掩膜濕法刻蝕圖形化Cr和Au (或用剝離的方法得到圖形化的Cr和Au)，從而得過(guò)渡引線和鏡面反射鍍層，在Au和Cr圖形化后的器件層上通過(guò)LPCVD沉積200nm左右的Si3N4,光刻之后，通過(guò)RIE使其圖形化；
[0072]步驟2:參閱圖6(b)，在硅片另外一面濺射200nm的Al，光刻之后，通過(guò)濕法腐蝕使Al層圖形化，并用圖形化的Al做掩膜通過(guò)ICP刻蝕，得深為300um的背腔，再在背腔沉積300nm的Al膜；
[0073]步驟3:參閱圖6 (C)，以光刻膠為掩膜，利用BOE溶液把步驟I氧化硅圖形化，并以此為掩膜通過(guò)ICP把剩余的硅膜刻蝕至沉積的Al膜，得支撐梁、梳齒等微鏡結(jié)構(gòu)；
[0074]步驟4:參閱圖6 (d)，在已經(jīng)圖形化的Si3N4上濺射一層200nm的Cu作種子層，光刻后電鍍得線圈；
[0075]步驟5:參閱圖6(e)，去除金屬膜，完成微掃描鏡制作。
[0076]實(shí)施例3:
[0077]參閱圖1，本實(shí)施例提出的電磁一靜電混合驅(qū)動(dòng)二維微掃描鏡主要由中心鏡面1、支撐鏡面外框架2、靜電驅(qū)動(dòng)組件3、電磁驅(qū)動(dòng)組件4組成。
[0078]中心鏡面I包括鏡面結(jié)構(gòu)11、支撐鏡面的梁13、14和鏡面上的鍍層12，在此反射鍍層優(yōu)選為金膜，鏡面形狀為方形，支撐鏡面的梁為直梁。
[0079]支撐鏡面框架2由框架結(jié)構(gòu)23，支撐框架梁22a、22b，支撐框架梁錨點(diǎn)21a、21b組成，其中，框架結(jié)構(gòu)形狀為“回”字形，支撐梁為直梁，框架結(jié)構(gòu)23提供支撐鏡面的梁13、14的錨點(diǎn)，支撐框架梁22a、22b與支撐鏡面的梁正交，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)繞X方向扭轉(zhuǎn)，支撐框架梁錨點(diǎn)21a、21b支撐整個(gè)微鏡結(jié)構(gòu)。該實(shí)施例中框架結(jié)構(gòu)選為方形，梁為直梁。
[0080]靜電驅(qū)動(dòng)組件3由動(dòng)梳齒33a、33b，靜梳齒32a、32b，靜梳齒錨點(diǎn)31a、31b組成，動(dòng)梳齒與框架2是一個(gè)整體，且分布在框架兩側(cè)，靜梳齒與動(dòng)梳齒相互平行交錯(cuò)。當(dāng)給動(dòng)、靜梳齒上提供不同的電壓時(shí)，兩者之間的靜電力便產(chǎn)生繞X軸的驅(qū)動(dòng)力矩。
[0081]其中，鏡面結(jié)構(gòu)1、框架2及分布在框架上的動(dòng)梳齒33a、33b位于同一層硅上，與動(dòng)梳齒平行交錯(cuò)分布的靜梳齒32a、32b及其錨點(diǎn)31a、31b位于另外一層硅上，兩都通過(guò)硅硅鍵合工藝結(jié)合到一起，如圖4。
[0082]電磁驅(qū)動(dòng)組件4由磁極相對(duì)放置的永磁鐵41a、41b，鏡面反射區(qū)域12四周的金屬線圈42，線圈電流流入、流出的電極44a、44b及線圈和電極之間的過(guò)渡引線43組成，相對(duì)放置的磁鐵產(chǎn)生與鏡面支撐梁13、14垂直的磁場(chǎng)B，線圈上與B垂直的電流受到洛倫茲力，產(chǎn)生繞鏡面支撐梁13、14扭轉(zhuǎn)的力矩，提供掃描鏡沿I軸扭轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力?？蚣芙Y(jié)構(gòu)2繞X軸扭轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)鏡面I繞X軸扭轉(zhuǎn)，結(jié)合電磁驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)二維掃描。
[0083]其中，磁極材料在該實(shí)施例中優(yōu)先為磁性較強(qiáng)的坡莫合金，鏡面中心反射區(qū)域四周金屬線圈在此設(shè)為兩圈，該線圈與鏡面中心反射鍍層都分布在基底硅上，線圈材料為電鍍的銅，電流從電極b沿一根引線流入，從線圈中心流出到對(duì)應(yīng)引線再至電極要加設(shè)過(guò)渡引線山過(guò)渡引線與線圈除接點(diǎn)e以外的交叉處有氮化硅c絕緣。另外，微鏡結(jié)構(gòu)a與線圈f或過(guò)渡引線d之間選用氧化硅g絕緣，截面放大圖如圖2示。
[0084]參閱圖7，本實(shí)施例提出的用于制作該微鏡的工藝——基于硅硅鍵合的制作工藝具體如下:步驟1:參閱圖6(a)，利用熱氧化得一層200nm的S1J莫并圖形化，把氧化層圖形化，用ICP刻蝕10um得下層梳齒；
[0085]步驟2:和另一有1.5um厚的氧化層的硅片鍵合到一起，并把該硅片減薄拋光至50um ；
[0086]步驟3:利用熱氧化在步驟2減薄拋光得到的面上做一層厚為200nm的氧化硅，再濺射20nm的Cr和10nm的Au，并光刻，并以光刻后圖形化的光刻膠為掩膜濕法刻蝕圖形化Cr和Au (或用剝離的方法得到圖形化的Cr和Au)，從而得過(guò)渡引線和鏡面反射層，在Au和Cr圖形化后的器件層上通過(guò)LPCVD沉積200nm左右的Si3N4，光刻之后RIE使其圖形化；之后濺射200nm的Cu，光刻，電鍍得線圈；
[0087]步驟4:基底層硅上濺射200nm的Al，光刻，Al膜圖形化，ICP刻至氧化層，得背腔。
[0088]步驟5:在步驟3得的有線圈面光刻，以光刻膠為掩膜，通過(guò)ICP，得上層梳齒和梁結(jié)構(gòu)；
[0089]步驟6:去除中間的氧化層，完成微掃描鏡制作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.電磁一靜電混合驅(qū)動(dòng)二維微掃描鏡，其特征在于，主要由中心鏡面1、支撐鏡面外框架2、靜電驅(qū)動(dòng)組件3、電磁驅(qū)動(dòng)組件4組成； 所述中心鏡面I包括鏡面結(jié)構(gòu)11、鏡面支撐梁13a、13b和反射鍍層12，鏡面支撐梁13a、13b實(shí)現(xiàn)鏡面繞y軸扭轉(zhuǎn)； 支撐鏡面外框架2由框架結(jié)構(gòu)23，框架支撐梁22a、22b，框架支撐梁錨點(diǎn)21a、21b組成。其中，框架結(jié)構(gòu)23與鏡面支撐梁13a、13b剛性連接支撐；框架支撐梁22a、22b與鏡面支撐梁13a、13b正交，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)繞X軸扭轉(zhuǎn)；框架支撐梁錨點(diǎn)21a、21b支撐整個(gè)微鏡結(jié)構(gòu)；靜電驅(qū)動(dòng)組件3由動(dòng)梳齒33a、33b，靜梳齒32a、32b，靜梳齒錨點(diǎn)31a、31b組成，動(dòng)梳齒與支撐鏡面外框架2是一個(gè)整體，且分布在框架23兩側(cè)，靜梳齒與動(dòng)梳齒相互平行交錯(cuò)。當(dāng)給動(dòng)、靜梳齒施加電壓時(shí)，兩者之間的靜電力便產(chǎn)生繞X軸扭轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力矩； 電磁驅(qū)動(dòng)組件4由磁極相對(duì)放置的永磁鐵41a、41b，鏡面反射鍍層12四周的金屬線圈42，線圈電流流入、流出的電極44a、44b及線圈和電極之間的過(guò)渡引線43組成，相對(duì)放置的磁鐵產(chǎn)生與鏡面支撐梁13a、13b垂直的磁場(chǎng)B，線圈上與B垂直的電流受到洛倫茲力，產(chǎn)生繞鏡面支撐梁13a、13b扭轉(zhuǎn)的力矩，提供掃描鏡沿I軸扭轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力； 鏡面中心反射鍍層12四周鍍有至少一圈的閉合金屬線圈，當(dāng)線圈大于一圈時(shí)，電流從電極b沿一根引線流入，從線圈內(nèi)部流出到對(duì)應(yīng)引線加設(shè)過(guò)渡引線d，過(guò)渡引線與線圈除接點(diǎn)e以外的交叉處有絕緣材料c ;基底結(jié)構(gòu)a與線圈f或過(guò)渡引線d之間也有絕緣材料g。
2.如權(quán)利要求1所述的電磁一靜電混合驅(qū)動(dòng)二維微掃描鏡的制作工藝，其特征在于，包括如下工藝步驟: 步驟1:在SOI硅片器件層上沉積一層絕緣層，并在絕緣層上，制作線圈過(guò)渡金屬引線和中心鏡面反射鍍層，再在其上沉積一層絕緣層并圖形化； 步驟2:在SOI基底層制作圖形化的掩膜，利用圖形化的掩膜刻蝕基底層至SOI中間的埋氧層，得到背腔； 步驟3:制作圖形化的掩膜，把SOI器件層硅刻蝕至中間的埋氧層，得支撐梁、梳齒等微鏡結(jié)構(gòu)； 步驟4:在SOI器件層已經(jīng)圖形化的絕緣層上制作金屬線圈； 步驟5:去除中間的埋氧層，完成微掃描鏡制作。
3.如權(quán)利要求1所述的電磁一靜電混合驅(qū)動(dòng)二維微掃描鏡的制作工藝，其特征在于，包括如下工藝步驟: 步驟1:在硅片的一面沉積一層絕緣層，并在絕緣層上，制作線圈過(guò)渡金屬引線和中心鏡面反射鍍層，再在其上沉積一層絕緣層并圖形化； 步驟2:在硅片另一面制作圖形化的掩膜，利用圖形化的掩膜刻蝕基底層至一定深度，得到背腔，再沉積一定厚度的金屬膜； 步驟3:在硅片絕緣層一面制作圖形化的掩膜，把剩余的硅層刻蝕至沉積的金屬膜，得支撐梁、梳齒等微鏡結(jié)構(gòu)； 步驟4:在已經(jīng)圖形化的絕緣層上制作金屬線圈； 步驟5:去除金屬膜，完成微掃描鏡制作。
4.如權(quán)利要求1所述的電磁一靜電混合驅(qū)動(dòng)二維微掃描鏡的制作工藝，其特征在于，包括如下工藝步驟: 步驟1:利用熱氧化得一層S1J莫，圖形化后，通過(guò)ICP刻蝕得上層梳齒； 步驟2:將經(jīng)過(guò)步驟I得到的硅片與另一片長(zhǎng)有一定厚度氧化層的硅片鍵合到一起，并對(duì)該硅片減薄拋光； 步驟3:熱氧化得一層氧化膜做絕緣層，通過(guò)濕法腐蝕或剝離的方法做過(guò)渡引線和鏡面反射鍍層，在引線上沉積絕緣層，并圖形化；之后濺射種子層，光刻并電鍍得線圈； 步驟4:基底層硅上制作圖形化的掩膜，并通過(guò)ICP刻至氧化層，得背腔； 步驟5:在步驟3得到的有線圈一側(cè)做圖形化的掩膜，通過(guò)ICP刻蝕，得上層梳齒和梁結(jié)構(gòu)； 步驟6:去除中間氧化層，完成微掃描鏡的制作。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電磁—靜電混合驅(qū)動(dòng)二維微掃描鏡及制作方法，屬于微光機(jī)電系統(tǒng)(MOEMS)器件領(lǐng)域。該器件主要由中心鏡面1、支撐鏡面外框架2、靜電驅(qū)動(dòng)組件3、電磁驅(qū)動(dòng)組件4組成。其中，中心鏡面采用基于洛侖茲力的電磁驅(qū)動(dòng)，支撐鏡面外框架采用基于垂直梳齒的靜電驅(qū)動(dòng)，其優(yōu)勢(shì)在于：電磁驅(qū)動(dòng)所用的線圈可通過(guò)刻蝕、剝離、電鍍等工藝手段獲得，與IC工藝兼容；支撐鏡面外框架采用基于垂直梳齒的靜電驅(qū)動(dòng)，相比于中心鏡面采用靜電驅(qū)動(dòng)，動(dòng)靜梳齒間的電隔離可直接通過(guò)刻蝕出隔離槽實(shí)現(xiàn)，省略了隔離溝槽填充工藝，大大簡(jiǎn)化了制作工藝。
【IPC分類(lèi)】B81C1-00, G02B26-08, G02B26-10, B81B7-00, B81B3-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104765144
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510125181
【發(fā)明人】苑偉政, 王軍平, 虞益挺, 喬大勇, 孟慶超, 宋秀敏, 郭向楠
【申請(qǐng)人】西北工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年3月20日