(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010351741.X
(22)申请日 2020.04.28
(71)申请人 安徽中科米微电子技术有限公司
地址 233000 安徽省蚌埠市禹会区冠宜大
厦2号楼三层
(72)发明人 李伟 徐静
(74)专利代理机构 上海光华专利事务所(普通
合伙) 31219
代理人 贺妮妮
(51)Int.Cl.
G02B 26/08(2006.01)
B81B 7/02(2006.01)
B81C 1/00(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
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
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。权利要求书3页 说明书10页 附图7页CN 111538154 A 2020.08.14
C N 111538154
A
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。
静电驱动MEMS微镜阵列及其制备方法技术领域
[0001]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
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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
[0005]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。
[0006]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：
[0007]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；
[0008]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；
[0009]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；
[0010]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
说 明 书
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