專利名稱：一種靜電排斥力驅(qū)動(dòng)的mems變形鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微光機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種適用于自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的靜電排斥力 驅(qū)動(dòng)的MEMS變形鏡的制作方法。
背景技術(shù)：
在變形鏡領(lǐng)域，靜電驅(qū)動(dòng)的MEMS變形鏡具有響應(yīng)速度快、能耗低、體積小、單元密度 高等優(yōu)點(diǎn)，而成為一種最具發(fā)展?jié)摿Φ奈⒆冃午R。傳統(tǒng)的靜電吸引型MEMS變形鏡因?yàn)榇嬖?靜電拉入(pull-in)現(xiàn)象，其行程不會(huì)超過(guò)上下電極初始間隙的三分之一。通過(guò)采用靜電排 斥力驅(qū)動(dòng)，可以消除靜電pull-in現(xiàn)象，從而提高變形鏡的行程。然而，現(xiàn)有的靜電排斥力驅(qū) 動(dòng)MEMS變形鏡都是采用僅含一層氮化硅的表面工藝制作而成，在制作過(guò)程中，結(jié)構(gòu)層的釋 放都是通過(guò)鏡面釋放孔來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣的工藝不僅不能制作連續(xù)面型MEMS靜電排斥型變形 鏡，而且會(huì)因?yàn)獒尫趴椎囊攵档顽R面的填充因子，引起很大的衍射損耗，最終使變形鏡 的應(yīng)用范圍受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采用兩層氮化硅的表面工 藝并從底面釋放制作靜電排斥力驅(qū)動(dòng)MEMS變形鏡的方法。該方法不僅可以制作連續(xù)面型 MEMS靜電排斥型變形鏡，而且將變形鏡的鏡面填充因子提高到接近100%，從而避免了因 為鏡面釋放孔而引起的衍射損耗，大大提高了鏡面光反射率和光能利用率。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是 一種靜電排斥力驅(qū)動(dòng)的MEMS變形鏡的制
作方法，引入兩層氮化硅和底面刻蝕工藝，通過(guò)以下工藝流程制作而成
(1) 在硅基底上沉積厚度為0.1 liam的第一層氮化硅薄膜，作為下絕緣層；
(2) 沉積厚度為0.5 1.5pm的第一層多晶硅或非晶硅，然后刻蝕第一層多晶硅或非晶 硅，刻蝕深度等于第一層多晶硅或非晶硅的厚度，形成變形鏡的下電極；
(3) 沉積厚度為1 5pm的第一層二氧化硅或磷硅玻璃，然后刻蝕二氧化硅或磷硅玻璃， 刻蝕深度等于第一層二氧化硅或磷硅玻璃的厚度，形成變形鏡上電極的支撐錨點(diǎn)；
(4) 沉積厚度為1 3)am的第二層多晶硅或非晶硅，然后刻蝕多晶硅或非晶硅，刻蝕深 度等于第二層多晶硅或非晶硅的厚度，形成變形鏡的上電極和釋放孔；(5) 沉積厚度為0.5 3|iim的第二層二氧化硅或磷硅玻璃，刻蝕二氧化硅或磷硅玻璃， 刻蝕深度等于第二層二氧化硅或磷硅玻璃的厚度，形成第二層氮化硅和鏡面的支撐錨點(diǎn)；
(6) 沉積厚度為0.2 1^1111的第二層氮化硅薄膜，作為上絕緣層
(7) 沉積厚度為1 5pm的第三層多晶硅或非晶硅，作為鏡面結(jié)構(gòu)層；
(8) 底面濕法刻蝕基底硅， 一直刻到第一層氮化硅底面；
(9) 底面干法刻蝕第一層氮化硅， 一直刻到第一層二氧化硅或磷硅玻璃底面，形成底面 釋放孔；
(10) 將整個(gè)器件放入濃度為50% 70%，溫度為25'C 3(TC的HF溶液中10 30分 鐘，進(jìn)行二氧化硅或磷硅玻璃的濕法腐蝕，以釋放結(jié)構(gòu)層；
(11) 在烘干后的器件上表面濺射一層0.1 0.5pm厚的金屬薄膜作為增反膜，金屬薄膜 可以是金、鋁或鈦鉑金。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明通過(guò)采用引入兩層氮化硅和底面刻蝕工藝，
使腐蝕液從底面濕法腐蝕犧牲層以釋放結(jié)構(gòu)層，這樣避免了在鏡面直接開(kāi)釋放孔所引起的衍
射損耗，大大提高了鏡面填充因子和光反射率。


圖1在硅基底上沉積第一層氮化硅后的結(jié)構(gòu)圖2在第一層氮化硅上面沉積并干法刻蝕第一層多晶硅后的結(jié)構(gòu)圖3在第一層二氧化硅上干法刻蝕形成錨點(diǎn)后的結(jié)構(gòu)圖4沉積第二層多晶硅并干法刻蝕形成上電極后的結(jié)構(gòu)圖5沉積第二層二氧化硅并干法刻蝕出支撐錨點(diǎn)后的結(jié)構(gòu)圖6沉積第二層氮化硅后的結(jié)構(gòu)圖7沉積第三層多晶硅后的結(jié)構(gòu)圖8形成釋放孔后的底視圖9最終的單個(gè)變形鏡結(jié)構(gòu)示意圖中l(wèi)為硅基底，2為第一層氮化硅，3為第一層多晶硅或非晶硅，4為第一層二氧化 硅或磷硅玻璃，5為上電極支撐錨點(diǎn)，6為第二層多晶硅或非晶硅，7為第二層二氧化硅或磷 硅玻璃，8為第二層氮化硅及其鏡面的支撐錨點(diǎn)，9為第二層氮化硅，IO為第三層多晶硅或 非晶硅，ll為硅基底上的釋放孔，12為金屬薄膜。
具體實(shí)施例方式
下面以采用靜電排斥力驅(qū)動(dòng)的單個(gè)MEMS變形鏡的制作方法為例，結(jié)合附圖詳細(xì)介紹本 發(fā)明。本實(shí)施例的靜電排斥'力驅(qū)動(dòng)的MEMS變形鏡的制作方法，其具體步驟如下
(1) 首先在硅基底1上沉積厚度為0.6拜的第一層氮化硅2作為下絕緣層，如圖1所示;
(2) 然后，繼續(xù)沉積厚度為0.5pm的第一層多晶硅或非晶硅3并對(duì)其進(jìn)行干法刻蝕，刻 蝕深度等于第一層多晶硅或非晶硅3的厚度，形成變形鏡的下電極，如圖2所示；
(3) 再在其J:沉積厚度為2pm的第一層二氧化硅或磷硅玻璃4并對(duì)其進(jìn)行干法刻蝕， 形成上電極的支撐錨點(diǎn)5，刻蝕深度等于第一層二氧化硅或磷硅玻璃4的厚度，如附圖3所 示；
(4) 然后，繼續(xù)沉積厚度為2jim的第二層多晶硅或非晶硅6并對(duì)其進(jìn)行干法刻蝕，形 成變形鏡的上電極和釋放孔，刻蝕深度等于第二層多晶硅或非晶硅6的厚度，如圖4所示；
(5) 在上述步驟所得結(jié)構(gòu)及其釋放孔的上面繼續(xù)沉積厚度為lpm的第二層二氧化硅或 磷硅玻璃7并對(duì)其進(jìn)行干法刻蝕，刻蝕深度等于第二層二氧化硅或磷硅玻璃7的厚度，形成 第二層氮化硅的支撐錨點(diǎn)8，如圖5所示；
(6) 然后，沉積厚度為0.2pm的第二層氮化硅9，并對(duì)其進(jìn)行干法刻蝕以形成上絕緣 層，刻蝕深度等于第二層氮化硅9的厚度，如圖6所示；
(7) 繼續(xù)沉積2pm厚的第三層多晶硅或非晶硅10，并對(duì)其進(jìn)行干法刻蝕以形成變形鏡 鏡面的結(jié)構(gòu)層，刻蝕深度等于第三層多晶硅或非晶硅10的厚度，如圖7所示；
(8) 從硅基底1底面進(jìn)行濕法刻蝕， 一直刻到第一層氮化硅2;然后，從底面對(duì)第一層 氮化硅2進(jìn)行干法刻蝕， 一直刻到第一層二氧化硅或磷硅玻璃3的底面，形成底面釋放孔11， 如圖8所示；
(9) 然后將整個(gè)器件放入濃度為50% 70%，溫度為25'C 30。C的HF溶液中10 30 分鐘，進(jìn)行第一層二氧化硅或磷硅玻璃4和第二層二氧化硅或磷硅玻璃7的濕法腐蝕，以釋 放結(jié)構(gòu)層；
(10) 最后將結(jié)構(gòu)層釋放后的器件烘干，并在其最上層多晶硅或非晶硅10的表面濺射一 層0.2pm厚的金膜12，以增加變形鏡鏡面的反射率，最終的單個(gè)變形鏡結(jié)構(gòu)如圖9所示。
以上的制作方法同樣適合于連續(xù)面型靜電排斥力驅(qū)動(dòng)的MEMS變形鏡的制作，只是結(jié)構(gòu) 示意圖不同。
權(quán)利要求
1. 一種靜電排斥力驅(qū)動(dòng)的MEMS變形鏡的制作方法，其特征在于引入兩層氮化硅薄膜和底面刻蝕工藝，通過(guò)以下工藝流程制作而成(1)在硅基底上沉積厚度為0.1～1μm的第一層氮化硅薄膜，作為下絕緣層；(2)沉積厚度為0. 5～1.5μm的第一層多晶硅或非晶硅，然后刻蝕第一層多晶硅或非晶硅，刻蝕深度等于第一層多晶硅或非晶硅的厚度，形成變形鏡的下電極；(3)沉積厚度為1～5μm的第一層二氧化硅或磷硅玻璃，然后刻蝕二氧化硅或磷硅玻璃，刻蝕深度等于第一層二氧化硅或磷硅玻璃的厚度，形成變形鏡上電極的支撐錨點(diǎn)；(4)沉積厚度為1～3μm的第二層多晶硅或非晶硅，然后刻蝕多晶硅或非晶硅，刻蝕深度等于第二層多晶硅或非晶硅的厚度，形成變形鏡的上電極和釋放孔；(5)沉積厚度為0. 5～3μm的第二層二氧化硅或磷硅玻璃，刻蝕二氧化硅或磷硅玻璃，刻蝕深度等于第二層二氧化硅或磷硅玻璃的厚度，形成第二層氮化硅和鏡面的支撐錨點(diǎn)；(6)沉積厚度為0. 2～1μm的第二層氮化硅薄膜，作為上絕緣層；(7)沉積厚度為1～5μm第三層多晶硅或非晶硅；(8)底面濕法刻蝕基底硅，一直刻到第一層氮化硅；(9)底面干法刻蝕第一層氮化硅，一直刻到第一層二氧化硅或磷硅玻璃底面；(10)將整個(gè)器件放入濃度為50％～70％，溫度為25℃～30℃的HF溶液中10～30分鐘，進(jìn)行二氧化硅或磷硅玻璃的濕法腐蝕，以釋放結(jié)構(gòu)層；(11)在烘干后的器件上表面濺射一層0.1～0.5μm厚的金屬薄膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜電排斥力驅(qū)動(dòng)的MEMS變形鏡的制作方法，其特征在 于所述步驟(11)中的金屬薄膜可以為金、鋁或鈦鉑金。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種靜電排斥力驅(qū)動(dòng)的MEMS變形鏡的制作方法，主要包括在硅基底上進(jìn)行多層薄膜沉積、干法和濕法刻蝕等工藝，其特征在于引入兩層氮化硅薄膜和底面刻蝕工藝。本發(fā)明的靜電排斥力驅(qū)動(dòng)的MEMS變形鏡的制作工藝，不僅能夠消除靜電拉入(pull-in)現(xiàn)象，增大MEMS變形鏡的光學(xué)像差校正能力，而且避免了因鏡面釋放孔帶來(lái)的衍射損耗，極大地提高了MEMS變形鏡鏡面的填充因子和光反射效率。
文檔編號(hào)B81C1/00GK101475136SQ20091007616
公開(kāi)日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
發(fā)明者軍 姚, 胡放榮, 邱傳凱 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所