CN111538154A - 静电驱动mems微镜阵列及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种静电驱动MEMS微镜阵列及其制备方法，微镜阵列包括：N个静电驱动MEMS微镜及隔离槽；每个微镜包括：由可动镜面及固定支撑结构形成的可动微光反射镜结构；位于可动微光反射镜结构下方的可动平台结构；上梳齿结构及下梳齿结构，下梳齿结构的一侧形成有第一上电极引线槽及电极隔离槽；带有运动空间的基底，基底上形成有第二上电极引线槽和下电极引线槽，第一、二上电极引线槽对齐贯通形成上电极引线槽；镜面反射层及焊盘。将可动微光反射镜结构设置于微驱动器的上方，可以达到很高的占空比，可实现大尺寸大转角可动微光反射镜结构的制作；工艺简单可控，可适于大规模生产，并且可动微光反射镜结构的形状、厚度等可灵活选择，应用范围广。

Description

静电驱动MEMS微镜阵列及其制备方法

技术领域

本发明属于微电子机械系统(MEMS)技术领域，特别是涉及一种静电驱动MEMS微镜阵列及其制备方法。

背景技术

MEMS微镜阵列是随着MEMS微加工技术的不断发展而逐渐得到应用的一种微光学器件，在现代扫描投影、光纤通讯等相关领域具有广泛的应用，特别是在光纤通讯网络中如交叉互联开关、衰减器、可调滤波器、波分复用系统等。静电驱动MEMS微镜阵列由于具有功耗低、结构相对简单、体积小、易于集成等优点备受关注。

静电驱动MEMS微镜阵列分为两种：垂直梳齿驱动MEMS微镜阵列和平行平板MEMS微镜阵列。传统垂直梳齿驱动MEMS微镜阵列由于具有框架及万向节等必不可少的结构，相邻微镜的间隙很难减小，难以形成高占空比的MEMS微镜阵列；相比较而言，平行平板MEMS微镜阵列的驱动结构(采用垂直梳齿方式或平板电极方式)一般位于平行平板的下方，不需要典型的框架或万向节结构，很容易形成高占空比的MEMS微镜阵列，但是MEMS微镜镜面的尺寸形状及最大转角受到芯片结构及制作工艺的限制，特别是对于2D转动结构而言，难以实现大的角度旋转。

因此，如何改进静电驱动MEMS微镜阵列及其制作方法，以改善上述缺陷，是亟需解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种静电驱动MEMS微镜阵列及其制备方法，用于解决现有技术中传统垂直梳齿驱动MEMS微镜阵列难以形成高占空比的MEMS微镜阵列，以及平行平板MEMS微镜阵列受到芯片结构及制作工艺的限制，难以实现大的角度旋转等的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种静电驱动MEMS微镜阵列的制备方法，所述制备方法至少包括：

提供第一硅片，刻蚀所述第一硅片的下表面形成N个未释放的微光反射镜，每个未释放的所述微光反射镜包括一个固定支撑结构，且N个所述固定支撑结构与一个镜面连接，N≥2；

提供具有双层硅器件层的SOI硅结构，包括底层衬底层、第二氧化层、第二硅器件层、第一氧化层及第一硅器件层；

刻蚀所述第一硅器件层及所述第一氧化层，在所述第一硅器件层形成N组上驱动结构及隔离相邻两组所述上驱动结构的上隔离槽，其中，每组所述上驱动结构包括一个未释放的上可动平台结构及其外侧的上梳齿结构，所述上隔离槽贯穿所述第一硅器件层及所述第一氧化层，N≥2；

将所述第一硅片与所述SOI硅结构进行硅-硅键合，形成第一中间体结构，其中N个所述固定支撑结构与N个未释放的所述上可动平台结构一一对应键合；

去除所述底层衬底层及所述第二氧化层，以显露所述第二硅器件层；

刻蚀所述第二硅器件层，在所述第二硅器件层形成：N组下梳齿结构、隔离相邻两组所述下梳齿结构的下隔离槽、每组所述上梳齿结构的第一上电极引线槽及位于所述第一上电极引线槽两侧的电极隔离槽，所述下隔离槽与所述上隔离槽贯通形成隔离相邻两个静电驱动MEMS微镜的隔离槽，N≥2；

刻蚀N组所述上梳齿结构及N组所述下梳齿结构之间的所述第一氧化层；

提供第二硅片，刻蚀所述第二硅片形成：N个运动空间、贯通所述第二硅片的第二上电极引线槽和下电极引线槽，然后于所述第二硅片的表面、所述第二上电极引线槽及所述下电极引线槽的表面形成绝缘层，N≥2；

将所述第一中间体结构的下表面与所述第二硅片的上表面进行硅-绝缘层键合，形成第二中间体结构，其中，所述第一上电极引线槽与所述第二上电极引线槽对齐贯通形成上电极引线槽，每个运动空间用于每组所述上梳齿结构、下梳齿结构及所述上可动平台结构的运动间隙；

对所述第二中间体结构上表面进行刻蚀，形成N个可动微光反射镜结构，每个所述可动微光反射镜结构包括一个可动镜面及与其连接的一个所述固定支撑结构；

于N个所述可动镜面上形成镜面反射层，于所述上电极引线槽及所述下电极引线槽的内侧壁及底部形成焊盘。

可选地，所述第一硅片及所述第二硅片采用双抛硅片，所述SOI硅结构采用低阻硅片。

可选地，所述第一硅片为单器件层SOI硅片，其中，器件层用以形成所述镜面，衬底层及埋氧层用以形成所述固定支撑结构。

可选地，具有双层硅器件层的所述SOI硅结构是采用具有双层硅器件层的三层硅结构的单个SOI硅片制作的；或具有双层硅器件层的所述SOI硅结构是由两个单器件层SOI硅片键合形成的；或具有双层硅器件层的所述SOI硅结构是单个单器件层SOI硅片，衬底层为所述第二硅器件层，器件层为所述第一硅器件层。

可选地，在所述第二硅器件层形成N组未释放的下梳齿结构时还包括形成N组下可动平台结构的步骤，所述下可动平台结构与所述上可动平台结构上下对应。

可选地，所述运动空间为贯通所述绝缘层及所述第二硅片的贯通槽。

可选地，N个所述可动镜面和/或所述固定支撑结构的尺寸、厚度及形状可调。

可选地，采用氧化工艺于所述第二硅片的表面、所述第二上电极引线槽及所述下电极引线槽的表面形成所述绝缘层。

本发明还提供一种静电驱动MEMS微镜阵列，其特征在于，所述微镜阵列至少包括：N个静电驱动MEMS微镜及隔离相邻两个所述静电驱动MEMS微镜的隔离槽；

每个所述静电驱动MEMS微镜包括：

可动微光反射镜结构，包括可动镜面及与其连接的所述固定支撑结构；

位于所述可动微光反射镜结构下方的可动平台结构，且与所述固定支撑结构键合；

设置于所述可动平台结构外侧的上梳齿结构及下梳齿结构，所述上梳齿结构及下梳齿结构中梳齿的间隙相对，所述上梳齿结构及下梳齿结构驱动所述可动平台结构带动所述可动微光反射镜结构运动，所述下梳齿结构的一侧形成有所述上梳齿结构的第一上电极引线槽及位于所述第一上电极引线槽两侧的电极隔离槽；

带有运动空间的基底，且与所述下梳齿结构键合，所述运动空间用于所述上梳齿结构、下梳齿结构及所述可动平台结构的运动间隙，所述基底上形成有贯穿所述基底的第二上电极引线槽和下电极引线槽，所述第一上电极引线槽与所述第二上电极引线槽对齐贯通形成上电极引线槽；

位于所述可动镜面表面的镜面反射层、位于所述上电极引线槽及所述下电极引线槽的内侧壁及底部的焊盘。

可选地，所述可动微光反射镜结构及所述基底采用双抛硅片，所述上梳齿结构及下梳齿结构采用低阻硅片。

可选地，所述可动微光反射镜结构采用单器件层SOI硅片制成，其中，器件层用以形成所述可动镜面，衬底层及埋氧层用以形成所述固定支撑结构。

可选地，所述上梳齿结构及下梳齿结构采用具有双层硅器件层的SOI硅结构制成，具有双层硅器件层的所述SOI硅结构包括底层衬底层、第二氧化层、第二硅器件层、第一氧化层及第一硅器件层，其中，所述第二硅器件层用以形成所述下梳齿结构，所述第一硅器件层用以形成上梳齿结构。

可选地，所述可动镜面和/或所述固定支撑结构的尺寸、形状及厚度可调。

可选地，所述运动空间为贯通所述基底的贯通槽。

可选地，所述可动平台结构包括上下对应的上可动平台结构及下可动平台结构。

可选地，所述静电驱动MEMS微镜阵列用于制作1D转动结构、2D转动结构或带有Piston运动方式的转动结构。

如上所述，本发明的静电驱动MEMS微镜阵列及其制备方法，相比于传统垂直梳齿驱动MEMS微镜阵列，MEMS微镜阵列中的可动微光反射镜结构设置于微驱动器的上方，可以达到很高的占空比；相比于平行平板MEMS微镜阵列，可动镜面的尺寸形状和最大转角不受微驱动器的结构及工艺限制，可制作大转角的MEMS微镜阵列；并且，根据设计需要，可以提供不同形状及不同尺寸的可动微光反射镜结构，具有灵活度高、占空比高、角度大、可集成度高等突出特点，应用范围更广。

附图说明

图1显示为本发明的静电驱动MEMS微镜阵列的制备方法的工艺流程图。

图2至图16显示为本发明实施例一的静电驱动MEMS微镜阵列的制备方法各步骤所呈现的结构示意图。

图17显示为本发明实施例二的静电驱动MEMS微镜阵列的结构示意图。

元件标号说明

100 第一硅片

101 未释放的微光反射镜

102 镜面

103 固定支撑结构

104 可动微光反射镜结构

105 可动镜面

200 SOI硅结构

201 底层衬底层

202 第二氧化层

203 第二硅器件层

204 第一氧化层

205 第一硅器件层

206 上可动平台结构

207 上梳齿结构

208 上隔离槽

208ˊ 预上隔离槽

209 下梳齿结构

210 下可动平台结构

211 可动平台结构

212 下隔离槽

213 隔离槽

214 第一上电极引线槽

215 电极隔离槽

216 上驱动结构

300 第一中间体结构

400 第二硅片

401 运动空间

402 第二上电极引线槽

403 下电极引线槽

404 上电极引线槽

405 绝缘层

500 第二中间体结构

501 镜面反射层

502 焊盘

600 基底

S1～S11 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图17。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

本实施例提供一种静电驱动MEMS微镜阵列的制备方法，相比于传统垂直梳齿驱动MEMS微镜阵列，MEMS微镜阵列中的可动微光反射镜结构设置于微驱动器的上方，可以达到很高的占空比；相比于平行平板MEMS微镜阵列，可动镜面的尺寸形状和最大转角不受微驱动器的结构及工艺限制，可制作大转角的MEMS微镜阵列；并且，根据设计需要，可以提供不同形状及不同尺寸的可动微光反射镜结构，具有灵活度高、占空比高、角度大、可集成度高等突出特点，应用范围更广。

如图1至图16所示，所述制备方法包括如下步骤：

如图1至图3所示，首先进行步骤S1，提供第一硅片100(如图2所示)，刻蚀所述第一硅片100的下表面形成N个未释放的微光反射镜101(如图3所示)，每个未释放的所述微光反射镜101包括一个固定支撑结构103，且N个所述固定支撑结构103与一个镜面102连接，N≥2。

这里需要说明的是所述N个未释放的微光反射镜101可以根据具体情况进行设置，即可以以一定的规则阵列排布，也可以为非规则的阵列排布。形成的静电驱动MEMS微镜阵列具有N个静电驱动MEMS微镜，N≥2，为便于理解，本实施例的附图中以形成3个静电驱动MEMS微镜为例进行说明，本领域技术人员可以根据附图容易扩展到形成2个以上静电驱动MEMS微镜形成的微镜阵列。

作为示例，对所述第一硅片100的下表面进行光刻、刻蚀工艺形成N个所述未释放的微光反射镜101。刻蚀工艺可以采用干法刻蚀或者湿法刻蚀，刻蚀的深度即为所述固定支撑结构103的高度，同时未刻蚀的所述第一硅片的厚度即为所述镜面102的厚度。所述固定支撑结构103的高度同时也是所述镜面102的运动间隙。

作为示例，所述第一硅片100可以采用单器件层SOI硅片，当刻蚀该单器件层SOI硅片形成所述未释放的微光反射镜101时，刻蚀掉该单器件层SOI硅片的衬底层及埋氧层形成所述固定支撑结构103，器件层则形成为所述镜面102。第一硅片100采用单器件层SOI硅片刻蚀精度可控性高，一致性好，器件层的厚度即为镜面的厚度，衬底层及埋氧层的厚度即为固定支撑结构的高度。

作为示例，所述第一硅片100可以采用常规的双抛硅片，以降低制造成本，当刻蚀该双抛硅片时，根据所述固定支撑结构103的高度确定刻蚀深度，未刻蚀的厚度即为所述镜面102的厚度，所述镜面102及所述固定支撑结构103的厚度可根据设计需要灵活选择。

如图1及图4所示，然后进行步骤S2，提供具有双层硅器件层的SOI硅结构200，包括底层衬底层201、第二氧化层202、第二硅器件层203、第一氧化层204及第一硅器件层205。

如图4所示，作为示例，具有双层硅器件层的SOI硅结构200可以采用具有双层硅器件层的三层硅结构的单个SOI硅片制作的，其中所述第二硅器件层203后续用于形成下梳齿结构，所述第一硅器件层205后续用于形成上梳齿结构。具有双层硅器件层的SOI硅结构200也可以采用由两个单器件层SOI硅片键合形成，且两个单器件层SOI硅片键合顺序也不做限制，例如，在本步骤中，先提供第一个单器件层SOI硅片，然后在该第一个单器件层SOI硅片的器件层形成上梳齿结构，接着再提供第二个单器件层SOI硅片，并与去除了衬底层的第一单器件层SOI硅片键合，最后在该第二单器件层SOI硅片的器件层形成下梳齿结构；或者，在本步骤中，同时提供两个单器件层SOI硅片，并去除其中一个单器件层SOI硅片的衬底，然后将该两个单器件层SOI硅片键合，形成该具有双层硅器件层的SOI硅结构200。采用具有双层硅器件层的SOI硅结构200制备上梳齿结构及下梳齿结构时减薄精度可控性高，一致性好。

作为示例，具有双层硅器件层的所述SOI硅结构200也可以采用单个单器件层SOI硅片，其中，单器件层SOI硅片的衬底层为所述第二硅器件层203，后续用以形成下梳齿结构，单器件层SOI硅片的器件层为所述第一硅器件层205，后续用以形成上梳齿结构。采用单个单器件层SOI硅片制备上梳齿结构及下梳齿结构在进行衬底层减薄工艺时需减薄至所需厚度作为下梳齿结构所需的厚度，厚度可根据设计需要灵活选择。

作为示例，具有双层硅器件层的SOI硅结构200采用低阻硅片，以有效提高后续制备的微镜器件的电性能。

作为示例，所述底层衬底层201为硅衬底，所述第二氧化层202及所述第一氧化层204为氧化硅材料层。

如图1及图6所示，接着进行步骤S3，刻蚀所述第一硅器件层205及所述第一氧化层204，在所述第一硅器件层205形成N组上驱动结构216及隔离相邻两组所述上驱动结构216的上隔离槽208，其中，每组所述上驱动结构216包括一个未释放的上可动平台结构206及其外侧的上梳齿结构207，所述上隔离槽208贯穿所述第一硅器件层205及所述第一氧化层204，N≥2。

这里需要说明的是，由于后续的工艺过程中每组上驱动结构216均与一个未释放的微光反射镜101对应键合，所以上驱动结构216的数量与未释放的微光反射镜101的数量对应，例如图6中示出了3组所述上驱动结构216。

作为示例，如图5所示，先对所述第一硅器件层205的上表面进行光刻、刻蚀工艺形成N组所述上驱动结构216及隔离相邻两组所述上驱动结构216的预上隔离槽208ˊ；如图6所示，然后再基于刻蚀出的窗口(包括相邻两上梳齿结构207的刻蚀窗口、上梳齿207及上可动平台结构206之间的刻蚀窗口及预上隔离槽208ˊ)刻蚀所述第一氧化层204，以在预隔离槽208ˊ上形成所述上隔离槽208。在本实施例中，采用DRIE刻蚀工艺刻蚀所述第一硅器件层205，采用RIE刻蚀工艺刻蚀所述第一氧化层204。

如图1及图7所示，接着进行步骤S4，将所述第一硅片100与所述SOI硅结构200进行硅-硅键合，形成第一中间体结构300，其中N个所述固定支撑结构103与N个未释放的所述上可动平台结构206一一对应键合。具体地，本步骤是将刻蚀后的第一硅片100下表面与刻蚀后的所述SOI硅结构200的上表面进行硅-硅键合，键合后，每个所述固定支架层结构103与每个所述上可动平台结构206对准键合在一起。通过本步骤将微镜阵列结构中的可动微光反射镜结构与上梳齿结构207设置为三维的上下结构，如此，微镜阵列可以达到很高的占空比；镜面的尺寸、形状将不受微驱动器的结构限制，可以灵活选择，另外，镜面的最大转角可通过固定支撑结构来调整，从而也不受微驱动器的结构限制，所以可以实现大尺寸大转角可动微光反射镜结构的制作。

如图1及图8所示，接着进行步骤S5，去除所述底层衬底层201及所述第二氧化层202，以显露所述第二硅器件层203。

如图8所示，作为示例，先去除所述第一中间体结构300下部的所述SOI硅结构200下表面的所述底层衬底层201，刻蚀工艺可以采用干法刻蚀、湿法腐蚀或CMP等；然后去除所述第一中间体结构400下部的所述SOI硅结构200下表面的所述第二氧化层202，刻蚀工艺可以采用干法刻蚀或湿法腐蚀。

如图1及图9所示，接着进行步骤S6，刻蚀所述第二硅器件层203，在所述第二硅器件层203形成：N组下梳齿结构209、隔离相邻两组所述下梳齿结构209的下隔离槽212、每组所述上梳齿结构207的第一上电极引线槽214及位于所述第一上电极引线槽214两侧的电极隔离槽215，所述下隔离槽212与所述上隔离槽208贯通形成隔离相邻两个静电驱动MEMS微镜的隔离槽213，N≥2。后续通过在所述第一上电极引线槽214内沉积金属形成所述上梳齿结构207的焊盘。

如图9所示，作为示例，对所述第二硅器件层203的下表面进行对准光刻、DRIE刻蚀工艺形成所述下梳齿结构209、下隔离槽212、第一上电极引线槽214及电极隔离槽215。所述下梳齿结构209与所述上梳齿结构207需要进行高精度对准，以保证上梳齿结构207与下梳齿结构209电容间隙的一致性。

如图10所示，作为示例，形成下梳齿结构209时还包括于所述第二硅器件层203形成下可动平台结构210，所述下可动平台结构210与所述上可动平台结构206上下对应。即所述上可动平台结构206与所述下可动平台结构210共同构成微镜结构的可动平台结构211。这里需要说明的是，微镜结构的可动平台结构211可以仅设置为所述上可动平台结构206，也可以设置为上下对应的上可动平台结构206及所述下可动平台结构210的结合，具体可根据实际情况进行设置，在此不做限定。

如图1及图11所示，接着进行步骤S7，刻蚀N组所述上梳齿结构207及N组所述下梳齿结构209之间的所述第一氧化层204。

如图11所示，作为示例，刻蚀N组所述上梳齿结构207及N组所述下梳齿结构209之间的所述第一氧化层204的同时，刻蚀所述第一氧化层204以释放所述第一上电极引线槽214及电极隔离槽215。

作为示例，刻蚀工艺可以采用干法刻蚀或氢氟酸湿法腐蚀。

这里需要说明的是，如图10所示，当可动平台结构211包括上下对应的上可动平台结构206及所述下可动平台结构210时，此步骤不需要去除上可动平台结构206及所述下可动平台结构210之间的所述第一氧化层204。

如图1及图13所示，接着进行步骤S8，提供第二硅片400，刻蚀所述第二硅片400形成：N个运动空间401、贯通所述第二硅片400的第二上电极引线槽402和下电极引线槽403(如图12所示)，然后于所述第二硅片400的表面、所述第二上电极引线槽402及所述下电极引线槽403的表面形成绝缘层405(如图13所示)，N≥2。

这里需要说明的是，由于后续的工艺过程中每个运动空间401均与一组下梳齿结构209对应，所以运动空间401的数量与下梳齿结构209的数量对应，例如图13中示出了3个所述上驱动结构216，3个所述第二上电极引线槽402及3个所述下电极引线槽403。

如图12所示，作为示例，可以采用干法刻蚀或湿法腐蚀形成所述运动空间401，刻蚀的深度即为后续形成的微镜运动间隙的大小。对所述第二硅片400的下表面进行光刻、刻蚀形成所述贯通所述第二硅片400的第二上电极引线槽402和下电极引线槽403。

如图13所示，作为示例，可以采用氧化工艺形成所述绝缘层405，此时所述绝缘层405形成于所述第二硅片400裸露的所有表面。

作为示例，所述第二硅片400可以采用常规的双抛硅片，以降低制造成本。

如图12所示，作为示例，所述运动空间401可以是不贯穿所述第二硅片400的盲槽；也可以说是贯穿所述第二硅片400的贯通槽，在此不作限制，可以根据具体的器件要求进行设置。

如图1及图14所示，接着进行步骤S9，将所述第一中间体结构300的下表面与所述第二硅片400的上表面进行硅-绝缘层键合，形成第二中间体结构500，其中，所述第一上电极引线槽214与所述第二上电极引线槽402对齐贯通形成上电极引线槽404，每个运动空间401用于每组所述上梳齿结构207、下梳齿结构209及所述上可动平台结构206的运动间隙。后续通过在所述上电极引线槽404内沉积金属形成所述上梳齿结构207的焊盘。具体地，本步骤是将所述第一中间体300下部的经刻蚀的所述SOI硅结构200下表面的下梳齿结构209层与所述第二硅片400上表面的绝缘层405进行硅-绝缘层键合，键合后，所述上梳齿结构207、上可动平台结构206及所述下梳齿结构209形成于所述第二硅片400的所述运动空间401的上方，从而运动空间401即为微镜结构的运动间隙。绝缘层405起到键合材料层及绝缘层的作用。

这里需要说明的是，步骤S1至步骤S9中，有些步骤之间没有必然的先后顺序，本领域技术人员可以根据具体情况进行调换，例如，步骤S1与步骤S2、S3之间没有必然的先后联系，所以步骤S1与步骤S2、S3可以同时进行，也可以先进行步骤S2、S3，再进行步骤S1。

如图1及图15所示，接着进行步骤S10，对所述第二中间体结构500的上表面进行刻蚀，形成N个可动微光反射镜结构104，每个所述可动微光反射镜结构104包括一个可动镜面105及与其连接的一个所述固定支撑结构103。具体地，本步骤是将所述第二中间体结构500上部的所述未释放的微光反射镜101上部的镜面102进行刻蚀，以释放所述镜面102为可动镜面105，刻蚀的厚度即为所述镜面102的厚度。

作为示例，所述可动镜面105和/或所述固定支撑结构103的尺寸、厚度及形状可调。例如，所述可动镜面105的形状可以为圆形、方形、多边形等规则图形也可以不规则的图形，所述固定支撑结构103的形状可以为圆环形、方环形等，都可根据具体要求进行设置。

如图1及图16所示，最后进行步骤S11，于N个所述可动镜面105上形成镜面反射层501，于所述上电极引线槽404及所述下电极引线槽403的内侧壁及底部形成焊盘502。

作为示例，所述镜面反射层501及所述焊盘502可通过金属溅射工艺完成，其材料优选为钛钨金。

通过于所述第二硅片400上形成上电极引线槽404及下电极引线槽403，从而便于微镜阵列驱动结构的电极引出。

作为示例，本方法制备的静电驱动MEMS微镜阵列既可以制作1D转动结构，也可以制作2D转动结构，也可以制作带有Piston运动方式的转动结构，适用范围广，灵活性高。

实施例二

本实施例提供一种静电驱动MEMS微镜阵列，该静电驱动MEMS微镜阵列可以采用上述实施例一的制备方法制备，但不限于实施例一所述的制备方法，只要能形成本结构即可。该静电驱动MEMS微镜阵列所能达到的有益效果可请参见实施例一，以下不再赘述。

如图15及图17所示，该静电驱动MEMS微镜阵列包括：N个静电驱动MEMS微镜及隔离相邻两个所述静电驱动MEMS微镜的隔离槽213；

每个所述静电驱动MEMS微镜包括：

可动微光反射镜结构104，包括可动镜面105及与其连接的所述固定支撑结构103；

位于所述可动微光反射镜结构104下方的可动平台结构211，且与所述固定支撑结构103键合；

设置于所述可动平台结构211外侧的上梳齿结构207及下梳齿结构209，所述上梳齿结构207及下梳齿结构209中梳齿的间隙相对，所述上梳齿结构207及下梳齿结构209驱动所述可动平台结构211带动所述可动微光反射镜结构104运动，所述下梳齿结构209的一侧形成有所述上梳齿结构207的第一上电极引线槽214及位于所述第一上电极引线槽214两侧的电极隔离槽215；

带有运动空间401的基底600，且与所述下梳齿结构209键合，所述运动空间401用于所述上梳齿结构207、下梳齿结构209及所述可动平台结构211的运动间隙，所述基底600上形成有贯穿所述基底600的第二上电极引线槽402和下电极引线槽403，所述第一上电极引线槽214与所述第二上电极引线槽402对齐贯通形成上电极引线槽404；

位于所述可动镜面105表面的镜面反射层501、位于所述上电极引线槽404及所述下电极引线槽403的内侧壁及底部的焊盘502。

作为示例，所述可动微光反射镜结构104及所述基底600采用双抛硅片，所述上梳齿结构207及下梳齿结构209采用低阻硅片，所述基底600包括硅片层及形成于硅片层表面的绝缘层405。

作为示例，所述可动微光反射镜结构104采用单器件层SOI硅片制成，其中，器件层用以形成所述可动镜面104，衬底层及埋氧层用以形成所述固定支撑结构103。

如图3及图9所示，作为示例，所述上梳齿结构207及下梳齿结构209采用具有双层硅器件层的SOI硅结构制成，具有双层硅器件层的所述SOI硅结构包括底层衬底层201、第二氧化层202、第二硅器件层203、第一氧化层204及第一硅器件层205，其中，所述第二硅器件层203用以形成所述下梳齿结构209，所述第一硅器件层205用以形成上梳齿结构207。

作为示例，所述可动镜面105和/或所述固定支撑结构103的尺寸、形状及厚度可调。例如，所述可动镜面105的形状可以为圆形、方形、多边形等规则图形也可以不规则的图形，所述固定支撑结构103的形状可以为圆环形、方环形等，都可根据具体要求进行设置。

作为示例，所述运动空间401为贯通所述基底600的贯通槽。

如图10所示，作为示例，所述可动平台结构211包括上下对应的上可动平台结构206及下可动平台结构210。

作为示例，本实施例的静电驱动MEMS微镜阵列既可以制作1D转动结构，也可以制作2D转动结构，也可以制作带有Piston运动方式的转动结构，适用范围广，灵活性高。

综上所述，本发明提供一种静电驱动MEMS微镜阵列及其制备方法，相比于传统垂直梳齿驱动MEMS微镜阵列，MEMS微镜阵列中的可动微光反射镜结构设置于微驱动器的上方，可以达到很高的占空比；相比于平行平板MEMS微镜阵列，可动镜面的尺寸形状和最大转角不受微驱动器的结构及工艺限制，可制作大转角的MEMS微镜阵列；并且，根据设计需要，可以提供不同形状及不同尺寸的可动微光反射镜结构，具有灵活度高、占空比高、角度大、可集成度高等突出特点，应用范围更广。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (16)

1.一种静电驱动MEMS微镜阵列的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括：

提供第一硅片，刻蚀所述第一硅片的下表面形成N个未释放的微光反射镜，每个未释放的所述微光反射镜包括一个固定支撑结构，且N个所述固定支撑结构与一个镜面连接，N≥2；

提供具有双层硅器件层的SOI硅结构，包括底层衬底层、第二氧化层、第二硅器件层、第一氧化层及第一硅器件层；

刻蚀所述第一硅器件层及所述第一氧化层，在所述第一硅器件层形成N组上驱动结构及隔离相邻两组所述上驱动结构的上隔离槽，其中，每组所述上驱动结构包括一个未释放的上可动平台结构及其外侧的上梳齿结构，所述上隔离槽贯穿所述第一硅器件层及所述第一氧化层，N≥2；

将所述第一硅片与所述SOI硅结构进行硅-硅键合，形成第一中间体结构，其中N个所述固定支撑结构与N个未释放的所述上可动平台结构一一对应键合；

去除所述底层衬底层及所述第二氧化层，以显露所述第二硅器件层；

刻蚀所述第二硅器件层，在所述第二硅器件层形成：N组下梳齿结构、隔离相邻两组所述下梳齿结构的下隔离槽、每组所述上梳齿结构的第一上电极引线槽及位于所述第一上电极引线槽两侧的电极隔离槽，所述下隔离槽与所述上隔离槽贯通形成隔离相邻两个静电驱动MEMS微镜的隔离槽，N≥2；

刻蚀N组所述上梳齿结构及N组所述下梳齿结构之间的所述第一氧化层；

提供第二硅片，刻蚀所述第二硅片形成：N个运动空间、贯通所述第二硅片的第二上电极引线槽和下电极引线槽，然后于所述第二硅片的表面、所述第二上电极引线槽及所述下电极引线槽的表面形成绝缘层，N≥2；

将所述第一中间体结构的下表面与所述第二硅片的上表面进行硅-绝缘层键合，形成第二中间体结构，其中，所述第一上电极引线槽与所述第二上电极引线槽对齐贯通形成上电极引线槽，每个运动空间用于每组所述上梳齿结构、下梳齿结构及所述上可动平台结构的运动间隙；

对所述第二中间体结构的上表面进行刻蚀，形成N个可动微光反射镜结构，每个所述可动微光反射镜结构包括一个可动镜面及与其连接的一个所述固定支撑结构；

于N个所述可动镜面上形成镜面反射层，于所述上电极引线槽及所述下电极引线槽的内侧壁及底部形成焊盘。

2.根据权利要求1所述的静电驱动MEMS微镜阵列的制备方法，其特征在于：所述第一硅片及所述第二硅片采用双抛硅片，所述SOI硅结构采用低阻硅片。

3.根据权利要求1所述的静电驱动MEMS微镜阵列的制备方法，其特征在于：所述第一硅片为单器件层SOI硅片，其中，器件层用以形成所述镜面，衬底层及埋氧层用以形成所述固定支撑结构。

4.根据权利要求1所述的静电驱动MEMS微镜阵列的制备方法，其特征在于：具有双层硅器件层的所述SOI硅结构是采用具有双层硅器件层的三层硅结构的单个SOI硅片制作的；或具有双层硅器件层的所述SOI硅结构是由两个单器件层SOI硅片键合形成的；或具有双层硅器件层的所述SOI硅结构是单个单器件层SOI硅片，衬底层为所述第二硅器件层，器件层为所述第一硅器件层。

5.根据权利要求1所述的静电驱动MEMS微镜阵列的制备方法，其特征在于：在所述第二硅器件层形成N组未释放的下梳齿结构时还包括形成N组下可动平台结构的步骤，所述下可动平台结构与所述上可动平台结构上下对应。

6.根据权利要求1所述的静电驱动MEMS微镜阵列的制备方法，其特征在于：所述运动空间为贯通所述绝缘层及所述第二硅片的贯通槽。

7.根据权利要求1所述的静电驱动MEMS微镜阵列的制备方法，其特征在于：N个所述可动镜面和/或所述固定支撑结构的尺寸、厚度及形状可调。

8.根据权利要求1所述的静电驱动MEMS微镜阵列的制备方法，其特征在于：采用氧化工艺于所述第二硅片的表面、所述第二上电极引线槽及所述下电极引线槽的表面形成所述绝缘层。

9.一种静电驱动MEMS微镜阵列，其特征在于，所述微镜阵列至少包括：N个静电驱动MEMS微镜及隔离相邻两个所述静电驱动MEMS微镜的隔离槽；

每个所述静电驱动MEMS微镜包括：

可动微光反射镜结构，包括可动镜面及与其连接的所述固定支撑结构；

位于所述可动微光反射镜结构下方的可动平台结构，且与所述固定支撑结构键合；

设置于所述可动平台结构外侧的上梳齿结构及下梳齿结构，所述上梳齿结构及下梳齿结构中梳齿的间隙相对，所述上梳齿结构及下梳齿结构驱动所述可动平台结构带动所述可动微光反射镜结构运动，所述下梳齿结构的一侧形成有所述上梳齿结构的第一上电极引线槽及位于所述第一上电极引线槽两侧的电极隔离槽；

带有运动空间的基底，且与所述下梳齿结构键合，所述运动空间用于所述上梳齿结构、下梳齿结构及所述可动平台结构的运动间隙，所述基底上形成有贯穿所述基底的第二上电极引线槽和下电极引线槽，所述第一上电极引线槽与所述第二上电极引线槽对齐贯通形成上电极引线槽；

位于所述可动镜面表面的镜面反射层、位于所述上电极引线槽及所述下电极引线槽的内侧壁及底部的焊盘。

10.根据权利要求9所述的静电驱动MEMS微镜阵列，其特征在于：所述可动微光反射镜结构及所述基底采用双抛硅片，所述上梳齿结构及下梳齿结构采用低阻硅片。

11.根据权利要求9所述的静电驱动MEMS微镜阵列，其特征在于：所述可动微光反射镜结构采用单器件层SOI硅片制成，其中，器件层用以形成所述可动镜面，衬底层及埋氧层用以形成所述固定支撑结构。

12.根据权利要求9所述的静电驱动MEMS微镜阵列，其特征在于：所述上梳齿结构及下梳齿结构采用具有双层硅器件层的SOI硅结构制成，具有双层硅器件层的所述SOI硅结构包括底层衬底层、第二氧化层、第二硅器件层、第一氧化层及第一硅器件层，其中，所述第二硅器件层用以形成所述下梳齿结构，所述第一硅器件层用以形成上梳齿结构。

13.根据权利要求9所述的静电驱动MEMS微镜阵列，其特征在于：所述可动镜面和/或所述固定支撑结构的尺寸、形状及厚度可调。

14.根据权利要求9所述的静电驱动MEMS微镜阵列，其特征在于：所述运动空间为贯通所述基底的贯通槽。

15.根据权利要求9所述的静电驱动MEMS微镜阵列，其特征在于：所述可动平台结构包括上下对应的上可动平台结构及下可动平台结构。

16.根据权利要求9所述的静电驱动MEMS微镜阵列，其特征在于：所述静电驱动MEMS微镜阵列用于制作1D转动结构、2D转动结构或带有Piston运动方式的转动结构。

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