CN220105416U - 一种采用活动支撑的微镜结构 - Google Patents
一种采用活动支撑的微镜结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN220105416U CN220105416U CN202321493642.0U CN202321493642U CN220105416U CN 220105416 U CN220105416 U CN 220105416U CN 202321493642 U CN202321493642 U CN 202321493642U CN 220105416 U CN220105416 U CN 220105416U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- micro
- mirror
- support
- micromirror
- bridge deck
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 description 40
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 39
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 39
- 239000000463 material Substances 0.000 description 29
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 18
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 14
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 8
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 6
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 6
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 5
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005429 filling process Methods 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种采用活动支撑的微镜结构,微镜结构包括:设于衬底上的微桥结构,所述微桥结构包括支撑及电连接柱,和活动支撑于所述支撑及电连接柱上的微桥桥面;所述微桥桥面上设有微镜镜面,所述微镜镜面与所述支撑及电连接柱之间形成电连接,所述支撑及电连接柱电连接所述衬底,所述微镜镜面受驱动时,带动所述微桥桥面在所述支撑及电连接柱上绕活动支撑处偏转。本实用新型能够显著降低微镜的吸合电压,并可降低器件的工作电压。
Description
技术领域
本实用新型涉及微机电系统(MEMS)技术领域,尤其涉及一种采用活动支撑的微镜结构。
背景技术
MEMS微镜是MEMS产品中的一个热点产品,其应用广泛,包括光通讯、3D相机、投影仪等。尤其在近些年,MEMS微镜已成为车载车载激光雷达中的重要部件,且随着自动驾驶技术的发展,对MEMS微镜的市场需求越来越大,对其技术也提出了更高的要求。
MEMS微镜的支撑结构一般采用双端固定支撑扭臂(Hinge)的结构形式,且一般使用静电驱动模式,驱动微镜围绕扭臂进行旋转,实现对微镜偏转角度的控制。然而,由于扭臂的两端是固定支撑在支撑柱上的,在采用静电驱动器驱动微镜镜面发生偏转的时候,需要克服扭臂结构的刚度,这导致微镜的吸合电压较高,使得器件的工作电压较高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷,提供一种采用活动支撑的微镜结构。
为实现上述目的,本实用新型的技术方案如下:
本实用新型提供一种采用活动支撑的微镜结构,包括:
设于衬底上的微桥结构,所述微桥结构包括支撑及电连接柱,和活动支撑于所述支撑及电连接柱上的微桥桥面;所述微桥桥面上设有微镜镜面,所述微镜镜面与所述支撑及电连接柱之间形成电连接,所述支撑及电连接柱电连接所述衬底,所述微镜镜面受驱动时,带动所述微桥桥面在所述支撑及电连接柱上绕活动支撑处偏转。
进一步地,所述支撑及电连接柱为两个,所述支撑及电连接柱上设有导电轴套,所述微桥桥面连接在导电扭臂的侧面上,所述扭臂通过两端穿设于两个所述支撑及电连接柱的所述轴套中形成活动支撑配合,所述微镜镜面通过所述扭臂、所述轴套和所述支撑及电连接柱电连接所述衬底。
进一步地,所述微桥桥面包括第一子微桥桥面和第二子微桥桥面,所述第一子微桥桥面和所述第二子微桥桥面共面设置,并分别连接在所述扭臂的两侧上,所述第一子微桥桥面上设有第一子微镜镜面,所述第二子微桥桥面上设有第二子微镜镜面。
进一步地,所述第一子微镜镜面和所述第二子微镜镜面下方的所述衬底上对应设有寻址电极。
进一步地,所述扭臂的两端上设有支撑部,所述轴套上设有轴孔,所述扭臂的两端通过所述支撑部支撑在所述轴孔的底部上,所述微镜镜面受驱动时,带动所述微桥桥面作以所述支撑部为支点的偏转。
进一步地,所述支撑部具有矩形、锥形或弧形截面。
进一步地,所述支撑及电连接柱形成于沟槽中,所述沟槽设于牺牲层中,所述牺牲层位于所述衬底与所述微桥桥面之间,所述支撑及电连接柱包括形成于所述沟槽的部分侧壁表面上的导电体和位于所述导电体内侧的支撑体,所述微桥桥面活动支撑于所述支撑体和所述导电体上,所述微镜镜面通过所述导电体电连接所述衬底,所述微桥结构通过去除所述牺牲层得以释放;其中,所述微镜结构在所述衬底上按行列方式排列形成阵列,位于同行或同列的任意两个相邻的所述微镜结构之间共用同一个所述支撑及电连接柱,或者,位于同行或同列的任意两个相邻的所述微镜结构的各自一个所述支撑及电连接柱相靠近设置,并形成于同一个所述沟槽的相对侧的侧壁上。
由上述技术方案可以看出,本实用新型对现有的微镜镜面与支撑柱之间的固定连接方式进行改进,通过采用将微镜镜面活动支撑于支撑及电连接柱上的方式,使微镜镜面能够在支撑及电连接柱上绕活动支撑处偏转,形成跷跷板式结构;这样,当微镜镜面受到例如静电驱动发生偏转时,即可不再像以往那样需要克服扭臂结构的刚度,而是可以使微镜镜面(微桥桥面)绕由扭臂形成的活动转轴转动,从而能够显著降低微镜的吸合电压,并由此降低了器件的工作电压。
附图说明
图1-图3为本实用新型一较佳实施例的一种采用活动支撑的微镜结构的示意图;
图4-图6为本实用新型一较佳实施例的一种轴套与支撑部的配合结构示意图;
图7-图12为本实用新型一较佳实施例一的一种采用活动支撑的微镜结构制造方法的工艺步骤示意图;
图13-图19为本实用新型一较佳实施例二的一种采用活动支撑的微镜结构制造方法的工艺步骤示意图;
图20-图26为本实用新型一较佳实施例三的一种采用活动支撑的微镜结构制造方法的工艺步骤示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。除非另外定义,此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。
下面结合附图,对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。
请参阅图1-图3,图1-图3为本实用新型一较佳实施例的一种采用活动支撑的微镜结构的示意图。其中,图2为图1的右视方向结构视图,图3为图1的俯视方向结构视图。如图1-图3所示,本实用新型的一种采用活动支撑的微镜结构,包括:设于衬底10上的微桥结构。其中,微桥结构包括支撑及电连接柱13,和活动支撑于支撑及电连接柱13上的微桥桥面20。微桥桥面20上设有微镜镜面12(镜面层),微镜镜面12与支撑及电连接柱13之间形成电连接,支撑及电连接柱13电连接衬底10,从而微镜镜面12通过支撑及电连接柱13电连接至衬底10。这样,当微镜镜面12受到驱动时,将带动微桥桥面20在支撑及电连接柱13上绕活动支撑处(扭臂14/支撑部141)发生上下偏转,从而使微镜镜面12(微桥桥面20)在支撑及电连接柱13上形成类似跷跷板式的结构。
在一些实施例中,支撑及电连接柱13可为两个,且可并列设置在衬底10表面上,如图2所示。
并且,在支撑及电连接柱13上,例如在支撑及电连接柱13的顶面上可设有带有轴孔154的导电轴套15,如图1所示。
在两个支撑及电连接柱13的轴套15之间可架设有导电扭臂14(Hinge)。微桥桥面20(微镜镜面12)可连接在导电扭臂14的侧面上,并得到支撑。扭臂14通过两端穿设于两个轴套15的轴孔154中,与轴套15即与支撑及电连接柱13之间形成活动支撑配合。微镜镜面12平铺在微桥桥面20上与扭臂14形成电连接,扭臂14通过两端与轴套15的轴孔154内壁接触而形成电连接。这样,微镜镜面12即可通过扭臂14、轴套15和支撑及电连接柱13电连接至衬底10。
在一些实施例中,微桥桥面20可包括第一子微桥桥面和第二子微桥桥面。第一子微桥桥面和第二子微桥桥面可共面设置,并分别连接在扭臂14的两侧上。第一子微桥桥面上可设有第一子微镜镜面,第二子微桥桥面上可设有第二子微镜镜面,第一子微镜镜面和第二子微镜镜面共同组成微镜镜面12。
在一些实施例中,在第一子微镜镜面和第二子微镜镜面下方的衬底10上可对应设有静电驱动器的寻址电极11,与微镜镜面12之间形成电容结构,从而利用静电驱动器,可采用静电驱动方式,驱动微镜镜面12在支撑及电连接柱13上绕由扭臂14形成的活动转轴转动(偏转),可无需克服扭臂14结构的刚度,从而能够显著降低微镜的吸合电压,并由此降低了器件的工作电压。
在一些实施例中,可利用扭臂14的两端直接作为支撑部,并可支撑在轴套15的轴孔154底部上,如图3所示。当微镜镜面12受驱动时,即可带动微桥桥面20作以扭臂14的两端(支撑部)为支点的偏转。
请参阅图4-图6。在一些实施例中,在扭臂14的两端上也可另外设置支撑部141。支撑部141可具有例如图4所示的矩形、图5所示的锥形或图6所示的弧形截面,但不限于此。扭臂14的两端可通过支撑部141的下端支撑在轴孔154的底部上。当微镜镜面12受驱动时,即可带动微桥桥面20作以支撑部141下端与轴孔154的底部相接触的支撑点(支撑处)为支点的偏转。
需要说明的是,支撑部141可以仅设置在扭臂14的两端上,也可以沿扭臂14的长度方向设置在扭臂14的整个下表面上,并与扭臂14成为一体式结构。或者,扭臂14也可以完全采用支撑部141的形状形成。
在一些实施例中,轴孔154可以具有能够与扭臂14的两端形成活动配合的任意截面形状,例如圆形、半圆形、椭圆形、半椭圆形或多边形等。图示仅为利用半导体工艺较易于实现的一种矩形轴孔154(矩形轴套15)的结构形式,不应理解为对本实用新型轴孔154及轴套15结构的限定。
在一些实施例中,支撑及电连接柱13可设有导电体和支撑体,轴套15可设于导电体和支撑体的顶面上,并与导电体形成电连接。
在一些实施例中,衬底10的表面上可设有金属连接结构(图略);金属连接结构电连接衬底10。支撑及电连接柱13可设于金属连接结构上,且与金属连接结构形成电连接。从而微镜镜面12可通过支撑及电连接柱13、金属连接结构电连接至衬底10。
在一些实施例中,衬底10可采用常用的半导体衬底10,例如硅衬底10等,或者也可以是玻璃等透光材料衬底10,并可在衬底10上制作形成CMOS前道器件和静电控制器等的电路结构。
在一些实施例中,微镜镜面12、扭臂14(包括支撑部141)、轴套15和支撑及电连接柱13中的导电体材料可采用金属等导电材料。
在一些实施例中,微镜镜面12、扭臂14、轴套15和导电体材料可相同或不同。
在一些实施例中,微镜镜面12、扭臂14、轴套15、和/或导电体材料可采用铝(Al)、铂(Pt)、金(Au)、银(Ag)等金属,以及金属合金等中的至少一种。
在一些实施例中,支撑及电连接柱13中的支撑体材料可采用介质材料,例如SiO2、SiN、SiON、SiC等中的至少一种。
在一些实施例中,寻址电极11、金属连接结构材料可采用金属等导电材料。例如寻址电极11、金属连接结构材料可采用铝、铂、金、银等,以及金属合金等中的至少一种。
在其他一些实施例中,支撑及电连接柱13可形成于沟槽中,沟槽可设于牺牲层16(可包括第一牺牲层161、第二牺牲层162、第三牺牲层163)中,牺牲层16位于衬底10与微桥桥面20之间(参考图7-图12)。支撑及电连接柱13可包括沿沟槽的侧壁纵向设置,并形成于沟槽的部分侧壁表面上的导电体和位于导电体内侧的支撑体。轴套15位于支撑体和导电体的顶面上,微镜镜面12(微桥桥面20)通过插入轴套15轴孔154中的扭臂14两端活动支撑于支撑体和导电体上。这样,微镜镜面12就通过导电体电连接衬底10。牺牲层16在微桥结构形成后被去除,使微镜镜面12(微桥桥面20)得到释放,并可受控作偏转运动。本实施例中,由于支撑及电连接柱13仅占据沟槽面积的一部分,因此可减小所形成的支撑及电连接柱13在微镜中的占用面积,由此使得微镜镜面12的面积得到有效的增加,从而能大幅度提升填充因子和产品的性能。进一步地,微镜结构在衬底10上可按行列方式排列,并形成微镜阵列。其中,位于同行或同列的任意两个相邻的微镜结构(微桥结构)之间可共用同一个支撑及电连接柱13。或者,位于同行或同列的任意两个相邻的微镜结构的各自一个支撑及电连接柱13相靠近设置,并形成于同一个沟槽的相对侧的侧壁上。如此,使得微镜阵列的填充因子也将得到明显提高。
在一些实施例中,牺牲层16材料可采用与衬底10和微桥结构之间在实施释放工艺时具有高刻蚀选择比的介质材料等。例如,牺牲层16材料可采用非晶硅、聚合物、聚酰亚胺、多晶硅、氮化硅或二氧化硅等。
下面结合具体实施方式及附图,对本实用新型的一种采用活动支撑的微镜结构制造方法进行详细说明。
请参阅图7-图12,图7-图12为本实用新型一较佳实施例一的一种采用活动支撑的微镜结构制造方法的工艺步骤示意图。如图7-图12所示,本实用新型的一种采用活动支撑的微镜结构制造方法,可用于制造例如图1-图3的一种直接采用扭臂14两端作为支撑部141实现活动支撑的微镜结构,并可包括以下步骤:
请参阅图7。首先,可利用一个半导体衬底10,例如硅衬底10,并可在衬底10上制作形成MEMS所需的CMOS前道器件以及静电驱动器所需的电路结构等。
然后,可采用例如金属沉积工艺等,在衬底10表面上形成第一金属层,并可采用光刻和刻蚀工艺进行图形化,形成两个寻址电极11图形。第一金属层材料例如可以是金属铝等。
接着,可采用例如介质沉积工艺等,在衬底10表面上沉积第一牺牲层161,并将寻址电极11覆盖。第一牺牲层161材料例如可采用聚酰亚胺等。
接着,可采用光刻和刻蚀工艺,在第一牺牲层161表面上形成两个沟槽,停止在衬底10的表面上,并使两个沟槽位于两个寻址电极11之间,且两个沟槽的中心连线与两个寻址电极11的中心连线可相正交。
之后,可采用例如保形的沉积工艺等,在沟槽的内壁上保形形成第二金属层。第二金属层材料例如可以是金属铝等。然后,可采用例如介质沉积工艺等,在第二金属层以内的沟槽中进一步填充支撑层,将沟槽填满。支撑层材料例如可以是氮化硅等。
接着,可通过例如化学机械抛光(CMP)工艺等,对上述步骤后的结构表面进行平坦化,去除沟槽外位于第一牺牲层161表面上的多余的第二金属层材料和支撑层材料,从而在每个沟槽中形成一个支撑及电连接柱13。其中,支撑及电连接柱13包括由第二金属层材料形成的导电体,和由支撑层材料形成的支撑体。
然后,可采用例如金属沉积工艺等,在第一牺牲层161表面上形成第三金属层,并可采用光刻和刻蚀工艺进行图形化,在各支撑及电连接柱13顶面上形成轴套底部图形151。第三金属层材料例如可以是金属铝等。
请参阅图8。接着,可采用例如介质沉积工艺等,在第一牺牲层161表面上沉积第二牺牲层162,并将轴套底部图形151覆盖。第二牺牲层162材料例如可采用聚酰亚胺等。
然后,可采用例如金属沉积工艺等,在第二牺牲层162表面上形成微镜金属层,将轴套底部图形151覆盖,并可采用光刻和刻蚀工艺进行图形化,在第二牺牲层162表面上形成扭臂14,和连接在扭臂14两侧上的微镜镜面12(第一子微镜镜面和第二子微镜镜面),并使扭臂14的两端分别位于两个轴套底部图形151的上方。从而形成微桥桥面20结构。微镜金属层材料例如可以是金属铝等。
请参阅图9。接着,可采用例如介质沉积工艺等,在第二牺牲层162表面上沉积第三牺牲层163,将包括微镜镜面12、扭臂14的微桥桥面20覆盖。第三牺牲层163材料例如可采用聚酰亚胺等。第一牺牲层161至第三牺牲层163共同形成牺牲层16结构。
然后,可采用例如光刻和刻蚀工艺等,在第三牺牲层163表面上形成两对通孔,使每对通孔位于扭臂14的两侧,并停止在轴套底部图形151表面上。
接着,可采用例如通孔填充工艺等,在每对通孔中填充第四金属层,并进行平坦化,在每对通孔中形成下端连接轴套底部图形151的轴套侧部图形152。第四金属层材料例如可以是金属铝等。
请参阅图10。然后,可采用例如金属沉积工艺等,在第三牺牲层163表面上形成第五金属层,并可采用光刻和刻蚀工艺进行图形化,在第三牺牲层163表面上形成与每对轴套侧部图形152上端各自连接的两个轴套顶部图形153,从而在支撑及电连接柱13顶面上形成环状的轴套15,并使得扭臂14的两端通过第二牺牲层162和第三牺牲层163的隔离作用,能够保持间距地穿设于两个轴套15中。第五金属层材料例如可以是金属铝等,从而形成铝金属轴套15。
请参阅图11-图12。之后,即可通过刻蚀工艺(释放工艺),并利用第一牺牲层161至第三牺牲层163相对其他结构材料的高刻蚀选择比,去除包括第一牺牲层161至第三牺牲层163的全部牺牲层16,释放微镜镜面12(微桥桥面20)。此时,由于牺牲层16的去除,使得扭臂14及其连接的微镜镜面12因失去牺牲层16的支撑,而受到重力作用自然下落,直至扭臂14的两端落在轴套15的轴套底部图形151表面上获得支撑,从而使扭臂14通过两端与轴套15形成活动配合,并使得微镜镜面12活动支撑在支撑及电连接柱13上。
当通过寻址电极11对微镜镜面12进行静电驱动时,扭臂14的两端作为支撑部,可以支撑部的支撑点在轴套15的轴孔154底面上作随微镜镜面12偏转的偏转,从而有效解决了微镜镜面12偏转时需要克服扭臂14刚度的问题。
请参阅图13-图19,图13-图19为本实用新型一较佳实施例二的一种采用活动支撑的微镜结构制造方法的工艺步骤示意图。如图13-图19所示,本实用新型的一种采用活动支撑的微镜结构制造方法,可用于制造例如具有图4的一种矩形支撑部141的扭臂14并实现活动支撑的微镜结构,并可包括以下步骤:
请参阅图13。首先,可采用与上述实施例相同或类似的方式,在衬底10上制作形成寻址电极11,在衬底10表面上沉积第一牺牲层161,在第一牺牲层161表面上形成两个沟槽,在沟槽中形成支撑及电连接柱13,在支撑及电连接柱13顶面上形成轴套底部图形151,以及在第一牺牲层161表面上形成将轴套底部图形151覆盖的第二牺牲层162等。
然后,可采用例如光刻和各向异性的刻蚀工艺,在第二牺牲层162表面上形成两个凹槽,并使两个凹槽分别对应位于一个轴套底部图形151的上方,且与轴套底部图形151不相接触。形成的凹槽可具有例如矩形的截面。
接着,可对凹槽进行例如铝金属填充并平坦化,在凹槽中形成具有矩形截面的支撑部141。
请参阅图14。接着,可采用例如金属沉积工艺等,在第二牺牲层162表面上和支撑部141表面上沉积形成微镜金属层,将轴套底部图形151覆盖,并可采用光刻和刻蚀工艺进行图形化,在第二牺牲层162表面上形成扭臂14,和连接在扭臂14两侧上的微镜镜面12(第一子微镜镜面和第二子微镜镜面),并使扭臂14的两端下表面分别与位于两个轴套底部图形151上方的支撑部141的上表面连接。从而形成微桥桥面20结构。微镜金属层材料例如可以是金属铝等。
请参阅图15。接着,可采用例如介质沉积工艺等,在第二牺牲层162表面上沉积第三牺牲层163,将包括微镜镜面12、扭臂14的微桥桥面20覆盖。第三牺牲层163材料例如可采用聚酰亚胺等。
请参阅图16。然后,可采用例如光刻和刻蚀工艺等,在第三牺牲层163表面上形成两对通孔,使每对通孔位于扭臂14的两侧,并停止在轴套底部图形151表面上。
接着,可采用例如通孔填充工艺等,在每对通孔中填充第四金属层,并进行平坦化,在每对通孔中形成下端连接轴套底部图形151的轴套侧部图形152。第四金属层材料例如可以是金属铝等。
请参阅图17。然后,可采用例如金属沉积工艺等,在第三牺牲层163表面上形成第五金属层,并可采用光刻和刻蚀工艺进行图形化,在第三牺牲层163表面上形成与每对轴套侧部图形152上端各自连接的两个轴套顶部图形153,从而在支撑及电连接柱13顶面上形成环状的轴套15,并使得具有支撑部141的扭臂14的两端通过第二牺牲层162和第三牺牲层163的隔离,保持间距地穿设于两个轴套15中。第五金属层材料例如可以是金属铝等,从而形成铝金属轴套15。
请参阅图18-图19。之后,即可通过刻蚀工艺(释放工艺)去除第一牺牲层161至第三牺牲层163,使得扭臂14及其连接的微镜镜面12自然下落,直至扭臂14两端的支撑部141落在轴套15的轴套底部图形151表面上,使整个微桥桥面20获得支撑,从而使扭臂14通过两端的支撑部141与轴套15形成活动配合,并使得微镜镜面12活动支撑在支撑及电连接柱13上。
请参阅图20-图26,图20-图26为本实用新型一较佳实施例三的一种采用活动支撑的微镜结构制造方法的工艺步骤示意图。如图20-图26所示,本实用新型的一种采用活动支撑的微镜结构制造方法,可用于制造例如具有图6的一种弧形支撑部141的扭臂14并实现活动支撑的微镜结构,并可包括以下步骤:
请参阅图20。首先,可采用与上述实施例相同或类似的方式,在衬底10上制作形成寻址电极11,在衬底10表面上沉积第一牺牲层161,在第一牺牲层161表面上形成两个沟槽,在沟槽中形成支撑及电连接柱13,在支撑及电连接柱13顶面上形成轴套底部图形151,以及在第一牺牲层161表面上形成将轴套底部图形151覆盖的第二牺牲层162等。
然后,可采用例如光刻和各向同性的刻蚀工艺,在第二牺牲层162表面上形成凹槽17,并使凹槽17沿长度方向的两端分别对应位于一个轴套底部图形151的上方,且与轴套底部图形151不相接触。形成的凹槽17可具有例如弧形(或近似倒锥形)的截面。
请参阅图21。接着,可采用例如金属沉积工艺等,在第二牺牲层162表面上形成微镜金属层,将轴套底部图形151覆盖,并通过微镜金属层材料对凹槽17进行填充,利用填充在凹槽17中的微镜金属层材料部分,可形成具有弧形截面的支撑部141。
接着,可采用光刻和刻蚀工艺,对微镜金属层进行图形化,在弧形支撑部141的基础上进一步形成完整形态的扭臂14,和在第二牺牲层162表面上形成连接在扭臂14两侧上的微镜镜面12(第一子微镜镜面和第二子微镜镜面)。从而形成微桥桥面20结构。微镜金属层材料例如可以是金属铝等。
本实施例中,扭臂14可以直接采用弧形支撑部141形成。
请参阅图22。接着,可采用例如介质沉积工艺等,在第二牺牲层162表面上沉积第三牺牲层163,将包括微镜镜面12、扭臂14的微桥桥面20覆盖。第三牺牲层163材料例如可采用聚酰亚胺等。
请参阅图23。然后,可采用例如光刻和刻蚀工艺等,在第三牺牲层163表面上形成两对通孔,使每对通孔位于扭臂14的两侧,并停止在轴套底部图形151表面上。
接着,可采用例如通孔填充工艺等,在每对通孔中填充第四金属层,并进行平坦化,在每对通孔中形成下端连接轴套底部图形151的轴套侧部图形152。第四金属层材料例如可以是金属铝等。
请参阅图24。然后,可采用例如金属沉积工艺等,在第三牺牲层163表面上形成第五金属层,并可采用光刻和刻蚀工艺进行图形化,在第三牺牲层163表面上形成与每对轴套侧部图形152上端各自连接的两个轴套顶部图形153,从而在支撑及电连接柱13顶面上形成环状的轴套15,并使得具有弧形支撑部141的扭臂14的两端通过第二牺牲层162和第三牺牲层163的隔离,保持间距地穿设于两个轴套15中。第五金属层材料例如可以是金属铝等,从而形成铝金属轴套15。
请参阅图25-图26。之后,即可通过刻蚀工艺(释放工艺)去除第一牺牲层161至第三牺牲层163,使得扭臂14及其连接的微镜镜面12自然下落,直至扭臂14两端的支撑部141落在轴套15的轴套底部图形151表面上,使整个微桥桥面20获得支撑,从而使扭臂14通过两端的支撑部141与轴套15形成活动配合,并使得微镜镜面12活动支撑在支撑及电连接柱13上。
综上,本实用新型通过对现有的微镜镜面与支撑柱之间的固定连接方式进行改进,采用将微镜镜面12通过轴套15活动支撑于支撑及电连接柱13上的方式,使微镜镜面12能够在支撑及电连接柱13上绕活动支撑处偏转,形成跷跷板式结构;这样,当微镜镜面12受到例如静电驱动发生偏转时,即可不再像以往那样需要克服扭臂14结构的刚度,而是可以使微镜镜面12(微桥桥面20)绕由扭臂14形成的活动转轴转动发生偏转,从而能够显著降低微镜的吸合电压,并由此降低了器件的工作电压。
虽然在上文中详细说明了本实用新型的实施方式,但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是,能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是,应理解,这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本实用新型的范围和精神之内。而且,在此说明的本实用新型可有其它的实施方式,并且可通过多种方式实施或实现。
Claims (7)
1.一种采用活动支撑的微镜结构,其特征在于,包括:
设于衬底上的微桥结构,所述微桥结构包括支撑及电连接柱,和活动支撑于所述支撑及电连接柱上的微桥桥面;所述微桥桥面上设有微镜镜面,所述微镜镜面与所述支撑及电连接柱之间形成电连接,所述支撑及电连接柱电连接所述衬底,所述微镜镜面受驱动时,带动所述微桥桥面在所述支撑及电连接柱上绕活动支撑处偏转。
2.根据权利要求1所述的采用活动支撑的微镜结构,其特征在于,所述支撑及电连接柱为两个,所述支撑及电连接柱上设有导电轴套,所述微桥桥面连接在导电扭臂的侧面上,所述扭臂通过两端穿设于两个所述支撑及电连接柱的所述轴套中形成活动支撑配合,所述微镜镜面通过所述扭臂、所述轴套和所述支撑及电连接柱电连接所述衬底。
3.根据权利要求2所述的采用活动支撑的微镜结构,其特征在于,所述微桥桥面包括第一子微桥桥面和第二子微桥桥面,所述第一子微桥桥面和所述第二子微桥桥面共面设置,并分别连接在所述扭臂的两侧上,所述第一子微桥桥面上设有第一子微镜镜面,所述第二子微桥桥面上设有第二子微镜镜面。
4.根据权利要求3所述的采用活动支撑的微镜结构,其特征在于,所述第一子微镜镜面和所述第二子微镜镜面下方的所述衬底上对应设有寻址电极。
5.根据权利要求2所述的采用活动支撑的微镜结构,其特征在于,所述扭臂的两端上设有支撑部,所述轴套上设有轴孔,所述扭臂的两端通过所述支撑部支撑在所述轴孔的底部上,所述微镜镜面受驱动时,带动所述微桥桥面作以所述支撑部为支点的偏转。
6.根据权利要求1所述的采用活动支撑的微镜结构,其特征在于,所述支撑部具有矩形、锥形或弧形截面。
7.根据权利要求1所述的采用活动支撑的微镜结构,其特征在于,所述支撑及电连接柱形成于沟槽中,所述沟槽设于牺牲层中,所述牺牲层位于所述衬底与所述微桥桥面之间,所述支撑及电连接柱包括形成于所述沟槽的部分侧壁表面上的导电体和位于所述导电体内侧的支撑体,所述微桥桥面活动支撑于所述支撑体和所述导电体上,所述微镜镜面通过所述导电体电连接所述衬底,所述微桥结构通过去除所述牺牲层得以释放;其中,所述微镜结构在所述衬底上按行列方式排列形成阵列,位于同行或同列的任意两个相邻的所述微镜结构之间共用同一个所述支撑及电连接柱,或者,位于同行或同列的任意两个相邻的所述微镜结构的各自一个所述支撑及电连接柱相靠近设置,并形成于同一个所述沟槽的相对侧的侧壁上。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202321493642.0U CN220105416U (zh) | 2023-06-12 | 2023-06-12 | 一种采用活动支撑的微镜结构 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202321493642.0U CN220105416U (zh) | 2023-06-12 | 2023-06-12 | 一种采用活动支撑的微镜结构 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN220105416U true CN220105416U (zh) | 2023-11-28 |
Family
ID=88871091
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202321493642.0U Active CN220105416U (zh) | 2023-06-12 | 2023-06-12 | 一种采用活动支撑的微镜结构 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN220105416U (zh) |
-
2023
- 2023-06-12 CN CN202321493642.0U patent/CN220105416U/zh active Active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101288214B1 (ko) | 마이크로-전자기계 시스템 | |
US20240111148A1 (en) | Micro-electro-mechanical systems micromirrors and micromirror arrays | |
US6528887B2 (en) | Conductive equipotential landing pads formed on the underside of a MEMS device | |
US6861277B1 (en) | Method of forming MEMS device | |
JP5759494B2 (ja) | 高フィルファクターアレイ用の微小電気機械システムマイクロミラーおよびこの方法 | |
US7261826B2 (en) | Electrostatic actuator for microelectromechanical systems and methods of fabrication | |
US6541831B2 (en) | Single crystal silicon micromirror and array | |
US20020167072A1 (en) | Electrostatically actuated micro-electro-mechanical devices and method of manufacture | |
JP2007006696A (ja) | 静電アクチュエータ、静電アクチュエータを有するデバイス、このようなデバイスを有するマイクロシステム及びこのようなアクチュエータの製造方法 | |
US11746002B2 (en) | Stable landing above RF conductor in MEMS device | |
US11261084B2 (en) | Method of forming a flexible MEMS device | |
US20200402755A1 (en) | Flexible mems device having hinged sections | |
CA2752746C (en) | Mems device with integrated via and spacer | |
CN220105416U (zh) | 一种采用活动支撑的微镜结构 | |
US20020126455A1 (en) | Tiled microelectromechanical device modules and fabrication methods | |
CN116679443A (zh) | 一种采用活动支撑的微镜结构及制造方法 | |
CN115236849A (zh) | 二维mems扫描微镜及其制备方法 | |
KR100404195B1 (ko) | 마이크로 미러 및 그 제조방법 | |
CN219916078U (zh) | 一种高填充因子的mems微镜 | |
JP4979027B2 (ja) | Mems素子の製造方法およびmems素子 | |
US20080123206A1 (en) | Simplified manufacturing process for micro mirrors | |
CN116953917A (zh) | 一种高填充因子的mems微镜及制造方法 | |
KR100446731B1 (ko) | 광스위치용 압전구동형 미소거울 및 그 제조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |