微机电遮蔽件与微机电装置的制作方法

本公开涉及包括平移屏蔽结构的mems(微机电系统)光学遮蔽件。

背景技术：

1、众所周知，如今手机均配备了改进的相机模块，这保证了目前与专业相机相当的性能水平。这样的模块包括逐渐变大并具有逐渐变高性能的传感器；然而，众所周知，只有少数解决方案才能实现专业相机的典型特性：可变光学孔径。

2、例如，us2019/0377174描述了mems光学遮蔽件，其包括针孔、叶片和被设计为相对于针孔横向移动叶片的致动器。然而，该解决方案仅具有用于调整光学孔径的少量自由度；特别地，光学孔径的调整被限制在光学孔径周边的一部分。

技术实现思路

1、本公开的目的是提供一种微机电遮蔽件与微机电装置，以至少部分地解决现有技术中存在的上述问题。

2、本公开的一方面提供了一种微机电遮蔽件(mems遮蔽件)，包括：衬底；主孔径，通过所述衬底；第一半导体层，在所述衬底上；第二半导体层，在所述第一半导体层上；多个可变形结构，每个可变形结构是所述第一半导体层和所述第二半导体层中的至少一个半导体层的一部分；多个致动器；以及多个屏蔽结构，各自包括所述第一半导体层和所述第二半导体层中的至少一个半导体层的一部分，所述屏蔽结构围绕所述主孔径，与相邻屏蔽结构的对应可变形结构对耦合的每个屏蔽结构被配置为在至少一个操作状态下至少部分地彼此重叠。

3、根据一个或多个实施例，其中每个致动器电可控，以引起对应屏蔽结构在相应第一位置和相应第二位置之间的平移，从而改变所述主孔径的所述屏蔽；所述多个屏蔽结构包括成角度交替布置的多个第一屏蔽结构和多个第二屏蔽结构，每个第一屏蔽结构包括所述第二半导体层的相应顶部结构，每个第二屏蔽结构包括所述第一半导体层的相应底部结构；并且其中当所述mems遮蔽件处于所述至少一个操作状态时，每个第一屏蔽结构的所述顶部结构与相邻的所述第二屏蔽结构的所述底部结构部分重叠。

4、根据一个或多个实施例，其中每个第一屏蔽结构还包括由所述第一半导体层形成的相应底部结构，相应顶部结构包括相对于所述相应底部结构(42；342)横向突出的至少一个突出部分；并且其中每个第二屏蔽结构包括相应顶部结构，所述相应顶部结构由所述第二半导体层形成并且暴露对应的所述底部结构的一部分；并且其中当所述mems遮蔽件处于所述至少一个操作状态时，每个第一屏蔽结构的所述顶部结构的所述突出部分至少部分地覆盖相邻的所述第二屏蔽结构的所述底部结构的所述暴露部分。

5、根据一个或多个实施例，其中当所述mems遮蔽件处于所述至少一个操作状态时，所述第一屏蔽结构的所述顶部结构的所述突出部分和所述第二屏蔽区的所述底部结构的所述暴露部分至少部分地覆盖所述主孔径。

6、根据一个或多个实施例，其中每个第一屏蔽结构的所述顶部结构包括相对于对应的下层底部结构固定的顶部辅助部分以及相对于所述顶部辅助部分以悬臂方式延伸并且形成所述突出部分的顶部主部分；并且其中每个第二屏蔽结构的所述底部结构包括底部主部分，所述底部主部分相对于所述对应的覆盖的顶部结构固定并且形成所述底部结构的所述暴露部分。

7、根据一个或多个实施例，其中所述顶部主部分和所述底部主部分平行于对应方向伸长；并且其中每个致动器电可控，以平行于相应的所述方向平移对应的所述第一屏蔽结构或对应的所述第二屏蔽结构。

8、根据一个或多个实施例，其中所述方向是径向方向。

9、根据一个或多个实施例，其中所述方向与所述主孔径的对称轴共面并且等距。

10、根据一个或多个实施例，其中所述屏蔽结构各自包括由所述第二半导体层形成的相应顶部结构以及由所述第一半导体层形成的相应底部结构；并且其中当所述mems遮蔽件处于所述至少一个操作状态时，每个屏蔽结构的所述顶部结构与相邻屏蔽结构的所述底部结构部分重叠。

11、根据一个或多个实施例，其中每个屏蔽结构的所述顶部结构包括突出部分，所述突出部分相对于对应的所述底部结构横向突出并且使得对应的所述底部结构的部分暴露；并且其中当所述mems遮蔽件处于所述至少一个操作状态时，每个屏蔽结构的所述顶部结构的所述突出部分与相邻屏蔽结构的所述底部结构的所暴露的所述部分部分地重叠。

12、根据一个或多个实施例，其中每个可变形结构包括：悬臂结构；以及可变形耦合结构，其端部被固定到所述悬臂结构和对应的所述屏蔽结构，并且所述可变性耦合结构的端部在与垂直于所述衬底的轴平行的方向上以及在与相应结构方向平行的方向上屈从，所述屈从的方向垂直于所述轴；以及约束结构，其被耦合到所述屏蔽结构、沿着所述轴是刚性的并且在垂直于所述轴的平面中屈从；并且其中每个致动器是压电型的，被耦合到对应悬臂结构并且电可控为引起沿所述对应悬臂结构的所述轴平移以及所述对应可变形耦合结构的随后变形，所述变形在与所述相应结构方向平行的方向上拖曳对应的所述屏蔽结构。

13、根据一个或多个实施例，其中每个可变形耦合结构包括至少一个细长弹性结构，所述细长弹性结构在静止状态下在垂直于所述轴和相应结构方向的横向方向上延伸并且在与所述轴和所述相应结构方向平行的平面中具有第一惯性主轴和第二惯性主轴，每个惯性主轴相对于所述轴和所述相应结构方向横向，使得固定到所述对应悬臂结构的每个可变形耦合结构的所述端部沿着所述轴的移动引起固定到所述对应屏蔽结构的所述可变形耦合结构的所述端部沿着所述相应结构方向的对应移动。

14、根据一个或多个实施例，其中所述致动器是静电型的，并且每个致动器包括：至少一个相应定子区，包括所述第一半导体层的部分和所述第二半导体层的部分；以及至少一个相应转子区，由所述第一半导体层和所述第二半导体层中的至少一个半导体层的对应部分形成并且相对于所述对应屏蔽结构固定，所述致动器电可控，以在与相应结构方向平行的方向上平移所述转子区和所述对应屏蔽结构；对于每个屏蔽结构，所述mems遮蔽件还包括与所述屏蔽结构耦合的对应约束结构，所述约束结构在与垂直于所述衬底的轴平行的方向上是刚性的，并且在与所述轴垂直的平面中屈从。

15、本公开的另一方面提供了一种微机电装置，包括：微机电遮蔽件，其包括：衬底；通过所述衬底的孔径；多个悬臂结构，其围绕所述孔径耦合到所述衬底；多个第一屏蔽区，其被耦合到所述多个悬臂结构中的第一悬臂结构；多个第二屏蔽区，其被耦合到所述多个悬臂结构中的第二悬臂结构，所述多个第二屏蔽区比所述第二屏蔽区更靠近所述孔径。

16、根据一个或多个实施例，其中所述多个第一屏蔽区中的相邻第一屏蔽区通过所述多个第二屏蔽区之一彼此间隔开。

17、根据一个或多个实施例，装置包括在所述多个第一屏蔽区和所述对应悬臂结构之间的多个第一弹簧结构以及在所述第二屏蔽区和所述对应悬臂结构之间的多个第二弹簧结构。

18、根据一个或多个实施例，其中所述多个第一屏蔽区各自包括朝向所述孔径的第一导电突起。

19、根据一个或多个实施例，其中所述多个第二屏蔽区各自包括朝向所述孔径的第二导电突起。

技术特征：

1.一种微机电遮蔽件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的微机电遮蔽件，其特征在于，每个致动器电可控，以引起对应屏蔽结构在相应第一位置和相应第二位置之间的平移，从而改变所述主孔径的所述屏蔽；所述多个屏蔽结构包括成角度交替布置的多个第一屏蔽结构和多个第二屏蔽结构，每个第一屏蔽结构包括所述第二半导体层的相应顶部结构，每个第二屏蔽结构包括所述第一半导体层的相应底部辅助区；并且其中当所述微机电遮蔽件处于所述至少一个操作状态时，每个第一屏蔽结构的所述顶部结构与相邻的所述第二屏蔽结构的所述底部辅助区部分重叠。

3.根据权利要求2所述的微机电遮蔽件，其特征在于，每个第一屏蔽结构还包括由所述第一半导体层形成的相应底部辅助区，相应顶部结构包括相对于所述相应底部辅助区横向突出的至少一个突出部分；并且其中每个第二屏蔽结构包括相应顶部结构，所述相应顶部结构由所述第二半导体层形成并且暴露对应的所述底部辅助区的一部分；并且其中当所述微机电遮蔽件处于所述至少一个操作状态时，每个第一屏蔽结构的所述顶部结构的所述突出部分至少部分地覆盖相邻的所述第二屏蔽结构的所述底部辅助区的被暴露的部分。

4.根据权利要求3所述的微机电遮蔽件，其特征在于，当所述微机电遮蔽件处于所述至少一个操作状态时，所述第一屏蔽结构的所述顶部结构的所述突出部分和所述第二屏蔽结构的所述底部辅助区的所述暴露部分至少部分地覆盖所述主孔径。

5.根据权利要求3所述的微机电遮蔽件，其特征在于，每个第一屏蔽结构的所述顶部结构包括相对于对应的下层底部辅助区固定的顶部辅助部分以及相对于所述顶部辅助部分以悬臂方式延伸并且形成所述突出部分的顶部主部分；并且其中每个第二屏蔽结构的所述底部辅助区包括底部主部分，所述底部主部分相对于所述对应的覆盖的顶部结构固定并且形成所述底部辅助区的所述暴露部分。

6.根据权利要求5所述的微机电遮蔽件，其特征在于，所述顶部主部分和所述底部主部分平行于对应方向伸长；并且其中每个致动器电可控，以平行于相应的所述方向平移对应的所述第一屏蔽结构或对应的所述第二屏蔽结构。

7.根据权利要求6所述的微机电遮蔽件，其特征在于，所述方向是径向方向。

8.根据权利要求6所述的微机电遮蔽件，其特征在于，所述方向与所述主孔径的对称轴共面并且等距。

9.根据权利要求1所述的微机电遮蔽件，其特征在于，所述屏蔽结构各自包括由所述第二半导体层形成的相应顶部结构以及由所述第一半导体层形成的相应底部辅助区；并且其中当所述微机电遮蔽件处于所述至少一个操作状态时，每个屏蔽结构的所述顶部结构与相邻屏蔽结构的所述底部辅助区部分重叠。

10.根据权利要求9所述的微机电遮蔽件，其特征在于，每个屏蔽结构的所述顶部结构包括突出部分，所述突出部分相对于对应的所述底部辅助区横向突出并且使得对应的所述底部辅助区的部分暴露；并且其中当所述微机电遮蔽件处于所述至少一个操作状态时，每个屏蔽结构的所述顶部结构的所述突出部分与相邻屏蔽结构的所述底部辅助区的所暴露的所述部分部分地重叠。

11.根据权利要求1所述的微机电遮蔽件，其特征在于，每个可变形结构包括：

12.根据权利要求11所述的微机电遮蔽件，其特征在于，每个可变形耦合结构包括至少一个细长弹性结构，所述细长弹性结构在静止状态下在垂直于所述轴和相应结构方向的横向方向上延伸并且在与所述轴和所述相应结构方向平行的平面中具有第一惯性主轴和第二惯性主轴，每个惯性主轴相对于所述轴和所述相应结构方向横向，使得固定到所述对应悬臂结构的每个可变形耦合结构的所述端部沿着所述轴的移动引起固定到所述对应屏蔽结构的所述可变形耦合结构的所述端部沿着所述相应结构方向的对应移动。

13.根据权利要求1所述的微机电遮蔽件，其特征在于，所述致动器是静电型的，并且每个致动器包括：

14.一种微机电装置，其特征在于，包括：

15.根据权利要求14所述的微机电装置，其特征在于，所述微机电遮蔽件包括：

16.根据权利要求15所述的微机电装置，其特征在于，所述多个第一屏蔽区中的相邻第一屏蔽区通过所述多个第二屏蔽区之一彼此间隔开。

17.根据权利要求16所述的微机电装置，其特征在于，包括在所述多个第一屏蔽区和所述对应悬臂结构之间的多个第一弹簧结构以及在所述第二屏蔽区和所述对应悬臂结构之间的多个第二弹簧结构。

18.根据权利要求17所述的微机电装置，其特征在于，所述多个第一屏蔽区各自包括朝向所述孔径的第一导电突起。

19.根据权利要求18所述的微机电装置，其特征在于，所述多个第二屏蔽区各自包括朝向所述孔径的第二导电突起。

技术总结本公开的实施例涉及微机电遮蔽件与微机电装置。微机电遮蔽件包括：由孔径通过的半导体衬底；第一和第二半导体层，形成固定到衬底的支撑结构；多个可变形结构，每个可变形结构由第一和第二半导体层之间的至少一者的对应部分形成；多个致动器；多个屏蔽结构，每个屏蔽结构由第一和第二半导体层之间的至少一者的对应部分形成，屏蔽结构围绕下层孔径成角度布置，以提供对孔径的屏蔽，每个屏蔽结构还经由可变形结构耦合到支撑结构。每个致动器可以被控制为在第一和第二位置之间平移对应屏蔽结构，从而改变对孔径的屏蔽。利用本公开的实施例有利地减少屏蔽结构之间的重叠面积，从而减少下层主孔径的遮挡。技术研发人员：F·韦尔切西,N·博尼,F·塞利尼,L·奎利诺尼受保护的技术使用者：意法半导体股份有限公司技术研发日：20221129技术公布日：2024/5/19