[发明专利]大尺寸MEMS垂直梳齿微镜及其制备方法

说明书

本发明提供一种大尺寸MEMS垂直梳齿微镜及其制备方法，该微镜包括：由可动镜面及固定支撑结构形成的可动微光反射镜结构；位于可动微光反射镜结构下方且与固定支撑结构键合的可动平台结构；设置于可动平台结构外侧的上梳齿结构及下梳齿结构；带有运动空间且与下梳齿结构键合的基底；位于可动镜面表面的金属反射层、位于上梳齿结构引线区域及下梳齿结构引线区域的焊盘。该结构利用MEMS工艺实现大尺寸MEMS垂直梳齿微镜的制备，将可动微光反射镜结构设置于微驱动器的上方，可实现大尺寸大转角可动微光反射镜结构的制作；另外，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、厚度等可根据设计需要灵活选择，灵活度高，应用范围更广。

技术领域

本发明属于微电子机械系统(MEMS)技术领域，特别是涉及一种大尺寸MEMS垂直梳齿微镜及其制备方法。

背景技术

MEMS微镜是把微光反射镜与MEMS驱动器集成在一起的光学MEMS器件，由于其具有体积小、成本低、响应快以及集成度高等传统产品不具备的特点，已成为技术发展的重要方向，在激光扫描、光通讯、数字显示等方面具有广泛的应用前景。MEMS微镜主要依靠微驱动器来驱动工作，根据驱动方式可分为静电驱动、电磁驱动、电热驱动、压电驱动等多种形式。其中，静电驱动具有兼容性好、体积小、可大批量制造等优点成为MEMS微镜设计和工艺开发的主要方向之一。

在激光扫描应用方向，如车载激光雷达希望MEMS微镜的镜面尺寸越大越好，并且需要较大的旋转角度。传统静电垂直梳齿驱动芯片的制备一般先通过DRIE(深反应离子刻蚀)工艺形成固定梳齿，再通过自对准或双面高精度对准光刻与DRIE工艺形成可动梳齿，通常微光反射镜与可动梳齿在同一个平面并且同时进行加工制备。因此，大尺寸的微光反射镜芯片的体积将大幅增加，并且镜面的尺寸形状及最大转角也受到芯片结构及制作工艺的限制。

大尺寸MEMS微镜的制备另一种方法是采用组装的工艺：即微光反射镜和MEMS驱动器分开制备，再进行组装形成MEMS微镜。但大尺寸微光反射镜的组装需要高精密夹持设备，并且在组装过程中容易造成对准偏差及粘贴可靠性等一系列问题，进而影响了器件的成品率及一致性，甚至对器件的性能也造成一定的影响。

因此，如何改进大尺寸MEMS垂直梳齿微镜及其制作方法，以改善上述缺陷，是亟需解决的问题。

发明内容

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大尺寸MEMS垂直梳齿微镜及其制备方法，用于解决现有技术中大尺寸MEMS垂直梳齿微镜芯片的体积较大，镜面的设计受芯片结构及制作工艺的限制，及工艺成品率较低等的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种大尺寸MEMS垂直梳齿微镜的制备方法，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未释放的微光反射镜，所述未释放的微光反射镜包括镜面及与其连接的固定支撑结构；

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未释放的上可动平台结构及上梳齿结构，及形成贯穿所述第一硅器件层及所述第一氧化层的电极引线槽；

提供第二硅片，于所述第二硅片的上表面形成绝缘层，刻蚀所述绝缘层及所述第二硅片形成运动空间；

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，所述固定支撑结构与所述上可动平台结构对准键合；

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下梳齿结构；

刻蚀所述上梳齿结构与所述下梳齿结构之间的所述第一氧化层；