CN113965691B - 移动机构及其形成方法、驱动方法、电子设备和成像装置 - Google Patents

移动机构及其形成方法、驱动方法、电子设备和成像装置 Download PDF

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Abstract

一种移动机构及其形成方法、驱动方法、电子设备和成像装置,移动机构包括:固定平台;横向驱动电极,位于固定平台上;横向可动电极,相对于横向驱动电极横向排布且有预设间距,包括与横向驱动电极相对的第一横向可动电极;第一纵向驱动电极,位于固定平台上;纵向可动电极,相对于第一纵向驱动电极纵向排布且连接横向可动电极;导线,一端固定,另一端与横向可动电极或纵向可动电极固定电性连接;第一吸合电极,位于横向可动电极上方,第一吸合电极通过隔离层与第一横向可动电极固定连接;可移动平台,包括第二吸合电极和可动极板,第二吸合电极在纵向上与第一吸合电极相对设置。本发明移动机构的移动精度高。

Description

移动机构及其形成方法、驱动方法、电子设备和成像装置
技术领域
本发明实施例涉及半导体制造领域,尤其涉及一种移动机构及其形成方法、驱动方法、电子设备和成像装置。
背景技术
在一些电子终端中,通常会需要让其中的某些部件发生平移、竖直移动或者倾斜,进而实现某些特殊功能,例如:实现光学防抖(Optical image stabilization,OIS)、超分辨(Super-Resolution,SR)。
光学防抖是依靠特殊的镜头或者感光元件最大程度的降低操作者在使用过程中由于抖动或者物体发生移动造成影像不稳定。目前一种光学防抖技术通常是在镜头内的陀螺仪侦测到微小的移动,并且会将信号传至微处理器立即计算需要补偿的位移量,然后通过补偿镜片组,根据抖动方向及位移量加以补偿,从而有效的克服因相机的振动产生的影像模糊。
还有一些光学防抖技术是在一些具有镜头模组的摄像机、照相机和手机等各种电子终端中,通常会通过VCM马达(Voice Coil Actuator/Voice Coil Motor,音圈马达)等驱动机构来使得可移动透镜,在光轴方向上位移以聚焦或变焦,或者,在垂直于光轴方向的方向上位移以防止光学抖动。
图像超分辨率重建技术是利用一组低质量、低分辨率图像(或运动序列)来产生单幅高质量、高分辨率的图像。图像超分辨率重建应用领域及其宽广,在军事、医学、公共安全、计算机视觉等方面都存在着重要的应用前景。在计算机视觉领域,图像超分辨率重建技术有可能使图像实现从检出水平向识别水平的转化,或更进一步实现向细辨水平的转化。
发明内容
本发明实施例解决的问题是提供一种移动机构及其形成方法、驱动方法、电子设备和成像装置,提高移动机构的移动精度。
为解决上述问题,本发明实施例提供一种移动机构,包括:固定平台,与所述固定平台的表面相平行的方向为横向,与所述固定平台的表面相垂直的方向为纵向;横向驱动电极,位于所述固定平台上;横向可动电极,相对于所述横向驱动电极横向排布且具有预设间距,所述横向可动电极包括与所述横向驱动电极相对的第一横向可动电极;第一纵向驱动电极,位于所述固定平台上;纵向可动电极,相对于所述第一纵向驱动电极纵向排布,所述纵向可动电极和所述第一纵向驱动电极能够静电吸合,其中,所述横向可动电极与所述纵向可动电极相连接;导线,所述导线的一端固定,另一端与所述横向可动电极或所述纵向可动电极固定电性连接,且支撑所述横向可动电极和所述纵向可动电极能够处于悬空状态;第一吸合电极,位于所述横向可动电极上方,所述第一吸合电极通过隔离层与所述第一横向可动电极固定连接;可移动平台,用于支撑被移动部件,所述可移动平台包括第二吸合电极、以及位于所述第二吸合电极上的可动极板,所述第二吸合电极在所述纵向上与所述第一吸合电极相对设置。
相应的,本发明实施例还提供一种移动机构的形成方法,包括:提供固定平台,包括工作区,与所述固定平台的表面相平行的方向为横向,与所述固定平台的表面相垂直的方向为纵向;在所述工作区的所述固定平台上形成第一纵向驱动电极;在所述固定平台上形成支撑柱,所述工作区的支撑柱与所述第一纵向驱动电极相隔离;在所述支撑柱的侧面形成横向驱动电极;形成保形覆盖所述支撑柱、横向驱动电极和第一纵向驱动电极的第一牺牲层,位于所述横向驱动电极侧面的所述第一牺牲层的厚度为预设间距;在所述工作区中,形成位于所述第一牺牲层上的导电层,所述导电层包括一端固定的导线、与所述第一纵向驱动电极相对且连接所述导线的纵向可动电极、以及与所述横向驱动电极相对且连接所述纵向可动电极的横向可动电极,其中,所述横向可动电极包括与所述支撑柱侧面相对的第一横向可动电极;形成覆盖所述第一牺牲层和导电层的第二牺牲层,所述第二牺牲层与所述导电层的顶面相齐平;形成覆盖所述支撑柱顶面上方的所述导电层和第二牺牲层的隔离层;在所述工作区中,在所述导电层顶面上方的所述隔离层上形成第一吸合电极;形成覆盖所述第二牺牲层和第一吸合电极的第三牺牲层;在所述工作区的第三牺牲层上形成可移动平台,所述可移动平台包括第二吸合电极、以及位于所述第二吸合电极上的可动极板;形成所述可移动平台后,去除所述第三牺牲层、第二牺牲层和第一牺牲层。
相应的,本发明实施例还提供一种前述移动机构的驱动方法,包括:执行第一初始驱动处理,使所述第一横向可动电极和横向驱动电极均处于浮接状态,并向所述第一吸合电极加载第一驱动信号,向所述第二吸合电极加载第二驱动信号,使所述第一吸合电极和第二吸合电极之间具有第一静电吸引力,用于使所述第一吸合电极和第二吸合电极吸合;在执行所述第一初始驱动处理之后,执行一次或多次的位移处理,所述位移处理的步骤包括:执行第一子位移处理,使所述第一横向可动电极向相对应的横向驱动电极移动并贴合;在执行所述第一子位移处理后,执行第二子位移处理,固定所述可移动平台,且向所述第一吸合电极加载第三驱动信号、向所述第二吸合电极加载第四驱动信号,使所述第一吸合电极和第二吸合电极脱离,并使所述第一横向可动电极沿背向相对应的横向驱动电极的方向移动两倍的所述预设间距;在执行所述第二子位移处理后,执行第三子位移处理,向所述第一吸合电极加载第五驱动信号,向所述第二吸合电极加载第六驱动信号,使所述第一吸合电极与第二吸合电极之间具有第二静电吸引力,所述第二静电吸引力用于使所述第一吸合电极与第二吸合电极吸合。
相应的,本发明实施例还提供一种电子设备,包括:被移动部件;本发明实施例提供的移动机构。
相应的,本发明实施例还提供一种成像装置,包括:本发明实施例提供的移动机构;被移动部件,固定于所述可移动平台上,所述被移动部件为图像传感器。
与现有技术相比,本发明实施例的技术方案具有以下优点:
本发明实施例提供的移动机构包括:位于固定平台上的横向驱动电极和第一纵向驱动电极;相对于横向驱动电极横向排布且具有预设间距的横向可动电极,所述横向可动电极包括与横向驱动电极相对的第一横向可动电极;相对于所述第一纵向驱动电极纵向排布的纵向可动电极,所述纵向可动电极和第一纵向驱动电极能够静电吸合,所述横向可动电极与纵向可动电极相连接;导线,一端固定,另一端与所述横向可动电极或纵向可动电极固定电性连接,且支撑所述横向可动电极和纵向可动电极能够处于悬空状态;第一吸合电极,位于横向可动电极上方,所述第一吸合电极通过隔离层与第一横向可动电极固定连接;可移动平台,用于支撑被移动部件,所述可移动平台包括第二吸合电极、以及位于所述第二吸合电极上的可动极板,所述第二吸合电极在纵向上与第一吸合电极相对设置;在移动机构用于移动被移动部件的过程中,在所述第一吸合电极和第二吸合电极吸合的情况下,使所述第一横向可动电极向相对应的横向驱动电极移动并贴合,由于所述第一吸合电极通过隔离层与第一横向可动电极固定连接,所述第一横向可动电极相应带动可移动平台横向移动预设间距,随后,固定所述可移动平台,使所述第一吸合电极和第二吸合电极脱离,并使所述第一横向可动电极沿背向相对应的横向驱动电极的方向移动两倍的所述预设间距,即使得第一吸合电极相对于初始位置反向移动预设间距,接着使第一吸合电极与第二吸合电极再次吸合,这相当于使可移动平台移动了两倍的预设间距,由于横向可动电极与横向驱动电极之间具有预设间距,且通过静电力驱动的方式使第一横向可动电极向相对应的横向驱动电极移动、使所述第一横向可动电极沿背向相对应的横向驱动电极的方向移动,因此能够精确控制第一横向可动电极的横向移动距离,相应能够精确控制可移动平台的单次移动步长,从而提高了所述移动机构的移动精度,而且,通过往复进行移动、脱离、反向移动和再次吸合的操作,使所述可移动平台发生周期性的小步长移动累积以实现较大的位移,因此,还使得本发明提供的移动机构具有行程大的优点。
本发明实施例还提供一种成像装置,所述成像装置包括本发明实施例提供的移动机构以及固定于可移动平台上的被移动部件,所述被移动部件为图像传感器;与移动镜头组的方式相比,图像传感器的尺寸更小、重量更低,通过移动图像传感器实现光学防抖,有利于节约成本、提高光学防抖的便利性和稳定性,而且,所述移动机构工作时,能够精确控制移动平台的单次移动步长,且所述移动机构具有行程大、移动精度高、速度快的优点,从而有利于实现对图像传感器的精密平移,以实现超分辨,同时提高所述成像装置用于光学防抖的有效性和精确性,相应提高成像质量。
附图说明
图1是本发明移动机构第一实施例的俯视图;
图2是本发明移动机构第一实施例的剖视图;
图3是本发明移动机构第二实施例的俯视图;
图4是本发明移动机构第三实施例的剖视图;
图5是本发明移动机构第四实施例的剖视图;
图6是本发明移动机构第五实施例的剖视图;
图7是本发明移动机构第六实施例的剖视图;
图8至图26是本发明移动机构的形成方法第一实施例的结构示意图;
图27是本发明移动机构的形成方法第二实施例的结构示意图;
图28是本发明移动机构的形成方法第三实施例的结构示意图;
图29是本发明移动机构的形成方法第四实施例的结构示意图。
图30是本发明电子设备一实施例的示意图。
具体实施方式
由背景技术可知,目前的一种光学防抖方法是通过移动镜头的方式,使得镜头能够对物体成像点发生的位移进行补偿,进而实现光学防抖。但是,镜头的体积和重量通常均较大,通过使镜头发生位移的方式实现光学防抖也越来越困难。而且,目前的移动机构或驱动机构难以实现具有较大行程和较高精度的平移。
为了解决所述技术问题,本发明实施例提供的移动机构包括:位于固定平台上的横向驱动电极和第一纵向驱动电极;相对于横向驱动电极横向排布且具有预设间距的横向可动电极,所述横向可动电极包括与横向驱动电极相对的第一横向可动电极;相对于所述第一纵向驱动电极纵向排布的纵向可动电极,所述纵向可动电极和第一纵向驱动电极能够静电吸合,所述横向可动电极与纵向可动电极相连接;导线,一端固定,另一端与所述横向可动电极或纵向可动电极固定电性连接,且支撑所述横向可动电极和纵向可动电极能够处于悬空状态;第一吸合电极,位于横向可动电极上方,所述第一吸合电极通过隔离层与第一横向可动电极固定连接;可移动平台,用于支撑被移动部件,所述可移动平台包括第二吸合电极、以及位于所述第二吸合电极上的可动极板,所述第二吸合电极在纵向上与第一吸合电极相对设置;在所述移动机构用于移动被移动部件的过程中,在所述第一吸合电极和第二吸合电极吸合的情况下,使所述第一横向可动电极向相对应的横向驱动电极移动并贴合,由于所述第一吸合电极通过隔离层与第一横向可动电极固定连接,所述横向可动电极相应带动可移动平台横向移动预设间距,随后,固定所述可移动平台,使所述第一吸合电极和第二吸合电极脱离,并使所述第一横向可动电极沿背向相对应的横向驱动电极的方向移动两倍的所述预设间距,即使得第一吸合电极相对于初始位置反向移动预设间距,接着使第一吸合电极与第二吸合电极再次吸合,这相当于使可移动平台移动了两倍的预设间距,由于横向可动电极与横向驱动电极之间具有预设间距,且通过静电力驱动的方式使第一横向可动电极向相对应的横向驱动电极移动、使所述第一横向可动电极沿背向相对应的横向驱动电极的方向移动,因此能够精确控制第一横向可动电极的横向移动距离,相应能够精确控制可移动平台的单次移动步长,从而提高了所述移动机构的移动精度,而且,通过往复进行移动、脱离、反向移动和再次吸合的操作,使所述可移动平台发生周期性的小步长移动累积以实现较大的位移,因此,还使得本发明提供的移动机构具有行程大的优点。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
结合参考图1至图2,图1是本发明移动机构第一实施例的俯视图,图2是本发明移动机构第一实施例的剖视图。
其中,为了便于图示,图1仅示意出了固定平台、位移模块和可移动平台,图2仅示意出了两个位移模块。
本发明实施例提供的移动机构用于沿平行于固定平台10表面的方向移动被移动部件。
所述移动机构包括:固定平台10,与所述固定平台10的表面相平行的方向为横向,与所述固定平台10的表面相垂直的方向为纵向;横向驱动电极13,位于所述固定平台10上;横向可动电极19s,相对于所述横向驱动电极13横向排布且具有预设间距d,所述横向可动电极19s包括与所述横向驱动电极13相对的第一横向可动电极19sl;第一纵向驱动电极11b,位于所述固定平台10上;纵向可动电极19b,相对于所述第一纵向驱动电极11b纵向排布,所述纵向可动电极19b和第一纵向驱动电极11b能够静电吸合,其中,所述横向可动电极19s与所述纵向可动电极19b相连接;导线23,所述导线23的一端固定,另一端与所述横向可动电极19s或所述纵向可动电极19b固定电性连接,且支撑所述横向可动电极19s和所述纵向可动电极19b能够处于悬空状态;第一吸合电极22,位于所述横向可动电极19s上方,所述第一吸合电极22通过隔离层21与所述第一横向可动电极19sl固定连接;可移动平台17,用于支撑被移动部件,所述可移动平台17包括第二吸合电极17b、以及位于所述第二吸合电极17b上的可动极板17a,所述第二吸合电极17b在所述纵向上与所述第一吸合电极22相对设置。
在本发明实施提供的移动机构的工作过程中,在所述第一吸合电极22和第二吸合电极17b吸合的情况下,使所述第一横向可动电极19sl向相对应的横向驱动电极13移动并贴合,由于所述第一吸合电极22通过隔离层21与第一横向可动电极19s固定连接,所述第一横向可动电极19s相应带动可移动平台17横向移动预设间距d,随后,固定所述可移动平台17,使所述第一吸合电极22和第二吸合电极17b脱离,并使所述第一横向可动电极19sl沿背向相对应的横向驱动电极13的方向移动两倍的所述预设间距d,即使得第一吸合电极22相对于初始位置反向移动预设间距d,接着使第一吸合电极22与第二吸合电极17b再次吸合,这相当于使可移动平台17移动了两倍的预设间距d,由于横向可动电极19s与横向驱动电极13之间具有预设间距d,且通过加载驱动信号的方式使第一横向可动电极19sl向相对应的横向驱动电极13移动、使所述第一横向可动电极19sl沿背向相对应的横向驱动电极13的方向移动,因此本实施例利用静电力驱动的方式进行移动和反向移动的动作,能够精确控制第一横向可动电极19sl的横向移动距离,从而能够精确控制可移动平台17的单次移动步长,相应提高了所述移动机构的移动精度,而且,通过往复进行移动、脱离、反向移动和再次吸合的操作,使所述可移动平台17发生周期性的小步长移动累积以实现较大的位移,因此,还使得本发明提供的移动机构具有行程大的优点。
而且,所述移动机构能够利用半导体工艺制造形成,这有利于实现批量化生产、较低的工艺成本和较高的集成度,且对工艺线宽能力的要求较低,能够实现亚微米的移动步长。
固定平台10用于为移动机构移动被移动部件提供平台。
本实施例中,所述固定平台10为衬底。在其他实施例中,所述固定平台还可以为其他功能结构。具体地,所述衬底可以为半导体衬底,所述衬底可以通过半导体制造工艺形成。作为一种示例,所述衬底为硅衬底。在其他实施例中,所述衬底的材料还可以为锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟等其他材料。
所述横向驱动电极13位于固定平台10上,横向可动电极19s相对于所述横向驱动电极13横向排布且具有预设间距d,所述横向可动电极19s包括与所述横向驱动电极13相对的第一横向可动电极19sl,所述横向驱动电极13和第一横向可动电极19sl能够静电吸合,从而驱动相对应的第一横向可动电极19sl沿横向移动预设间距d或者移动两倍的预设间距d,进而使可移动平台17发生微小的位移。
本实施例中,横向驱动电极13的材料为导电材料,以便于对横向驱动电极13施加驱动信号。具体地,横向驱动电极13的材料为掺杂有离子的半导体材料(例如,掺杂有离子的多晶硅),从而与半导体制造工艺相兼容,有利于批量化生产以及降低工艺成本。在其他实施例中,横向驱动电极的材料还可以为金属材料,所述金属材料包括铝、铜或钨。
本实施例中,所述横向可动电极19s的材料为导电材料,例如为金属材料或掺杂有离子的半导体材料。对横向可动电极19s的材料的描述,可参考前述对横向驱动电极13的相应描述,在此不再赘述。
本实施例中,所述横向可动电极19s之间相互电隔离,以便于独立地对相应的所述横向可动电极19s加载驱动信号。
所述预设间距d用于控制移动机构的单次移动步长。其中,根据移动机构的移动行程和移动精度的需求,合理设定预设间距d,且预设间距d越小,移动精度越高。
需要说明的是,所述移动机构还包括:第二电极引脚11c,位于固定平台10上,横向驱动电极13与第二电极引脚11c一一对应并相连。横向驱动电极13与第二电极引脚11c实现电连接,从而通过第二电极引脚11c对相对应的横向驱动电极13加载驱动信号。
本实施例中,第二电极引脚11c的材料为导电材料。具体地,所述第二电极引脚11c的材料为金属材料,所述金属材料包括铝、铜或钨。在其他实施例中,第二电极引脚的材料还可以为掺杂有离子的半导体材料。
本实施例中,所述移动机构还包括:支撑柱12,位于固定平台10上。相应的,所述横向驱动电极13固定于支撑柱12的侧面。所述支撑柱12用于为横向驱动电极13起到支撑作用,从而提高横向驱动电极13的机械强度和稳定性。
作为一种示例,所述支撑柱12为条型结构,支撑柱12具有延伸方向,且平行于固定平台10且与支撑柱12的延伸方向相垂直的方向上,支撑柱12具有两个侧面,同一支撑柱12的相对的侧面上分别设置有横向驱动电极13。
具体地,位于同一支撑柱12上的横向驱动电极13构成横向驱动电极组13G。作为一种示例,所述支撑柱12与横向驱动电极组13G一一对应。
相应的,支撑柱12还用于为位于其相对的两个侧面上的横向驱动电极13起到电隔离的作用,便于分别对位于其侧面的横向驱动电极13施加驱动信号。
在其他实施例中,支撑柱还可以为多边形结构,支撑柱包括与多边形的每条边对应的多个侧面。相应地,支撑柱的任意一个侧面上设有横向驱动电极,或者,支撑柱的多个侧面分别设有横向驱动电极,从而使可移动平台在多个横向上均可发生位移。
本实施例中,支撑柱12的材料为介质材料。作为一种示例,支撑柱12的材料为氮化硅。氮化硅的绝缘性能较佳,且氮化硅的硬度较大,有利于提高支撑柱12的机械强度。在另一些实施例中,支撑柱的材料还可以为氧化硅或氮氧化硅等其他合适的介质材料。支撑柱可以通过半导体工艺形成。
在其他实施例中,支撑柱也可以包括:导电柱;介质层,覆盖支撑柱的侧面。相应的,导电柱和横向驱动电极之间通过介质层实现电隔离,从而也能使支撑柱用于对横向驱动电极起到电隔离的作用。其中,导电柱的材料可以为金属材料或掺杂有离子的半导体材料;介质层的材料可以为氮化硅、氧化硅或氮氧化硅等其他合适的介质材料。
所述第一纵向驱动电极11b位于固定平台10上,所述纵向可动电极19b位于第一纵向驱动电极11b上方且相对于第一纵向驱动电极11b纵向排布,且所述横向可动电极19s与纵向可动电极19b相连接,因此,纵向可动电极19b沿纵向发生移动时,相应带动横向可动电极19s沿纵向发生移动,以便于使所述第一吸合电极22与第二吸合电极17b分离。
具体地,在移动机构的工作过程中,当第一吸合电极22带动可移动平台17向移动方向移动预设步长后,需使第一吸合电极22与可移动平台17脱离,并使第一吸合电极22相对于初始位置反向移动预设间距d。因此,当纵向可动电极19b和第一纵向驱动电极11b之间具有电位差时,纵向可动电极19b和第一纵向驱动电极11b之间构成平行板电容器,相应使得纵向可动电极19b在静电吸引力的作用下向第一纵向驱动电极11b靠拢,从而能够更好地使第一吸合电极22和可移动平台17脱离,进而降低在第一吸合电极22反向移动的过程中,第一吸合电极22带动可移动平台17发生移动的概率。
本实施例中,第一纵向驱动电极11b的材料为导电材料,例如为金属材料或掺杂有离子的半导体材料。对第一纵向驱动电极11b的材料的描述,可参考前述对横向驱动电极13的相应描述,在此不再赘述。
需要说明的是,移动机构还包括:第一绝缘层(图未示),位于第一纵向驱动电极11b的顶面。第一绝缘层能够对第一纵向驱动电极11b和纵向可动电极19b之间起到绝缘的作用,从而在移动机构工作时,当第一纵向驱动电极11b和纵向可动电极19b之间具有电位差时,第一纵向驱动电极11b和纵向可动电极19b之间产生静电吸引力,且第一纵向驱动电极11b和纵向可动电极19b之间不会短路。
本实施例中,第一绝缘层的材料为氮化硅。在其他实施例中,绝缘层的材料还可以为氧化硅或氮氧化硅等合适的绝缘材料。
还需要说明的是,移动机构还包括:第二绝缘层(图未示),位于横向驱动电极13的侧壁;或者,第三绝缘层(图未示),位于横向可动电极19s朝向横向驱动电极13的侧面。
以第二绝缘层为例,第二绝缘层用于实现横向可动电极19s和横向驱动电极13之间的绝缘,从而在移动机构工作时,当横向可动电极19s和横向驱动电极13之间具有电位差时,横向可动电极19s和横向驱动电极13之间产生静电吸引力,且横向可动电极19s和横向驱动电极13之间不会短路。同理,第三绝缘层也用于实现横向可动电极19s和横向驱动电极13之间的绝缘。
第二绝缘层和第三绝缘层的材料为介质材料。本实施例中,第二绝缘层和第三绝缘层的材料为氮化硅。在其他实施例中,第二绝缘层和第三绝缘层的材料还可以为氧化硅、氮氧化硅等其他合适的介质材料。
所述导线23用于支撑横向可动电极19s和纵向可动电极19b能够处于悬空状态,从而使横向可动电极19s和纵向可动电极19b能够发生移动。而且,所述导线23的一端固定,另一端与所述横向可动电极19s或纵向可动电极19b固定电性连接,从而使横向可动电极19s和纵向可动电极19b均能够实现移动和归位,且还能够通过导线23对横向可动电极19s或纵向可动电极19b加载驱动信号。此外,所述导线23具有弹性,导线23既能够发生拉伸形变,又能够发生压缩形变,从而使横向可动电极19s或纵向可动电极19b实现可移动的性能。
所述导线23具有一定的宽度,从而使导线23具有一定的机械强度,从而能够支撑横向可动电极19s或纵向可动电极19b。
所述导线23的材料为导电材料。本实施例中,所述导线23的材料为金属材料或掺杂有离子的半导体材料,所述金属材料包括铝、铜或钨。其中,导线23利用半导体工艺所形成,且上述材料的导线23较硬,从而使导线23具有一定的机械强度。
本实施例中,所述导线23为弹簧导线,从而具备可伸缩性能。具体地,所述导线23为Z字型弹簧导线。在其他实施例中,导线也可以为M型弹簧导线或U型弹簧导线。
本实施例中,所述第一吸合电极22通过隔离层21与所述第一横向可动电极19sl固定连接,从而实现第一吸合电极22与第一横向可动电极19sl的物理连接,相应的,在第一横向可动电极19sl发生移动时,能够带动第一吸合电极22发生移动;同时,使得第一吸合电极22与第一横向可动电极19sl之间实现电隔离,从而能够分别对第一吸合电极22和第一横向可动电极19sl加载驱动信号,以保证所述移动机构的正常工作。
例如,使所述第一横向可动电极19sl向相对应的横向驱动电极13移动并贴合,使所述第一吸合电极22带动可移动平台17向移动方向移动单个步长后,需要可移动平台17与第一吸合电极22实现脱离,并使所述第一横向可动电极19sl沿背向相对应的横向驱动电极13移动两倍的所述预设间距d,从而使第一吸合电极22实现反向移动。因此,通过使第一吸合电极22与第一横向可动电极19sl实现电隔离,能够在可移动平台17与第一吸合电极22实现脱离的同时,使第一吸合电极22反向移动。例如,当对第一横向可动电极19sl加载驱动信号的同时,可以使第一吸合电极22呈浮接状态。
其中,所述第一吸合电极22与可移动平台17中的第二吸合电极17b能够静电吸合,因此,通过第一横向可动电极19sl的移动,带动第一吸合电极22发生移动,从而带动可移动平台17发生移动。而且,通过使第一吸合电极22与第二吸合电极17b吸合,从而使第一吸合电极22与第二吸合电极17b实现静电锁位,相应的,能够改善或避免在非工作状态下,可移动平台17发生无定态游荡的问题,从而进一步精确控制被移动部件的位移。此外,所述第一吸合电极22与第二吸合电极17b能够分离,从而使第一吸合电极22能够反向移动。
具体地,沿所述横向,所述第一吸合电极22的两端分别通过所述隔离层21与所述第一横向可动电极19sl固定连接。也就是说,与横向驱动电极组13G相对应的第一横向可动电极19sl固连接同一个第一吸合电极22。
通过使所述第一吸合电极22的两端分别通过所述隔离层21与所述第一横向可动电极19sl固定连接,在移动机构的工作过程中,所述第一横向可动电极19sl的最大横向移动距离为两倍的所述预设间距d,从而有利于进一步精确控制可移动平台17的单次移动步长。
例如,使与所述第一吸合电极22一端固定连接的第一横向可动电极19sl向相对应的横向驱动电极13移动并贴合,以带动可移动平台17横向移动,随后,固定所述可移动平台17,使所述第一吸合电极22和第二吸合电极17b脱离,并使与所述第一吸合电极22另一端固定连接的第一横向可动电极19sl向相对应的横向驱动电极13移动并贴合,从而使得第一吸合电极22相对于初始位置反向移动预设间距d,接着使第一吸合电极22与第二吸合电极17b再次吸合,这相当于使可移动平台17移动了两倍的预设间距d。
本实施例中,所述第一吸合电极22的材料为导电材料。其中,导电材料可以为金属材料或掺杂有离子的半导体材料,所述金属材料包括铝、铜或钨。
本实施例中,横向可动电极19s还包括:第二横向可动电极19sr,其中,所述第一吸合电极22与第二横向可动电极19sr固定电性连接,从而通过第二横向可动电极19sr对第一吸合电极22加载驱动信号。
作为一种示例,与所述第一横向可动电极19sl和横向驱动电极13的排布方向相垂直的方向上,第二横向可动电极19sr位于横向驱动电极13的一侧。
具体地,平行于固定平台10且沿支撑柱12的延伸方向,支撑柱12具有两个端面(未标示),第二横向可动电极19sr与支撑柱12的至少一个端面相对设置。
本实施例中,第二横向可动电极19sr和第一横向可动电极19sl的结构相同,且材料相同。对第二横向可动电极19sr的材料的描述,可参考前述对第一横向可动电极19sl的相应描述,在此不再赘述。
本实施例中,横向可动电极19s的一端连接纵向可动电极19b,另一端连接第一吸合电极22,从而实现纵向可动电极19b、横向可动电极19s和第一吸合电极22的联动,进而使纵向可动电极19b、横向可动电极19s和第一吸合电极22构成可动电极(未标示)。具体地,可动电极与横向驱动电极组13G一一对应,从而使横向驱动电极组13G位于可动电极围成的空间中。
本实施例中,沿所述第一横向可动电极19sl和横向驱动电极13的排布方向,所述第一吸合电极22向所述第一横向可动电极19sl的两侧悬空延伸至所述固定平台10的部分区域上,以增大第一吸合电极22与第二吸合电极17b的接触面积,从而增强第一吸合电极22和第二吸合电极17b之间的静电吸合能力,进而提高第一吸合电极22对可移动平台17的静电锁位能力(即固定能力)。
在其他实施例中,沿所述第一横向可动电极和横向驱动电极的排布方向,第一吸合电极的端面也可以和第一横向可动电极背向支撑柱的侧面相齐平。
所述可移动平台17用于支撑被移动部件,从而在可移动平台17发生移动时,能够带动被移动部件移动,使被移动部件发生位移。本实施例中,可移动平台17指的是能够移动的平台。
所述可移动平台17包括第二吸合电极17b、以及位于所述第二吸合电极17b上的可动极板17a,第二吸合电极17b在纵向上与第一吸合电极22相对设置,所述第二吸合电极17b与第一吸合电极22能够分离或静电吸合。
在移动机构工作时,第一吸合电极22带动第二吸合电极17b发生移动,从而带动可动极板17a发生移动。其中,本实施例的移动机构对应力变形的容忍度较高,与采用具有第一啮合部的第一接合部代替第一吸合电极、采用具有第二啮合部的第二接合部代替第二吸合电极的方案相比,本实施例能够避免因啮合而发生机械性卡死的问题。
第二吸合电极17b的材料为导电材料。本实施例中,第二吸合电极17b的材料为金属材料,所述金属材料材料包括铝、铜或钨。在其他实施例中,第二吸合电极的材料还可以为掺杂有离子的半导体材料。
还需要说明的是,移动机构还包括:第四绝缘层(图未示),位于第一吸合电极22朝向第二吸合电极17b的表面;或者,第五绝缘层(图未示),位于第二吸合电极17b朝向第一吸合电极22的表面。
以第四绝缘层为例,第四绝缘层用于实现第一吸合电极22和第二吸合电极17b之间的绝缘,从而在移动机构工作时,当第一吸合电极22和第二吸合电极17b之间具有电位差时,第一吸合电极22和第二吸合电极17b之间产生静电吸引力,且第一吸合电极22和第二吸合电极17b之间不会短路。同理,第五绝缘层也用于实现第一吸合电极22和第二吸合电极17b之间的绝缘。
第四绝缘层和第五绝缘层的材料为介质材料。本实施例中,第四绝缘层和第五绝缘层的材料可以为氮化硅。在其他实施例中,第四绝缘层和第五绝缘层的材料还可以为氧化硅、氮氧化硅等其他合适的介质材料。
本实施例中,移动机构还包括:固定电极24,位于所述固定平台10上;所述导线23与固定电极24相连。
固定电极24用于使导线23的一端固定,还用于与横向可动电极19s和纵向可动电极19b实现电连接,从而通过固定电极24对横向可动电极19s和纵向可动电极19b加载驱动信号。
本实施例中,固定电极24与导线23一一对应。固定电极24的材料为导电材料。具体地,固定电极24的材料为金属材料或掺杂有离子的半导体材料,金属材料包括铝、铜或钨。
本实施例中,移动机构还包括:位于固定平台10上的第一电极引脚11a,固定电极24与第一电极引脚11a一一对应并相连。固定电极24与第一电极引脚11a实现电连接,从而通过第一电极引脚11a对固定电极24加载驱动信号。
本实施例中,第一电极引脚11a的材料为导电材料。具体地,第一电极引脚11a的材料为金属材料,所述金属材料包括铝、铜或钨。在其他实施例中,第一电极引脚的材料还可以为掺杂有离子的半导体材料。
本实施例中,横向可动电极19s、纵向可动电极19b、导线23和固定电极24为一体型结构,从而提高连接强度和机械强度,而且,在移动机构的形成过程中,可以在同一制程中同时形成横向可动电极19s、纵向可动电极19b、导线23和固定电极24,相应降低了形成移动机构的工艺复杂度。在另一些实施例中,横向可动电极、纵向可动电极、导线和固定电极还可以不为一体型结构。
本实施例中,移动机构包括多个相隔离的位移模块20,位移模块20包括横向驱动电极13、横向可动电极19s、第一纵向驱动电极11b、纵向可动电极19b以及导线23,移动机构中的多个位移模块20在固定平台10上呈阵列式排布。具体地,位移模块20还包括固定电极24和第一吸合电极22。
位移模块20用于驱动可移动平台17沿横向发生平移。其中,移动机构中的多个位移模块20在固定平台10上呈阵列式排布,以便于使移动机构能够在不同方向上对被移动部件实现平移,从而提高所述移动机构的使用灵活性。例如,部分位移模块20用于驱动可移动平台17沿第一横向发生位移,剩余的位移模块20用于驱动可移动平台17沿第二横向发生位移,第一横向与第二横向相垂直。在其他实施例中,根据移动机构的使用需求,多个位移模块在固定平台上还可以为其他类型的排布方式。
作为一种示例,多个位移模块20中的横向驱动电极13与第一横向可动电极19sl的相对方向均相同,从而使可移动平台17实现一维平面的移动。
在其他实施例中,多个位移模块中的横向驱动电极与第一横向可动电极的相对方向相互垂直。具体地,部分位移模块用于驱动可移动平台沿第一横向发生位移,剩余的位移模块用于驱动可移动平台沿第二横向发生位移,第一横向与第二横向相垂直,相应的,部分的位移模块中的横向驱动电极与第一横向可动电极的相对方向与第一横向相同,剩余位移模块中的横向驱动电极与第一横向可动电极的相对方向与第二横向相同。
作为一种示例,在横向驱动电极组13G中,一个横向驱动电极13为第一横向驱动电极13a,另一侧的横向驱动电极13为第二横向驱动电极13b,第一横向驱动电极13a用于驱动相对应的第一横向可动电极19sl沿第一平移方向(如图2中X1方向)发生位移,第二横向驱动电极13b用于驱动相对应的第一横向可动电极19sl沿第二平移方向(如图2中X2方向所示)发生位移,第一平移方向和第二平移方向相反,从而带动可移动平台17能够沿第一平移方向和第二平移方向实现左右移动。
本实施例中,移动机构还包括:锁位轴33,位于至少一个第一吸合电极22的顶部;相应的,可移动平台17朝向锁位轴33的面中具有锁位槽18,锁位槽18与锁位轴33能够分离或相咬合。
其中,具有锁位轴33的位移模块20用于作为锁位模块30。即锁位模块30中不仅包含有位移模块20中的各个部件,还包括锁位轴33。因此,制备锁位模块30的工艺与制备位移模块20的工艺相兼容,工艺简单。
当移动机构不工作时,可移动平台17处于原始位置,此时,锁位轴33与锁位槽18处于同一垂直面上,从而能够通过使锁位槽18与锁位轴33相咬合的方式,对可移动平台17实现物理锁位,保证牢固的锁位,从而改善或避免在非工作状态下,可移动平台17发生无定态游荡的问题,进而进一步精确控制被移动部件的位置。
而且,在锁位模块30中,能够通过静电吸引或静电排斥的方式调整横向可动电极19sl和相对应的横向驱动电极13的间距,根据实际情况平移第一吸合电极22,从而实现锁位槽18与锁位轴33的对准。
当移动机构工作时,使锁位轴33下方的纵向可动电极19b和第一纵向驱动电极11b在静电吸引力的作用下相吸合,从而使锁位槽18与锁位轴33分离,进而使可移动平台17能够沿横向移动。
本实施例中,锁位轴33的材料为介质材料。锁位模块30用于和可移动平台17实现物理锁位,因此,即使锁位轴33的材料为介质材料,也能够实现可移动平台17和锁位模块30的锁位。具体地,锁位轴33的材料可以为氮化硅、氧化硅或氮氧化硅等合适的介质材料。在其他实施例中,锁位轴的材料也可以为导电材料,从而不仅实现物理锁位,还能够通过第二吸合电极和锁位轴实现静电吸合的方式,使可移动平台和锁位轴实现静电锁位。其中,导电材料可以为金属材料或掺杂有离子的半导体材料。
本实施例中,移动机构还包括:围壁结构16,位于固定平台10上,围壁结构16围成空腔14,横向可动电极19s和可移动平台17位于空腔14中。
所述围壁结构16用于限定可移动平台17沿横向的可移动范围,围壁结构16还用于对横向可动电极19s和可移动平台17起到保护的作用,防止横向可动电极19s和可移动平台17受到外界环境的影响。
本实施例中,围壁结构16和第二吸合电极17b有设置有柔性导线32。柔性导线32用于实现第二吸合电极17b与外部电路之间的电连接,从而在移动机构工作时,能够对第二吸合电极17b加载驱动信号。具体地,柔性导线32通过围壁结构16与外部电路之间实现电连接。
具体地,围壁结构16上可以设置有电极引脚(图未示),柔性导线32的一端与该电极引脚相连,另一端与第二吸合电极17b相连。所述电极引脚用于实现第二吸合电极17b与外部电路之间的电连接。
本实施例中,柔性导线32为弹簧导线,从而使第二吸合电极17b与围壁结构16之间为柔性连接,进而使第二吸合电极17b能够通过柔性导线32顺利发生移动。具体地,柔性导线32可以为Z字形弹簧导线。
本实施例中,移动机构还包括:顶部限位结构15,位于围壁结构16远离固定平台10的一端,且悬空延伸至可移动平台17的部分区域上。顶部限位结构15用于限定可移动平台17沿纵向的可移动范围。
参考图3,示出了本发明移动机构第二实施例的俯视图。其中,为了便于图示,图3仅示意出了固定平台、位移模块和可移动平台。
本发明实施例与前述实施例的相同之处在此不再赘述,本发明实施例与前述实施例的不同之处在于:多个位移模块60中的横向驱动电极(图未示)与第一横向可动电极(图未示)的相对方向相互垂直。
本实施例中,移动机构包括多个相隔离的位移模块60,多个位移模块60在固定平台64上呈阵列式排布。其中,部分位移模块60用于驱动可移动平台63沿第一横向(如图3中X方向所示)发生位移,剩余的位移模块60用于驱动可移动平台63沿第二横向(如图3中Y方向所示)发生位移,所述第一横向与第二横向相垂直,相应的,部分的位移模块60中的横向驱动电极与第一横向可动电极的相对方向与第一横向相同,剩余位移模块60中的横向驱动电极与第一横向可动电极的相对方向与第二横向相同。
通过上述位移模块60的排布方式,从而使移动机构中的可移动平台63既可以沿着第一横向移动,又可以沿着第二横向移动,且通过控制可移动平台63沿第一横向的移动次数,以及沿第二横向的移动次数,从而使可移动平台实现二维平面内的位移。
例如,位移模块60包括第一位移模块61和第二位移模块62,在第一位移模块61中,横向驱动电极与第一横向可动电极的相对方向为第一横向,在第二位移模块62中,横向驱动电极与第一横向可动电极的相对方向为第二横向。
对本实施例所述移动机构的具体描述,可参考前述实施例中的相应描述,本实施例在此不再赘述。
参考图4,示出了本发明移动机构第三实施例的剖视图。
本发明实施例与前述实施例的相同之处在此不再赘述,本发明实施例与前述实施例的不同之处在于:移动机构还包括:第二纵向驱动电极44,位于支撑柱45的顶面,第二纵向驱动电极44与横向驱动电极(未标示)相隔离,第二纵向驱动电极44和第一吸合电极41能够静电吸合。
其中,第二纵向驱动电极44与横向驱动电极相隔离,从而能够分别对第二纵向驱动电极44与横向驱动电极加载驱动信号。
在移动机构的工作过程中,当第一吸合电极41带动可移动平台(未标示)向移动方向移动单个步长后,固定所述可移动平台45,使第一吸合电极41和可移动平台中的第二吸合电极脱离,并使第一吸合电极41相对于初始位置反向移动预设间距。因此,使第一吸合电极41和第二纵向驱动电极44之间具有电位差时,第一吸合电极41和第二纵向驱动电极44之间也会构成平行板电容器,相应使得第一吸合电极41在静电吸引力的作用下向第二纵向驱动电极44靠拢。
因此,通过在支撑柱45的顶面设置第二纵向驱动电极44,以提高对第一吸合电极41的下拉能力和效率,从而能够更快地使第二吸合电极和第一吸合电极41分离。
同理,在移动机构工作时,锁位模块(未标示)呈下拉状态,从而与可移动平台实现解锁,进而使可移动平台能够沿横向发生移动。因此,通过在支撑柱45的顶面设置第二纵向驱动电极44,还能提高对锁位模块中的第一吸合电极41的下拉能力和效率,从而能够更快地实现可移动平台与锁位模块的解锁。
本实施例中,第二纵向驱动电极44的材料为导电材料,例如为金属材料或掺杂有离子的半导体材料。对第二纵向驱动电极44的材料的描述,可参考前述实施例中对横向驱动电极的相应描述,在此不再赘述。
相应的,本实施例中,第二绝缘层(图未示)还位于第二纵向驱动电极44的顶部。
需要说明的是,为了便于图示,图4中未示意出第二横向可动电极。
对本实施例所述移动机构的具体描述,可参考前述实施例中的相应描述,本实施例在此不再赘述。
参考图5,示出了本发明移动机构第四实施例的剖视图。为了便于图示,图5仅示出了一个位移模块的剖视图。
本发明实施例与前述实施例的相同之处在此不再赘述,本发明实施例与前述实施例的不同之处在于:沿支撑柱51的高度方向,支撑柱51包括多个堆叠的子支撑柱(未标示)。
在半导体工艺中,每一个子支撑柱具有工艺可接受的高度最大值,因此,通过设定子支撑柱的数量,可调整支撑柱51的总高度,从而在工艺可实现的基础上,增大支撑柱51的总高度,这相应增大了支撑柱51的侧面表面积,从而增大横向驱动电极52的侧壁表面积,进而增大横向驱动电极52与相对应的第一横向可动电极53之间的静电吸合力,相应提高移动机构在平移时的静电驱动力,提高了移动速度。
作为一种示例,支撑柱51包括两个堆叠的子支撑柱,分别为第一子支撑柱51b以及位于第一子支撑柱51b顶部的第二子支撑柱51t。在其他实施例中,根据实际需求,子支撑柱的数量还可以为三个,或者多于三个。
对本实施例所述移动机构的具体描述,可参考前述实施例中的相应描述,本实施例在此不再赘述。
参考图6,示出了本发明移动机构第五实施例的剖视图。为了便于图示,图6仅示出了一个位移模块的剖视图。
本发明实施例与前述实施例的相同之处在此不再赘述,本发明实施例与前述实施例的不同之处在于:支撑柱61包括:第一子支撑柱61a、以及悬空设置于第一子支撑柱61a上方的第二子支撑柱61b,第二子支撑柱61b在横向上位述第一子支撑柱61a的两侧;其中,位于第一子支撑柱61a侧面的横向驱动电极63,经由位于第一子支撑柱61a侧面同一侧的第二子支撑柱61b的底面62,与位于第二子支撑柱61b背向另一个第二子支撑柱61b的侧面的横向驱动电极63相连。
作为一种示例,位于第一子支撑柱61a和第二子支撑柱61b中同一侧的侧壁上的横向驱动电极63为第一横向驱动电极63R,位于第一子支撑柱61a和第二子支撑柱61b中另一侧的侧壁上的横向驱动电极63为第二横向驱动电极3L。
在半导体工艺中,每一个子支撑柱具有工艺可接受的高度最大值,因此,通过第一子支撑柱61a和第二子支撑柱61b,在工艺可实现的基础上,增加了横向驱动电极63的侧壁表面积,进而增大横向驱动电极63与相对应的第一横向可动电极64之间的静电吸合力,相应提高移动机构在移动时的静电驱动力,提高了移动速度。
本实施例中,第二子支撑柱61b包括内侧面(未标示)以及与内侧面相对的外侧面(未标示),两个第二子支撑柱61b的内侧面相对设置。位于内侧面的横向驱动电极63与位于外侧面的横向驱动电极63相隔离、位于内侧面的横向驱动电极63与位于底面62的横向驱动电极63相隔离,从而能够对位于同一第二子支撑柱61b的相对侧面上的横向驱动电极63分别加载驱动信号。
对本实施例所述移动机构的具体描述,可参考前述实施例中的相应描述,本实施例在此不再赘述。
参考图7,示出了本发明移动机构第六实施例的剖视图。
本发明实施例与前述实施例的相同之处在此不再赘述,本发明实施例与前述实施例的不同之处在于:可移动平台72上方悬空固定有第三纵向驱动电极70a,第三纵向驱动电极70a朝向可移动平台72;可移动平台72还包括固定于可动极板72a上的第三吸合电极72b,第三吸合电极72b与第三纵向驱动电极70a能够分离和吸合。
横向可动电极(未标示)带动可移动平台72横向移动单个步长后,通过使第三吸合电极72b与第三纵向驱动电极70a吸合,从而通过第三纵向驱动电极70a固定可移动平台72,在这种情况下,同步下拉横向可动电极和纵向可动电极(未标示),从而使所有第一吸合电极与第二吸合电极分离,使得所有第一吸合电极相对于初始位置反向移动预设间距,进而提高消除静电锁位以及重新静电吸合的效率。
具体地,在移动机构工作时,当第三吸合电极72b与第三纵向驱动电极70a之间具有电位差时,第三吸合电极72b和第三纵向驱动电极70a能够静电吸合。
本实施例中,所述第三纵向驱动电极70a位于顶部限位结构70b朝向可移动平台72的面上。
第三吸合电极72b的材料为导电材料。本实施例中,第三吸合电极72b的材料为金属材料,金属材料包括铝、铜或钨。在其他实施例中,第三吸合电极的材料还可以为掺杂有离子的半导体材料。
本实施例中,第三纵向驱动电极70a也为导电材料。具体地,第三纵向驱动电极70a的材料为金属材料或掺杂有离子的半导体材料。
需要说明的是,移动机构还包括:第六绝缘层(图未示),位于第三吸合电极72b的顶面;或者,第七绝缘层(图未示),位于第三纵向驱动电极70a朝向第三吸合电极72b的表面。
以第六绝缘层为例,第六绝缘层用于实现第三吸合电极72b和第三纵向驱动电极70a之间的绝缘,从而在移动机构工作时,当第三吸合电极72b和第三纵向驱动电极70a之间具有电位差时,第三吸合电极72b和第三纵向驱动电极70a之间产生静电吸引力,且第三吸合电极72b和第三纵向驱动电极70a之间不会短路。同理,第七绝缘层也用于实现第三吸合电极72b和第三纵向驱动电极70a之间的绝缘。
第六绝缘层和第七绝缘层的材料为介质材料。本实施例中,第六绝缘层和第七绝缘层的材料可以为氮化硅。在其他实施例中,第六绝缘层和第七绝缘层的材料还可以为氧化硅、氮氧化硅等其他合适的介质材料。
对本实施例所述移动机构的具体描述,可参考前述实施例中的相应描述,本实施例在此不再赘述。
相应的,本发明实施例还提供一种移动机构的形成方法。
图8至图26是本发明移动机构的形成方法第一实施例的结构示意图。
参考图8,提供固定平台100,包括工作区100a,与所述固定平台100的表面相平行的方向为横向,与所述固定平台100的表面相垂直的方向为纵向。
所述形成方法用于形成移动机构,工作区100a为移动机构的可移动区域。
固定平台100用于为移动机构的形成提供工艺平台。
本实施例中,固定平台100为衬底。在其他实施例中,固定平台还可以为其他功能结构。具体地,衬底可以为半导体衬底,衬底可以通过半导体制造工艺形成。作为一种示例,衬底为硅衬底。在其他实施例中,衬底的材料还可以为锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟等其他材料。
本实施例中,固定平台100还包括环绕工作区100a的限位区100b。
后续在固定平台100的限位区100b中形成围壁结构,在移动机构的工作过程中,围壁结构用于限定可移动平台在沿平行于固定平台100表面方向上的可移动范围。
需要说明的是,为了便于图示,本实施例仅示出了部分的工作区100a和部分的限位区100b。
结合参考图8和图9,在所述工作区100a的固定平台100上形成第一纵向驱动电极111、以及覆盖第一纵向驱动电极111的绝缘层120(如图9所示)。
后续还会在所述第一纵向驱动电极111上方形成纵向可动电极,所述第一纵向驱动电极111和纵向可动电极能够静电吸合,从而通过所述第一纵向驱动电极111下拉纵向可动电极。
在移动机构的工作过程中,绝缘层120能够对第一纵向驱动电极111和纵向可动电极之间起到绝缘的作用,从而在移动机构工作时,当第一纵向驱动电极111和纵向可动电极之间具有电位差时,第一纵向驱动电极111和纵向可动电极之间产生静电吸引力,且第一纵向驱动电极111和纵向可动电极之间不会短路。而且,在后续的刻蚀工艺过程中,绝缘层120能够对第一纵向驱动电极111起到保护作用。
本实施例中,绝缘层120的材料为氮化硅。在其他实施例中,绝缘层的材料还可以为氧化硅或氮氧化硅等合适的绝缘材料。
本实施例中,形成第一纵向驱动电极111和覆盖第一纵向驱动电极111的绝缘层120的步骤包括:如图8所示,在固定平台100上形成第一子绝缘层121;在第一子绝缘层121中形成露出固定平台100的电极开口124;如图9所示,在电极开口124中形成第一纵向驱动电极111;形成覆盖第一子绝缘层121和第一纵向驱动电极111的第二子绝缘层122,第二子绝缘层122和第一子绝缘层121用于构成绝缘层120。
具体地,利用依次进行的沉积工艺和平坦化工艺(例如,化学机械研磨工艺),在电极开口124中形成第一纵向驱动电极111。
在其他实施例中,也可以在固定平台上形成第一纵向驱动电极之后,形成覆盖第一纵向驱动电极的绝缘层。相应的,形成第一纵向驱动电极的步骤包括:形成覆盖固定平台的纵向电极材料层;对纵向电极材料层进行图形化处理(例如,刻蚀处理),形成第一纵向驱动电极。
本实施例中,第一纵向驱动电极111的材料为导电材料。具体地,第一纵向驱动电极111的材料为金属材料,包括铝、铜或钨。在其他实施例中,第一纵向驱动电极的材料还可以为掺杂有离子的半导体材料。
本实施例中,在形成第一纵向驱动电极111的步骤中,还在工作区100a的固定平台100上形成第一电极引脚113和第二电极引脚112。具体地,第一电极引脚113和第二电极引脚112形成于电极开口124中。
第一电极引脚113用于与后续形成的固定电极一一对应并相连。固定电极与第一电极引脚113实现电连接,从而通过第一电极引脚113对固定电极加载驱动信号。
第二电极引脚112用于与后续形成的横向驱动电极一一对应并相连。横向驱动电极与第二电极引脚112实现电连接,从而通过第二电极引脚112对相对应的横向驱动电极加载驱动信号。
需要说明的是,第一纵向驱动电极111、第一电极引脚113和第二电极引脚112之间相互隔离,从而避免第一纵向驱动电极111、第一电极引脚113和第二电极引脚112之间互相短路,进而保证位移模块能够正常工作。
还需要说明的是,固定平台100还包括限位区100b,因此,所述绝缘层120覆盖限位区100b的固定平台100。
继续参考图9,形成绝缘层120后,形成方法还包括:在绝缘层120中形成互连开口123,互连开口123底部露出第二电极引脚112。
后续会在工作区100a的固定平台100上形成与第一纵向驱动电极111相隔离的支撑柱,还会在支撑柱的侧面形成横向驱动电极,通过先形成互连开口123,以便于后续形成横向驱动电极时,横向驱动电极能够形成于互连开口123中并与第二电极引脚112相连。而且,通过在形成支撑柱之前形成互连开口123,有利于降低形成互连开口123时的光刻工艺的工艺难度。
本实施例中,利用干法刻蚀工艺(例如,各向异性的干法刻蚀工艺),刻蚀绝缘层120。干法刻蚀工艺具有各向异性刻蚀的特性,有利于提高互连开口123的侧壁形貌质量以及平行于固定平台100表面方向的尺寸精度。
参考图10,在固定平台100上形成支撑柱130,所述工作区100a的支撑柱130与所述第一纵向驱动电极111相隔离。
后续在所述支撑柱130的侧面形成横向驱动电极,所述支撑柱130用于为横向驱动电极起到支撑作用,从而提高横向驱动电极的机械强度和稳定性。
作为一种示例,所述支撑柱130为条型结构,支撑柱130具有延伸方向,沿支撑柱130的延伸方向,支撑柱130具有两个相对的端面,与支撑柱130的延伸方向相垂直的方向上,支撑柱130具有相对的两个侧面。
相应的,所述支撑柱130还用于为位于其侧面的横向驱动电极起到电隔离的作用,便于分别对位于其侧面的横向驱动电极施加驱动信号。
本实施例中,支撑柱130的材料为介质材料。作为一种示例,支撑柱130的材料为氮化硅。在另一些实施例中,支撑柱的材料还可以为氧化硅或氮氧化硅等其他合适的介质材料。具体地,利用依次进行的沉积工艺和刻蚀工艺,形成支撑柱130。
在其他实施例中,形成支撑柱的步骤包括:利用依次进行的沉积工艺和刻蚀工艺,在第一纵向驱动电极侧部的绝缘层上形成导电柱;形成保形覆盖导电柱和绝缘层的介质膜;采用各向异性的刻蚀工艺刻蚀介质膜,保留导电柱侧面的剩余介质膜作为介质层。相应的,导电柱和横向驱动电极之间通过介质层实现电隔离,也能使支撑柱用于对横向驱动电极起到电隔离的作用。
需要说明的是,支撑柱130还形成于限位区100b的绝缘层120上。限位区100b中的支撑柱130用于作为围壁结构的一部分。
还需要说明的是,在其他实施例中,也可以在形成支撑柱之后,形成互连开口。
参考图11,在支撑柱130的侧面形成横向驱动电极140。
横向驱动电极140与后续形成的横向可动电极相对设置,在移动机构的工作过程中,横向驱动电极140用于驱动横向可动电极沿平行于固定平台100表面的方向发生位移。
本实施例中,位于支撑柱130一侧的横向驱动电极140作为第一横向驱动电极140a,位于支撑柱130另一侧的横向驱动电极140作为第二横向驱动电极140b,第一横向驱动电极140a用于驱动横向可动电极沿第一平移方向发生位移,第二横向驱动电极140b用于驱动横向可动电极沿第二平移方向发生位移。其中,第一平移方向和第二平移方向相反,从而带动可移动平台左右移动。
具体地,形成横向驱动电极140的步骤包括:形成驱动电极材料层(图未示),驱动电极材料层保形覆盖支撑柱130、绝缘层120和第二电极引脚112;对驱动电极材料层进行刻蚀处理,保留位于支撑柱130的侧面以及互连开口123中的驱动电极材料层作为横向驱动电极140。
其中,在刻蚀处理的过程中,可以利用光罩定义驱动电极材料层中需要被刻蚀的区域,从而使得位于支撑柱130的侧面以及互连开口123中的驱动电极材料层被保留。
横向驱动电极140还形成在互连开口123中并与第二电极引脚112相连,从而使横向驱动电极140与第二电极引脚112实现电连接。
本实施例中,横向驱动电极140的材料为导电材料。具体地,横向驱动电极140的材料为掺杂有离子的半导体材料,从而能够与半导体制造工艺相兼容。在其他实施例中,所述横向驱动电极的材料还可以为金属材料,所述金属材料包括铝、铜或钨。
参考图12,形成保形覆盖支撑柱130、横向驱动电极140和第一纵向驱动电极111的第一牺牲层150,位于横向驱动电极140侧面的第一牺牲层150的厚度T为预设间距。
后续在所述工作区100a中,形成位于第一牺牲层150上的导电层,所述导电层包括一端固定的导线、与所述第一纵向驱动电极111相对且连接所述导线的纵向可动电极、以及与所述横向驱动电极140相对且连接所述纵向可动电极的横向可动电极,所述横向可动电极包括与所述支撑柱130侧面相对的第一横向可动电极,因此,后续通过去除第一牺牲层150的方式,即可使导线、纵向可动电极和横向可动电极悬空设置于支撑柱130、横向驱动电极140和固定平台100上方。
因此,第一牺牲层150的材料为易于被去除的材料,且第一牺牲层150和绝缘层120之间具有较高的刻蚀选择比,从而降低去除第一牺牲层150的工艺难度,并减小去除第一牺牲层150的工艺对绝缘层120的损伤。本实施例中,第一牺牲层150和绝缘层120的刻蚀选择比大于3:1。
本实施例中,第一牺牲层150的材料为氧化硅。在其他实施例中,第一牺牲层的材料还可以为非晶碳或锗。
本实施例中,位于横向驱动电极140侧面的第一牺牲层150的厚度T为预设间距。预设间距用于决定后续横向可动电极与相对应的横向驱动电极的间距,从而决定移动机构的单次移动步长。因此,根据移动机构的移动行程和移动精度的需求,合理设定第一牺牲层150的厚度T。第一牺牲层150的厚度T越小,移动精度越高。
需要说明的是,第一牺牲层150还保形覆盖限位区100b的支撑柱130和横向驱动电极140,从而能够在同一制程中形成围壁结构,提高了工艺兼容性,降低了形成移动机构的工艺复杂度。
还需要说明的是,以前述形成的绝缘层120作为第一绝缘层,在形成第一牺牲层150之前,所述形成方法还包括:在横向驱动电极140的侧壁形成第二绝缘层(图未示);或者,在形成第一牺牲层150后,形成保形覆盖第一牺牲层150的第三绝缘层(图未示)。
以第二绝缘层为例,第二绝缘层用于实现横向可动电极和横向驱动电极140之间的绝缘,从而在移动机构工作时,当横向可动电极和横向驱动电极140之间具有电位差时,横向可动电极和横向驱动电极140之间产生静电吸引力,且横向可动电极和横向驱动电极140之间不会短路。同理,第三绝缘层也用于实现横向可动电极和横向驱动电极140之间的绝缘。
第二绝缘层和第三绝缘层的材料为介质材料。本实施例中,第二绝缘层和第三绝缘层的材料为氮化硅。在其他实施例中,第二绝缘层和第三绝缘层的材料还可以为氧化硅、氮氧化硅等其他合适的介质材料。
结合参考图13和图14,刻蚀支撑柱130露出的第一牺牲层150和绝缘层200,在第一牺牲层150和绝缘层120中形成固定开口126(如图14所示)。
固定开口126用于为后续形成固定电极提供空间位置,从而使得固定电极固定于固定平台100上。具体地,固定开口126底部露出第一电极引脚113,从而使固定电极能够与第一电极引脚113实现电连接。
本实施例中,刻蚀支撑柱130露出的第一牺牲层150和绝缘层200的步骤包括:如图13所示,对第一牺牲层150进行第一刻蚀处理;如图14所示,在第一刻蚀处理后,对绝缘层120进行第二刻蚀处理。
在第一刻蚀处理后,剩余的第一牺牲层150露出第一电极引脚113上方的绝缘层120,从而为后续进行第二刻蚀做准备。其中,在第一刻蚀处理的过程中,还刻蚀去除限位区100b中位于绝缘层120顶部的第一牺牲层150,以露出限位区100b的绝缘层120。
在后续制程中,形成位于第一牺牲层150上并填充于固定开口126中的第一导电层时,第一导电层还会形成在限位区100b中,通过露出限位区100b的绝缘层120,使得形成于限位区100b中的第一导电层与绝缘层120相接触,从而使得限位区100b中的第一导电层通过绝缘层120固定在固定平台100上。
具体地,利用光罩(mask)对第一牺牲层150进行第一刻蚀处理,从而仅去除绝缘层120上部分位置处的第一牺牲层150。
本实施例中,在第一刻蚀处理后,利用另一张光罩对绝缘层200进行第二刻蚀处理,刻蚀去除第一电极引脚113a顶部的绝缘层120,从而在第一牺牲层150和绝缘层200中形成固定开口126。
本实施例中,第一刻蚀处理和第二刻蚀处理的工艺均为干法刻蚀工艺(例如:各向异性的干法刻蚀工艺),从而使得刻蚀后图形轮廓的质量较佳。
参考图15,在工作区100a中,形成位于第一牺牲层150上的导电层160,导电层160包括一端固定的导线162、与第一纵向驱动电极111相对且连接导线162的纵向可动电极161、以及与横向驱动电极140相对且连接纵向可动电极161的横向可动电极166,其中,横向可动电极166包括与支撑柱130侧面相对的第一横向可动电极164。
后续在横向可动电极166上形成第一吸合电极,第一吸合电极通过隔离层与第一横向可动电极164固定连接,并在第一吸合电极上方形成可移动平台,所述可移动平台具有第二吸合电极,第一吸合电极用于实现与第二吸合电极的静电吸合和分离,并驱动可移动平台发生平移,从而使可移动平台带动被移动部件发生移动。
具体地,在第一吸合电极与可移动平台实现静电吸合的情况下,当第一横向可动电极164和相对应的横向驱动电极140之间静电吸合时,在横向驱动电极140的驱动下,使第一横向可动电极164与相对应的横向驱动电极140贴合,从而使可移动平台发生微小的位移。
在第一吸合电极和第二吸合电极吸合的情况下,使与第一吸合电极一端固定连接的第一横向可动电极164向相对应的横向驱动电极140移动并贴合,从而带动可移动平台发生横向移动,随后,固定可移动平台,使第一吸合电极和第二吸合电极脱离,并使与第一吸合电极另一端固定连接的第一横向可动电极164向相对应的横向驱动电极140移动并贴合,从而使得第一吸合电极相对于初始位置反向移动预设间距,接着使第一吸合电极与第二吸合电极再次吸合,并重复移动动作,这相当于使可移动平台移动了两倍的预设间距,且由于第一横向可动电极164与横向驱动电极140之间具有预设间距,因此本实施例利用静电力驱动的方式进行移动和反向移动的动作,能够精确控制单次移动步长,从而能够精确控制移动平台的单次移动步长,相应提高了移动机构的移动精度,而且,通过往复进行移动、脱离、反向移动和再次吸合的操作,使可移动平台发生周期性的小步长移动累积以实现较大的位移,因此,还使得本发明提供的移动机构具有行程大的优点。
所述导线162具有一定的宽度,从而使导线162具有一定的机械强度,从而能够支撑横向可动电极166和第一纵向驱动电极1113。
所述导线162能够生拉伸形变或压缩形变,从而实现柔性连接,进而使横向可动电极166能够发生移动。
本实施例中,所述导线162为弹簧导线,从而具备可伸缩性能。具体地,所述导线162为Z字型弹簧导线。在其他实施例中,导线也可以为M型弹簧导线或U型弹簧导线。
本实施例中,形成位于第一牺牲层150上的导电层160的步骤中,导电层160还包括位于固定平台100上的固定电极163。
具体地,固定电极163形成于固定开口126(如图14所示)中,导线162与所述固定电极163相连。
固定电极163用于使导线162的一端固定,还用于与横向可动电极166和第一纵向可动电极161实现电连接,从而通过固定电极163对横向可动电极166和第一纵向可动电极161加载驱动信号。本实施例中,固定电极163与导线162一一对应,固定电极163与固定开口126底部的第一电极引脚113电连接。
本实施例中,在同一步骤中形成固定电极163、导线162、第一纵向可动电极161和横向可动电极166,降低了形成移动机构的工艺复杂度。而且,固定电极163、导线162、第一纵向可动电极161和横向可动电极166为一体型结构,从而提高连接强度和机械强度。
本实施例中,形成导电层160的步骤中,导电层160还覆盖限位区100b的第一牺牲层150上。具体地,在限位区100b中,导电层160保形覆盖第一牺牲层150以及第一牺牲层150露出的绝缘层120。
其中,工作区100a和限位区100b的导电层160相隔离,从而避免工作区100a和限位区100b的导电层160之间互相短路,进而保证位移模块能够正常工作。
具体地,形成导电层160的步骤包括:形成保形覆盖第一牺牲层150、绝缘层120的导电材料层,导电材料层还填充于所述固定开口126中;采用刻蚀工艺图形化导电材料层,形成导电层160。其中,利用光罩(mask)进行刻蚀,从而实现对导电材料层的图形化。
本实施例中,导电层160的材料为导电材料,例如为金属材料或掺杂有离子的半导体材料。
本实施例中,形成位于第一牺牲层150上的导电层160的步骤中,横向可动电极166还包括与支撑柱130端面相对的第二横向可动电极165,第二横向可动电极165与第一横向可动电极164相隔离。
后续在所述横向可动电极166上方形成第一吸合电极时,所述第一吸合电极和第二横向可动电极165固定电性连接,从而通过第二横向可动电极165对第一吸合电极加载驱动信号。
具体地,沿支撑柱130的延伸方向,支撑柱130具有两个端面(未标示),第二横向可动电极165与支撑柱130的至少一个端面相对设置。
第二横向可动电极165与第一横向可动电极164相隔离,从而使得第二横向可动电极165与第一横向可动电极164相互电隔离,从而能够独立地对第二横向可动电极165与第一横向可动电极164加载驱动信号。
需要说明的是,在其他实施例中,根据实际电路设计,也可以不形成第二横向可动电极。
还需要说明的是,本实施例中,后续保留所述支撑柱130。在其他实施例中,后续还会去除工作区的支撑柱。
参考图16,形成覆盖第一牺牲层150和导电层160的第二牺牲层171,第二牺牲层171与导电层160的顶面相齐平。
第二牺牲层171用于为后续形成第一吸合电极提供工艺平台。
后续还需去除第二牺牲层171,因此,第二牺牲层171的材料为易于被去除的材料,且第二牺牲层171和绝缘层120之间具有较高的刻蚀选择比,从而降低去除第二牺牲层171的工艺难度,并减小去除第二牺牲层171的工艺对绝缘层120的损伤。本实施例中,第二牺牲层171和绝缘层120的刻蚀选择比大于3:1。
本实施例中,第二牺牲层171和第一牺牲层150的材料相同,以便于后续同时去除第二牺牲层171和第一牺牲层150。对第二牺牲层171的具体地描述,可参考前述对第一牺牲层150的相关描述,在此不再赘述。
本实施例中,第二牺牲层171与导电层160的顶面相齐平,从而露出导电层160的顶面,从而为后续在导电层160的顶面形成隔离层做准备。而且,第二牺牲层171通过依次进行的沉积工艺和平坦化工艺形成,通过使第二牺牲层171与导电层160的顶面相齐平,从而在平坦化工艺的过程中,以导电层160的顶面作为平坦化工艺的停止位置,有利于提高第二牺牲层171的顶面平坦度。
参考图17,形成覆盖支撑柱130顶面上方的导电层160和第二牺牲层171的隔离层172。
在工作区100a中,后续在导电层160顶面上方的隔离层172上形成第一吸合电极,隔离层172用于实现第一吸合电极和第一横向可动电极164的物理连接,并实现第一吸合电极和第一横向可动电极164的电隔离。
因此,本实施例中,隔离层172的材料为介质材料,例如为氮化硅、氧化硅或氮氧化硅等合适的介质材料。
本实施例中,形成隔离层172的步骤中,隔离层172还覆盖第二牺牲层172。后续形成第一吸合电极的制程中,需要先利用沉积工艺形成第一吸合电极材料层,因此,通过使隔离层172还覆盖第二牺牲层172,从而为第一吸合电极材料层的形成提供平坦面,进而降低形成第一吸合电极的工艺难度。
本实施例中,形成隔离层172后,所述形成方法还包括:在工作区100a的隔离层172中形成第一开口173,第一开口173露出第二横向可动电极165的顶部。
通过形成第一开口173,使得第一吸合电极还形成于第一开口173中,从而使得第一吸合电极与第二横向可动电极165实现电连接。
本实施例中,所述形成方法还包括:在限位区100b的隔离层172中形成第二开口175,第二开口175露出导电层160的顶部。
后续在形成第一吸合电极的步骤中,还在所述限位区100b中,在导电层160顶面上方的隔离层172上形成第一限位层,通过先形成露出导电层160的第二开口175,使得第一限位层还形成在第二开口175中,从而实现第一限位层和导电层160的电连接。
本实施例中,在同一制程中形成第一开口173和第二开口175,工艺简单。
具体地,采用干法刻蚀工艺(例如,各向异性的干法刻蚀工艺)刻蚀隔离层172,以分别形成第一开口173和第二开口175,从而提高第一开口173和第二开口175的侧壁光滑度和尺寸精度。
需要说明的是,本实施例中,形成隔离层172后,隔离层172覆盖整个第二牺牲层171,从而为后续第一吸合电极材料层的形成提供平坦面,进而降低后续形成第一吸合电极的工艺难度。
结合参考图18和图19,在工作区100a中,在导电层160顶面上方的隔离层172上形成第一吸合电极182(如图19所示)。
本实施例中,在工作区100a中,所述第一吸合电极182、横向驱动电极140、横向可动电极166、第一纵向驱动电极111、纵向可动电极161、导线162以及固定电极163构成位移模块(未标示)。
需要说明的是,后续保留支撑柱130,因此,位移模块相应还包括支撑柱130。
第一吸合电极182用于与可移动平台实现静电吸合,位移模块用于控制移动平台沿移动方向发生移动。在可移动平台与第一吸合电极182实现静电吸合的情况下,当位于支撑柱130一侧的第一横向可动电极164向相对应的横向驱动电极140靠拢时,相应带动可移动平台向移动方向移动。
具体地,形成第一吸合电极182的步骤包括:如图18所示,形成覆盖隔离层172的第一吸合电极材料层180;如图19所示,图形化第一吸合电极材料层180,形成第一吸合电极182。
需要说明的是,隔离层172中形成有第一开口173,因此,第一吸合电极材料层180还填充于第一开口173中。相应的,所述工作区100a的第一吸合电极182还填充于所述第一开口173中、并与第二横向可动电极165相连。
本实施例中,采用干法刻蚀工艺(例如,各向异性的干法刻蚀工艺)进行刻蚀,以图形化第一吸合电极材料层180,从而提高第一吸合电极182的侧壁光滑度和尺寸精度。
本实施例中,形成第一吸合电极182的步骤中,在与支撑柱130的侧面相垂直的方向上,所述第一吸合电极182的两端分别通过所述隔离层172与位于支撑柱130两侧的第一横向可动电极164固定连接。
本实施例中,形成第一吸合电极182的步骤中,在与支撑柱130的侧面相垂直的方向上,第一吸合电极182向支撑柱130的两侧延伸至第二牺牲层171的部分区域上。
如图19所示,本实施例中,形成第一吸合电极182的步骤中,还在限位区100b中,在导电层160顶面上方的隔离层172上形成第一限位层184,第一限位层184填充于第二开口175内并与限位区100b的导电层160相连,且还在工作区100a和限位区100b的交界处形成柔性导线185,所述柔性导线185的一端与第一限位层184相连。
第一限位层184用于作为围壁结构的一部分,通过形成与导电层160电连接的第一限位层184,从而使得围壁结构具有导电性能。
柔性导线185的一端与第一限位层184相连,另一端与后续形成的可移动平台相连,柔性导线185用于实现可移动平台与外部电路之间的电连接,从而在移动机构工作时,能够通过围壁结构和柔性导线185对可移动平台加载驱动信号。
本实施例中,柔性导线185为弹簧导线,从而使可移动平台与围壁结构之间为柔性连接,从而在可移动平台在沿平行于固定平台100表面方向发生移动时,可移动平台能够通过柔性导线185顺利发生移动。具体地,所述柔性导线185可以为Z字形弹簧导线。
本实施例中,所述形成方法还包括:形成位于至少一个第一吸合电极182的顶部的锁位轴181。
后续形成可移动平台时,在锁位轴181所对应的位置处,在可移动平台朝向固定平台100的面中形成锁位槽,锁位轴181用于与锁位槽能够分离或相咬合。当移动机构不工作时,可移动平台处于原始位置,此时,锁位轴181与锁位槽处于同一垂直面上,从而能够通过使锁位轴181和锁位槽相咬合的方式,对可移动平台实现物理锁位,保证牢固的锁位,从而改善或避免在非工作状态下,可移动平台发生无定态游荡的问题,进而进一步精确控制被移动部件的位置。
而且,能够通过静电吸引或静电排斥的方式调整锁位轴181下方的第一横向可动电极164和相对应的横向驱动电极140的间距,根据实际情况平移第一吸合电极182,从而实现锁位槽与锁位轴181的对准。
本实施例中,锁位轴181的材料为介质材料。锁位轴181用于和锁位槽实现物理锁位,因此,即使锁位轴181的材料为介质材料,也能够实现锁位轴181和锁位槽的咬合。
具体地,锁位轴181的材料可以为氮化硅、氧化硅或氮氧化硅等合适的介质材料。在其他实施例中,锁位轴的材料也可以为导电材料,从而不仅实现物理锁位,还能够通过第二吸合电极和锁位轴实现静电吸合的方式,使可移动平台和锁位轴实现静电锁位。其中,导电材料可以为金属材料或掺杂有离子的半导体材料。
本实施例中,在形成第一吸合电极材料层180之后,图形化第一吸合电极材料层180之前,形成锁位轴181。
具体地,利用依次进行的沉积工艺和刻蚀工艺,在至少一个支撑柱130顶部上方的第一吸合电极材料层180上形成锁位轴181。其中,第一吸合电极材料层180覆盖整个隔离层172,第一吸合电极材料层180具有平坦面,从而降低了形成锁位轴181的工艺难度。
本实施例中,具有所述锁位轴181的位移模块作为锁位模块(未标示)。
当移动机构不工作时,锁位模块用于实现与可移动平台的物理锁位,从而改善或避免在非工作状态下,可移动平台发生无定态游荡的问题。
继续参考图19,本实施例中,形成第一吸合电极182、第一限位层184、柔性导线185和锁位轴181后,所述形成方法还包括:去除第一吸合电极182、第一限位层184和柔性导线185露出的隔离层172。
通过去除部分区域的隔离层172,以保留第一吸合电极182、第一限位层184和柔性导线185正下方的隔离层172,并为后续形成与第二牺牲层171相接触的第三牺牲层做准备。
参考图20,形成覆盖第二牺牲层171和第一吸合电极182的第三牺牲层190。
后续在第三牺牲层190上形成可移动平台,通过形成第三牺牲层190,使得可移动平台能够悬空设置于第一吸合电极182上方。
本实施例中,第三牺牲层190还保形覆盖锁位轴181,且还覆盖柔性导线185和第一限位层184。
本实施例中,第三牺牲层190和第一牺牲层150的材料相同,以便于后续同时去除第三牺牲层190、第二牺牲层171和第一牺牲层150。对第三牺牲层190的具体地描述,可参考前述对第一牺牲层150的相关描述,在此不再赘述。
本实施例中,形成第三牺牲层190后,所述形成方法还包括:形成保形覆盖第三牺牲层190的第五绝缘层191。
相应的,后续在第五绝缘层191上形成可移动平台,即可移动平台朝向第二位移电极182的面上形成有第五绝缘层191。后续形成的可移动平台包括第二吸合电极、以及位于所述第二吸合电极上的可动极板,第五绝缘层191用于实现第一吸合电极182和第二吸合电极之间的绝缘,从而在移动机构工作时,当第一吸合电极182和第二吸合电极之间具有电位差时,第一吸合电极182和第二吸合电极之间产生静电吸引力,且第一吸合电极182和第二吸合电极不会短路。
第五绝缘层191的材料为介质材料。本实施例中,第五绝缘层191的材料可以为氮化硅。在其他实施例中,第五绝缘层的材料还可以为氧化硅、氮氧化硅等其他合适的介质材料。
在其他实施例中,也可以在形成锁位轴之后,图形化第一吸合电极材料层前,形成保形覆盖第一吸合电极材料层和锁位轴的第四绝缘层。相应的,形成第一吸合电极后,第一吸合电极的表面形成有第四绝缘层。同理,第四绝缘层也用于实现第一吸合电极和第二吸合电极之间的绝缘。
结合参考图21,形成第三牺牲层190后,所述形成方法还包括:在限位区100b中,在第三牺牲层190中形成第三开口193和第四开口192,第三开口193露出第一限位层184,第四开口192露出柔性导线185中未与第一限位层184相连的一端。
通过形成第三开口193,从而为后续形成第二限位层做准备;通过形成第四开口192,从而为后续实现可移动平台和柔性导线185的电连接做准备。
本实施例中,采用干法刻蚀工艺(例如,各向异性的干法刻蚀工艺)对第三牺牲层190进行刻蚀,从而提高第三开口193和第四开口192的侧壁光滑度和尺寸精度。
参考图22,在工作区100a的第三牺牲层190上形成可移动平台200,可移动平台200包括第二吸合电极210、以及位于第二吸合电极210上的可动极板220。
可移动平台200用于支撑被移动部件,从而在可移动平台200发生移动时,能够带动被移动部件移动,使被移动部件发生位移。
具体地,形成可移动平台200的步骤包括:形成覆盖第三牺牲层190的第二吸合电极材料层(图未示),第二吸合电极材料层还形成于第三开口193(如图21所示)和第四开口192(如图21所示)中;形成覆盖第二吸合电极材料层的可动极板材料层(图未示);刻蚀可动极板材料层和第二吸合电极材料层,在工作区100a中形成可动极板220和第二吸合电极210。
本实施例中,可移动平台200还形成于第四开口192中并与柔性导线185相连。
而且,本实施例中,为了简化工艺步骤,刻蚀可动极板材料层和第二吸合电极材料层后,还在第三开口193中形成第二限位层230,第二限位层230与可移动平台200相隔离,在所述限位区100b中,第二限位层230、第一限位层184、导电层160、第一牺牲层150、横向驱动电极140和支撑柱130用于构成围壁结构(未标示)。
围壁结构用于限定可移动平台200在沿平行于固定平台100方向上的可移动范围,围壁结构还用于对位移模块、锁位模块和可移动平台200起到保护的作用,防止位移模块、锁位模块和可移动平台200受到外界环境的影响。
结合参考图23,需要说明的是,形成可移动平台200和第二限位层230后,所述形成方法还包括:去除可移动平台200和第二限位层230露出的第五绝缘层191。
通过去除可移动平台200和第二限位层230露出的第五绝缘层191,以露出第三牺牲层190,从而使得后续形成的第四牺牲层和第三牺牲层190相接触。
本实施例中,采用干法刻蚀工艺(例如,各向异性的干法刻蚀工艺)对第五绝缘层191进行刻蚀。
参考图24,形成第二限位层230后,所述形成方法还包括:在可移动平台200和第二限位层230露出的第三牺牲层190上形成第四牺牲层240,第四牺牲层240覆盖可移动平台200,并露出第二限位层230的顶面。
后续制程还包括在第二限位层230的顶面形成顶部限位结构,且顶部限位结构还延伸至可移动平台200的部分区域上,第四牺牲层240用于隔离顶部限位结构和可移动平台200,从而避免顶部限位结构和可移动平台200相连接。
本实施例中,第四牺牲层240和第一牺牲层150的材料相同,以便于后续同时去除第四牺牲层240、第三牺牲层190、第二牺牲层171和第一牺牲层150。对第四牺牲层240的具体地描述,可参考前述对第一牺牲层150的相关描述,在此不再赘述。
具体地,通过依次进行的沉积工艺和刻蚀工艺,形成第四牺牲层240。
参考图25,在第二限位层230的顶部形成顶部限位结构250,顶部限位结构250还延伸至可移动平台200的部分区域上。
顶部限位结构250用于限定可移动平台200在沿固定平台100表面的法线方向的可移动范围。
本实施例中,顶部限位结构250的材料为介质材料,且第四牺牲层240、第三牺牲层190、第二牺牲层171以及第一牺牲层150均与顶部限位结构250有较高的刻蚀选择比,例如,刻蚀选择比大于3:1。
具体地,第四牺牲层240、第三牺牲层190、第二牺牲层171和第一牺牲层150的材料均为氧化硅,顶部限位结构250的材料相应为氮化硅。在另一些实施例中,顶部限位结构的材料也可以为导电材料。
参考图26,形成可移动平台200后,去除第四牺牲层240(如图25所示)、第三牺牲层190(如图25所示)、第二牺牲层171(如图25所示)和第一牺牲层150(如图25所示)。
通过去除第四牺牲层240、第三牺牲层190、第二牺牲层171和第一牺牲层150,使得导线162、纵向可动电极161、横向可动电极166以及第一吸合电极182悬空设置于支撑柱130、横向驱动电极140和固定平台100上方。
本实施例中,采用湿法刻蚀工艺,去除第四牺牲层240、第三牺牲层190、第二牺牲层171和第一牺牲层150。湿法刻蚀工艺具有各向同性的刻蚀特性,从而能够将露出的第四牺牲层240、第三牺牲层190、第二牺牲层171和第一牺牲层150去除干净。
本实施例中,去除第四牺牲层240、第三牺牲层190、第二牺牲层171和第一牺牲层150后,在可移动平台200朝向锁位轴181的面中形成锁位槽260,锁位槽260与锁位轴181相咬合。
需要说明的是,在限位区100b中,导电层160和绝缘层120相接触,即导电层160包覆第一牺牲层150,从而使得导电层160和支撑柱130之间的第一牺牲层150被保留,这相应有利于提高围壁结构的机械强度。
还需要说明的是,本实施例中,去除第四牺牲层240、第三牺牲层190、第二牺牲层171和第一牺牲层150后,保留工作区100a的支撑柱130。在其他实施例中,根据实际需求,也可以去除工作区的支撑柱。
此外,本实施例采用半导体工艺形成所述移动机构,这有利于实现批量化生产、较低的工艺成本和较高的集成度。
图27是本发明移动机构的形成方法第二实施例的结构示意图。
本发明实施例与前述实施例的相同之处在此不再赘述,本发明实施例与前述实施例的不同之处在于:在工作区的第三牺牲层上形成可移动平台270的步骤中,所述可移动平台270还包括位于可动极板271上的第三吸合电极272;在第二限位层(未标示)的顶部形成顶部限位结构282之前,所述形成方法还包括:在第一限位层的顶面形成第三纵向驱动电极281,第三纵向驱动电极281还延伸至可移动平台270的部分区域上。
相应的,顶部限位结构282形成于第三纵向驱动电极281上。
第一吸合电极带动可移动平台270向移动方向移动单个移动步长后,通过使所述第三吸合电极272与第三纵向驱动电极281静电吸合,从而通过第三纵向驱动电极281固定可移动平台270,在这种情况下,同步下拉横向可动电极和纵向可动电极,从而使所有第一吸合电极和第二吸合电极分离,使得所有第一吸合电极相对于初始位置反向移动预设间距,并重新与第二吸合电极相吸合,进而提高消除锁位以及重新锁位的效率。
第三吸合电极272的材料为导电材料。本实施例中,第三吸合电极272的材料为金属材料,金属材料包括铝、铜或钨。在其他实施例中,第三吸合电极的材料为掺杂有离子的半导体材料。同理,第三纵向驱动电极281也为导电材料。具体地,第三纵向驱动电极281的材料为金属材料或掺杂有离子的半导体材料。
需要说明的是,在形成第四牺牲层之前,所述形成方法还包括:在第三吸合电极272的顶面形成第六绝缘层(图未示);或者,在第二限位层的顶面形成第三纵向驱动电极281之前,在第二限位层的顶面形成第七绝缘层,第七绝缘层还延伸至可移动平台270的部分区域上;第三纵向驱动电极281相应形成在第七绝缘层上。
以第六绝缘层为例,第六绝缘层用于实现第三吸合电极272和第三纵向驱动电极281之间的绝缘,从而在移动机构工作时,当第三吸合电极272和第三纵向驱动电极281之间具有电位差时,第三吸合电极272和第三纵向驱动电极281之间产生静电吸引力,且第三吸合电极272和第三纵向驱动电极281之间不会短路。同理,第七绝缘层也用于实现第三吸合电极272和第三纵向驱动电极281之间的绝缘。
第六绝缘层和第七绝缘层的材料为介质材料。本实施例中,第六绝缘层和第七绝缘层的材料可以为氮化硅。在其他实施例中,第六绝缘层和第七绝缘层的材料还可以为氧化硅、氮氧化硅等其他合适的介质材料。
图28是本发明移动机构的形成方法第三实施例的结构示意图。
本发明实施例与前述实施例的相同之处在此不再赘述,本发明实施例与前述实施例的不同之处在于:在支撑柱500的侧面形成横向驱动电极510的步骤中,还在支撑柱500的顶面形成第二纵向驱动电极520,第二纵向驱动电极520与横向驱动电极510相隔离。
第二纵向驱动电极520与横向驱动电极510相隔离,从而能够分别对第二纵向驱动电极520与横向驱动电极530加载驱动信号。
在移动机构的工作过程中,当第一吸合电极带动可移动平台向移动方向移动单个步长后,固定所述可移动平台,使第一吸合电极和可移动平台中的第二吸合电极脱离,并使第一吸合电极相对于初始位置反向移动预设间距。因此,使第一吸合电极和第二纵向驱动电极520之间具有电位差时,第一吸合电极和第二纵向驱动电极520之间也会构成平行板电容器,相应使得第一吸合电极在静电吸引力的作用下向第二纵向驱动电极520靠拢。
因此,通过在支撑柱500的顶面设置第二纵向驱动电极520,以提高对第一吸合电极的下拉能力和效率,从而能够更快地使第二吸合电极和第一吸合电极分离。
同理,在移动机构工作时,锁位模块呈下拉状态,从而与可移动平台实现解锁,进而使可移动平台能够沿横向发生移动。因此,通过在支撑柱500的顶面设置第二纵向驱动电极520,还能提高对锁位模块中的第一吸合电极的下拉能力和效率,从而能够更快地实现可移动平台与锁位模块的解锁。
本实施例中,第二纵向驱动电极520的材料为导电材料,例如为金属材料或掺杂有离子的半导体材料。对第二纵向驱动电极520的材料的描述,可参考前述实施例中对横向驱动电极的相应描述,在此不再赘述。
具体地,形成横向驱动电极510和第二纵向驱动电极520的步骤包括:形成驱动电极材料层(图未示),驱动电极材料层保形覆盖支撑柱500、绝缘层(未标示)、第二电极引脚(未标示)和第四电极引脚(未标示);对驱动电极材料层进行刻蚀处理。其中,在刻蚀处理的过程中,可以利用光罩定义驱动电极材料层中需要被刻蚀的区域。
相应的,本实施例中,后续形成第一牺牲层时,第一牺牲层还覆盖第二纵向驱动电极520。
对本实施例所述形成方法的具体描述,可参考前述实施例中的相应描述,本实施例在此不再赘述。
图29是本发明移动机构的形成方法第四施例的结构示意图。
本发明实施例与前述实施例的相同之处在此不再赘述,本发明实施例与前述实施例的不同之处在于:形成支撑柱560的步骤包括:在固定平台(未标示)上形成多个堆叠的子支撑柱(未标示)。
在半导体工艺中,每一个子支撑柱具有工艺可接受的高度最大值,因此,通过合理设定子支撑柱的数量,可调整支撑柱560的总高度,从而在工艺可实现的基础上,增大支撑柱560的总高度,这相应增大了支撑柱560的侧面表面积,从而增大横向驱动电极570与相对应的第一横向可动电极之间的静电吸合力,相应提高移动机构在平移时的静电驱动力,提高了移动速度。
作为一种实例,支撑柱560包括两个堆叠的子支撑柱,分别为第一子支撑柱561以及位于第一子支撑柱561顶部的第二子支撑柱562。在其他实施例中,根据实际需求,子支撑柱的数量还可以为三个,或者多于三个。
对本实施例所述形成方法的具体描述,可参考前述实施例中的相应描述,本实施例在此不再赘述。
相应的,本发明还提供一种前述实施例的移动机构的驱动方法。
本实施例提供的驱动方法用于驱动本发明实施例提供的移动机构,从而使本发明实施例提供的移动机构能够实现对被移动部件的移动。
通过本发明实施例提供的驱动方法,从而能够使移动机构能够正常工作,。具体地,所述驱动方法能够精确控制单次移动步长,单次移动的步长小,且通过使可移动平台发生周期性的小步长移动累积以实现较大的位移,从而使可移动平台发生周期性的小步长移动累积以实现较大的位移,且有利于实现对被移动部件的位移的精确控制,相应能够同时实现光学防抖和超分辨。
为使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
结合参考图1和2,图1是本发明移动机构一实施例的俯视图,图2是本发明移动机构一实施例的剖视图。
本实施例中,所述驱动方法包括:执行第一初始驱动处理,使第一横向可动电极19sl和横向驱动电极13均处于浮接(floating)状态,并向第一吸合电极22加载第一驱动信号,向第二吸合电极17b加载第二驱动信号,使第一吸合电极22和第二吸合电极17b之间具有第一静电吸引力,用于使第一吸合电极22和第二吸合电极17b吸合。
通过使第一吸合电极22和第二吸合电极17b吸合,从而通过第一吸合电极22将可移动平台17的位置固定,进而避免可移动平台17发生无定态游荡的问题,相应精确控制被移动部件的位置,并为后续进行的位移处理做准备。
本实施例中,在位移模块(未标示)处于初始状态时,可移动平台17悬空设置于第一吸合电极22上方,即第二吸合电极17b与第一吸合电极22之间具有间隙。当第二吸合电极17b与第一吸合电极22之间具有第一静电吸引力时,第一静电吸引力的方向垂直于固定平台10表面,第一静电吸引力使第二吸合电极17b与第一吸合电极22相吸合,从而使得第二吸合电极17b的位置固定。
具体地,向第一吸合电极22加载第一驱动信号、向第二吸合电极17b加载第二驱动信号,使第二吸合电极17b和第一吸合电极22之间具有第一电位差,所述第一电位差用于使第二吸合电极17b和第一吸合电极22之间具有第一静电吸引力,从而使第一吸合电极22和可移动平台17实现静电锁位。
本实施例中,使第一横向可动电极19sl和横向驱动电极13均处于浮接状态,使第一横向可动电极19sl和横向驱动电极13断路,防止第一横向可动电极19sl与横向驱动电极13之间产生静电吸引力,从而防止第一吸合电极22沿平行于固定平台10表面的方向发生移动,以防止对第一吸合电极22和第二吸合电极17b之间的吸合产生影响,并为后续使第一横向可动电极19sl能够沿横向发生移动做准备。
本实施例中,所述移动机构还包括:锁位轴33,位于至少一个第一吸合电极22的顶部;相应的,可移动平台17朝向锁位轴33的面中具有锁位槽18,锁位槽18与锁位轴33能够分离或相咬合。其中,具有锁位轴33的位移模块20用于作为锁位模块30。
因此,当所述移动机构不工作时,可移动平台17处于原始位置,此时,锁位轴33与锁位槽18处于同一垂直面上,锁位槽18与锁位轴33相咬合,从而通过锁位模块30对可移动平台17实现物理锁位,保证牢固的锁位,从而改善或避免在非工作状态下,可移动平台17发生无定态游荡的问题,进而进一步精确控制被移动部件的位置。相应的,在执行所述第一初始驱动处理的过程中,锁位槽18与锁位轴33相咬合。
因此,在执行所述第一初始驱动处理之后,执行后续的位移处理之前,所述驱动方法还包括:执行第二初始驱动处理,向所述锁位轴33下方的纵向可动电极19b加载第九驱动信号,向锁位轴33下方的第一纵向驱动电极11b加载第十驱动信号,使纵向可动电极19b和第一纵向驱动电极11b之间具有第二电位差,第二电位差用于使纵向可动电极19b和第一纵向驱动电极11b之间具有第四静电吸引力,第四静电吸引力用于使纵向可动电极19b和第一纵向驱动电极11b吸合,并使锁位轴33和锁位槽18相分离。
本实施例中,所述驱动方法还包括:在执行第一初始驱动处理和第二初始驱动处理之后,执行一次或多次的位移处理。
在第一次位移处理时,通过第一位移处理使可移动平台17移动预设间距d,从第二次位移处理开始,每次位移处理使可移动平台17移动两倍的预设间距d,单次移动步长小,这能够精确控制可移动平台17的单次移动步长,因此,通过进行多次位移处理,从而使可移动平台17发生周期性的小步长移动累积以实现较大的位移,因此,所述移动机构具有行程大、移动精度高的优点,有利于实现对被移动部件的位移的精确控制,从而能够同时实现光学防抖和超分辨。
如图2所示,所述位移处理的步骤包括:执行第一子位移处理,使所述第一横向可动电极19sl向相对应的横向驱动电极13移动并贴合。
在横向驱动电极13的驱动下,使第一横向可动电极19sl向相对应的横向驱动电极13移动预设间距d,由于第一吸合电极22和第二吸合电极吸合17b,且第一吸合电极22的两端分别通过隔离层21与第一横向可动电极19sl固定连接,第一吸合电极22相应带动可移动平台17沿横向移动预设间距d,进而使可移动平台17发生微小的位移。
具体地,沿所述横向,所述第一吸合电极22的两端分别通过隔离层21与所述第一横向可动电极19sl固定连接,因此,使与所述第一吸合电极22一端固定连接的第一横向可动电极19sl向相对应的横向驱动电极13移动并贴合。
本实施例中,在横向驱动电极组13G中,位于支撑柱12一侧的横向驱动电极13作为第一横向驱动电极13a,位于支撑柱12另一侧的横向驱动电极13作为第二横向驱动电极13b;第一横向驱动电极13a用于驱动相对应的第一横向可动电极19sl沿第一平移方向(如图2中X1方向所示)发生位移,第二横向驱动电极13b用于驱动相对应的第一横向可动电极19sl沿第二平移方向(如图2中X2方向所示)发生位移,第一平移方向和第二平移方向相反,从而带动可移动平台17能够沿第一平移方向和第二平移方向实现左右移动。
本实施例中,以驱动第一横向可动电极19sl向第一平移方向移动为例进行说明。
因此,当第一横向可动电极19sl向第一横向驱动电极13a移动并贴合时,位于第一横向驱动电极13a一侧的导线23发生拉伸形变,位于第二横向驱动电极13b一侧的导线23发生压缩形变。
作为一种示例,向第一横向驱动电极13a加载第十二驱动信号,向与第一横向驱动电极13a相对应的第一横向可动电极19sl加载第十三驱动信号,使第一横向驱动电极13a和相对应的第一横向可动电极19sl之间具有第三电位差,第三电位差用于使第一横向驱动电极13a和相对应的第一横向可动电极19sl之间具有第五静电吸引力,第五静电吸引力用于使第一横向可动电极19sl向第一横向驱动电极13a移动,并与第一横向驱动电极13a吸合。
如图1所示,本实施例中,移动机构包括多个相隔离的位移模块20,移动机构中的多个位移模块20在固定平台10上呈阵列式排布。
具体地,多个所述位移模块20中的所述横向驱动电极13与第一横向可动电极19sl的相对方向均相同,因此,向所有位移模块20中的第一横向驱动电极13a加载第十二驱动信号,向所有位移模块20中与第一横向驱动电极13a相对应的第一横向可动电极19sl加载第十三驱动信号,从而使所有第一横向可动电极19sl向相同的平移方向移动。
在其他实施例中,也可以利用第二横向驱动电极使第一横向可动电极沿移动方向发生位移。在这种方案中,向第二横向驱动电极加载第十四驱动信号,向与第二横向驱动电极相对应的第一横向可动电极加载第十五驱动信号,使第二横向驱动电极和相对应的第一横向可动电极具有相同电位,使第二横向驱动电极和相对应的第一横向可动电极之间具有第一静电排斥力,第一静电排斥力用于使第一横向可动电极背向相对应的第二横向驱动电极移动,并使第一横向驱动电极和相对应的第一横向可动电极贴合。
在第一次位移处理的过程中,第一子位移处理的移动步长由预设间距d决定。
如图2所示,所述位移处理的步骤还包括:在执行第一子位移处理后,执行第二子位移处理,固定可移动平台10,且向第一吸合电极22加载第三驱动信号,向第二吸合电极17b加载第四驱动信号,使第一吸合电极22和第二吸合电极17b脱离,并使第一横向可动电极19sl沿背向相对应的横向驱动电极13的方向移动两倍的所述预设间距d。
通过进行第二子位移处理,使第一吸合电极22和第二吸合电极17b脱离,并使第一吸合电极22实现反向移动。
其中,使第一吸合电极22和第二吸合电极17b脱离,并使第一横向可动电极19sl沿背向相对应的横向驱动电极13的方向移动两倍的所述预设间距d,因此,在第二子位移处理后,第一吸合电极22相对于初始位置反向移动预设间距d,相应的,后续使第一吸合电极22和第二吸合电极17b再次吸合后,可移动平台17相当于向移动方向移动了两倍的预设间距d,从而使可移动平台17从而第二次位移处理开始,每一次位移处理使可移动平台17移动两倍的预设间距d,进而提高了移动精度。
本实施例中,通过静电力驱动的方式使第一横向可动电极19sl向相对应的横向驱动电极13移动、使所述第一横向可动电极19sl沿背向相对应的横向驱动电极13的方向移动,因此能够精确控制第一横向可动电极19sl的横向移动距离,相应能够精确控制可移动平台17的单次移动步长,从而提高了所述移动机构的移动精度。
具体地,在执行第一子位移处理时,使与第一吸合电极22另一端固定连接的第一横向可动电极19sl向相对应的横向驱动电极13移动并贴合。所述第一吸合电极22的两端分别通过所述隔离层21与所述第一横向可动电极19sl固定连接,因此,在移动机构的工作过程中,所述第一横向可动电极19sl的最大横向移动距离为两倍的所述预设间距d,从而有利于进一步精确控制可移动平台17的单次移动步长。
本实施例中,所述移动机构包括多个相隔离的位移模块20,在执行第一子位移处理后,多个位移模块20分为多组;在执行第一子位移处理后,依次分别对多组的位移模块20执行第二子位移处理以及后续的第三子位移处理。
例如:将多个位移模块20分为第一组和第二组,在执行第一子位移处理后,使第一组保持在进行第一子位移处理后的状态,也就是说,使第一组的位移模块20中的第一吸合电极22与第二吸合电极19b之间保持第一静电吸引力,从而使第一组的位移模块20中的第一吸合电极22与第二吸合电极19b保持相吸合的状态,然后对第二组的位移模块20依次执行第二子位移处理以及后续的第三子位移处理,在第二组的位移模块20完成第三子位移处理后,再对第一组的位移模块20依次执行第二子位移处理和第三子位移处理,从而始终保持部分位移模块20中的第一吸合电极22与可移动平台17实现静电锁位,来临时固定步进过程中的可移动平台17,从而固定可移动平台17的位置。
本实施例中,向第一吸合电极22加载第三驱动信号,向第二吸合电极17b加载第四驱动信号,使第一吸合电极22和第二吸合电极17b脱离,从而在保证可移动平台17的位置固定的情况下,使第一吸合电极22实现反向移动。
本实施例中,向第一吸合电极22加载第三驱动信号,使第一吸合电极22处于浮接状态,从而使第二吸合电极17b和第一吸合电极22之间的第一静电吸引力消失,进而使第二吸合电极17b和第一吸合电极22脱离。
在其他实施例中,执行第二子位移处理的过程中,也可以向第一吸合电极22加载第三驱动信号,向第二吸合电极加载第四驱动信号,使第二吸合电极和第一吸合电极之间具有第六静电吸引力,第六静电吸引力小于第一静电吸引力,用于使第二吸合电极和第一吸合电极脱离。其中,第六静电吸引力小于第一静电吸引力,从而减小第二吸合电极和第一吸合电极之间的静电吸引力,这也能使第二吸合电极和第一吸合电极脱离。
本实施例中,在执行第二子位移处理的过程中,向第二横向驱动电极13b加载第十六驱动信号,向与第二横向驱动电极13b相对应的第一横向可动电极19sl加载第十七驱动信号,使第二横向驱动电极13b和相对应的第一横向可动电极19sl之间具有第四电位差,第四电位差用于使第二横向驱动电极13b和相对应的第一横向可动电极19sl之间具有第七静电吸引力,第七静电吸引力用于使第一横向可动电极19sl向第二横向驱动电极13b移动,并与第二横向驱动电极13b吸合。
相应的,本实施例中,在执行第二子位移处理的过程中,使第一横向驱动电极13a、以及与第一横向驱动电极13a相对应的第一横向可动电极19sl呈浮接状态,从而消除第五静电吸引力。
在其他实施例中,也可以利用第一横向驱动电极使第一横向可动电极实现反向移动。在这种方案中,向第一横向驱动电极加载第十八驱动信号,向与第一横向驱动电极相对应的第一横向可动电极加载第十九驱动信号,使第一横向驱动电极和相对应的第一横向可动电极具有相同电位,使第一横向驱动电极和相对应的第一横向可动电极之间具有第二静电排斥力,第二静电排斥力用于使第一横向可动电极背向相对应的第一横向驱动电极移动,并使第二横向驱动电极和相对应的第一横向可动电极贴合。
需要说明的是,本实施例中,位移模块20还包括:第一纵向驱动电极11b,位于第一底部电极19b下方的固定平台10上。因此,执行所述第二子位移处理的过程中,还向纵向可动电极19b加载第七驱动信号,向第一纵向驱动电极11b加载第八驱动信号,使纵向可动电极19b和第一纵向驱动电极11b之间具有第五电位差,所述第五电位差用于使纵向可动电极19b和第一纵向驱动电极11b之间具有第三静电吸引力,第三静电吸引力用于使纵向可动电极19b向第一纵向驱动电极11b移动。
在执行第二子位移处理的过程中,需要使第二吸合电极17b和第一吸合电极22脱离,并使第一吸合电极22相对于初始位置反向移动预设间距,因此,通过使纵向可动电极19b向第一纵向驱动电极11b移动,从而能够更好地使第二吸合电极17b和第一吸合电极22实现脱离,进而降低在反向移动的过程中,可移动平台17发生移动的概率。
其中,第一纵向驱动电极11b和横向可动电极19s相连,因此,第一纵向驱动电极11b和横向可动电极19s上加载的驱动信号相同。
如图2所示,所述位移处理的步骤还包括:在执行第二子位移处理后,执行第三子位移处理,向第一吸合电极22加载第五驱动信号,向第二吸合电极17b加载第六驱动信号,使第一吸合电极22和第二吸合电极17b之间具有第六电位差,第六电位差用于使第一吸合电极22与第二吸合电极17b之间具有第二静电吸引力,第二静电吸引力用于使第一吸合电极22与第二吸合电极17b吸合。
通过进行第三子位移处理,使第一吸合电极22重新与可移动平台17实现静电锁位,从而为进行下一次位移处理做准备。
而且,在执行第二子位移处理时,第一横向可动电极19sl相对于初始位置反向移动了预设间距d,因此,第一吸合电极22重新与可移动平台17实现静电锁位后,相当于可移动平台17向移动方向移动了两倍的预设间距。
需要说明的是,在执行第三子位移处理的过程中,保持与第一吸合电极22另一端固定连接的第一横向可动电极19sl和相对应的横向驱动电极13贴合,从而固定所述可移动平台17的位置,并为进行下一次位移处理做准备。
还需要说明的是,在其他实施例中,多个位移模块中的横向驱动电极与第一横向可动电极的相对方向相互垂直。具体地,部分位移模块用于驱动可移动平台沿第一横向发生位移,剩余的位移模块用于驱动可移动平台沿第二横向发生位移,第一横向与第二横向相垂直;相应的,部分的位移模块中的横向驱动电极与第一横向可动电极的相对方向与第一横向相同,剩余位移模块中的横向驱动电极与第一横向可动电极的相对方向与第二横向相同
在这种方案中,在执行位移处理的过程中,对第一横向相对应的位移模块执行第一次数的位移处理,对第二横向相对应的位移模块执行第二次数的位移处理。
具体地,第一次数和第二次数可以不同,也可以相同。其中,通过分别对第一横向相对应的位移模块执行第一次数的位移处理,以及对第二横向相对应的位移模块执行第二次数的位移处理,使得可移动平台能够在沿第一横向和第二横向分别发生移动,从而使可移动平台实现二维平面的移动。
本发明还提供前述移动机构的另一种驱动方法。结合参考图4,图4是本发明移动机构另一实施例的剖视图。
本发明实施例与前述实施例的相同之处在此不再赘述,本发明实施例与前述实施例的不同之处在于:如图4所示,移动机构还包括:第二纵向驱动电极44,位于支撑柱45的顶面,第二纵向驱动电极44与横向驱动电极(未标示)相隔离,第二纵向驱动电极44和第一吸合电极41能够静电吸合。
相应的,在执行第二子位移处理的过程中,还向第二纵向驱动电极44加载第十一驱动信号,使第一吸合电极41和第二纵向驱动电极44之间具有第五静电吸引力,第五静电吸引力用于使第一吸合电极41向第二纵向驱动电极44移动。
与第一纵向驱动电极相类似,横向可动电极带动可移动平台横向移动单个移动步长后,使第二纵向驱动电极44和第一吸合电极41静电吸合,从而使第一吸合电极41与第二吸合电极分离。因此,通过在支撑柱45的顶面设置第二纵向驱动电极44,以提高对第二吸合电极的下拉能力和效率,从而能够更快地使所述第二吸合电极与第一吸合电极41分离。
具体地,在执行第二子位移处理的过程中,还向第二纵向驱动电极44加载第十一驱动信号,使第二吸合电极和第二纵向驱动电极44之间具有第七电位差,第七电位差使第一吸合电极41和第二纵向驱动电极44之间具有第五静电吸引力。
因此,在执行第二子位移处理的过程中,第一吸合电极41并非出于浮接状态。相应的,向第一吸合电极41加载第三驱动信号、向第二吸合电极加载第四驱动信号,使第一吸合电极41和第二吸合电极之间具有第七静电吸引力,第七静电吸引力小于第一静电吸引力,用于使第一吸合电极41和第二吸合电极脱离。
同理,在移动机构工作时,锁位模块呈下拉状态,从而与可移动平台实现解锁,进而使可移动平台能够发生移动。因此,在锁位模块中,通过使第二纵向驱动电极44和第一吸合电极41静电吸合,提高了对锁位模块的下拉能力和效率,从而能够更快地实现可移动平台与锁位模块的解锁。
对本实施例所述驱动方法的具体描述,可参考前述实施例中的相应描述,本实施例在此不再赘述。
本发明还提供前述移动机构的又一种驱动方法。结合参考图7,图7是本发明移动机构又一实施例的剖视图。
本发明实施例与前述实施例的相同之处在此不再赘述,本发明实施例与前述实施例的不同之处在于:
如图7所示,所述移动机构还包括:围壁结构(未标示),位于固定平台(未标示)上,围壁结构围成空腔(未标示);顶部限位结构70b,位于围壁结构远离固定平台的一端,且悬空延伸至可移动平台72的部分区域上。
其中,横向可动电极(未标示)和可移动平台72位于空腔中;可移动平台72上方设有第三纵向驱动电极70a,第三纵向驱动电极70a朝向可移动平台72;可移动平台72还包括位于可动极板72a上的第三吸合电极72b,第三吸合电极72b与第三纵向驱动电极70a能够分离和吸合。
相应的,在执行所述第二子位移处理的过程中,还向第三纵向驱动电极70a加载第十二驱动信号,向第三吸合电极72b加载第十三驱动信号,使第三纵向驱动电极70a和第三吸合电极72b之间具有第八电位差,第八电位差使第三纵向驱动电极70a和第三吸合电极72b之间具有第六静电吸引力,第六静电吸引力用于使第三纵向驱动电极70a和第三吸合电极72b吸合,从而固定可移动平台72。
横向可动电极(未标示)带动可移动平台72向横向移动单个移动步长后,通过使第三纵向驱动电极70a和第三吸合电极72b吸合,使得可移动平台72向顶部限位结构70b靠拢,从而通过第三纵向驱动电极70a固定可移动平台72,在这种情况下,同步下拉横向可动电极(未标示)和纵向可动电极(未标示),从而使所有第一吸合电极与第二吸合电极(未标示)分离,使得所有第一吸合电极相对于初始位置反向移动预设间距,进而提高消除静电锁位以及重新静电吸合的效率。
需要说明的是,本实施例中,对可移动平台中的第二吸合电极下电,使第二吸合电极呈浮接状态,以便于第一位移电极加载所需的电位,或者,使第一位移电极呈浮接状态,所述驱动方法的灵活性更高。
相应的,本发明实施例还提供一种电子设备。参考图30,示出了本发明电子设备一实施例的结构示意图。
本发明实施例的电子设备700包括:被移动部件;本发明提供的移动机构。
其中,所述被移动部件包括图像传感器、射频发生器、镜片、棱镜、光栅或波导。
通过本发明实施例提供的移动机构移动所述被移动部件,有利于实现较大的行程和精准的位移,还有利于降低工艺成本,有利于提高用户对所述电子设备700的使用感受度。
所述电子设备可以为中间组件,例如:成像装置、镜头组件等。所述电子设备还可以为终端设备,例如:所述电子设备700可以为手机、平板电脑、照相机或摄像机等各种具备拍摄功能的设备。
作为一种示例,当被移动部件为图像传感器时,电子设备700可以为成像装置,通过采用所述移动机构移动所述图像传感器,并通过精确控制移动机构的单次移动步长实现超分辨;同时,通过精确控制多步移动以实现行程大的效果,从而使得所述图像传感器对成像点发生的位移进行补偿,进而实现光学防抖。
而且,与移动镜头的方式相比,图像传感器的尺寸更小、重量更低,通过移动图像传感器实现光学防抖,有利于节约成本、提高光学防抖的便利性和稳定性,且本发明提供的移动机构具有行程大、移动精度高、速度快的优点,从而有利于实现对图像传感器的精密平移,以实现超分辨,同时提高电子设备用于光学防抖的有效性和精确性,相应提高成像质量。
作为一种示例,当所述电子设备700为具备拍摄功能的终端设备时,本发明实施例的电子设备700中,能够通过移动机构移动图像传感器,从而同时实现超分辨和光学防抖。
而且,与移动镜头的方式相比,图像传感器的尺寸更小、重量更低,通过移动图像传感器实现光学防抖,有利于节约成本、提高光学防抖的便利性和稳定性,且本发明提供的移动机构具有行程大、移动精度高、速度快的优点,从而有利于实现对图像传感器的精密平移,以实现超分辨,同时提高所述成像组件用于光学防抖的有效性和精确性,相应提高成像质量,例如:提高成像清晰度,相应提高了电子设备700的拍摄质量,还有利于提高用户的使用感受度。
相应的,本发明实施例还提供一种成像装置,包括:本发明实施例提供的移动机构;被移动部件,固定于可移动平台上,所述被移动部件为图像传感器。
通过本发明实施例提供的移动机构移动所述被移动部件,有利于实现较大的行程和精准的位移,从而提高成像质量。
本实施例中,所述被移动部件为图像传感器。
具体地,所述成像装置还包括:与所述图像传感器对应的镜头组件,所述镜头组件位于所述图像传感器上方,并由所述移动机构外围的固定框架支撑。
因此,本实施例提供的移动机构用于移动图像传感器,镜头组件与图像传感器对应且位于图像传感器上方,以调节光路,清晰成像;通过采用所述移动机构移动图像传感器,从而实现超分辨;同时使得图像传感器对成像点发生的位移进行补偿,从而实现光学防抖。
而且,与移动镜头组的方式相比,图像传感器的尺寸更小、重量更低,通过移动图像传感器实现光学防抖,有利于节约成本、提高光学防抖的便利性和稳定性,且本发明提供的移动机构具有行程大、移动精度高、速度快的优点,从而有利于实现对图像传感器的精密平移,以实现超分辨,同时提高所述成像装置用于光学防抖的有效性和精确性,相应提高成像质量。
本实施例中,所述固定平台包括集成电路板,或者,所述固定平台位于集成电路板上;所述横向驱动电极、横向可动电极、第一纵向驱动电极、纵向可动电极和导线电性连接所述集成电路板。
本实施例中,所述移动机构采用半导体工艺形成,所述移动机构与成像装置的驱动电路的制备工艺具有较高的工艺兼容性,也就是说,可以在同一半导体制程中形成所述移动机构和集成电路板。
在其他实施例中,还可以在同一半导体制程中形成所述移动机构和图像传感器。此外,所述移动机构采用半导体工艺形成,因此,当采用封装工艺制备所述成像装置时,能够采用晶圆级封装的方式制备所述成像装置,从而有利于提高了封装效率和封装可靠性。
具体地,所述图像传感器包括CMOS图像传感器或CCD图像传感器。
虽然本发明披露如上,但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (40)

1.一种移动机构,其特征在于,包括:
固定平台,与所述固定平台的表面相平行的方向为横向,与所述固定平台的表面相垂直的方向为纵向;
横向驱动电极,位于所述固定平台上;
横向可动电极,相对于所述横向驱动电极横向排布且具有预设间距,所述横向可动电极包括与所述横向驱动电极相对的第一横向可动电极;
第一纵向驱动电极,位于所述固定平台上;
纵向可动电极,相对于所述第一纵向驱动电极纵向排布,所述纵向可动电极和所述第一纵向驱动电极能够静电吸合,其中,所述横向可动电极与所述纵向可动电极相连接;
导线,所述导线的一端固定,另一端与所述横向可动电极或所述纵向可动电极固定电性连接,且支撑所述横向可动电极和所述纵向可动电极能够处于悬空状态;
第一吸合电极,位于所述横向可动电极上方,所述第一吸合电极通过隔离层与所述第一横向可动电极固定连接;
可移动平台,用于支撑被移动部件,所述可移动平台包括第二吸合电极、以及位于所述第二吸合电极上的可动极板,所述第二吸合电极在所述纵向上与所述第一吸合电极相对设置。
2.如权利要求1所述的移动机构,其特征在于,所述移动机构还包括:支撑柱,位于所述固定平台上;
所述横向驱动电极固定于所述支撑柱的侧面。
3.如权利要求1所述的移动机构,其特征在于,沿所述横向,所述第一吸合电极的两端分别通过所述隔离层与所述第一横向可动电极固定连接。
4.如权利要求1所述的移动机构,其特征在于,沿所述第一横向可动电极和横向驱动电极的排布方向,所述第一吸合电极向所述第一横向可动电极的两侧悬空延伸至所述固定平台的部分区域上。
5.如权利要求1所述的移动机构,其特征在于,所述移动机构还包括:锁位轴,位于至少一个所述第一吸合电极的顶部;
所述可移动平台朝向所述锁位轴的面中具有锁位槽,所述锁位槽与所述锁位轴能够分离或相咬合。
6.如权利要求1所述的移动机构,其特征在于,所述横向可动电极还包括:第二横向可动电极;
所述第一吸合电极与所述第二横向可动电极固定电性连接。
7.如权利要求2所述的移动机构,其特征在于,所述移动机构还包括:第二纵向驱动电极,位于所述支撑柱的顶面,所述第二纵向驱动电极与所述横向驱动电极相隔离,所述第二纵向驱动电极和所述第一吸合电极能够静电吸合。
8.如权利要求2所述的移动机构,其特征在于,沿所述支撑柱的高度方向,所述支撑柱包括多个堆叠的子支撑柱。
9.如权利要求2所述的移动机构,其特征在于,所述支撑柱包括:第一子支撑柱、以及悬空设置于所述第一子支撑柱上方的第二子支撑柱,所述第二子支撑柱在所述横向上位于所述第一子支撑柱的两侧;
其中,位于所述第一子支撑柱侧面的所述横向驱动电极,经由位于所述第一子支撑柱侧面同一侧的所述第二子支撑柱的底面,与位于所述第二子支撑柱背向另一个所述第二子支撑柱的侧面的横向驱动电极相连。
10.如权利要求1所述的移动机构,其特征在于,所述移动机构还包括:围壁结构,位于所述固定平台上,所述围壁结构围成空腔;
所述横向可动电极和所述可移动平台位于所述空腔中。
11.如权利要求10所述的移动机构,其特征在于,所述围壁结构和所述第二吸合电极之间有设置有柔性导线。
12.如权利要求11所述的移动机构,其特征在于,所述柔性导线包括弹簧导线。
13.如权利要求10所述的移动机构,其特征在于,所述移动机构还包括:顶部限位结构,位于所述围壁结构远离所述固定平台的一端,且悬空延伸至所述可移动平台的部分区域上。
14.如权利要求1所述的移动机构,其特征在于,所述可移动平台上方悬空固定有第三纵向驱动电极,所述第三纵向驱动电极朝向所述可移动平台;
所述可移动平台还包括固定于所述可动极板上的第三吸合电极,所述第三吸合电极与所述第三纵向驱动电极能够分离和吸合。
15.如权利要求1所述的移动机构,其特征在于,所述移动机构还包括:固定电极,位于所述固定平台上;
所述导线与所述固定电极相连。
16.如权利要求1所述的移动机构,其特征在于,所述移动机构包括多个相隔离的位移模块,所述位移模块包括所述横向驱动电极、横向可动电极、第一纵向驱动电极、纵向可动电极以及所述导线,所述移动机构中的多个所述位移模块在所述固定平台上呈阵列式排布。
17.如权利要求16所述的移动机构,其特征在于,多个所述位移模块中的所述横向驱动电极与所述第一横向可动电极的相对方向均相同或者相互垂直。
18.如权利要求1所述的移动机构,其特征在于,所述导线与所述纵向可动电极以及所述横向可动电极为一体型结构。
19.一种移动机构的形成方法,其特征在于,包括:
提供固定平台,包括工作区,与所述固定平台的表面相平行的方向为横向,与所述固定平台的表面相垂直的方向为纵向,所述工作区为移动机构的可移动区域;
在所述工作区的所述固定平台上形成第一纵向驱动电极;
在所述固定平台上形成支撑柱,所述工作区的支撑柱与所述第一纵向驱动电极相隔离;
在所述支撑柱的侧面形成横向驱动电极;
形成保形覆盖所述支撑柱、横向驱动电极和第一纵向驱动电极的第一牺牲层,位于所述横向驱动电极侧面的所述第一牺牲层的厚度为预设间距;
在所述工作区中,形成位于所述第一牺牲层上的导电层,所述导电层包括一端固定的导线、与所述第一纵向驱动电极相对且连接所述导线的纵向可动电极、以及与所述横向驱动电极相对且连接所述纵向可动电极的横向可动电极,其中,所述横向可动电极包括与所述支撑柱侧面相对的第一横向可动电极;
形成覆盖所述第一牺牲层和导电层的第二牺牲层,所述第二牺牲层与所述导电层的顶面相齐平;
形成覆盖所述支撑柱顶面上方的所述导电层和第二牺牲层的隔离层;
在所述工作区中,在所述导电层顶面上方的所述隔离层上形成第一吸合电极;
形成覆盖所述第二牺牲层和第一吸合电极的第三牺牲层;
在所述工作区的第三牺牲层上形成可移动平台,所述可移动平台包括第二吸合电极、以及位于所述第二吸合电极上的可动极板;
形成所述可移动平台后,去除所述第三牺牲层、第二牺牲层和第一牺牲层。
20.如权利要求19所述的移动机构的形成方法,其特征在于,形成所述第一吸合电极的步骤中,在与所述支撑柱的侧面相垂直的方向上,所述第一吸合电极向所述支撑柱的两侧延伸至所述第二牺牲层的部分区域上。
21.如权利要求19所述的移动机构的形成方法,其特征在于,形成覆盖所述第二牺牲层和第一吸合电极的第三牺牲层之前,所述形成方法还包括:形成位于至少一个所述第一吸合电极的顶部的锁位轴;
形成所述第三牺牲层的步骤中,所述第三牺牲层还保形覆盖所述锁位轴;
去除所述第三牺牲层、第二牺牲层和第一牺牲层后,在所述可移动平台朝向所述锁位轴的面中形成锁位槽。
22.如权利要求19所述的移动机构的形成方法,其特征在于,形成位于所述第一牺牲层上的导电层的步骤中,所述横向可动电极还包括与所述支撑柱端面相对的第二横向可动电极,所述第二横向可动电极与所述第一横向可动电极相隔离;
形成所述隔离层后,形成所述第一吸合电极之前,所述形成方法还包括:在所述工作区的隔离层中形成第一开口,所述第一开口露出所述第二横向可动电极的顶部;
形成所述第一吸合电极的步骤中,所述工作区的第一吸合电极还填充于所述第一开口中、并与所述第二横向可动电极相连。
23.如权利要求19所述的移动机构的形成方法,其特征在于,在所述支撑柱的侧面形成横向驱动电极的步骤中,还在所述支撑柱的顶面形成第二纵向驱动电极,所述第二纵向驱动电极与所述横向驱动电极相隔离;
形成所述第一牺牲层的步骤中,所述第一牺牲层还覆盖所述第二纵向驱动电极。
24.如权利要求19所述的移动机构的形成方法,其特征在于,形成所述第一吸合电极后,形成所述第三牺牲层之前,所述形成方法还包括:去除所述第一吸合电极露出的所述隔离层。
25.如权利要求19所述的移动机构的形成方法,其特征在于,所述固定平台还包括环绕所述工作区的限位区;
形成所述导电层的步骤中,所述导电层还覆盖所述限位区的所述第一牺牲层,且所述工作区和限位区的所述导电层相隔离;
形成所述隔离层后,形成所述第一吸合电极之前,所述形成方法还包括:在所述限位区的隔离层中形成第二开口,所述第二开口露出所述导电层的顶部;
形成所述第一吸合电极的步骤中,还在所述限位区中,在所述导电层顶面上方的隔离层上形成第一限位层,所述第一限位层填充于所述第二开口内,并与所述限位区的导电层相连,且还在所述工作区和限位区的交界处形成柔性导线,所述柔性导线的一端与所述第一限位层相连;
形成所述第三牺牲层的步骤中,所述第三牺牲层还覆盖所述柔性导线和第一限位层;
在所述工作区的第三牺牲层上形成可移动平台之前,所述形成方法还包括:在所述限位区中,在所述第三牺牲层中形成第三开口和第四开口,所述第三开口露出所述第一限位层,所述第四开口露出所述柔性导线中未与所述第一限位层相连的一端;
在所述工作区的第三牺牲层上形成可移动平台的步骤中,所述可移动平台还形成于所述第四开口中并与所述柔性导线相连,且还在所述第三开口中形成第二限位层,所述第二限位层与所述可移动平台相隔离,在所述限位区中,所述第二限位层、第一限位层、导电层、第一牺牲层、横向驱动电极和支撑柱用于构成围壁结构。
26.如权利要求25所述的移动机构的形成方法,其特征在于,形成所述第二限位层后,所述形成方法还包括:
在所述可移动平台和第二限位层露出的所述第三牺牲层上形成第四牺牲层,所述第四牺牲层覆盖所述可移动平台,并露出所述第二限位层的顶面;
在所述第二限位层的顶部形成顶部限位结构,所述顶部限位结构还延伸至所述可移动平台的部分区域上。
27.如权利要求26所述的移动机构的形成方法,其特征在于,在所述工作区的第三牺牲层上形成可移动平台的步骤中,所述可移动平台还包括位于所述可动极板上的第三吸合电极;
在所述第二限位层的顶部形成顶部限位结构之前,所述形成方法还包括:在所述第一限位层的顶面形成第三纵向驱动电极,所述第三纵向驱动电极还延伸至所述可移动平台的部分区域上;
所述顶部限位结构形成于所述第三纵向驱动电极上。
28.如权利要求19所述的移动机构的形成方法,其特征在于,形成所述支撑柱的步骤包括:在所述固定平台上形成多个堆叠的子支撑柱。
29.如权利要求19所述的移动机构的形成方法,其特征在于,形成位于所述第一牺牲层上的导电层的步骤中,所述导电层还包括位于所述固定平台上的固定电极;
所述导线与所述固定电极相连。
30.一种如权利要求1至18任一项所述的移动机构的驱动方法,其特征在于,包括:
执行第一初始驱动处理,使所述第一横向可动电极和横向驱动电极均处于浮接状态,并向所述第一吸合电极加载第一驱动信号,向所述第二吸合电极加载第二驱动信号,使所述第一吸合电极和第二吸合电极之间具有第一静电吸引力,用于使所述第一吸合电极和第二吸合电极吸合;
在执行所述第一初始驱动处理之后,执行一次或多次的位移处理,所述位移处理的步骤包括:
执行第一子位移处理,使所述第一横向可动电极向相对应的横向驱动电极移动并贴合;
在执行所述第一子位移处理后,执行第二子位移处理,固定所述可移动平台,且向所述第一吸合电极加载第三驱动信号、向所述第二吸合电极加载第四驱动信号,使所述第一吸合电极和第二吸合电极脱离,并使所述第一横向可动电极沿背向相对应的横向驱动电极的方向移动两倍的所述预设间距;
在执行所述第二子位移处理后,执行第三子位移处理,向所述第一吸合电极加载第五驱动信号,向所述第二吸合电极加载第六驱动信号,使所述第一吸合电极与第二吸合电极之间具有第二静电吸引力,所述第二静电吸引力用于使所述第一吸合电极与第二吸合电极吸合。
31.如权利要求30所述的驱动方法,其特征在于,执行所述第二子位移处理的过程中,还向所述纵向可动电极加载第七驱动信号,向所述第一纵向驱动电极加载第八驱动信号,使所述纵向可动电极和第一纵向驱动电极之间具有第三静电吸引力,所述第三静电吸引力用于使所述纵向可动电极向第一纵向驱动电极移动。
32.如权利要求30所述的驱动方法,其特征在于,所述移动机构还包括:锁位轴,位于至少一个所述第一吸合电极的顶部;
所述可移动平台朝向所述锁位轴的面中具有锁位槽,所述锁位槽与所述锁位轴能够分离或相咬合;
在执行所述第一初始驱动处理的过程中,所述锁位槽与所述锁位轴相咬合;
在执行所述第一初始驱动处理之后,执行所述位移处理之前,所述驱动方法还包括:执行第二初始驱动处理,向所述锁位轴下方的纵向可动电极加载第九驱动信号,向所述锁位轴下方的第一纵向驱动电极加载第十驱动信号,使所述纵向可动电极和第一纵向驱动电极之间具有第四静电吸引力,所述第四静电吸引力用于使所述纵向可动电极和第一纵向驱动电极吸合,并使所述锁位轴和锁位槽相分离。
33.如权利要求30所述的驱动方法,其特征在于,所述移动机构还包括:第二纵向驱动电极,位于所述支撑柱的顶面,所述第二纵向驱动电极与所述横向驱动电极相隔离,所述第二纵向驱动电极和所述第一吸合电极能够静电吸合;
在执行所述第二子位移处理的过程中,还向所述第二纵向驱动电极加载第十一驱动信号,使所述第一吸合电极和第二纵向驱动电极之间具有第五静电吸引力,所述第五静电吸引力用于使所述第一吸合电极向第二纵向驱动电极移动。
34.如权利要求30所述的驱动方法,其特征在于,所述移动机构还包括:围壁结构,位于所述固定平台上,所述围壁结构围成空腔;顶部限位结构,位于所述围壁结构远离所述固定平台的一端,且悬空延伸至所述可移动平台的部分区域上;其中,
所述横向可动电极和所述可移动平台位于所述空腔中;
所述可移动平台上方设有第三纵向驱动电极,所述第三纵向驱动电极朝向所述可移动平台;
所述可移动平台还包括位于所述可动极板上的第三吸合电极,所述第三吸合电极与所述第三纵向驱动电极能够分离和吸合;
在执行所述第二子位移处理的过程中,固定所述可移动平台的步骤包括:向所述第三纵向驱动电极加载第十二驱动信号,向所述第三吸合电极加载第十三驱动信号,使所述第三纵向驱动电极和第三吸合电极之间具有第六静电吸引力,用于使所述第三纵向驱动电极和第三吸合电极静电吸合。
35.如权利要求30所述的驱动方法,其特征在于,所述移动机构包括多个相隔离的位移模块,所述位移模块包括所述横向驱动电极、横向可动电极、第一纵向驱动电极、纵向可动电极以及所述导线;
在执行所述位移处理的过程中,在执行所述第一子位移处理后,多个所述位移模块分为多组,且依次分别对多组的所述位移模块执行所述第二子位移处理。
36.一种电子设备,其特征在于,包括:
被移动部件;
如权利要求1至18任一项所述的移动机构。
37.如权利要求36所述的电子设备,其特征在于,所述被移动部件包括图像传感器、射频发生器、镜片、棱镜、光栅或波导。
38.一种成像装置,其特征在于,包括:
如权利要求1至18任一项所述的移动机构;
被移动部件,固定于所述可移动平台上,所述被移动部件为图像传感器。
39.如权利要求38所述的成像装置,其特征在于,所述固定平台包括集成电路板,或者,所述固定平台位于集成电路板上;
所述横向驱动电极、横向可动电极、第一纵向驱动电极、纵向可动电极和导线电性连接所述集成电路板。
40.如权利要求38所述的成像装置,其特征在于,所述成像装置还包括:与所述图像传感器对应的镜头组件,所述镜头组件位于所述图像传感器的上方,并由所述移动机构外围的固定框架支撑。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101636848A (zh) * 2007-02-15 2010-01-27 澳大利亚国立大学 衬底组件、组装工艺和组装装置
CN101909155A (zh) * 2009-06-03 2010-12-08 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 防抖装置以及具有该防抖装置的便携式拍照设备
CN102253486A (zh) * 2011-08-05 2011-11-23 中国科学院光电技术研究所 偏转轴可自由变换的二维mems倾斜镜
WO2012165250A1 (ja) * 2011-05-30 2012-12-06 株式会社クリエイティブ テクノロジー 静電吸着体及びこれを用いた静電吸着装置
CN110581174A (zh) * 2018-06-08 2019-12-17 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 半导体结构及其形成方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100492105B1 (ko) * 2002-12-24 2005-06-01 삼성전자주식회사 수평 가진 수직형 mems 자이로스코프 및 그 제작 방법
CN102530832B (zh) * 2010-12-27 2014-06-18 上海丽恒光微电子科技有限公司 惯性微机电传感器及其制作方法
TWI440894B (zh) * 2011-01-14 2014-06-11 Tdk Taiwan Corp 鏡頭模組之防震裝置
CN102937853B (zh) * 2012-10-19 2015-10-14 北京京东方光电科技有限公司 一种电容式内嵌触摸屏、其驱动方法及显示装置
CN203261404U (zh) * 2013-05-30 2013-10-30 华晶科技股份有限公司 镜头防震装置
CN105789233B (zh) * 2016-04-15 2019-12-17 格科微电子(上海)有限公司 Cmos图像传感器模组的感光元件移动式光学防抖方法
CN106254773B (zh) * 2016-07-29 2018-01-23 广东欧珀移动通信有限公司 光学图像稳定系统、成像装置及电子装置
CN110967783B (zh) * 2019-04-18 2021-06-01 华为技术有限公司 驱动液态镜头的马达组件、摄像头模组和电子设备
CN110730289A (zh) * 2019-10-30 2020-01-24 维沃移动通信有限公司 摄像头模组、其控制方法及电子设备

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101636848A (zh) * 2007-02-15 2010-01-27 澳大利亚国立大学 衬底组件、组装工艺和组装装置
CN101909155A (zh) * 2009-06-03 2010-12-08 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 防抖装置以及具有该防抖装置的便携式拍照设备
WO2012165250A1 (ja) * 2011-05-30 2012-12-06 株式会社クリエイティブ テクノロジー 静電吸着体及びこれを用いた静電吸着装置
CN102253486A (zh) * 2011-08-05 2011-11-23 中国科学院光电技术研究所 偏转轴可自由变换的二维mems倾斜镜
CN110581174A (zh) * 2018-06-08 2019-12-17 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 半导体结构及其形成方法

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