[发明专利]一种具有阶梯结构底电极的静电扭转微镜及其制作方法

权利要求书

1.一种具有阶梯结构底电极的静电扭转微镜，包括微镜(1)、扭梁(2)，其特征在于驱动电极呈多级阶梯底电极结构；阶梯结构底电极由台阶高度h、台阶宽度l、台阶数n三个参数表征。

2.按权利要求1所述的具有阶梯结构底电极的静电扭转微镜，其特征在于台阶数n至少大于或等于2，其数目由工艺条件决定；阶梯底电极与微镜的角度由高度h和宽度l的比值控制。

3.按权利要求1或2所述的具有阶梯结构底电极的静电扭转微镜，其特征在于通过X方向和Y方向分别设置扭梁并进行二维嵌套，扩展为二维转动微镜。

4.一种具有阶梯结构底电极的静电扭转微镜的制作方法，其特征在于阶梯底电极和微镜或用无掩模各向异性腐蚀，或用DRIE干法刻蚀，或用这两种方法组合制作，然后将阶梯电极和微镜对准、安装。

5.按权利要求4所述具有阶梯结构底电极的静电扭转微镜的制作方法，其特征在于无掩模各向异性腐蚀法制作阶梯电极具体步骤是：

(1)将(100)单晶硅片或SOI材料氧化，氧化层厚度为0.5-1.5微米；

(2)光刻、腐蚀SiO₂，形成多级阶梯的掩模图形；

(3)生长Si₃N₄层，厚度介于200-400纳米；

(4)采用TMAH腐蚀剂，浓度为20-40％(重量比)，温度为80-90℃，或采用KOH腐蚀剂，浓度为40-80％(重量比)，温度为40-90℃，腐蚀0.6-0.9微米；

(5)光刻、腐蚀SiO₂，去除部分掩模；

(6)采用TMAH或KOH再腐蚀至结构完成。

6.按权利要求4所述具有阶梯结构底电极的静电扭转微镜的制作方法，其特征在于无掩模各向异性腐蚀法制作微镜工艺步骤是：

(1)将(100)单晶硅片或SOI材料氧化，氧化层厚度0.5-1.5微米；

(2)生长50-150纳米Si₃N₄层；

(3)光刻、腐蚀Si₃N₄和SiO₂层，形成微镜及扭梁的掩模图形；

(4)反面光刻硅腔掩模；

(5)采用TMAH腐蚀剂，浓度为20-40％(重量比)，温度为80-90℃，或采用KOH腐蚀剂，浓度为40-80％(重量比)，温度为40-90℃，腐蚀0.6-0.9微米；

(6)在HF中去除SiO₂层；

(7)微镜表面蒸金、铝，厚度在0.1-1微米。

7.按权利要求4所述具有阶梯结构底电极的静电扭转微镜的制作方法，其特征在于干法刻蚀阶梯电极的具体步骤是：

(1)在单晶硅或SOI材料上氧化0.5-1.5微米；

(2)光刻、采用湿法腐蚀SiO₂层，形成第一级台阶的掩模图形；

(3)干法刻蚀1.5-3微米；

(4)依此类推，直至所需结构。

8.按权利要求4所述具有阶梯结构底电极的静电扭转微镜的制作方法，其特征在于干法刻蚀制作微镜的具体步骤是：

(1)在单晶硅或SOI材料上氧化0.5-1.5微米；

(2)生长80-120纳米Si₃N₄层；

(3)光刻、刻蚀Si₃N₄及SiO₂层，形成微镜及扭梁的掩模图形；

(4)正面干法刻蚀1.5-3微米；

(5)将硅片重新氧化或正面生长Si₃N₄；

(6)反面光刻硅腔掩模；

(7)采用TMAH腐蚀剂，浓度为20-40％(重量比)，温度为80-90℃，或采用KOH腐蚀剂，浓度为40-80％(重量比)，温度为40-90℃，腐蚀0.6-0.9微米；

(8)微镜表面蒸金、铝，厚度在0.1-1微米。