MEMS致动结构及其制备工艺流程的制作方法

本技术涉及微机电系统，尤其涉及一种mems致动结构及其制备工艺流程。

背景技术：

1、随着科技的发展，现今许多电子装置皆具有照相或录像的功能。这些电子装置的使用越来越普遍，并朝着便利和轻薄化的设计方向进行发展，以提供给使用者更多的选择。传感器位移（sensor-shift）是驱动成像芯片相对于镜头做防抖运动的一种光学防抖技术，当外部激励/干扰造成图像模糊，可以通过调整成像芯片与相机的光学镜头之间的位置来保持成像视野，从而获取清晰的图像防抖效果更佳。

2、mems致动结构通常包括微型电机、电极和传感器等组件。这些组件可以通过微纳加工技术制造，并可以集成在微型芯片上，从而实现微型化和集成化。mems致动结构在各种应用中都具有广泛的用途，例如生物医学、光学、机械控制等领域。

3、但现有的mems致动结构为外框、内框加载体的框架结构，框架结构比较多，可以布置的梳齿较少，结构较复杂，不易安装；此外，现有的mems致动器多采用导电线路将固定部与运动部连接并导通，各导电线路之间易产生相互干扰及物理碰撞，造成致动力不稳定，防抖效果变差。

技术实现思路

1、本技术实施例的目的是提供一种mems致动结构及其制备工艺流程，以解决现有技术中框架结构较多，导致不易安装，可以布置的梳齿较少，导电线路之间的相互干扰及物理碰撞等问题。

2、为解决上述技术问题，本技术实施例提供如下技术方案：

3、本技术第一方面提供一种mems致动结构，包括：固定部、运动部和解耦梁；所述固定部设置于所述运动部外围，且二者之间具有一定间隙；所述活运动部包括阵列结构，用于提供驱动力；所述解耦梁设置于所述固定部与所述运动部之间的间隙内，所述解耦梁为分层结构，所述解耦梁内均设有导电线路，所述导电线路将所述固定部与所述活运动部导通；

4、其中，所述固定部、所述运动部与所述解耦梁一体结构设置，所述解耦梁一端与所述固定部连接，另一端与所述运动部连接。

5、优选地，前述的mems致动结构，其中每层所述解耦梁之间的间隙均相同，所述解耦梁内还设有绝缘层，所述绝缘层将所述导电线路部分包裹，用于实现所述导电线路间的电气绝缘，所述导电线路和所述绝缘层均与所述解耦梁上表面抵接；

6、其中，所述绝缘层与所述导电线路沿z轴方向的长度小于所述解耦梁沿z轴方向的长度。

7、优选地，前述的mems致动结构，其中所述固定部包括外框架，所述外框架上设有防撞结构和第一解耦梁连接端，所述防撞结构设于所述外框架的内侧，所述第一解耦梁连接端与所述解耦梁的第一端连接并导通。

8、优选地，前述的mems致动结构，其中所述运动部包括：内框架、十字型框架、l型框架和阵列结构；所述内框架内部形成有空间，所述十字型框架与所述阵列结构均设于所述空间内，所述阵列结构由若干阵列组成，所述内框架与所述十字型框架连接，将所述空间分成四个子空间，四个子空间内分别设有所述阵列，所述内框架与所述阵列之间设有l型框架，所述l型框架与所述解耦梁和所述阵列电连接。

9、优选地，前述的mems致动结构，其中所述内框架包括两个相对设置的第一板和两个相对设置的第二板，所述第一板与所述第二板设有镂空结构，用于减轻运动部质量；所述第一板与所述第二板之间形成的四个角预留有间隙，所述第一板用于固定成像芯片，所述十字型框架的端部与所述第一板或所述第二板连接，所述第一板和所述第二板与所述成像芯片电连接。

10、优选地，前述的mems致动结构，其中所述l型框架包括长边、短边和l拐角，所述短边设置于所述第一板和所述第二板四个角预留的间隙内，所述短边的一端设有第二解耦梁连接端，所述第二解耦梁连接端与所述解耦梁的第二端连接并导通，所述短边的另一端与所述长边连接并在连接处形成有所述l拐角，所述长边与所述第一板或所述第二板邻接设置，且与所述阵列电连接。

11、优选地，前述的mems致动结构，其中每个所述阵列分别包括曲屈梁和若干脊，每个所述阵列内分别设有两个曲屈梁，两个曲屈梁的一端分别设置于所述l拐角处与长边远离l拐角的一端，两个曲屈梁的另一端设置于所述十字型框架的桥上；若干脊包括若干脊a和若干脊b，所述脊a的一端与所述l型框架的长边连接，另一端延伸至所述十字型框架的桥且与所述桥之间留有间隙，所述脊b的一端与所述十字型框架的桥连接，另一端延伸至所述l型框架的长边且与所述长边留有间隙，所述脊a和所述脊b分别设有梳齿列，且所述脊a上的梳齿列与所述脊b上的梳齿列相互错位交叉，所述梳齿列能够导电并形成电容，用于提供驱动力；

12、其中，所述曲屈梁为分层结构，每层之间均具有相同距离的间隙，所述曲屈梁内均设有导电线路，所述导电线路将所述l型框架与所述十字型框架导通。

13、优选地，前述的mems致动结构，其中所述脊a与所述脊b相邻设置，所述脊a和所述脊b的延伸方向相反，且脊a的数量为n，脊b的数量为n-1，或脊a的数量为n-1，脊b的数量为n。

14、优选地，前述的mems致动结构，其中所述梳齿列包括梳齿列a和梳齿列b，所述梳齿列a设置在所述脊a上，且保持通电或接地；所述梳齿列b设置在所述脊b上，且保持接地或通电；所述梳齿列a包括梳齿a及齿间间隙a，所述梳齿列b包括梳齿b及齿间间隙b，所述梳齿a与所述齿间间隙b相对应且每根梳齿a均有一部分伸入到齿间间隙b内，所述梳齿b与所述齿间间隙a对应且每根梳齿b均有一部分伸入到齿间间隙a内。

15、优选地，前述的mems致动结构，其中每根所述解耦梁上至少设有一个拐角，所述解耦梁为v型、n型或m型结构。

16、本技术第二方面提供一种mems致动结构的制备工艺流程，该制备工艺流程包括：

17、（1）选取绝缘体硅片；其中，所述绝缘体硅片包括基底层、结构层和埋层；

18、（2）深反应离子刻蚀工艺，在所述结构层上刻蚀第一沟槽；

19、（3）对步骤（2）中所述结构层刻蚀第一沟槽后裸露的表面施加第一绝缘层；

20、（4）对步骤（3）中第一沟槽中填充导电材料，并进行表面平坦化，完成所有导电线路的制作；

21、（5）对所述结构层上刻蚀第二沟槽；

22、（6）将所述第二沟槽中填充绝缘材料，整个结构层的表面上施加一层第二绝缘层，完成梳齿与其他结构的电绝缘；

23、（7）蚀刻掉所述第二绝缘层；

24、（8）对步骤（7）中的结构层表面施加沉积导电层；

25、（9）蚀刻掉部分所述沉积导电层，完成梳齿与驱动导电线路及相应信号导电线路之间的导通；

26、（10）在步骤（9）表面镀一层保护层，并进行表面平坦化；

27、（11）将步骤（10）中加工好的绝缘体硅片翻面，对所述基底层加工处理，蚀刻掉图形化对应的基底层；

28、（12）蚀刻掉所述埋层对应步骤（11）中蚀刻掉基底层的部分，完成mems制动结构背面的加工；

29、（13）另取一片硅作为支撑片，蚀刻掉图形化对应的硅；整片涂胶；

30、（14）将步骤（11）中的绝缘体硅片与步骤（13）中的支撑片粘合；

31、（15）蚀刻掉图形化对应的保护层材料；

32、（16）蚀刻掉步骤（16）结构中所有的镂空部分；

33、（17）蚀刻掉所述埋层二氧化硅，使得蚀刻部分与整体结构分离，形成如前述所述的mems致动结构。

34、相比于现有的mems驱动器中外部固定框、中间运动框加驱动阵列的框架结构，本致动结构将中间运动框与驱动阵列合并为运动部，且与固定部一体设置，框架结构更少，整体结构强度更高，无需后期组装，安装更加方便，结构更加牢固，同时可以布置更多的梳齿，能够在同等电压下产生更大的驱动力；

35、本结构解耦梁采用分层结构，分层结构方便更多sensor（传感器）信号线的引出；同时在保证软向弹性系数不变的情况下，成倍增加硬向及z方向上的弹性系数，减小硬向及z方向上的不必要扰动。

36、本结构每层解耦梁内部设置导电线路，可以将固定部与运动部连接的同时导通，省去其它额外的导电线路，减少线路之间的相互干扰及物理碰撞，降低了损伤，使用寿命更长，结构可靠性更高。