CN110217754A - 一种旋转结构及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种旋转结构及其制备方法，旋转结构的制备方法包括采用离子束刻蚀工艺制备斜坡单元，所述斜坡单元包括独立设置的第一斜坡面和第二斜坡面；在所述第一斜坡面和所述第二斜坡面分别制备第一电极；在所述斜坡单元一侧制备可旋转单元；制备第二电极，所述第二电极与所述可旋转单元电连接，所述可旋转单元用于根据所述第一电极和所述第二电极之间的静电力进行旋转。采用上述技术方案，通过采用离子束刻蚀工艺制备斜坡单元，斜坡单元制备简单，解决现有技术中通过多次光刻工艺制备斜坡单元工艺复杂的技术问题；同时采用离子束刻蚀工艺制备斜坡单元时，斜坡单元的倾斜角度可以做到很小，提升斜坡单元的制备灵活度。

Description

一种旋转结构及其制备方法

技术领域

本发明实施例涉及微机电系统技术领域，尤其涉及一种旋转结构及其制备方法。

背景技术

在微机电系统领域，旋转结构可以应用于自适应光学的波阵面校正、空间光调制、光学元件对准、显微操纵器、光开关、光衰减器和光学多路复用器等方面

按照旋转结构的驱动方式不同，主要分为：电磁驱动、电热驱动、压电驱动和静电驱动等。电磁驱动是利用电磁体或者永磁体产生的磁场力作为驱动力，该驱动方式的驱动电流大，能量消耗较大，且磁性薄膜的制造和外磁场的施加非常困难；电热驱动是利用驱动电流使材料受热膨胀产生驱动力，因此响应速度低，功耗大，且受环境温度影响较大，精度较低；而现有技术中，MEMS压电制造工艺还不成熟，制造难度大，性能不稳定，使得MEMS压电驱动器件还未能在市场上得到成熟的应用；静电驱动是目前研究最多的一种，一般在结构中引入一对或多对电极，通过电极间的静电力驱动运动，该驱动方式需要较高的工作电压(≥50V)，而工作电压高不利于器件与电路的一体化集成。

使用静电驱动的旋转结构主要使用梳齿驱动和平板驱动两种方式，梳齿驱动通过制作固定梳齿和可动梳齿，可动梳齿或悬于固定梳齿上方或与固定梳齿成一定角度，通过驱动不同方向的梳齿亦可以实现二维旋转。但是由于梳齿及其缝隙尺寸一般在微米级别，一旦有灰尘颗粒掉入其中就可能导致结构卡死，器件无法正常工作，所以对封装环境及封装都需要特别注意微小颗粒的影响。平行板驱动结构中，由于静电力大小和距离的平方成反比，同时为了防止上下电极产生吸合效应导致结构损坏，上下极板间需要很大的电极距离，这导致平行板驱动需要很高的驱动电压(如超过200V)。

基于此，现有技术中得到性能稳定，无需较高驱动电压的静电驱动旋转结构比较困难。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种旋转结构及其制备方法，实现静电驱动的旋转结构性能稳定，制备工艺简单的技术效果。

第一方面，本发明实施例提供了一种旋转结构的制备方法，用于制备静电驱动的旋转结构，所述旋转结构包括斜坡单元和可旋转单元；

所述制备方法包括：

采用离子束刻蚀工艺制备斜坡单元，所述斜坡单元包括独立设置的第一斜坡面和第二斜坡面；

在所述第一斜坡面和所述第二斜坡面分别制备第一电极；

在所述斜坡单元一侧制备可旋转单元；

制备第二电极，所述第二电极与所述可旋转单元电连接，所述可旋转单元用于根据所述第一电极和所述第二电极之间的静电力进行旋转。

可选的，采用离子束刻蚀工艺制备斜坡单元，包括：

提供衬底结构，所述衬底基板包括依次设置的衬底层、绝缘层以及第一半导体层；

提供掩膜板，并将所述掩膜板设置于所述第一半导体层远离所述衬底层的一侧；

根据所述掩膜板，对所述第一半导体层的第一区域进行M次离子束刻蚀，得到包括M级台阶的第一斜坡面；M≥2且M为整数；

根据所述掩膜板，对所述第一半导体层的第二区域进行N次离子束刻蚀，得到包括N级台阶的第二斜坡面；N≥2且N为整数；

在所述第一区域和所述第二区域的结合位置处刻蚀所述第一半导体层至所述绝缘层，得到包括独立设置的第一斜坡面和第二斜坡面的斜坡单元。

可选的，所述第一斜坡面包括M级台阶，连接第一级台阶起点与第M级台阶的起点的连线与水平方向之间的夹角为α，其中0°＜α＜90°；

所述第二斜坡面包括N级台阶，连接第一级台阶起点与第N级台阶的起点的连线与水平方向之间的夹角为β，其中0°＜β＜90°。

可选的，提供掩膜板，包括：

提供硅衬底，所述硅衬底包括第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面均为(100)晶面；

在所述第一表面和所述第二表面生长氧化层；

去除所述第一表面一侧的部分所述氧化层，暴露出部分所述第一表面；

对所述第一表面进行湿法腐蚀，直至腐蚀贯穿所述硅衬底；

去除所述第一表面上的部分所述氧化层以及所述第二表面上的所述氧化层，得到掩膜板；所述掩膜板包括第一掩膜面和第二掩膜面，所述第一掩膜面和第二掩膜面为(111)晶面。

可选的，在所述第一斜坡面和所述第二斜坡面分别制备第一电极，包括：

在所述第一斜坡面、所述第二斜坡面以及所述第一半导体层远离所述绝缘层一侧的表面进行离子注入，制备得到第一电极以及与所述第一电极电连接的第一电极连接部；

在所述斜坡单元一侧制备可旋转单元，包括：

提供第二半导体层；

对所述第二半导体层与所述第一半导体层进行键合；

沿预设刻蚀位置从所述第二半导体层远离所述第一半导体层一侧的表面对所述第二半导体层进行刻蚀，直至贯穿所述第二半导体层，得到位于所述斜坡单元远离所述第一半导体层一侧的可旋转单元；同时刻蚀覆盖所述第一电极连接部的所述第二半导体层部分，暴露出所述第一电极连接部；所述可旋转单元在所述衬底层上的垂直投影与所述第一斜坡面和所述第二斜坡面在所述衬底层上的垂直投影均存在交叠区域；

沿预设刻蚀位置从所述第二半导体层远离所述第一半导体层一侧的表面对所述第二半导体层进行刻蚀，同时刻蚀覆盖所述第一电极连接部的所述第二半导体层部分之后，还包括：

制备第一电极信号输入端子和第二电极信号输入端子，所述第一电极信号输入端子与所述第一电极连接部电连接，所述第二电极信号输入端子与所述第二电极电连接。

可选的，所述第二半导体层的电阻率ρ1≤0.1Ω·cm；

所述第二电极复用所述可旋转单元。

可选的，在所述第一斜坡面和所述第二斜坡面分别制备第一电极，包括：

在所述第一斜坡面、所述第二斜坡面以及所述第一半导体层远离所述绝缘层一侧的表面制备第一金属膜层；

图案化所述第一金属膜层，得到分别位于所述第一斜坡面和所述第二斜坡面上的第一电极以及位于所述第一半导体层远离所述绝缘层一侧表面的第一键合端子和第一电极信号输入端子；所述第一电极信号输入端子与所述第一电极电连接；

在所述斜坡单元一侧制备可旋转单元，包括：

提供第三半导体层；

在所述第三半导体层一侧表面制备第二金属膜层；

图案化所述第二金属膜层，得到第二键合端子；

以所述第一键合端子和所述第二键合端子键合的方式对所述第三半导体层与所述第一半导体层进行键合；

沿预设刻蚀位置从所述第三半导体层远离所述第一半导体层一侧的表面对所述第三半导体层进行刻蚀，直至贯穿所述第三半导体层，得到位于所述斜坡单元远离所述衬底层一侧的可旋转单元；同时刻蚀覆盖所述第一电极信号输入端子的所述第三半导体层部分，暴露出所述第一电极信号输入端子；所述可旋转单元在所述衬底层上的垂直投影与所述第一斜坡面和所述第二斜坡面在所述衬底层上的垂直投影均存在交叠区域；

沿预设刻蚀位置从所述第三半导体层远离所述第一半导体层一侧的表面对所述第三半导体层进行刻蚀，同时刻蚀覆盖所述第一电极信号输入端子的所述第三半导体层部分之后，还包括：

制备第二电极信号输入端子，所述第二电极信号输入端子与所述第二电极电连接。

可选的，所述第三半导体层的电阻率ρ2≤0.1Ω·cm；

所述第二电极复用所述可旋转单元。

可选的，所述旋转结构还包括支撑框架和扭转梁；

所述衬底结构中所述斜坡单元之外的部分为所述旋转结构的支撑框架；

所述制备方法还包括：

制备扭转梁，所述扭转梁的一端与所述可旋转单元连接，所述扭转梁的另一端与所述支撑框架连接；且所述扭转梁与所述第一斜坡面和所述第二斜坡面的结合脊线平行。

第二方面，本发明实施例还提供了一种旋转结构，采用第一方面所述的制备方法制备得到，包括：

斜坡单元，所述斜坡单元包括独立设置的第一斜坡面和第二斜坡面；

分别位于所述第一斜坡面和所述第二斜坡面的第一电极；

位于所述斜坡单元一侧的可旋转单元；

第二电极，所述第二电极与所述可旋转单元电连接，所述可旋转单元用于根据所述第一电极和所述第二电极之间的静电力进行旋转。

本发明实施例提供的旋转结构及其制备方法，采用离子束刻蚀工艺制备旋转结构中的斜坡单元，仅通过调整离子束的出射角度便可以得到包括多级台阶的斜坡单元，斜坡单元制备工艺简单；同时由于离子束出射角度可控，因此通过调节离子束的出射角度可以保证斜坡单元的倾斜角可控，斜坡单元的倾斜角度可以做到很小，例如小于14°，斜坡单元制备工艺自由度大。避免现有技术中因采用光刻工艺制备斜坡单元时斜坡单元制备工艺复杂，且由于光刻精度的限制，斜坡的倾斜角度受光刻精度限制无法做到很小，斜坡单元制备过程中限定多，制备工艺自由度小。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明实施例提供的一种旋转结构的制备方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种采用离子束刻蚀工艺制备第一斜坡面的原理示意图；

图3-图14是本发明实施例提供的一种旋转结构的制备方法中各个步骤的制备工艺示意图；

图15-图21是本发明实施例提供的另一种旋转结构的制备方法中各个步骤的制备工艺示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本发明实施例中的附图，通过具体实施方式，完整地描述本发明的技术方案。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本发明的保护范围之内。

图1是本发明实施例提供的一种旋转结构的制备方法的流程示意图，本发明实施例提供的旋转结构的制备方法用于制备静电驱动的旋转结构，所述旋转结构包括斜坡单元和可旋转单元。如图1所示，本发明实施例提供的旋转结构的制备方法包括：

S110、采用离子束刻蚀工艺制备斜坡单元，所述斜坡单元包括独立设置的第一斜坡面和第二斜坡面。

S120、在所述第一斜坡面和所述第二斜坡面分别制备第一电极。

S130、在所述斜坡单元一侧制备可旋转单元。

S140、制备第二电极，所述第二电极与所述可旋转单元电连接，所述可旋转单元用于根据所述第一电极和所述第二电极之间的静电力进行旋转。

示例性的，采用离子束刻蚀工艺制备斜坡单元可以理解为离子束与斜坡单元的制备基材撞击，能量从入射离子转移到固体表面的原子上，在固体表面原子间结合能低于入射离子能量时，固体表面原子就会从一侧或者表面被除掉，得到位于固体表面的一级台阶。多次调整离子束的入射角度，得到包括多级台阶的第一斜坡面和第二斜坡面，第一斜坡面与第二斜坡面独立设置，得到斜坡单元。进一步的，可以采用离子注入或者直接制备金属电极的方式制备第一电极。同时制备可旋转单元与第二电极电连接，通过分别在第一电极和第二电极上施加电极信号，第一电极和第二电极在静电力作用下相互吸合，可旋转单元转动，带动位于可旋转单元上的元器件转动，实现相应功能。例如实现光学的波阵面校正或者光学元件对准，具体可以根据旋转结构的应用场景不同实现不同功能。

综上，本发明实施例提供的旋转结构的制备方法，采用离子束刻蚀工艺制备旋转结构中的斜坡单元，仅通过调整离子束的出射角度便可以得到包括多级台阶的斜坡单元，斜坡单元制备工艺简单；同时由于离子束出射角度可控，因此通过调节离子束的出射角度可以保证斜坡单元的倾斜角可控，斜坡单元的倾斜角度可以做到很小，例如小于14°，斜坡单元制备工艺自由度大。避免现有技术中因采用光刻工艺制备斜坡单元时斜坡单元制备工艺复杂，且由于光刻精度的限制，斜坡的倾斜角度受光刻精度限制无法做到很小，斜坡单元制备过程中限定多，制备工艺自由度小。

可选的，采用离子束刻蚀工艺制备斜坡单元的步骤具体可以包括：

提供衬底结构，衬底基板包括依次设置的衬底层、绝缘层以及第一半导体层；

提供掩膜板，并将掩膜板设置于第一半导体层远离衬底层的一侧；

根据掩膜板，对第一半导体层的第一区域进行M次离子束刻蚀，得到包括M级台阶的第一斜坡面；M≥2且M为整数；

根据掩膜板，对第一半导体层的第二区域进行N次离子束刻蚀，得到包括N级台阶的第二斜坡面；N≥2均且N为整数；

在第一区域和第二区域的结合位置处刻蚀第一半导体层至所述绝缘层，得到包括独立设置的第一斜坡面和第二斜坡面的斜坡单元。

示例性的，衬底结构可以为依次包括衬底层、绝缘层和第一半导体层的结构，例如可以为SOI(Silicon-On-Insulator)硅片，通过对绝缘层上的硅片进行离子束刻蚀得到斜坡单元，绝缘层以及绝缘层下方的衬底可以作为旋转结构的支撑衬底。掩膜板用于限定斜坡单元的形成区域，在掩膜板限定的区域内形成斜坡单元，掩膜板覆盖的区域可以设置第一电极的电极信号输入端子以及第二电极的电极信号输入端子，并进一步可以作为旋转结构的支撑框架。

图2是本发明实施例提供的一种采用离子束刻蚀工艺制备第一斜坡面的原理示意图，如图2所示，在掩膜板限定区域内，首先对第一半导体层的第一区域依次进行多次离子束刻蚀，得到包含多台阶结构的第一斜坡面，图2仅示例性地画出了两次离子束刻蚀过程，得到包含两级台阶结构的第一斜坡面。具体可以是对第一区域进行M次离子束刻蚀，得到包括M级台阶的第一斜坡面，其中M≥2且M均为整数。具体的，在M次离子束刻蚀过程中，可以设置第i次刻蚀时离子束的偏转角度i_θ与第j次刻蚀时所述离子束的偏转角度j_θ满足90°≥i_θ>j_θ>0°，其中离子束的偏转角度为离子束出射方向与水平方向之间的夹角，0<i<j≤M，i、j为整数，即依次减小离子束的偏转角度，刻蚀得到包括M个台阶的第一斜坡面，如图2所示。或者，在M次离子束刻蚀过程中，可以设置第i次刻蚀时离子束的偏转角度i_θ与第j次刻蚀时所述离子束的偏转角度jθ满足0°<i_θ<j_θ≤90°，其中离子束的偏转角度为离子束出射方向与水平方向之间的夹角，0<i<j≤M，i、j为整数，即依次增大离子束的偏转角度，刻蚀得到包括M个台阶的第一斜坡面。或者在M次刻蚀过程中，任意调节离子束的出射角度，得到包括M个台阶的第一斜坡面。同理，制备得到包含M级台阶的第一斜坡面后，可以根据掩膜板，对第一半导体层的第二区域进行N次离子束刻蚀，得到包括N级台阶的第二斜坡面；N≥2均且N为整数。具体的，在N次离子束刻蚀过程中，可以设置第g次刻蚀时离子束的偏转角度g_θ与第k次刻蚀时离子束的偏转角度k_θ满足90°≥g_θ>kθ>0°，其中离子束的偏转角度为离子束出射方向与水平方向之间的夹角，0<g<k≤N，g、k为整数，即依次减小离子束的偏转角度，刻蚀得到包括N个台阶的第二斜坡面。或者，在N次离子束刻蚀过程中，可以设置第g次刻蚀时离子束的偏转角度g_θ与第k次刻蚀时所述离子束的偏转角度k_θ满足0°<g_θ<k_θ≤90°，其中离子束的偏转角度为离子束出射方向与水平方向之间的夹角，0<i<j≤M，i、j为整数，即依次增大离子束的偏转角度，刻蚀得到包括N个台阶的第二斜坡面。或者在N次刻蚀过程中，任意调节离子束的出射角度，得到包括N个台阶的第二斜坡面。

由于离子束出射角度可控，因此仅通过调整离子束的出射角度便可以得到包括多级台阶的第一斜坡面和第二斜坡面，斜坡单元制备工艺简单；同时由于离子束出射角度可控，因此通过调节离子束的出射角度可以保证斜坡面的倾斜角可控，斜坡面的倾斜角度可以做到很小，例如小于14°，斜坡单元制备工艺自由度大。

进一步的，由于可旋转单元用于根据第二电极与分别设置在第一斜坡面和第二斜坡面上的第一电极之间的静电力进行旋转，例如朝向第一斜坡面旋转或者朝向第二斜坡面旋转，因此第一斜坡面和第二斜坡面需要独立设置。因此在制备得到第一斜坡面和第二斜坡面后还需要在第一区域和第二区域的结合位置处刻蚀第一半导体层至绝缘层，得到包括独立设置的第一斜坡面和第二斜坡面的斜坡单元。

下面结合实际制备工艺，详细说明旋转结构的制备方法：

首先对掩膜板的制备方法进行说明。

如图3所示，提供硅衬底10，硅衬底10包括第一表面101和第二表面102，第一表面101和第二表面102均为(100)晶面。

如图4所示，在第一表面101和第二表面102生长氧化层11，具体可以是采用热生长方式，设置合适的生长温度，在第一表面101和第二表面102生长氧化层11。

如图5所示，去除第一表面101一侧的部分氧化层11，暴露出部分第一表面101。具体的，可以采用光刻及显影的方式暴露出部分氧化层11，之后对暴露出的氧化层11进行腐蚀，去除第一表面101一侧的氧化层，例如可以去除第一表现11一侧的氧化层至(110)晶面位置。

如图6所示，对暴露出的第一表面101进行湿法腐蚀，直至腐蚀贯穿硅衬底10。

如图7所示去除第一表面101上的部分氧化层11和第二表面102上的氧化层11，得到掩膜板12。掩膜板12包括第一掩膜面121和第二掩膜面122，第一掩膜面121和第二掩膜面122为(111)晶面。具体的，本发明实施例中利用晶体结构学原理，(111)晶面与(100)晶面的夹角为54.74°。在(100)硅片上，沿着(110)方向腐蚀时可以暴露出倾角为54.74°的(111)面，从而形成V型槽结构。由于硅片的腐蚀存在各向异性，硅(111)晶面的腐蚀速度远小于(100)面的。因此，只要选择适当的腐蚀温度和时间，就能得到如图7所示的掩膜板。利用晶体结构原理制备得到掩膜板12，掩膜板12制备工艺简单，制备效率高。

需要说明的是，本发明实施例仅以制备得到(111)晶面的掩膜板为例说明掩膜板制备方法，可以理解的是，还可以采用其他方法制备形成掩膜板，同样可以采用其他材料制备掩膜板，本发明实施例对此不进行限定。

接下来对如何制备斜坡单元进行说明。

如图8所示，衬底结构20包括衬底层201、绝缘层202和第一半导体层203，将掩膜板12贴合设置于第一半导体层203远离绝缘层202的一侧，通过掩膜板12确定斜坡结构的制备区域。将贴合设置后的掩膜板12和衬底结构20放到离子束刻蚀机中，对第一半导体层203进行离子刻蚀，如图8所示。

如图9所示，通过多次调整离子束的刻蚀角度，在第一半导体层203远离绝缘层202的一侧制备得到分别包括M级台阶的第一斜坡面301和N级台阶的第二斜坡面302。

如图10所示，在第一半导体层203的第一区域和第二区域的结合位置，即第一斜坡面301和第二斜坡面302的结合位置处刻蚀第一半导体层203至绝缘层202，得到包括独立设置的第一斜坡面301和第二斜坡面302的斜坡单元30。

进一步的，继续参考图10所示，第一斜坡面301包括M级台阶，连接第一级台阶起点与第M级台阶的起点的连线与水平方向之间的夹角为α，其中0°＜α＜90°；第二斜坡面302包括N级台阶，连接第一级台阶起点与第N级台阶的起点的连线与水平方向之间的夹角为β，其中0°＜β＜90°。

示例性的，由于采用离子束刻蚀工艺制备包含第一斜坡面301和第二斜坡面302的斜坡单元30，通过调整离子束的出射角度便可以得到包括多级台阶的第一斜坡面301和第二斜坡面302，第一斜坡面301和第二斜坡面302制备工艺简单。同时，由于离子束出射角度可控，因此通过调节离子束的出射角度可以保证第一斜坡面301和第二斜坡面302的倾斜角设计自由度大。具体的，本发明实施例提供的采用离子束刻蚀工艺制备得到的斜坡单元30中第一斜坡面301的倾斜角α满足0°＜α＜90°；第二斜坡面302的倾斜角β满足0°＜β＜90°。斜坡面的倾斜角度可以做到很小，倾斜角可以小于14°，例如可以为3°、5°或者10°。然而现有技术中采用光刻工艺制备斜坡面，受限于工艺精度，得到的倾斜角一般大于14°，倾斜角无法进一步减小，斜坡单元设计自由度受限。

需要说明的是，由于斜坡面包括多级台阶，斜坡面的倾斜角可以理解为第一级台阶的起点与第末极台阶的起点之间的连线与水平方向之间的夹角，例如第一斜坡面301的倾斜角可以理解为连接第一级台阶起点与第M级台阶的起点的连线与水平方向之间的夹角，第二斜坡面302的倾斜角可以理解为连接第一级台阶起点与第N级台阶的起点的连线与水平方向之间的夹角，这里不再赘述。

综上，采用离子束刻蚀工艺制备旋转结构中的斜坡单元，仅通过调整离子束的出射角度便可以得到包括多级台阶的斜坡单元，斜坡单元制备工艺简单；同时由于离子束出射角度可控，因此通过调节离子束的出射角度可以保证斜坡单元的倾斜角可控，斜坡单元的倾斜角度可以做到很小，例如小于14°，斜坡单元制备工艺自由度大。避免现有技术中因采用光刻工艺制备斜坡单元时斜坡单元制备工艺复杂，且由于光刻精度的限制，斜坡的倾斜角度受光刻精度限制无法做到很小，斜坡单元制备过程中限定多，制备工艺自由度小。

接下来对如何制备第一电极、可旋转结构以及第二电极进行说明。由于第一电极的制备可以采用离子注入工艺或者直接制备金属电极的方式制备得到，基于第一电极的不同制备工艺，可旋转结构的制备也存在差异，这里将分别进行介绍。

首先对采用离子注入工艺制备第一电极、进而制备可旋转单元和第二电极进行说明。

如图11所示，完成斜坡单元30制备工艺后，对形成有斜坡单元30的衬底结构20进行清洗，去除表面杂质后在第一斜坡面301、第二斜坡面302以及第一半导体层203远离绝缘层202一侧的表面进行离子注入并退火，制备得到第一电极41以及与第一电极电连接的第一电极连接部42。示例性的，可以合理设置第一半导体203的电阻率，例如第一半导体层203的电阻率可以小于0.1Ω·cm，通过第一半导体203实现第一电极连接部42与第一电极41之间的电连接关系。

如图12所示，提供第二半导体层50，对第二半导体层50和第一半导体层203进行键合并退火并在完成后对第二半导体层50进行减薄至预设厚度。例如，当第一半导体层203为硅、第二半导体层50为硅时，第二半导体层50与第一半导体层203之间可以是硅-硅键合。本发明中所述的预设厚度可以为10-100μm，例如可以为50μm。

如图13所示，沿预设刻蚀位置从第二半导体层50远离第一半导体层203一侧的表面对第二半导体层50进行刻蚀，直至贯穿第二半导体层50，得到位于斜坡单元30远离第一半导体层203一侧的可旋转单元60；同时刻蚀覆盖第一电极连接部42的第二半导体层50部分，暴露出第一电极连接部42；可旋转单元60在衬底层201上的垂直投影与第一斜坡面301和第二斜坡面302在衬底层201上的垂直投影均存在交叠区域。

如图14所示，制备第一电极信号输入端子71和第二电极信号输入端子72，第一电极信号输入端子71与第一电极连接部42电连接，第二电极信号输入端子72与第二电极电连接。示例性的，可以采用金属薄膜沉积及光刻工艺制备得到第一电极信号输入端子71和第二电极信号输入端子72，本发明实施例对第一电极信号输入端子71及第二电极信号输入端子72的制备工艺不进行限定。第一电极信号输入端子71上输入有第一电极信号，第一电极信号通过第一电极连接端42传导至第一电极41；同时，第二电极信号输入端子72上输入有第二电极信号，第二电极信号传导至第二电极上，第一电极41和第二电极在第一电极信号和第二电极信号的作用下产生静电力，可旋转结构60在静电力作用下进行旋转，实现相应功能。

可选的，本发明实施例中，第二半导体层50的电阻率ρ₁≤0.1Ω·cm，此时，可旋转结构60作为刻蚀第二半导体层50得到的结构，其电阻率同样小于或者等于0.1Ω·cm，其电阻率较小，第二电极可以复用可旋转单元60。如此，第二电极信号直接传导至可旋转结构60，可旋转结构60直接与第一电极41吸合进而旋转。

图15是本发明实施例提供的一种旋转结构的结构示意图，采用上述旋转结构的制备方法制备得到如图15所示的旋转结构，如图15所示，本发明实施例旋转结构还可以包括支撑框架90和扭转梁80，在上述制备方法中，衬底结构20中制备完成斜坡单元30后的剩余部分，以及第二半导体层50中制备完成可旋转单元60后的剩余部分形成支撑框架90。

进一步的，旋转结构的制备方法还可以包括制备扭转梁80，扭转梁80的一端与可旋转单元60转动连接，扭转梁80的另一端与支撑框架90连接；且扭转梁80与第一斜坡面301和第二斜坡面302的结合脊线平行。具体可以在刻蚀第二半导体层50形成可旋转单元60的同时制备扭转梁80，以避免可旋转单元60悬空设置。由于第二半导体层50的电阻率较小，第二电极信号输入端子72设置与支撑框架90上，第二电极信号可以通过支撑框架90和扭转梁80传导至可旋转单元60，可旋转单元60根据与第一电极41之间的静电力进行旋转，实现相应功能。

接下来对直接制备金属电极得到第一电极、进而制备可旋转单元和第二电极的制备工艺进行说明。

如图16所示，完成斜坡单元30制备工艺后，对形成有斜坡单元30的衬底结构20进行清洗，去除表面杂质后在第一斜坡面301、第二斜坡面302以及第一半导体层203远离绝缘层202一侧的表面制备第一金属膜层100，第一金属膜层100可以为铝金属膜层。

如图17所示，图案化第一金属膜层100，得到分别位于第一斜坡面301和第二斜坡面302上的第一电极41以及位于第一半导体层203远离绝缘层202一侧表面的第一键合端子101和第一电极信号输入端子71。可选的，可以合理设置第一半导体203的电阻率，例如第一半导体层203的电阻率可以小于或者等于0.01Ω·cm，通过第一半导体203实现第一电极信号输入端子71与第一电极41之间的电连接关系。

如图18所示，提供第三半导体层110并在第三半导体层110一侧表面制备第二金属膜层，图案化第二金属膜层得到第二键合端子120。具体的，第二金属膜层可以为锗金属膜层。

如图19所示，以第一键合端子101和第二键合端子120键合的方式对第三半导体层110与所述第一半导体层203进行键合。其中，第一键合端子101和第二键合端子120键合的方式可以为铝锗键合。需要说明的是，本发明实施例仅以第三半导体层110为单层结构为例进行说明，可以理解的是，为了保证第三半导体层110表面光滑度良好以及第三半导体层110厚度较小，同样可以选在SOI形式的结构，在第一键合端子101和第二键合端子120键合完成后去除绝缘层以及衬底，得到独立的第三半导体层110。可选的，第三半导体层110的厚度可以为10-100μm，例如可以为30μm。

如图20所示，沿预设刻蚀位置从第三半导体层110远离第一半导体层203一侧的表面对第三半导体层110进行刻蚀，直至贯穿第三半导体层110，得到位于斜坡单元30远离第一半导体层203一侧的可旋转单元60；同时刻蚀覆盖第一电极信号输入端子71的第三半导体层110部分，暴露出第一电极信号输入端子71；可旋转单元60在衬底层201上的垂直投影与第一斜坡面301和第二斜坡面302在衬底层201上的垂直投影均存在交叠区域。

如图21所示，制备第二电极信号输入端子72，第二电极信号输入端子72与第二电极电连接。示例性的，可以采用金属薄膜沉积及光刻工艺制备得到第二电极信号输入端子72，本发明实施例第二电极信号输入端子72的制备工艺不进行限定。第一电极信号输入端子71上输入有第一电极信号，第一电极信号通过第一电极连接端42传导至第一电极41；同时，第二电极信号输入端子72上输入有第二电极信号，第二电极信号传导至第二电极上，第一电极41和第二电极在第一电极信号和第二电极信号的作用下产生静电力，可旋转结构60在静电力作用下进行旋转，实现相应功能。

可选的，本发明实施例中，第三半导体层50的电阻率ρ2≤0.1Ω·cm，此时，可旋转结构60作为刻蚀第三半导体层110得到的结构，其电阻率同样小于或者等于0.1Ω·cm，其电阻率较小，第二电极可以复用可旋转单元60。如此，第二电极信号直接传导致可旋转结构60，可旋转结构60直接与第一电极41吸合进而旋转。

以上对旋转结构的制备方法的各个步骤进行了详细说明，本发明实施例提供的旋转结构的制备方法，采用离子束刻蚀工艺制备旋转结构中的斜坡单元，仅通过调整离子束的出射角度便可以得到包括多级台阶的斜坡单元，斜坡单元制备工艺简单；同时由于离子束出射角度可控，因此通过调节离子束的出射角度可以保证斜坡单元的倾斜角可控，斜坡单元的倾斜角度可以做到很小，例如小于14°，斜坡单元制备工艺自由度大。避免现有技术中因采用光刻工艺制备斜坡单元时斜坡单元制备工艺复杂，且由于光刻精度的限制，斜坡的倾斜角度受光刻精度限制无法做到很小，斜坡单元制备过程中限定多，制备工艺自由度小。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种旋转结构，采用本发明实施例提供的旋转结构的制备方法制备得到，继续参考图14和15所示，本发明实施例提供的旋转结构包括斜坡单元30，斜坡单元30包括独立设置的第一斜坡面301和第二斜坡面302；分别位于第一斜坡面301和第二斜坡面302的第一电极41；位于斜坡单元30一侧的可旋转单元60；第二电极，第二电极与可旋转单元60电连接，可旋转单元60用于根据第一电极41和所述第二电极之间的静电力进行旋转。图14和图15以第二电极复用可旋转结构60为例进行说明。

可选的，继续参考图14和15所示，本发明实施例提供的旋转结构还可以包括支撑框架90和扭转梁80，衬底结构20中制备完成斜坡单元30后的剩余部分，以及第二半导体层50中制备完成可旋转单元60后的剩余部分形成支撑框架90。扭转梁80的一端与可旋转单元60连接，扭转梁80的另一端与支撑框架90连接；且扭转梁80与第一斜坡面301和第二斜坡面302的结合脊线平行。

本发明实施例提供的旋转结构，采用本发明实施例提供的旋转结构的制备方法制备得到，具备相应的有益效果，这里不再赘述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，本发明的各个实施方式的特征可以部分地或者全部地彼此耦合或组合，并且可以以各种方式彼此协作并在技术上被驱动。对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种旋转结构的制备方法，用于制备静电驱动的旋转结构，其特征在于，所述旋转结构包括斜坡单元和可旋转单元；

所述制备方法包括：

采用离子束刻蚀工艺制备斜坡单元，所述斜坡单元包括独立设置的第一斜坡面和第二斜坡面；

在所述第一斜坡面和所述第二斜坡面分别制备第一电极；

在所述斜坡单元一侧制备可旋转单元；

制备第二电极，所述第二电极与所述可旋转单元电连接，所述可旋转单元用于根据所述第一电极和所述第二电极之间的静电力进行旋转。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用离子束刻蚀工艺制备斜坡单元，包括：

提供衬底结构，所述衬底基板包括依次设置的衬底层、绝缘层以及第一半导体层；

提供掩膜板，并将所述掩膜板设置于所述第一半导体层远离所述衬底层的一侧；

根据所述掩膜板，对所述第一半导体层的第一区域进行M次离子束刻蚀，得到包括M级台阶的第一斜坡面；M≥2且M为整数；

根据所述掩膜板，对所述第一半导体层的第二区域进行N次离子束刻蚀，得到包括N级台阶的第二斜坡面；N≥2且N为整数；

在所述第一区域和所述第二区域的结合位置处刻蚀所述第一半导体层至所述绝缘层，得到包括独立设置的第一斜坡面和第二斜坡面的斜坡单元。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一斜坡面包括M级台阶，连接第一级台阶起点与第M级台阶的起点的连线与水平方向之间的夹角为α，其中0°＜α＜90°；

所述第二斜坡面包括N级台阶，连接第一级台阶起点与第N级台阶的起点的连线与水平方向之间的夹角为β，其中0°＜β＜90°。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，提供掩膜板，包括：

提供硅衬底，所述硅衬底包括第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面均为(100)晶面；

在所述第一表面和所述第二表面生长氧化层；

去除所述第一表面一侧的部分所述氧化层，暴露出部分所述第一表面；

对所述第一表面进行湿法腐蚀，直至腐蚀贯穿所述硅衬底；

去除所述第一表面上的部分所述氧化层以及所述第二表面上的所述氧化层，得到掩膜板；所述掩膜板包括第一掩膜面和第二掩膜面，所述第一掩膜面和第二掩膜面为(111)晶面。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在所述第一斜坡面和所述第二斜坡面分别制备第一电极，包括：

在所述第一斜坡面、所述第二斜坡面以及所述第一半导体层远离所述绝缘层一侧的表面进行离子注入，制备得到第一电极以及与所述第一电极电连接的第一电极连接部；

在所述斜坡单元一侧制备可旋转单元，包括：

提供第二半导体层；

对所述第二半导体层与所述第一半导体层进行键合；

沿预设刻蚀位置从所述第二半导体层远离所述第一半导体层一侧的表面对所述第二半导体层进行刻蚀，直至贯穿所述第二半导体层，得到位于所述斜坡单元远离所述第一半导体层一侧的可旋转单元；同时刻蚀覆盖所述第一电极连接部的所述第二半导体层部分，暴露出所述第一电极连接部；所述可旋转单元在所述衬底层上的垂直投影与所述第一斜坡面和所述第二斜坡面在所述衬底层上的垂直投影均存在交叠区域；

沿预设刻蚀位置从所述第二半导体层远离所述第一半导体层一侧的表面对所述第二半导体层进行刻蚀，同时刻蚀覆盖所述第一电极连接部的所述第二半导体层部分之后，还包括：

制备第一电极信号输入端子和第二电极信号输入端子，所述第一电极信号输入端子与所述第一电极连接部电连接，所述第二电极信号输入端子与所述第二电极电连接。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第二半导体层的电阻率ρ1≤0.1Ω·cm；

所述第二电极复用所述可旋转单元。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在所述第一斜坡面和所述第二斜坡面分别制备第一电极，包括：

在所述第一斜坡面、所述第二斜坡面以及所述第一半导体层远离所述绝缘层一侧的表面制备第一金属膜层；

图案化所述第一金属膜层，得到分别位于所述第一斜坡面和所述第二斜坡面上的第一电极以及位于所述第一半导体层远离所述绝缘层一侧表面的第一键合端子和第一电极信号输入端子；所述第一电极信号输入端子与所述第一电极电连接；

在所述斜坡单元一侧制备可旋转单元，包括：

提供第三半导体层；

在所述第三半导体层一侧表面制备第二金属膜层；

图案化所述第二金属膜层，得到第二键合端子；

以所述第一键合端子和所述第二键合端子键合的方式对所述第三半导体层与所述第一半导体层进行键合；

沿预设刻蚀位置从所述第三半导体层远离所述第一半导体层一侧的表面对所述第三半导体层进行刻蚀，直至贯穿所述第三半导体层，得到位于所述斜坡单元远离所述衬底层一侧的可旋转单元；同时刻蚀覆盖所述第一电极信号输入端子的所述第三半导体层部分，暴露出所述第一电极信号输入端子；所述可旋转单元在所述衬底层上的垂直投影与所述第一斜坡面和所述第二斜坡面在所述衬底层上的垂直投影均存在交叠区域；

沿预设刻蚀位置从所述第三半导体层远离所述第一半导体层一侧的表面对所述第三半导体层进行刻蚀，同时刻蚀覆盖所述第一电极信号输入端子的所述第三半导体层部分之后，还包括：

制备第二电极信号输入端子，所述第二电极信号输入端子与所述第二电极电连接。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第三半导体层的电阻率ρ2≤0.1Ω·cm；

所述第二电极复用所述可旋转单元。

9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述旋转结构还包括支撑框架和扭转梁；

所述衬底结构中所述斜坡单元之外的部分为所述旋转结构的支撑框架；

所述制备方法还包括：

制备扭转梁，所述扭转梁的一端与所述可旋转单元连接，所述扭转梁的另一端与所述支撑框架连接；且所述扭转梁与所述第一斜坡面和所述第二斜坡面的结合脊线平行。

10.一种旋转结构，采用权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到，其特征在于，包括：

斜坡单元，所述斜坡单元包括独立设置的第一斜坡面和第二斜坡面；

分别位于所述第一斜坡面和所述第二斜坡面的第一电极；

位于所述斜坡单元一侧的可旋转单元；

第二电极，所述第二电极与所述可旋转单元电连接，所述可旋转单元用于根据所述第一电极和所述第二电极之间的静电力进行旋转。