[发明专利]MEMS芯片结构

说明书

本申请公开了一种MEMS芯片结构，包括：基底，侧壁，介质板，MEMS微镜阵列以及格栅阵列，所述侧壁为环形结构，所述基底覆盖所述侧壁的一侧开口，所述介质板覆盖所述侧壁的另一侧开口，所述侧壁，所述基底和所述介质板构成中空结构；所述MEMS微镜阵列和所述格栅阵列均位于所述中空结构内；所述MEMS微镜阵列位于所述基底的上方，所述MEMS微镜阵列包括多个凹槽和多个MEMS微镜，其中，所述多个MEMS微镜和所述多个凹槽一一对应，所述多个MEMS微镜位于对应的所述凹槽内或所述凹槽上方；所述格栅阵列位于所述MEMS微镜阵列的上方，所述格栅阵列的下表面与所述多个凹槽中的至少部分凹槽的侧壁上表面连接。

技术领域

本申请涉及MEMS芯片领域，尤其涉及一种电热式MEMS芯片的结构。

背景技术

电热微机电系统(Micro Electro mechanical System，MEMS)微镜由于扫描角度大、驱动电压低、制造成本低、控制简易等优点而备受光学影像、医疗检测、微显示、光通信等领域的关注。特别是在光通信领域，大转角的电热式MEMS微镜阵列芯片适用于组装大规模的光交叉连接(optical cross-connect，OXC)模块。

但电热式MEMS微镜在阵列集成后，存在热串扰问题；当工作微镜相邻的一个或多个微镜开始上电工作时，产生的热量会改变工作微镜周围的环境温度分布，使工作微镜驱动臂升温，从而导致工作微镜的偏转角度发生变化。该热串扰严重程度还与微镜镜面抬升高度有关，镜面抬升至镜框外时表现得尤为显著。这会导致微镜的控制异常复杂，性能降低。

发明内容

本申请的目的在于提供一种MEMS芯片结构，解决电热式MEMS微镜的热串扰问题。

第一方面，提供一种MEMS芯片结构，包括：包括：基底，侧壁，介质板，MEMS微镜阵列以及格栅阵列，所述侧壁为环形结构，所述基底覆盖所述侧壁的一侧开口，所述介质板覆盖所述侧壁的另一侧开口，所述侧壁，所述基底和所述介质板构成中空结构；所述MEMS微镜阵列和所述格栅阵列位于所述中空结构内；所述MEMS微镜阵列位于所述基底的上方，所述MEMS微镜阵列包括多个凹槽和多个MEMS微镜，其中，所述多个MEMS微镜和所述多个凹槽一一对应，所述多个MEMS微镜位于对应的凹槽内或位于对应的凹槽上方；所述格栅阵列位于所述MEMS微镜阵列的上方，所述格栅阵列的下表面与所述多个凹槽中的至少部分凹槽的侧壁上表面连接。

本申请实施例提供的MEMS芯片结构，通过引入的格栅阵列，抑制了MEMS微镜阵列中相邻的MEMS微镜之间的热量通过MEMS微镜阵列上方的气体进行串扰，保证了各个MEMS微镜之间的控制相对独立，降低了热串扰的影响。

在一种可能的实现方式中，所述格栅阵列的上表面与所述介质板连接。通过格栅阵列、多个凹槽以及介质板构成多个中空结构，将每个MEMS芯片彼此分隔开，进一步降低热串扰的影响。

在一种可能的实现方式中，所述格栅阵列的高度不小于所述多个凹槽中任一凹槽侧壁的上表面到所述介质板的距离的十分之一。满足这个要求之后，才会得到比较明显的热串扰降低效果。

在一种可能的实现方式中，所述格栅阵列的上表面到所述基底的距离不小于所述多个MEMS微镜中任一MEMS微镜到所述基底的最远距离。本申请实施例在起到降低热串扰功能的基础上，还能保证MEMS微镜转动所需要的空间，不会影响MEMS微镜的切换角度。

在一种可能的实现方式中，所述格栅阵列包括多个格栅单元，格栅单元为环形结构，其中，所述多个格栅单元和所述多个凹槽一一对应，所述格栅单元的边框宽度不大于对应的凹槽的侧壁宽度。本申请实施例保证了在MEMS微镜的上方没有遮挡，不会影响MEMS微镜的光路切换功能。

在一种可能的实现方式中，所述格栅单元的几何中心与对应的所述凹槽的几何中心的连线与对应的所述凹槽底面垂直。