CN111413794A - 一种压电式微镜的结构及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种压电式微镜的结构,包括衬底晶圆,反射镜金属表面,悬臂梁结构,金属连接线,压电薄膜,盖板晶圆,键合界面,吸气剂盒;衬底晶圆作为微镜的支撑与结构层,金属连接线为薄膜状连接线,压电薄膜在悬臂梁结构上;一种压电式微镜的结构的制备方法,衬底晶圆作为微镜的支撑与结构层,在晶圆键合后形成空腔;利用物理气相沉积计划,光刻技术、刻蚀或剥离技术、剖光技术制作微镜的金属反射镜面;压电薄膜利用物理气相沉积或化学气相沉积技术、光刻技术、刻蚀技术在悬臂梁上制成。本发明的优点:加工简单,采用悬臂梁结构,悬臂梁结构上沉积压电材料和利用金属表面作为反射镜,可封装一个或多组排列的镜面,具有光学开关作用及较高的偏转角度,位移控制精确。
Description
技术领域
本发明涉及微镜领域,特别涉及了一种压电式微镜的结构及制备方法。
背景技术
压电式微镜利用了电场变化引起压电材料膨胀的原理,使微镜在一定范围内移动,目前的压电式微镜具有移动范围小、电压要求大等缺陷,同时装置密封复杂,偏转角度精度较难控制。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述问题,特提供了一种压电式微镜的结构及制备方法。
本发明提供了一种压电式微镜的结构,其特征在于:所述的压电式微镜的结构,包括衬底晶圆1,空腔2,反射镜金属表面3,悬臂梁结构4,金属连接线5,压电薄膜6,盖板晶圆8,键合界面9,吸气剂盒7;
其中:衬底晶圆1作为微镜的支撑与结构层,空腔2在沉积晶圆1上,为凹槽结构,在晶圆键合后形成空腔2;反射镜金属表面3是布置在微镜表面发金属反射镜面,通过一条或多条悬臂梁结构4连接微镜与衬底晶圆1;金属连接线5为薄膜状连接线,压电薄膜6在悬臂梁结构4上,压电薄膜6与金属连接5相连,在通电的情况下,压电薄膜会产生力,造成悬臂梁的弯曲,微镜反射镜金属表面3倾斜或偏转,实现偏转、反射光信号;盖板晶圆8由玻璃晶圆构成,玻璃晶圆上带有空腔;键合界面9是盖板晶圆8与衬底晶圆1键合后的键合界面,盖板晶圆8与衬底晶圆1通过共晶键合,阳极键合、玻璃浆料键合、焊料键合技术键合成一个整体,形成空腔2,微镜在空腔2中,受到压电驱动而运动,吸气剂盒7设置在空腔2内。
所述的悬臂梁结构4为1~10条。
所述的盖板晶圆8与衬底晶圆1整体为圆柱状或长方体结构件。
所述的反射镜金属表面3为圆形件。
一种如权利要求1所述的压电式微镜的结构的制备方法,其特征在于:衬底晶圆1作为微镜的支撑与结构层,空腔2在沉积晶圆1上,为凹槽结构,在晶圆键合后形成空腔2;反射镜金属表面3:利用物理气相沉积计划,光刻技术、刻蚀或剥离技术、剖光技术制作的微镜的金属反射镜面;悬臂梁结构4通过1条或多条悬臂梁,将微镜与衬底晶圆1连接;由衬底晶圆1通过薄膜沉积、光刻、刻蚀工艺制作而成;金属连接线5通过物理气相沉积、光刻、刻蚀或剥离工艺制作的金属薄膜连接线;由金、铝、铬、钛、氧化锌等金属或其合金组成,起到电学连接作用;压电薄膜6由PZT、氮化铝压电材料构成,利用物理气相沉积或化学气相沉积技术、光刻技术、刻蚀技术在悬臂梁上制成;压电薄膜6与金属连接5相连,在通电的情况下,压电薄膜会产生力,造成悬臂梁的弯曲,从而使微镜反射镜金属表面3倾斜或偏转,实现偏转、反射光信号。
盖板晶圆8由玻璃晶圆构成,利用光刻刻蚀技术,在玻璃晶圆上刻蚀出空腔。
键合界面9是盖板晶圆8与衬底晶圆1键合后的键合界面,盖板晶圆8与衬底晶圆1通过共晶键合,阳极键合、玻璃浆料键合、焊料键合技术键合成一个整体,形成空腔2,微镜可在空腔2中,受到压电驱动而运动。
吸气剂盒7设置在空腔2内,由一种或多种金属及其合金或其氧化物组成,吸收空气,保持空腔2中的真空度,提高微镜使用寿命。
本发明的优点:
本发明所述的压电式微镜的结构及制备方法,加工简单,采用悬臂梁结构,悬臂梁结构上沉积压电材料和利用金属表面作为反射镜,PZT,AlScN,Al,ZnO玻璃封盖,在腔室内采用吸气剂减少真空腔的湿气,提高密封效果;晶圆键合,可封装一个或多组排列的镜面,具有光学开关作用及较高的偏转角度,位移控制精确。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明:
图1为压电式微镜的结构俯视图;
图2为压电式微镜的结构剖面图。
具体实施方式
实施例1
本发明提供了一种压电式微镜的结构,其特征在于:所述的压电式微镜的结构,包括衬底晶圆1,空腔2,反射镜金属表面3,悬臂梁结构4,金属连接线5,压电薄膜6,盖板晶圆8,键合界面9,吸气剂盒7;
其中:衬底晶圆1作为微镜的支撑与结构层,空腔2在沉积晶圆1上,为凹槽结构,在晶圆键合后形成空腔2;反射镜金属表面3是布置在微镜表面发金属反射镜面,通过一条或多条悬臂梁结构4连接微镜与衬底晶圆1;金属连接线5为薄膜状连接线,压电薄膜6在悬臂梁结构4上,压电薄膜6与金属连接5相连,在通电的情况下,压电薄膜会产生力,造成悬臂梁的弯曲,微镜反射镜金属表面3倾斜或偏转,实现偏转、反射光信号;盖板晶圆8由玻璃晶圆构成,玻璃晶圆上带有空腔;键合界面9是盖板晶圆8与衬底晶圆1键合后的键合界面,盖板晶圆8与衬底晶圆1通过共晶键合,阳极键合、玻璃浆料键合、焊料键合技术键合成一个整体,形成空腔2,微镜在空腔2中,受到压电驱动而运动,吸气剂盒7设置在空腔2内。
所述的盖板晶圆8与衬底晶圆1整体为圆柱状。
所述的反射镜金属表面3为圆形件。
一种如权利要求1所述的压电式微镜的结构的制备方法,其特征在于:衬底晶圆1作为微镜的支撑与结构层,空腔2在沉积晶圆1上,为凹槽结构,在晶圆键合后形成空腔2;反射镜金属表面3:利用物理气相沉积计划,光刻技术、刻蚀或剥离技术、剖光技术制作的微镜的金属反射镜面;悬臂梁结构4通过1条或多条悬臂梁,将微镜与衬底晶圆1连接;由衬底晶圆1通过薄膜沉积、光刻、刻蚀工艺制作而成;金属连接线5通过物理气相沉积、光刻、刻蚀或剥离工艺制作的金属薄膜连接线;由金、铝、铬、钛、氧化锌等金属或其合金组成,起到电学连接作用;压电薄膜6由PZT、氮化铝压电材料构成,利用物理气相沉积或化学气相沉积技术、光刻技术、刻蚀技术在悬臂梁上制成;压电薄膜6与金属连接5相连,在通电的情况下,压电薄膜会产生力,造成悬臂梁的弯曲,从而使微镜反射镜金属表面3倾斜或偏转,实现偏转、反射光信号。
盖板晶圆8由玻璃晶圆构成,利用光刻刻蚀技术,在玻璃晶圆上刻蚀出空腔。
键合界面9是盖板晶圆8与衬底晶圆1键合后的键合界面,盖板晶圆8与衬底晶圆1通过共晶键合,阳极键合、玻璃浆料键合、焊料键合技术键合成一个整体,形成空腔2,微镜可在空腔2中,受到压电驱动而运动。
吸气剂盒7设置在空腔2内,由一种或多种金属及其合金或其氧化物组成,吸收空气,保持空腔2中的真空度,提高微镜使用寿命。
实施例2
本发明提供了一种压电式微镜的结构,其特征在于:所述的压电式微镜的结构,包括衬底晶圆1,空腔2,反射镜金属表面3,悬臂梁结构4,金属连接线5,压电薄膜6,盖板晶圆8,键合界面9,吸气剂盒7;
其中:衬底晶圆1作为微镜的支撑与结构层,空腔2在沉积晶圆1上,为凹槽结构,在晶圆键合后形成空腔2;反射镜金属表面3是布置在微镜表面发金属反射镜面,通过一条或多条悬臂梁结构4连接微镜与衬底晶圆1;金属连接线5为薄膜状连接线,压电薄膜6在悬臂梁结构4上,压电薄膜6与金属连接5相连,在通电的情况下,压电薄膜会产生力,造成悬臂梁的弯曲,微镜反射镜金属表面3倾斜或偏转,实现偏转、反射光信号;盖板晶圆8由玻璃晶圆构成,玻璃晶圆上带有空腔;键合界面9是盖板晶圆8与衬底晶圆1键合后的键合界面,盖板晶圆8与衬底晶圆1通过共晶键合,阳极键合、玻璃浆料键合、焊料键合技术键合成一个整体,形成空腔2,微镜在空腔2中,受到压电驱动而运动,吸气剂盒7设置在空腔2内。
所述的悬臂梁结构4为2条。
所述的盖板晶圆8与衬底晶圆1整体为长方体结构件。
一种如权利要求1所述的压电式微镜的结构的制备方法,其特征在于:衬底晶圆1作为微镜的支撑与结构层,空腔2在沉积晶圆1上,为凹槽结构,在晶圆键合后形成空腔2;反射镜金属表面3:利用物理气相沉积计划,光刻技术、刻蚀或剥离技术、剖光技术制作的微镜的金属反射镜面;悬臂梁结构4通过1条或多条悬臂梁,将微镜与衬底晶圆1连接;由衬底晶圆1通过薄膜沉积、光刻、刻蚀工艺制作而成;金属连接线5通过物理气相沉积、光刻、刻蚀或剥离工艺制作的金属薄膜连接线;由金、铝、铬、钛、氧化锌等金属或其合金组成,起到电学连接作用;压电薄膜6由PZT、氮化铝压电材料构成,利用物理气相沉积或化学气相沉积技术、光刻技术、刻蚀技术在悬臂梁上制成;压电薄膜6与金属连接5相连,在通电的情况下,压电薄膜会产生力,造成悬臂梁的弯曲,从而使微镜反射镜金属表面3倾斜或偏转,实现偏转、反射光信号。
盖板晶圆8由玻璃晶圆构成,利用光刻刻蚀技术,在玻璃晶圆上刻蚀出空腔。
键合界面9是盖板晶圆8与衬底晶圆1键合后的键合界面,盖板晶圆8与衬底晶圆1通过共晶键合,阳极键合、玻璃浆料键合、焊料键合技术键合成一个整体,形成空腔2,微镜可在空腔2中,受到压电驱动而运动。
吸气剂盒7设置在空腔2内,由一种或多种金属及其合金或其氧化物组成,吸收空气,保持空腔2中的真空度,提高微镜使用寿命。
实施例3
本发明提供了一种压电式微镜的结构,其特征在于:所述的压电式微镜的结构,包括衬底晶圆1,空腔2,反射镜金属表面3,悬臂梁结构4,金属连接线5,压电薄膜6,盖板晶圆8,键合界面9,吸气剂盒7;
其中:衬底晶圆1作为微镜的支撑与结构层,空腔2在沉积晶圆1上,为凹槽结构,在晶圆键合后形成空腔2;反射镜金属表面3是布置在微镜表面发金属反射镜面,通过一条或多条悬臂梁结构4连接微镜与衬底晶圆1;金属连接线5为薄膜状连接线,压电薄膜6在悬臂梁结构4上,压电薄膜6与金属连接5相连,在通电的情况下,压电薄膜会产生力,造成悬臂梁的弯曲,微镜反射镜金属表面3倾斜或偏转,实现偏转、反射光信号;盖板晶圆8由玻璃晶圆构成,玻璃晶圆上带有空腔;键合界面9是盖板晶圆8与衬底晶圆1键合后的键合界面,盖板晶圆8与衬底晶圆1通过共晶键合,阳极键合、玻璃浆料键合、焊料键合技术键合成一个整体,形成空腔2,微镜在空腔2中,受到压电驱动而运动,吸气剂盒7设置在空腔2内。
所述的悬臂梁结构4为10条。
所述的盖板晶圆8与衬底晶圆1整体为圆柱状结构件。
所述的反射镜金属表面3为圆形件。
一种如权利要求1所述的压电式微镜的结构的制备方法,其特征在于:衬底晶圆1作为微镜的支撑与结构层,空腔2在沉积晶圆1上,为凹槽结构,在晶圆键合后形成空腔2;反射镜金属表面3:利用物理气相沉积计划,光刻技术、刻蚀或剥离技术、剖光技术制作的微镜的金属反射镜面;悬臂梁结构4通过1条或多条悬臂梁,将微镜与衬底晶圆1连接;由衬底晶圆1通过薄膜沉积、光刻、刻蚀工艺制作而成;金属连接线5通过物理气相沉积、光刻、刻蚀或剥离工艺制作的金属薄膜连接线;由金、铝、铬、钛、氧化锌等金属或其合金组成,起到电学连接作用;压电薄膜6由PZT、氮化铝压电材料构成,利用物理气相沉积或化学气相沉积技术、光刻技术、刻蚀技术在悬臂梁上制成;压电薄膜6与金属连接5相连,在通电的情况下,压电薄膜会产生力,造成悬臂梁的弯曲,从而使微镜反射镜金属表面3倾斜或偏转,实现偏转、反射光信号。
盖板晶圆8由玻璃晶圆构成,利用光刻刻蚀技术,在玻璃晶圆上刻蚀出空腔。
键合界面9是盖板晶圆8与衬底晶圆1键合后的键合界面,盖板晶圆8与衬底晶圆1通过共晶键合,阳极键合、玻璃浆料键合、焊料键合技术键合成一个整体,形成空腔2,微镜可在空腔2中,受到压电驱动而运动。
吸气剂盒7设置在空腔2内,由一种或多种金属及其合金或其氧化物组成,吸收空气,保持空腔2中的真空度,提高微镜使用寿命。
Claims (8)
1.一种压电式微镜的结构,其特征在于:所述的压电式微镜的结构,包括衬底晶圆(1),空腔(2),反射镜金属表面(3),悬臂梁结构(4),金属连接线(5),压电薄膜(6),盖板晶圆(8),键合界面(9),吸气剂盒(7);
其中:衬底晶圆(1)作为微镜的支撑与结构层,空腔(2)在沉积晶圆(1)上,为凹槽结构,在晶圆键合后形成空腔(2);反射镜金属表面(3)是布置在微镜表面发金属反射镜面,通过一条或多条悬臂梁结构(4)连接微镜与衬底晶圆(1);金属连接线(5)为薄膜状连接线,压电薄膜(6)在悬臂梁结构(4)上,压电薄膜(6)与金属连接(5)相连,在通电的情况下,压电薄膜会产生力,造成悬臂梁的弯曲,微镜反射镜金属表面(3)倾斜或偏转,实现偏转、反射光信号;盖板晶圆(8)由玻璃晶圆构成,玻璃晶圆上带有空腔;键合界面(9)是盖板晶圆(8)与衬底晶圆(1)键合后的键合界面,盖板晶圆(8)与衬底晶圆(1)通过共晶键合,阳极键合、玻璃浆料键合、焊料键合技术键合成一个整体,形成空腔(2),微镜在空腔(2)中,受到压电驱动而运动,吸气剂盒(7)设置在空腔(2)内。
2.按照权利要求1所述的压电式微镜的结构,其特征在于:所述的悬臂梁结构(4)为1~10条。
3.按照权利要求1所述的压电式微镜的结构,其特征在于:所述的盖板晶圆(8)与衬底晶圆(1)整体为圆柱状或长方体结构件。
4.按照权利要求1所述的压电式微镜的结构,其特征在于:所述的反射镜金属表面(3)为圆形件。
5.一种如权利要求1所述的压电式微镜的结构的制备方法,其特征在于:所述的压电式微镜的结构的制备方法中,衬底晶圆(1)作为微镜的支撑与结构层,空腔(2)在沉积晶圆(1)上,为凹槽结构,在晶圆键合后形成空腔(2);反射镜金属表面(3):利用物理气相沉积计划,光刻技术、刻蚀或剥离技术、剖光技术制作的微镜的金属反射镜面;悬臂梁结构(4)通过1条或多条悬臂梁,将微镜与衬底晶圆(1)连接;由衬底晶圆(1)通过薄膜沉积、光刻、刻蚀工艺制作而成;金属连接线(5)通过物理气相沉积、光刻、刻蚀或剥离工艺制作的金属薄膜连接线;由金、铝、铬、钛、氧化锌等金属或其合金组成,起到电学连接作用;压电薄膜(6)由PZT、氮化铝压电材料构成,利用物理气相沉积或化学气相沉积技术、光刻技术、刻蚀技术在悬臂梁上制成;压电薄膜(6)与金属连接(5)相连,在通电的情况下,压电薄膜会产生力,造成悬臂梁的弯曲,从而使微镜反射镜金属表面(3)倾斜或偏转,实现偏转、反射光信号。
6.按照权利要求5所述的压电式微镜的结构的制备方法,其特征在于:盖板晶圆(8)由玻璃晶圆构成,利用光刻刻蚀技术,在玻璃晶圆上刻蚀出空腔。
7.按照权利要求5所述的压电式微镜的结构的制备方法,其特征在于:键合界面(9)是盖板晶圆(8)与衬底晶圆(1)键合后的键合界面,盖板晶圆(8)与衬底晶圆(1)通过共晶键合,阳极键合、玻璃浆料键合、焊料键合技术键合成一个整体,形成空腔(2),微镜可在空腔(2)中,受到压电驱动而运动。
8.按照权利要求5所述的压电式微镜的结构的制备方法,其特征在于:吸气剂盒(7)设置在空腔(2)内,由一种或多种金属及其合金或其氧化物组成,吸收空气,保持空腔(2)中的真空度。
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2020
- 2020-04-26 CN CN202010337452.4A patent/CN111413794A/zh active Pending
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