[发明专利]一种带有高密度线圈的电磁驱动微镜装置及制备工艺

说明书

本发明涉及光学扫描技术领域，具体涉及一种带有高密度线圈的电磁驱动微镜装置及制备工艺；包括衬底层、第一介电层、镜面、金属反射层、可动框架、扭转轴和固定结构，可动框架包括第一线圈层、第二介电层、第一键合层、第二键合层、第三介电层、第二线圈层和第二器件层，第一线圈层埋设于第一器件层的内部，第二键合层与局部的第二线圈层连接，第一器件层的表面覆盖有第二介电层，第二器件层的表面覆盖有第三介电层，通过上述结构实现可在保持单位长度的线圈电阻不变的条件下，使线圈排布的密度翻倍，从而实现高密度线圈集成，增大驱动力，降低对电流幅值和磁场强度的要求，有利于实现低功耗、大扫描角度的高性能电磁驱动微镜。

技术领域

本发明涉及光学扫描技术领域，尤其涉及一种带有高密度线圈的电磁驱动微镜装置及制备工艺。

背景技术

微镜的主要驱动方式包括：静电驱动、电磁驱动、电热驱动、压电驱动等等。现有微镜产品通常采用上述一种或几种驱动方式实现光学扫描。依据采用的驱动方式的差异，微镜产品具有不同的性能特点。

其中，电磁驱动微镜的可动结构上集成有金属线圈层，工作时，将电磁驱动微镜装置放置在固定磁场中，向金属线圈层通入交变电流，即可产生使可动结构发生运动的驱动力。由于电磁力的性质，电磁驱动具有驱动力大、响应速度快的特点，可使微镜在谐振或非谐振模式下，实现较大的光学扫描角度。另外，金属线圈层的集成可通过成熟的半导体工艺和电镀工艺实现大批量的可重复性产出。

影响电磁驱动力的主要因素包括：磁场强度及分布、交变电流幅值、金属线圈的设计。在实际设计中，受限于材料性质以及器件尺寸要求，磁场强度往往难以提高。提升交变电流的幅值可增大电磁驱动力，但也会增大器件的功耗，同时，金属线圈发热累积的热量也会减少器件的使用寿命。因此，金属线圈的设计，对实现高性能的电磁驱动微镜，具有重要的意义。如何在保持单位长度的线圈电阻基本不变，在小的尺寸范围内实现更高密度的线圈排布，是提升电磁驱动微镜的驱动性能的关键，在现有技术中无法解决保持单位长度的线圈电阻基本不变，在小的尺寸范围内实现更高密度的线圈排布。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有高密度线圈的电磁驱动微镜装置及制备工艺，旨在解决现有技术中的无法解决保持单位长度的线圈电阻基本不变，在小的尺寸范围内实现更高密度的线圈排布的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的一种带有高密度线圈的电磁驱动微镜装置，包括衬底层、第一介电层、镜面、金属反射层、可动框架、扭转轴和固定结构，所述金属反射层设置于所述镜面的上方，所述镜面的外侧均设置有所述可动框架和所述固定结构，所述第一介电层设置于所述衬底层的上方，所述扭转轴分别与所述可动框架和所述固定结构连接，所述镜面与所述扭转轴连接；

所述可动框架包括第一器件层、第一线圈层、第二介电层、第一键合层、第二键合层、第三介电层、第二线圈层和第二器件层，所述第一器件层上设置有所述镜面和所述扭转轴，所述第一线圈层埋设于所述第一器件层的内部，所述第一键合层设置于所述第一线圈层的上方，所述第二键合层与局部的所述第二线圈层连接，并位于所述第一键合层的上方，所述第一器件层的表面覆盖有所述第二介电层，所述第二器件层的表面覆盖有所述第三介电层。

其中，所述带有高密度线圈的电磁驱动微镜装置还包括加固框架，所述加固框架分别设置于所述可动框架和所述镜面的底部。

其中，所述第一器件层和所述第二器件层的材料均为硅，所述第一线圈层和所述第二线圈层的材料均为金属，所述第二介电层和所述第三介电层的材料均为二氧化硅。

其中，所述带有高密度线圈的电磁驱动微镜装置集成有压阻传感元件和温度传感元件。

本发明还提供一种带有高密度线圈的电磁驱动微镜装置的制备工艺，包括如下步骤：

对第一单层SOI圆片进行清洗和干燥，所述第一单层SOI圆片依次为第一单晶硅衬底层、第一预备介电层和所述第一器件层堆叠；