[发明专利]一种双向驱动微镜芯片及制造方法

说明书

本发明涉及一种双向驱动微镜芯片及制造方法，克服现有技术中采用两层梳齿结构，只能单向驱动，使得微镜受力不对称、无法完全绕中心轴转动的问题，应用全新设计结构，拥有上中下三层梳齿结构，为微镜提供双向驱动力，使得被驱动对象的受力完全对称，获得更加优良的微镜扫描效果。

技术领域

本发明涉及一种双向驱动微镜芯片及制造方法，属于微机电系统技术领域。

背景技术

相对于传统的机械，MEMS器件的尺寸更小，一般在微米到毫米量级。它基于半导体集成电路(IC)制作工艺，可大量利用IC生产中的成熟技术、工艺，进行大批量、低成本生产，使性价比相对于传统“机械”制造技术大幅度提高。

常用的微机电系统驱动结构包括静电驱动，被广泛应用，其中静电驱动主要采用梳齿结构。梳齿结构一般分为两类，一类是面内梳齿结构，用作面内结构驱动，一类是上下梳齿结构，用作面外驱动。面外驱动的动齿和固齿一高一低，不在一个平面。上下梳齿结构可以用来制作扫描微镜，三轴加速度计、三轴陀螺仪。但是要制作高低梳齿，现有的高低梳齿设计中，传统的MEMES制造工艺利用键合工艺分别刻蚀高低梳齿，或者利用多次光刻、分别刻蚀高低梳齿，需要高精度对准，或者需要对DRIE刻蚀精确控制，对工艺要求高、且成品率低，存在多次刻蚀，加工复杂等缺陷。

专利CN201521059002采用SOI圆片实现下梳齿，然后键合一片硅片实现上梳齿的方式，该工艺复杂，且成品率不能得到保证。专利CN201410599134采用了一种自对准方案，采用抬升结构实现高低梳齿。这里的抬升结构利用了工艺应力，而使梳齿抬升，形成高低梳齿。现有专利，只能形成高低两层梳齿结构，不能形成双向驱动结构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种双向驱动微镜芯片，拥有上中下三层梳齿结构，进而获得双向驱动力，使得被驱动对象的受力完全对称，获得更加优良的微镜扫描效果。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种双向驱动微镜芯片，包括衬底、镜面支撑、转轴、两组下驱动装置和至少两组上驱动装置，其中，衬底为SOI硅片材料制成的环形结构，且衬底的各部位共面；镜面支撑上彼此相对的两侧边位置分别通过转轴、活动对接衬底环形结构的内侧边，镜面支撑以转轴所在直线为轴自由转动；

两组下驱动装置分别与镜面支撑上位于转轴所在直线两侧、且彼此相对的两侧边一一对应，两组下驱动装置彼此结构相同，各组下驱动装置分别均包括至少一个下驱动本体，各个下驱动本体均为SOI硅片材料制成，各个下驱动本体彼此结构相同，各个下驱动本体分别均包括至少一根梳齿；各组下驱动装置中，各下驱动本体中各根梳齿的其中一端分别对接镜面支撑上对应侧边的外侧，各下驱动本体中各梳齿彼此相平行、以及相邻梳齿之间等间距，且各下驱动本体中各根梳齿彼此共面，以及该共面与镜面支撑所在面相共面；两组下驱动装置中的各下驱动本体相对转轴所在直线呈轴对称；

上驱动装置的组数与下驱动本体的数目相等，各组上驱动装置的结构彼此相同，各组上驱动装置分别均包括驱动梁、压电驱动装置、主轴、以及对接主轴其中一侧的各根梳齿，各组上驱动装置中，驱动梁与主轴上相对所连各根梳齿的另一侧相连接，各梳齿彼此相平行、以及相邻齿条之间等间距，主轴与其所连各梳齿相共面，压电驱动装置设置于驱动梁的上表面；

各组上驱动装置分别与各下驱动本体一一对应，各组上驱动装置中的驱动梁分别对接衬底环形结构的内侧边，且各组上驱动装置中各根梳齿的位置与对应下驱动本体中各根梳齿的位置彼此相对应，以及在垂直于衬底所在面的方向上，各组上驱动装置中各根梳齿的投影、分别与对应位置下驱动本体中各根梳齿的投影彼此平行、且彼此相互交错；