一种微光机电系统制备方法与流程

1.本发明属于微光机电系统（moems）领域，具体是一种微光机电系统制备方法。背景技术：2.微光机电系统（moems）是近些年在微机电系统（mems）中发展起来的一支极具活力的新技术系统，它是由微光学、微电子、微机械相结合而产生的一种新型的微光学结构系统。微光机电系统是一种可控的微光学系统，该系统中的微光学元件在微电子和微机械结构的作用下能够对光束进行汇聚、衍射、反射、滤光等控制。3.随着光电探测系统向智能化、小型化、集成化方向发展，成像光谱技术的应用越来越广泛，已经从航天航空探测、目标反伪装等军事方面，向民用应用延伸。4.高级的红外成像系统要求光谱分辨率越来越高，并将经历多光谱、高光谱和超光谱的发展过程。目前，传统分光方式通常都采用在红外光学系统上进行棱镜、光栅等对红外辐射进行分光，以实现红外多光谱、高光谱成像，采用该分光方式会导致光电探测系统体积大，光路复杂，功耗大，无法满足微小型平台使用要求。5.基于法布里珀罗干涉原理的微光机电系统，通过asic芯片给像素级moems滤光阵列结构提供输入电压来控制每个像元上入射红外辐射的波段。这种微光机电系统可有效简化光谱成像的光学系统，大幅降低整机系统体积与功耗，其高的光谱选择灵活性和分光精确性推动了光谱成像技术的深入发展。技术实现要素：6.本发明的目的在于提供一种微光机电系统制备方法，采用该方法制备得到的微光机电系统具有集成度高、光学占空比大、静电驱动力大、易与探测器集成等优点，且加工工艺简单，一致性好，可以实现批量制造。7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种微光机电的制备方法，其特征在于包括以下步骤：s1、取第一soi硅片，包括顶层硅、埋氧层和衬底硅，作为固定滤光结构层；s2、在第一soi硅片的顶层硅之上经光刻、蒸发硅和二氧化硅或其他材料形成布拉格高反射膜，经剥离工艺或刻蚀工艺形成图形化的布拉格高反射膜；利用光刻、溅射、剥离制备图形化的金属支撑柱以及键合金属层，；利用光刻、刻蚀工艺刻蚀顶层硅至埋氧层，形成图形化的高反膜和图形化的顶层硅电极以及检测电极，顶层硅电极与高反膜共同组合形成相互独立的驱动电极，形成驱动与光通道一体结构；s3、取第二soi硅片，作为可动滤光结构层，包括衬底、埋氧层为以及顶层硅，经蒸发成膜、光刻、刻蚀工艺在顶层硅上形成高反射率薄膜，高反射膜材料与固定滤光结构的高反射膜材料及制备工艺一致，图形化后的第二soi硅片顶层硅与位于第二soi硅片顶层硅之上的高反射薄膜共同形成可动滤光结构，金属支撑柱的制作工艺与固定滤光结构中图形化的金属支撑柱相同，图形化的金属支撑柱下方与顶层硅连接；s4、将s3制备好的可动滤光结构层晶圆对准键合于s2制备好的固定滤光结构层晶圆上方，其中可动滤光结构中的金属支撑柱与固定滤光结构中的金属支撑柱相对应键合于一起，形成支撑柱，然后干法刻蚀去除第二soi晶圆衬底和埋氧层；s5、取两面抛光后的标准晶圆作为盖帽层，经光刻、刻蚀工艺在盖帽层背面制作空腔，在盖帽层周边制作电极孔，并在导极孔中填充电绝缘层，电绝缘层中填充金属材料形成垂直导电引线，利用光刻、刻蚀工艺在盖帽层正面和空腔底面制作增加透射的光学复合薄膜，光学复合薄膜为硅和二氧化硅、或其他适合的增透材料用蒸发工艺制作的；利用成膜、光刻和刻蚀工艺在盖帽背面制作导电金属块与垂直导电引线连接，在盖帽正面制备有金属pad点与垂直导电引线31连接；s6、将s5制备好的盖帽晶圆对准键合于s4制备好的固定滤光结构晶圆上，使导电金属块键合在对应的键合金属层上；s7、将驱动电路芯片的电极与s6制备好的晶圆表面金属pad点进行die to wafer对准键合，完成异构集成的微光机电系统制备。。8.本发明的有益效果是：该制备方法兼容光学与mems制备工艺，可批量制造，采用该方法制备得到的微光机电系统具有集成度高、光学占空比大、静电驱动力大、易与探测器集成等优点。附图说明9.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：图1是本发明的步骤s1的示意图；图2是本发明的步骤s2的示意图；图3是本发明的步骤s3的示意图；图4是本发明的步骤s4的示意图；图5是本发明的步骤s5的示意图；图6是本发明的步骤s6的示意图；图7是本发明的步骤s7的示意图；图8是本发明固定滤光结构层俯视图。10.具体的实施方式本发明提供一种微光机电的制备方法，包括以下步骤：s1、结合图1所示，取第一soi硅片，包括顶层硅17b、埋氧层17和衬底硅17a，作为固定滤光结构层；s2、结合图2所示，在顶层硅17b之上经光刻、蒸发硅和二氧化硅或其他材料形成布拉格高反射薄膜，经剥离工艺或刻蚀工艺形成图形化的布拉格高反射薄膜15；利用光刻、溅射、剥离制备图形化的金属支撑柱14以及键合金属层16，金属可以选择适合键合的材料，如金、铝、铜等，与之相对应的键合工艺为成熟工艺，在此不做详细描述；利用光刻、刻蚀顶层硅17b至埋氧层17，形成图形化的高反膜15和图形化后的顶层硅电极13以及检测电极12，顶层硅电极13与高反膜15共同组合形成相互独立的驱动电极19，形成驱动与光通道一体结构；s3、结合图3所示，取第二soi硅片，作为可动滤光结构层，包括衬底25、埋氧层为24以及顶层硅22，经蒸发成膜、光刻、刻蚀工艺在顶层硅22上形成高反射率薄膜21，高反射膜材料与固定滤光结构的高反射膜材料及制备工艺一致，图形化后的第二soi硅片顶层硅22与位于第二soi硅片顶层硅22之上的高反射薄膜21共同形成可动滤光结构26，金属支撑柱23的制作工艺与固定滤光结构中图形化的金属支撑柱14相同，图形化的金属支撑柱23下方与顶层硅22连接，金属支撑柱的材料可以是金、铝、铜等适合晶圆键合的材料；s4、结合图4所示，将s3制备好的可动滤光结构层晶圆对准键合于s2制备好的固定滤光结构层晶圆上方，其中可动滤光结构中的金属支撑柱23与固定滤光结构中的金属支撑柱14相对应键合于一起，形成支撑柱，然后干法刻蚀去除第二soi晶圆衬底25和埋氧层24；s5、结合图5所示，取两面抛光后的标准晶圆作为盖帽层30，定义设有空腔的一面为背面，另外一面即为正面。经光刻、刻蚀工艺在盖帽层背面制作空腔34，在盖帽层周边制作电极孔，并在导极孔中填充电绝缘层32，电绝缘层中填充金属材料形成垂直导电引线31，利用光刻、刻蚀工艺在盖帽层正面和空腔底面制作增加透射的光学复合薄膜36，光学复合薄膜36可以是蒸发工艺制作的硅和二氧化硅组成，也可以是其他适合的增透材料；利用成膜、光刻和刻蚀工艺在盖帽30背面制作导电金属块35与垂直导电引线31连接、与双抛硅片其他地方保持电绝缘状态，在盖帽30正面制备有金属pad点33与垂直导电引线31连接，金属pad点33用于后续与驱动芯片的键合；s6、结合图6所示，将s5制备好的盖帽晶圆对准键合于s4制备好的固定滤光结构晶圆上，使导电金属块35键合在对应的键合金属层16上，该步工艺可通过控制晶圆级键合真空度，控制可动滤光结构阻尼，满足可动滤光结构的阻尼设计需求；s7、结合图7所示，将代工厂制备好的驱动电路芯片40的电极41与s6制备好的晶圆表面金属pad点33进行die to wafer对准键合，完成异构集成的微光机电系统制备。11.s8、结合图8所示，对固定滤光结构进行说明，驱动检测电极12、驱动电极13平行排布，驱动检测电极12、驱动电极13电信号由电极引线10传递。12.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。