一种MEMS扭转镜阵列的制作方法

本发明涉及微光机电系统领域，具体而言，涉及一种mems扭转镜阵列的制作方法。

背景技术：

1、微机电系统(microelectromechanical systems,mems)，是指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置，其内部结构一般在微米甚至纳米量级，是一个独立的智能系统。随着mems技术的发展，其制作出来的各种mems光功能芯片，不仅克服了传统光学元件体积大、定制化能力差和成本高的缺点，且实现了光学元件由静到动的质的跨越。美国ti(texasinstruments)公司的数字微镜器件(digital micromirror devices，dmd)在数字投影仪等商业领域的成功应用，使得mems光功能芯片中的扭转镜阵列已逐渐成为mems领域的一个研究热点。

2、扭转镜的微镜单元主要结构均为悬浮微结构，即附图5中的b图所示的器件层4.1，如附图5中的a图和b图所示，该悬浮微结构往往是由较厚的第二基底4从上往下研磨减薄后形成，需要说明的是，第二基底4如果是soi硅片，则如附图2、附图3或附图4中的c图所示，分为器件层4.1、氧化层4.2以及衬底4.3，减薄后的第二基底4会只剩下较薄的器件层4.1，此时在从上往下研磨的研磨外力作用下，该薄层容易产生破裂；如果第二基底4是普通硅片，则在从上往下研磨的研磨外力作用下，最后的薄层也容易产生破裂；另一方面，制作过程中该薄层下表面的扭转支点6也极其容易与第一基底1发生粘连，这会使得整个微镜单元失效。

技术实现思路

1、本发明解决的问题是：提供一种mems扭转镜阵列的制作方法，能够防止在制作过程中扭转支点与其下方基底粘连导致微镜单元失效，且能在减薄时外力作用下防止悬浮薄层破裂，且无需专门设计额外工艺，制作简单。

2、为解决上述问题，本发明提供第一基底、第一寻址电极、第二寻址电极、第二基底、扭转支点、永久锚点、金属反射层、分立镜面、键合层以及支撑梁；

3、第二基底与第一基底键合；

4、第一寻址电极以及第二寻址电极均设置在第一基底上表面；

5、永久锚点设置在第二基底上表面相对方向的两侧，分立镜面通过支撑梁固定在两个永久锚点之间；金属反射层设置在分立镜面上表面；扭转支点设置在第二基底下表面；

6、制作方法包括以下步骤：

7、s1、获得第一基底材料作为第一基底，清洗第一基底；

8、s2、在第一基底上表面沉积第一金属薄膜，并对第一金属薄膜进行刻蚀，形成第一寻址电极以及第二寻址电极；

9、s3、获得第二基底材料作为第二基底，清洗第二基底；

10、s4、在第二基底下表面刻蚀出用于与第一基底上表面键合的临时锚点，同时完成扭转支点以及永久锚点的蚀刻；

11、s5、进一步刻蚀扭转支点，使得扭转支点凸出的高度小于临时锚点凸出的高度；

12、s6、将第二基底下表面的临时锚点以及永久锚点与第一基底上表面进行键合；

13、s7、对第二基底进行减薄处理；

14、s8、在第二基底上表面沉积第二金属薄膜，对第二金属薄膜进行刻蚀，形成金属反射层；

15、s9、将金属反射层作为掩膜，对第二基底和临时锚点进行刻蚀，使得临时锚点被去除，获得分立镜面。

16、本发明的有益效果为，扭转支点的高度小于临时锚点的高度可以同时形成对薄层悬空部位的支撑，能够防止在制作过程中扭转支点与其下方基底粘连导致微镜单元失效，且能在减薄时外力作用下防止器件层薄膜破裂；另一方面，临时锚点会在最后的步骤s9中被蚀刻，无需额外专门设计工艺对临时锚点进行去除，制作简单。

17、进一步地，步骤s1中，第一基底材料为bf33玻璃片；步骤s3中，第二基底材料为普通硅片或soi硅片。该设置的有益效果为，可以在互相之间有效地进行键合处理。

18、进一步地，步骤s2中，第一金属薄膜的沉积处理为电子束蒸镀法、磁控溅射法或原子层沉积法。该设置的有益效果为，使得第一金属薄膜能够有效被设置在第一基底上表面。

19、进一步地，步骤s2中，第一金属薄膜为金薄膜、银薄膜或铜薄膜。该设置的有益效果为，金银铜三者都具有良好的导电性，可以有效达到第一寻址电极以及第二寻址电极的作用。

20、进一步地，步骤s2中，刻蚀的处理为湿法腐蚀法或等离子体干法刻蚀法。该设置的有益效果为，方便形成第一寻址电极以及第二寻址电极。

21、进一步地，步骤s4、s5和s9中，刻蚀的处理为湿法腐蚀法、表面激光加工法或等离子体干法刻蚀法。该设置的有益效果为，方便形成临时锚点、扭转支点以及永久锚点，以及方便对临时锚点以及扭转支点的进一步刻蚀，不额外专门设计工艺，制作简单。

22、进一步地，步骤s6中，键合类型为阳极键合、熔融键合或共晶键合。该设置的有益效果为，能够有效将第二基底下表面键合在第一基底上表面。

23、进一步地，步骤s7中，减薄处理采用湿法腐蚀工艺法、化学机械抛光工艺法或等离子体干法刻蚀法。该设置的有益效果为，有效对第二基底进行从上而下的研磨打薄处理。

24、进一步地，步骤s8，第二金属薄膜为金薄膜或银薄膜。该设置的有益效果为，可以有效形成金属反射层，并最终形成分立镜面。

技术特征：

1.一种mems扭转镜阵列的制作方法，所述微镜单元包括：

2.根据权利要求1所述的一种mems扭转镜阵列的制作方法，其特征在于，步骤s1中，所述第一基底材料为bf33玻璃片；步骤s3中，所述第二基底材料为普通硅片或soi硅片。

3.根据权利要求1或2所述的一种mems扭转镜阵列的制作方法，其特征在于，步骤s2中，所述第一金属薄膜的沉积处理为电子束蒸镀法、磁控溅射法或原子层沉积法。

4.根据权利要求3所述的一种mems扭转镜阵列的制作方法，其特征在于，步骤s2中，所述第一金属薄膜为金薄膜、银薄膜或铜薄膜。

5.根据权利要求4所述的一种mems扭转镜阵列的制作方法，其特征在于，步骤s2中，刻蚀的处理为湿法腐蚀法或等离子体干法刻蚀法。

6.根据权利要求1、2、4或5所述的一种mems扭转镜阵列的制作方法，其特征在于，步骤s4、s5和s9中，刻蚀的处理为湿法腐蚀法、表面激光加工法或等离子体干法刻蚀法。

7.根据权利要求1、2、4或5所述的一种mems扭转镜阵列的制作方法，其特征在于，步骤s6中，所述键合类型为阳极键合、熔融键合或共晶键合。

8.根据权利要求1、2、4或5所述的一种mems扭转镜阵列的制作方法，其特征在于，步骤s7中，所述减薄处理采用湿法腐蚀工艺法、化学机械抛光工艺法或等离子体干法刻蚀法。

9.根据权利要求1、2、4或5所述的一种mems扭转镜阵列的制作方法，其特征在于，步骤s8中，所述第二金属薄膜为金薄膜或银薄膜。

技术总结本发明提供一种MEMS扭转镜阵列的制作方法，包括：清洗第一基底；在第一基底上表面沉积第一金属薄膜，对第一金属薄膜进行刻蚀，形成第一寻址电极及第二寻址电极；清洗第二基底；在第二基底下表面刻蚀出临时锚点，同时完成扭转支点及永久锚点的蚀刻；进一步刻蚀扭转支点，使得扭转支点的高度小于临时锚点的高度；将第二基底下表面与第一基底上表面进行键合；减薄处理；在器件层上表面沉积第二金属薄膜，对第二金属薄膜进行刻蚀，形成金属反射层；将金属反射层作为掩膜，对第二基底和临时锚点进行刻蚀，去除临时锚点，获得分立镜面。本发明能防止制作过程中扭转支点与其下方基底键合粘连失效和减薄时外力作用下悬浮薄层破裂，制作简单。技术研发人员：虞益挺,肖星辰受保护的技术使用者：西北工业大学宁波研究院技术研发日：技术公布日：2024/1/16