上设有支撑层、金属反射层和保护层，四个所述微桥桥面中心的拼合点部位之间通过所述支撑层或所述保护层的材质延伸搭接在一起。
6.根据权利要求5所述的微镜结构，其特征在于，所述金属反射层材料为金属Al，所述支撑层材料为SiN、SiO2或SiON，所述保护层材料为SiO2或SiON。
7.根据权利要求5所述的微镜结构，其特征在于，所述支撑层和所述保护层在四个所述微桥桥面中心的拼合点部位之间形成连接。
8.根据权利要求1所述的微镜结构，其特征在于，所述金属控制部件沿对应的所述微桥桥面的边部、角部和/或偏转轴的两侧设置多个。
9.根据权利要求1所述的微镜结构，其特征在于，所述衬底上设有金属互连层，所述支撑柱和金属控制部件通过所述金属互连层分别与所述衬底建立电学连接。
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