[发明专利]用于制造MEMS微反射镜设备的工艺以及相关联设备

说明书

公开了用于制造MEMS微反射镜设备的工艺以及相关联设备。一种用于从采用半导体材料的单体本体(104)中制造MEMS微反射镜设备的工艺。初始地，掩埋空腔(106)形成于该单体本体中并且在底部界定悬置膜(105)，该悬置膜被安排在该掩埋空腔(106)与该单体本体(104)的主表面(104A)之间。然后，对该悬置膜(105)进行限定以便形成支撑框架(115)和可移动质量块(114)，该可移动质量块可围绕轴线(C)旋转并且由该支撑框架(115)承载。该可移动质量块形成振荡质量块(107)、支撑臂(109)、弹簧部分(111)以及梳齿连接至固定电极(113)的可移动电极(112)。在该振荡质量块(107)的顶部上形成反射区域(145)。

技术领域

本发明涉及一种用于制造MEMS微反射镜设备(micromirror device)的工艺以及相关联设备。

背景技术

在以下本说明书中，术语“掩埋空腔”将参考半导体本体或芯片内的空白区域使用(或充满气体)，该空白区域通过采用半导体材料的多个部分与本体的两个主面间隔开。

使用半导体材料技术制造的微反射镜设备是已知的并且也被称作MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)设备。

这些MEMS微反射镜设备例如在用于光学应用的便携式装置(比如，便携式计算机、膝上型电脑、笔记本计算机(包括超薄笔记本计算机)、PDA、平板计算机以及智能电话)中用于以期望的形式引导光源生成的光辐射束。

就面积和厚度而言，这些MEMS微反射镜设备由于尺寸小而满足有关体积的严格要求。

例如，MEMS微反射镜设备用于能够在一定距离处投影图像或者能够生成期望的光图案的微型投影仪模块(所谓的微微投影仪)中。

MEMS微反射镜设备通常包括反射镜元件，该反射镜元件可移动(通常具有倾斜或旋转运动)并且能够以期望的方式引导入射光束。

例如，图1是微微投影仪9的示意图，该微微投影仪包括光源1，通常为生成由三个单色束组成的光束2的激光源)，每个基本颜色一个单色束，该单色束穿过仅示意性地展示的光学系统3，通过反射镜元件5被偏转朝向屏幕6。在所示出的示例中，反射镜元件5为二维型，被控制以便关于垂直轴线A和水平轴线B转动。反射镜元件5关于垂直轴线A的旋转生成快速水平扫描。反射镜元件5关于垂直于垂直轴线A的水平轴线B的旋转生成慢速垂直扫描(通常为锯齿型)。

在图2中展示了所获得的扫描方案并且由7标记。

在图1的系统的变体中，系统包括沿光束2的路径依次安排的并且每个都可围绕自己的轴线旋转的两个微反射镜；即，为了生成与图2的方案相同的扫描方案，一个微反射镜可围绕水平轴线B旋转并且另一个微反射镜可围绕垂直轴线A旋转。

微反射镜系统的另一个应用是3D手势识别系统。这些系统通常使用微微投影仪和图像采集设备(比如，相机)。此处的光束可能在可见范围内、在不可见范围内或在任何有用的频率处。微微投影仪可以类似于图1的微微投影仪9，并且微反射镜5所偏转的光束2用于在两个方向上对物体进行扫描。例如，微微投影仪可以将小的条带投影到物体上，物体的可能投影或凹陷区域(由于其深度)产生相机检测到的光线的变形，并且这些变形可以被连接至相机的适当电子装置检测到并用于检测第三尺寸。

在任一情况下，镜元件的旋转通常经由致动系统(当前为静电、磁或压电型)进行控制。

例如，图3至图5示出了纯静电致动的构成美国专利申请2014/0198366的主题的微机械反射镜结构10。

如下文中所解释的，微机械反射镜结构10包括第一本体11和第二本体14，例如，采用如硅等半导体材料的这两个本体经由键合层(未展示)而键合在一起。