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CN119065116A - 微机电振镜及其制作方法 - Google Patents

微机电振镜及其制作方法 Download PDF

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CN119065116A
CN119065116A CN202310628557.9A CN202310628557A CN119065116A CN 119065116 A CN119065116 A CN 119065116A CN 202310628557 A CN202310628557 A CN 202310628557A CN 119065116 A CN119065116 A CN 119065116A
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CN
China
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driving
baffle
driving structure
torsion
substrate
Prior art date
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Application number
CN202310628557.9A
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赵建昀
郭景文
李春昕
吴倩红
刘建兴
曹子博
李必奇
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BOE Technology Group Co Ltd
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BOE Technology Group Co Ltd
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Abstract

一种微机电振镜及其制作方法。该微机电振镜包括第一基板、第二基板和反射镜;第一基板包括衬底基板和位于衬底基板上的驱动机构;第二基板位于第一基板的一侧,且包括振镜载台、扭转梁和扭转挡板;反射镜位于振镜载台上;驱动机构包括静驱动结构、动驱动结构和驱动挡板,驱动挡板与动驱动结构相连,动驱动结构相对于静驱动结构可移动,驱动机构被配置为驱动动驱动结构相对于静驱动结构运动,并带动驱动挡板运动,驱动挡板的运动轨迹与扭转挡板相交,并被配置为通过扭转挡板驱动振镜载台绕扭转梁的轴线转动。由此,该微机电振镜可提供了一种新型的微机电振镜,并可简化工艺难度和降低成本。

Description

微机电振镜及其制作方法
技术领域
本公开的实施例涉及一种微机电振镜及其制作方法。
背景技术
微机电振镜(MEMS振镜)是一种采用微机电系统(MEMS)技术制作而成的微型的可驱动的反射镜。微机电振镜的镜面直径通常只有几毫米,与传统光学扫描镜相比,具有重量轻,体积小,易于大批量生产,生产成本较低的优点。另一方面,在光学性能、机械性能和功耗方面,微机电振镜的表现更加突出。
微机电振镜的主要应用领域包括但不限于激光扫描、光通讯和数字显示领域。目前,微机电振镜在激光雷达、条形码扫描、高清投影、激光共焦显微系统,AR等市场都有了成熟的运用。微机电振镜的运动方式包括平动和扭转两种机械运动。对于扭转微机电振镜振镜,当其光学偏转角度较大(达到10°以上),可以实现激光的指向偏转、图形化扫描、图像扫描。
微机电振镜可采用静电驱动、电磁驱动、电热驱动和压电驱动四种驱动方式;静电驱动是通过在平行板电极或者梳齿电极间施加高压来产生静电力进行驱动的方式,且因其具有结构简单,尺寸小,工艺成熟的特点而被广泛应用。
发明内容
本公开实施例提供一种微机电振镜及其制作方法。该微机电振镜可通过驱动动驱动结构相对于静驱动结构运动,并带动驱动挡板运动,然后驱动挡板通过扭转挡板驱动振镜载台绕扭转梁的轴线转动,从而可实现反射镜的偏转。由此,该微机电振镜提供了一种新型的微机电振镜。另一方面,由于该微机电振镜在第一基板上形成了动驱动结构和静驱动结构,并通过驱动挡板和偏转挡板的配合来实现反射镜的偏转,因此不用将动驱动结构设置在反射镜上,从而使得该微机电振镜不用进行精准的垂直对位,从而可简化工艺难度和降低成本。
本公开至少一个实施例提供一种微机电振镜,其包括:第一基板,包括衬底基板和位于所述衬底基板上的驱动机构;第二基板,位于所述第一基板的一侧,且包括振镜载台、扭转梁和扭转挡板;反射镜,位于所述振镜载台上,所述驱动机构包括静驱动结构、动驱动结构和驱动挡板,所述驱动挡板与所述动驱动结构相连,所述动驱动结构相对于所述静驱动结构可移动,所述驱动机构被配置为驱动所述动驱动结构相对于所述静驱动结构运动,并带动所述驱动挡板运动,所述驱动挡板的运动轨迹与所述扭转挡板相交,并被配置为通过所述扭转挡板驱动所述振镜载台绕所述扭转梁的轴线转动。
例如,在本公开一实施例提供的微机电振镜中,所述静驱动结构包括远离所述衬底基板的上表面,所述上表面所在的平面与所述动驱动结构相交。
例如,在本公开一实施例提供的微机电振镜中,所述静驱动结构与所述衬底基板接触设置,所述动驱动结构与所述衬底基板相对且间隔设置。
例如,在本公开一实施例提供的微机电振镜中,所述扭转挡板包括至少一个子扭转挡板,所述驱动挡板包括至少一个子驱动挡板。
例如,在本公开一实施例提供的微机电振镜中,所述扭转挡板包括相对且间隔设置的第一子扭转挡板和第二子扭转挡板。
例如,在本公开一实施例提供的微机电振镜中,所述驱动挡板包括相对且间隔设置的第一子驱动挡板和第二子驱动挡板,所述第一子驱动挡板被配置为在运动过程中与所述第一子扭转挡板接触,所述第二子驱动挡板被配置为在运动过程中与所述第二子扭转挡板接触。
例如,在本公开一实施例提供的微机电振镜中,所述第一子驱动挡板位于所述第一子扭转挡板远离所述第二子扭转挡板的一侧,所述第二子驱动挡板位于所述第二子扭转挡板远离所述第一子扭转挡板的一侧。
例如,在本公开一实施例提供的微机电振镜中,所述驱动挡板位于所述第一子扭转挡板和所述第二子扭转挡板之间。
例如,在本公开一实施例提供的微机电振镜中,所述驱动挡板包括相对且间隔设置的第一子驱动挡板和第二子驱动挡板,所述扭转挡板位于所述第一子驱动挡板和所述第二子驱动挡板之间。
例如,在本公开一实施例提供的微机电振镜中,所述驱动挡板包括第一部分和第二部分,所述第二部分与底板相对且间隔设置,所述第一部分的一端与所述第二部分相连,另一端与所述动驱动结构相连。
例如,在本公开一实施例提供的微机电振镜中,所述静驱动结构包括在第一方向上排列的第一静驱动结构和第二静驱动结构,所述动驱动结构包括在所述第一方向上排列的第一动驱动结构和第二动驱动结构,所述第一静驱动结构和所述第一动驱动结构相对设置,并被配置为通过静电力驱动所述第一动驱动结构沿所述第一方向运动,所述第二静驱动结构和所述第二动驱动结构相对设置,并被配置为通过静电力驱动所述第二动驱动结构沿所述第一方向运动。
例如,在本公开一实施例提供的微机电振镜中,第一动驱动结构和第二动驱动结构通过连接部件固定相连。
例如,在本公开一实施例提供的微机电振镜中,所述连接部件包括至少一个镂空结构。
例如,在本公开一实施例提供的微机电振镜中,所述第一静驱动结构包括多个第一静梳齿电极,所述第一动驱动结构包括多个第一动梳齿电极,所述多个第一静梳齿电极和所述多个第一动梳齿电极在与所述第一方向相交的第二方向上交替排布,所述第二静驱动结构包括多个第二静梳齿电极,所述第二动驱动结构包括多个第二动梳齿电极,所述多个第二静梳齿电极和所述多个第二动梳齿电极在与所述第二方向上交替排布。
例如,在本公开一实施例提供的微机电振镜中,所述第一基板还包括:悬臂结构,包括固定部和悬空部,所述固定部与所述衬底基板固定,所述悬空部与所述动驱动结构固定。
例如,在本公开一实施例提供的微机电振镜中,所述衬底基板包括底板和围绕所述底板的边缘的底板侧壁,所述第一基板包括:固定锚点,与所述底板固定,且在垂直于所述底板上的方向上具有下部和上部,所述固定锚点的下部与所述底板直接固定,所述固定锚点的上部位于所述固定锚点的下部远离衬底基板的一侧,所述悬臂结构包括条状悬臂梁,所述条状悬臂梁的固定部与所述固定锚点的上部相连,所述条状悬臂梁的悬空部与所述底板相对且间隔设置,并与所述动驱动结构相连。
例如,在本公开一实施例提供的微机电振镜中,所述条状悬臂梁的两端分别与不同的所述固定锚点的上部相连,所述条状悬臂梁的中间部为所述条状悬臂梁的悬空部。
例如,在本公开一实施例提供的微机电振镜中,所述衬底基板包括底板和围绕所述底板的边缘的底板侧壁,所述悬臂结构包括蛇形悬臂梁,所述蛇形悬臂梁的一端与所述底板侧壁相连,所述蛇形悬臂梁的另一端与所述动驱动结构相连。
例如,在本公开一实施例提供的微机电振镜中,所述衬底基板包括底板和围绕所述底板的边缘的底板侧壁,所述第一基板还包括:固定基台,与所述底板相连,且位于所述底板侧壁所围成的区域之中,所述固定基台在垂直于所述底板的方向上具有下部和上部,所述固定基台的下部与所述底板直接固定,所述固定基台的上部位于所述固定基台的下部远离衬底基板的一侧,所述悬臂结构包括蛇形悬臂梁,所述蛇形悬臂梁的一端与所述固定基台的上部相连,所述蛇形悬臂梁的另一端与所述动驱动结构相连。
例如,在本公开一实施例提供的微机电振镜中,所述第二基板包括:框架结构,与所述第一基板的边缘相连,并具有中间开口,所述扭转梁横跨所述中间开口,并具有与所述框架结构相连的第一端和第二端,所述振镜载台与所述扭转梁相连且位于所述第一端和所述第二端之间。
例如,在本公开一实施例提供的微机电振镜中,所述扭转挡板包括第一扭转挡板和第二扭转挡板,所述第一扭转挡板位于所述第一端和所述振镜载台之间,所述第二扭转挡板位于所述第二端和所述振镜载台之间,所述驱动挡板包括第一驱动挡板和第二驱动挡板,所述第一驱动挡板的运动轨迹与所述第一扭转挡板相交,并被配置为通过所述第一扭转挡板驱动所述振镜载台绕所述扭转梁的轴线转动,所述第二驱动挡板的运动轨迹与所述第二扭转挡板相交,并被配置为通过所述第二扭转挡板驱动所述振镜载台绕所述扭转梁的轴线转动。
例如,在本公开一实施例提供的微机电振镜中,所述扭转挡板与所述振镜载台固定,所述旋转挡板在所述衬底基板上的正投影落入所述振镜载台在所述衬底基板上的正投影之内。
例如,在本公开一实施例提供的微机电振镜中,所述振镜载台包括连接部和位于连接部两侧的开槽,所述扭转梁穿过所述开槽与所述连接部相连。
例如,在本公开一实施例提供的微机电振镜中,所述振镜载台的外轮廓在所述的衬底基板上的正投影的形状包括圆形、椭圆形和矩形中任意一种。
本公开至少一个实施例还提供一种微机电振镜的制作方法,其包括:在衬底基板上形成驱动机构,以形成第一基板;形成第二基板,包括振镜载台、扭转梁和扭转挡板;将所述第一基板和所述第二基板进行对位并组合;以及在所述振镜载台上形成反射镜,所述驱动机构包括静驱动结构、动驱动结构和驱动挡板,所述驱动挡板与所述动驱动结构相连,所述动驱动结构相对于所述静驱动结构可移动,所述驱动机构被配置为驱动所述动驱动结构相对于所述静驱动结构运动,并带动所述驱动挡板运动,所述驱动挡板的运动轨迹与所述扭转挡板相交,并被配置为通过所述扭转挡板驱动所述振镜载台绕所述扭转梁的轴线转动。
例如,在本公开一实施例提供的一种微机电振镜的制作方法中,在衬底基板上形成驱动机构包括:对所述衬底基板进行刻蚀以形成底板和位于所述底板的边缘的底板侧壁;在所述底板上形成牺牲层,所述牺牲层包括暴露所述底板的开口区域;通过图案化工艺在所述开口区域形成与所述底板相连的静驱动结构,在牺牲层远离底板的一侧形成动驱动结构;通过图案化工艺在所述动驱动结构上形成驱动挡板;以及去除所述牺牲层。
例如,在本公开一实施例提供的一种微机电振镜的制作方法中,所述牺牲层包括光刻胶。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案,下面将对实施例的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例,而非对本公开的限制。
图1为本公开一实施例提供的一种微机电振镜的示意图;
图2为本公开一实施例提供的一种微机电振镜的俯视图;
图3为本公开一实施例提供的一种微机电振镜的第一基板的结构示意图;
图4为本公开一实施例提供的一种微机电振镜的第二基板的结构示意图;
图5A-5C为本公开一实施例提供的一种微机电振镜实现偏转的示意图;
图6为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的第一基板的示意图;
图7为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的俯视图;
图8为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的第一基板的示意图;
图9为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的俯视图;
图10为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的第一基板的示意图;
图11为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的俯视图;
图12为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的第一基板的示意图;
图13A-13C为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜实现偏转的示意图;
图14为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的俯视图;
图15为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的第一基板的示意图;
图16为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的第二基板的示意图;
图17A-17C为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜实现偏转的示意图;
图18为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的俯视图;
图19为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的第一基板的示意图;
图20为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的第二基板的示意图;
图21A-21C为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜实现偏转的示意图;
图22为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的俯视图;
图23为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的第一基板的示意图;
图24为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的第二基板的示意图;
图25A-25C为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜实现偏转的示意图;
图26为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的第一基板的示意图;以及
图27A-图27B为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的第二基板的示意图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本公开实施例的附图,对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本公开的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。
除非另外定义,本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。
目前,采用静电驱动的微机电振镜可通过垂直排布的梳齿电极进行驱动的。然而,本申请的发明人注意到,采用这种方式驱动的微机电振镜在工艺上往往需要进行精密的对位,并且需要采用多次刻蚀方法形成。并且,由于梳齿电极窄而密的结构,这样大大增加了对位难度和成本。
对此,本公开实施例提供一种微机电振镜及其制作方法。该微机电振镜包括第一基板、第二基板和反射镜;第一基板包括衬底基板和位于衬底基板上的驱动机构;第二基板位于第一基板的一侧,且包括振镜载台、扭转梁和扭转挡板;反射镜位于振镜载台上;驱动机构包括静驱动结构、动驱动结构和驱动挡板,驱动挡板与动驱动结构相连,动驱动结构相对于静驱动结构可移动,驱动机构被配置为驱动动驱动结构相对于静驱动结构运动,并带动驱动挡板运动,驱动挡板的运动轨迹与扭转挡板相交,并被配置为通过扭转挡板驱动振镜载台绕扭转梁的轴线转动。由此,该微机电振镜可通过驱动动驱动结构相对于静驱动结构运动,并带动驱动挡板运动,然后驱动挡板通过扭转挡板驱动振镜载台绕扭转梁的轴线转动,从而可实现反射镜的偏转。由此,该微机电振镜提供了一种新型的微机电振镜。另一方面,由于该微机电振镜在第一基板上形成了动驱动结构和静驱动结构,并通过驱动挡板和偏转挡板的配合来实现反射镜的偏转,因此不用将动驱动结构设置在反射镜上,从而使得该微机电振镜不用进行精准的垂直对位,从而可简化工艺难度和降低成本。
下面,结合附图对本公开实施例提供的微机电振镜及其制作方法进行详细的说明和介绍。
本公开一实施例提供微机电振镜。图1为本公开一实施例提供的一种微机电振镜的示意图;图2为本公开一实施例提供的一种微机电振镜的俯视图;
图3为本公开一实施例提供的一种微机电振镜的第一基板的结构示意图;图4为本公开一实施例提供的一种微机电振镜的第二基板的结构示意图。
如图1-图4所示,该微机电振镜300包括第一基板100、第二基板200和反射镜310;第一基板100包括衬底基板110和位于衬底基板110上的驱动机构120;第二基板200位于第一基板100的一侧,例如位于第一基板100上方;第二基板200包括振镜载台210、扭转梁220和扭转挡板230;反射镜310位于振镜载台210上;驱动机构120包括静驱动结构121、动驱动结构122和驱动挡板123,驱动挡板123与动驱动结构122相连,动驱动结构122相对于静驱动结构121可移动,驱动机构120被配置为驱动动驱动结构122相对于静驱动结构121运动,并带动驱动挡板123运动,驱动挡板123的运动轨迹与扭转挡板230相交,并被配置为通过扭转挡板230驱动振镜载台210绕扭转梁220的轴线转动,从而实现反射镜310的偏转。
图5A-5C为本公开一实施例提供的一种微机电振镜实现偏转的示意图。如图5A所示,驱动振镜载台210和其上的反射镜310保持水平,扭转挡板230与驱动挡板123不接触;如图5B所示,当驱动机构120驱动动驱动结构122相对于静驱动结构121运动,并带动驱动挡板123向右移动时,驱动挡板123与扭转挡板230接触,并推动扭转挡板230发生偏转,进而使得驱动振镜载台210绕扭转梁220的轴线转动,从而实现反射镜310向左偏转;如图5C所示,当驱动机构120驱动动驱动结构122相对于静驱动结构121运动,并带动驱动挡板123向左移动时,驱动挡板123与扭转挡板230接触,并推动扭转挡板230发生偏转,进而使得驱动振镜载台210绕扭转梁220的轴线转动,从而实现反射镜310向右偏转。
在本公开实施例提供的微机电振镜中,驱动机构通过驱动动驱动结构相对于静驱动结构运动,并带动驱动挡板运动,然后驱动挡板通过扭转挡板驱动振镜载台绕扭转梁的轴线转动,从而可实现反射镜的偏转。由此,该微机电振镜提供了一种新型的微机电振镜。另一方面,由于该微机电振镜在第一基板上形成了动驱动结构和静驱动结构,并通过驱动挡板和偏转挡板的配合来实现反射镜的偏转,因此不用将动驱动结构设置在反射镜上,从而使得该微机电振镜不用进行精准的垂直对位,从而可简化工艺难度和降低成本。
在一些示例中,如图1和图3所示,在第一基板100中,静驱动结构121包括远离衬底基板110的上表面1210,上表面1210所在的平面与动驱动结构122相交。如此设置,一方面可方便静电力发挥作用,使得动驱动结构122可相对于静驱动结构121运动;另一方面,静驱动结构121和动驱动结构122并非垂直对位的,而是大致同层设置的,从而可简化工艺难度和降低成本。需要说明的是,由于动驱动结构需要运动,因此相对于衬底基板是悬浮设置的,从而使得动驱动结构和静驱动结构并非严格位于同一平面上。
在一些示例中,静驱动结构和动驱动结构可通过同一材料层经过同一图案化工艺形成,因此静驱动结构和动驱动结构在图案化工艺中已经对准,无需进行对位,从而可大大降低工艺难度和成本。
在一些示例中,如图1和图3所示,静驱动结构121与衬底基板110接触设置,例如直接设置在衬底基板110上并与衬底基板110固定;动驱动结构122与衬底基板110相对且间隔设置。由此,动驱动结构122可相对于衬底基板110和静驱动结构121运动。
在一些示例中,如图1和图3所示,静驱动结构121包括在第一方向上排列的第一静驱动结构121A和第二静驱动结构121B,动驱动结构122包括在第一方向上排列的第一动驱动结构122A和第二动驱动结构122B;第一静驱动结构121A和第一动驱动结构122A相对设置,并被配置为通过静电力驱动第一动驱动结构122A沿第一方向运动,第二静驱动结构121B和第二动驱动结构122B相对设置,并被配置为通过静电力驱动第二动驱动结构122B沿第一方向运动。
例如,可通过向静驱动结构施加驱动电压,动驱动结构接地,使得静驱动结构对动驱动结构产生静电吸附力,从而驱动动驱动结构相对于静驱动结构运动。
在一些示例中,静驱动结构121和动驱动结构122均为导电结构,从而便于施加驱动电压。
在一些示例中,如图1和图3所示,第一静驱动结构121A包括多个第一静梳齿电极1215A,第一动驱动结构122A包括多个第一动梳齿电极1225A,多个第一静梳齿电极1215A和多个第一动梳齿电极1225A在与第一方向相交的第二方向上交替排布,从而可增加第一静驱动结构和第一动驱动结构之间的静电作用力。
在一些示例中,如图1和图3所示,第一动驱动结构122A包括将多个第一动梳齿电极1225A相连的第一动梳齿连接部1226A,从而具有梳齿状的形状。
在一些示例中,如图1和图3所示,第二静驱动结构121B包括多个第二静梳齿电极1215B,第二动驱动结构122B包括多个第二动梳齿电极1225B,多个第二静梳齿电极1215B和多个第二动梳齿电极1225B在与第二方向上交替排布,从而可增加第二静驱动结构和第二动驱动结构之间的静电作用力。
在一些示例中,如图1和图3所示,第二动驱动结构122B包括将多个第二动梳齿电极1225B相连的第二动梳齿连接部1226B,从而具有梳齿状的形状。
在一些示例中,如图1、图2和图3所示,第一基板100还包括悬臂结构130,其包括固定部1301和悬空部1302;悬臂结构130的固定部1301与衬底基板110固定,悬臂结构130的悬空部1302与动驱动结构122固定。由此,悬臂结构130可保证动驱动结构122可相对于衬底基板110悬空,并且可相对于衬底基板110或静驱动结构121运动;并且,悬臂结构130还可对动驱动结构产生一定的恢复力,当驱动机构停止驱动时,可以使得动驱动结构恢复初始位置和状态。
需要说明的是,上述的悬臂结构的固定部与衬底基板固定包括固定部与衬底基板直接相连并固定的情况,也包括固定部通过其他连接件或连接结构与衬底基板固定的情况;同样地,上述的悬臂结构的悬空部与动驱动结构固定包括悬空部与动驱动结构直接相连并固定的情况,也包括悬空部通过其他连接件或连接结构与动驱动结构直接相连并固定的情况。
在一些示例中,如图1、图2和图3所示,衬底基板110包括底板112和围绕底板112的边缘的底板侧壁114,底板112和底板侧壁114可围成一个容纳空间;静驱动结构121和动驱动结构122可设置在该容纳空间之内。
在一些示例中,如图1、图2和图3所示,第一基板100还包括固定锚点140,与底板112固定,且在垂直于底板112上的方向上具有下部和上部,固定锚点140的下部与底板112直接固定,固定锚点140的上部位于固定锚点140的下部远离衬底基板110的一侧;悬臂结构130包括条状悬臂梁131,条状悬臂梁131的固定部1311与固定锚点140的上部相连,条状悬臂梁131的悬空部1312与底板112相对且间隔设置,并与动驱动结构122相连,从而可使得动驱动结构122相对于衬底基板110悬空。
在一些示例中,如图1、图2和图3所示,第一基板100包括多个固定锚点140,条状悬臂梁131的两端分别与不同的固定锚点140的上部相连,此时,条状悬臂梁131的中间部为条状悬臂梁131的悬空部1312。由此,条状悬臂梁131具有较好的稳定性,并且可产生一定的恢复力。
在一些示例中,如图1、图2和图3所示,动驱动结构122的动梳齿连接部可与条状悬臂梁131集成为一体。例如,第一动驱动结构122A的第一动梳齿连接部1226A与一个条状悬臂梁131A集成为一体,第二动驱动结构122B的第二动梳齿连接部1226B与另一个条状悬臂梁131B集成为一体。
在一些示例中,如图1、图2和图3所示,除了上述与动梳齿连接部集成为一体的条状悬臂梁之外,该驱动结构120还可设置其他的条状悬臂梁131来增加动驱动结构122的稳定性。
例如,如图1、图2和图3所示,该驱动结构120包括第一条状悬臂梁131A、第二条状悬臂梁131B、第三条状悬臂梁131C和第四条状悬臂梁131D;第一条状悬臂梁131A与第一动驱动结构122A的第一动梳齿连接部1226A集成为一体;第二条状悬臂梁131B与第二动驱动结构122B的第二动梳齿连接部1226B集成为一体;第三条状悬臂梁131C与第一动梳齿连接部1226A相对且间隔设置,并且第三条状悬臂梁131C的中间部与第一动梳齿连接部1226A的中间部相连;第四条状悬臂梁131D与第二动梳齿连接部1226B相对且间隔设置,并且第四条状悬臂梁131D的中间部与第二动梳齿连接部1226B的中间部相连。
例如,如图1、图2和图3所示,第一条状悬臂梁131A、第二条状悬臂梁131B、第三条状悬臂梁131C或第四条状悬臂梁131D的两端分别连接固定锚点140的上部。
在一些示例中,如图1、图2和图4所示,第二基板200还包括框架结构240,与第一基板100的边缘相连,并具有中间开口242;扭转梁220横跨中间开口242,并具有与框架结构240相连的第一端220A和第二端220B,振镜载台210与扭转梁220相连且位于第一端220A和第二端220B之间。
在一些示例中,如图1、图2和图4所示,振镜载台210和扭转梁220可通过同一材料层经过同一图案化工艺形成,使得振镜载台210与扭转梁220相连且位于第一端220A和第二端220B之间。
在一些示例中,如图1、图2和图4所示,扭转挡板230包括第一扭转挡板230A和第二扭转挡板230B,第一扭转挡板230A位于第一端220A和振镜载台210之间,第二扭转挡板230B位于第二端220B和振镜载台210之间。如此设置,由于第一扭转挡板230A和第二扭转挡板230B均未被振镜载台210遮盖,因此便于进行对位组装。
在一些示例中,如图5A-5C所示,驱动挡板123包括第一驱动挡板123A和第二驱动挡板123B,第一驱动挡板123A的运动轨迹与第一扭转挡板230A相交,并被配置为通过第一扭转挡板230A驱动振镜载台210绕扭转梁220的轴线转动,第二驱动挡板123B的运动轨迹与第二扭转挡板123B相交,并被配置为通过第二扭转挡板123B驱动振镜载台210绕扭转梁220的轴线转动。
在一些示例中,如图1、图2和图4所示,振镜载台210的外轮廓在的衬底基板110上的正投影的形状包括椭圆形。当然,本公开实施例包括但不限于此,振镜载台的外轮廓在的衬底基板上的正投影的形状也可为圆形或矩形。
在一些示例中,如图5A-5C所示,扭转挡板230包括相对且间隔设置的第一子扭转挡板231和第二子扭转挡板232。
在一些示例中,如图5A-5C所示,驱动挡板123包括相对且间隔设置的第一子驱动挡板1231和第二子驱动挡板1232,第一子驱动挡板1231被配置为在运动过程中与第一子扭转挡板231接触,并推动第一子扭转挡板231;第二子驱动挡板1232被配置为在运动过程中与第二子扭转挡板232接触,并推动第二子扭转挡板232。
在一些示例中,如图5A-5C所示,第一子驱动挡板1231位于第一子扭转挡板231远离第二子扭转挡板232的一侧,第二子驱动挡板1232位于第二子扭转挡板232远离第一子扭转挡板231的一侧。
本公开至少一个实施例还提供一种微机电振镜的制作方法,其可用于制作如图1-图4所示的微机电振镜。该制作方法包括以下步骤:
步骤S101:在衬底基板上形成驱动机构,以形成第一基板;驱动机构包括静驱动结构、动驱动结构和驱动挡板,驱动挡板与动驱动结构相连,动驱动结构相对于静驱动结构可移动,驱动机构被配置为驱动动驱动结构相对于静驱动结构运动,并带动驱动挡板运动。
例如,衬底基板的材料可为硅基材料;当然,本公开实施例包括但不限于此,衬底基板也可采用其他材料。
步骤S102:形成第二基板,其包括振镜载台、扭转梁和扭转挡板。
步骤S103:将第一基板和第二基板进行对位并组合,以使得驱动挡板的运动轨迹与扭转挡板相交,并被配置为通过扭转挡板驱动振镜载台绕扭转梁的轴线转动。
步骤S104:在振镜载台上形成反射镜。
在本公开实施例提供的微机电振镜的制作方法中,包括静驱动结构、动驱动结构和驱动挡板的驱动机构在衬底基板上形成,从而降低了制作难度,并且不需要其他对位工艺来将静驱动结构和动驱动结构进行对位,从而还降低了对位难度,从而可简化工艺难度和降低成本。另一方面,驱动机构通过驱动动驱动结构相对于静驱动结构运动,并带动驱动挡板运动,然后驱动挡板通过扭转挡板驱动振镜载台绕扭转梁的轴线转动,从而可实现反射镜的偏转。由此,该微机电振镜的制作方法提供了一种新型的微机电振镜。
在一些示例中,在衬底基板上形成驱动机构包括:对衬底基板进行刻蚀以形成底板和位于底板的边缘的底板侧壁;在底板上形成牺牲层,牺牲层包括暴露底板的第一开口区域;通过图案化工艺在第一开口区域形成与底板相连的静驱动结构,在牺牲层远离底板的一侧形成动驱动结构;通过图案化工艺在动驱动结构上形成驱动挡板;以及去除牺牲层。由此,该微机电振镜的制作方法通过先形成包括第一开口区域的牺牲层来同时形成静驱动结构和动驱动结构,然后通过去除牺牲层来使得动驱动结构悬空,并可相对于静驱动结构运动。一方面,该微机电振镜的制作方法通过牺牲层实现了动驱动结构的悬空;另一方面,该微机电振镜的制作方法降低了静驱动结构和动驱动结构的制作难度,并且无需对位工艺来实现静驱动结构和动驱动结构的对准。
在一些示例中,在衬底基板上形成驱动机构之前,该微机电振镜的制作方法还包括:在衬底基板上涂覆光刻胶材料;对光刻胶材料进行曝光形成光刻胶图案;利用该光刻胶图案对衬底基板进行刻蚀(例如干法刻蚀),以形成包括底板和底板侧壁的凹槽;以及通过沉积工艺在底板上沉积一定厚度的硅层,然后通过抛光工艺(例如化学机械抛光工艺)使得底板的表面平坦化,从而可提高后续形成的结构的平坦型、精度和良率。当然,本公开实施例包括但不限于此,也可不进行上述的抛光工艺。
在一些示例中,牺牲层包括光刻胶,从而便于进行图案化和去除。此时,在底板上形成牺牲层包括:在底板上再次涂覆光刻胶材料;对光刻胶材料进行曝光形成光刻胶图案,该光刻胶图案包括第一开口区域。
在一些示例中,通过图案化工艺在第一开口区域形成与底板相连的静驱动结构,在牺牲层远离底板的一侧形成动驱动结构包括:在牺牲层上形成材料层并对该材料层进行刻蚀,部分材料层通过第一开口区域与底板接触形成静驱动结构,部分材料层位于牺牲层上形成动驱动结构。
在一些示例中,牺牲层还包括第二开口区域,第二开口区域可用于形成与底板相连的固定锚点。
在一些示例中,在牺牲动驱动结构之后,还可在动驱动结构上涂覆一层厚光刻胶材料,然后对该光刻胶材料进行曝光形成暴露动驱动结构的第二开口区域,在第二开口区域中沉积氮化硅,从而形成与动驱动结构相连驱动挡板;最后,去除该光刻胶图案。
在一些示例中,在衬底基板上形成驱动机构之后,该微机电振镜的制作方法还包括在静驱动结构和动驱动结构上形成导电层,例如铜层或铝层;然后对该导电层进行图案化形成与静驱动结构相连的驱动电极线和动驱动结构相连的地线。
在一些示例中,形成第二基板包括:利用刻蚀工艺将第二基板的部分区域刻穿,保留的部分可用于形成振镜载台、扭转梁和扭转挡板;然后在保留的部分上形成覆盖扭转挡板的光刻胶图案,然后利用该光刻胶图案作为掩膜对保留的部分进行进一步刻蚀,以降低厚度;最终,未被光刻胶图案覆盖的区域形成振镜载台和扭转梁,光刻胶图案覆盖的区域形成扭转挡板。在这种情况下,扭转挡板的厚度和第二基板的厚度可相同。
在一些示例中,在振镜载台上形成反射镜包括在振镜载台上沉积反射层,从而形成反射镜。
图6为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的第一基板的示意图。与图1-图4所示的微机电振镜不同的是,图6所示的微机电振镜300将动驱动结构122的第一动驱动结构122A和第二动驱动结构122B通过连接部件122C固定相连,从而可防止出现由于第一动驱动结构122A和第二动驱动结构122B间距变化影响扭转挡板230的转动。也就是说,该微机电振镜300可使得第一动驱动结构122A和第二动驱动结构122B联动,防止第一动驱动结构122A和第二动驱动结构122B中的一个阻碍另一个的情况。
如图6所示,静驱动结构121包括在第一方向上排列的第一静驱动结构121A和第二静驱动结构121B,动驱动结构122包括在第一方向上排列的第一动驱动结构122A、第二动驱动结构122B和将第一动驱动结构122A和第二动驱动结构122B相连的连接部件122C;第一静驱动结构121A和第一动驱动结构122A相对设置,并被配置为通过静电力驱动第一动驱动结构122A沿第一方向运动,第二静驱动结构121B和第二动驱动结构122B相对设置,并被配置为通过静电力驱动第二动驱动结构122B沿第一方向运动。
例如,可通过向静驱动结构施加驱动电压,动驱动结构接地,使得静驱动结构对动驱动结构产生静电吸附力,从而驱动动驱动结构相对于静驱动结构运动。
在一些示例中,如图6所示,第一动驱动结构122A、第二动驱动结构122B和连接部件122C集成为一体,即可采用同一材料层通过同一图案化工艺形成。
在一些示例中,如图6所示,在第一基板100中,静驱动结构121包括远离衬底基板110的上表面1210,上表面1210所在的平面与动驱动结构122相交。如此设置,一方面可方便静电力发挥作用,使得动驱动结构122可相对于静驱动结构121运动;另一方面,静驱动结构121和动驱动结构122并非垂直对位的,而是大致同层设置的,从而可简化工艺难度和降低成本。需要说明的是,由于动驱动结构需要运动,因此相对于衬底基板是悬浮设置的,从而使得动驱动结构和静驱动结构并非严格位于同一平面上。
在一些示例中,静驱动结构和动驱动结构可通过同一材料层经过同一图案化工艺形成,因此静驱动结构和动驱动结构在图案化工艺中已经对准,无需进行对位,从而可大大降低工艺难度和成本。
在一些示例中,如图6所示,静驱动结构121与衬底基板110接触设置,例如直接设置在衬底基板110上并与衬底基板110固定;动驱动结构122与衬底基板110相对且间隔设置。由此,动驱动结构122可相对于衬底基板110和静驱动结构121运动。
在一些示例中,如图6所示,第一基板100还包括悬臂结构130,其包括固定部1301和悬空部1302;悬臂结构130的固定部1301与衬底基板110固定,悬臂结构130的悬空部1302与动驱动结构122固定。由此,悬臂结构130可保证动驱动结构122可相对于衬底基板110悬空,并且可相对于衬底基板110或静驱动结构121运动;并且,悬臂结构130还可对动驱动结构产生一定的恢复力,当驱动机构停止驱动时,可以使得动驱动结构恢复初始位置和状态。
在一些示例中,如图6所示,与图1-图4所示的微机电振镜不同的是,该微机电振镜300中的悬臂结构130采用的是蛇形悬臂梁132。衬底基板110包括底板112和围绕底板112的边缘的底板侧壁114,蛇形悬臂梁132的一端与底板侧壁114相连,蛇形悬臂梁132的另一端与动驱动结构122相连。由此,蛇形悬臂梁132可通过与底板侧壁114固定,以实现将动驱动结构122悬空。另外,蛇形悬臂梁132由于具有蛇形,因此具有一定的伸缩能力,从而可在停止驱动后使得动驱动结构122恢复初始位置和状态。
在一些示例中,如图6所示,该微机电振镜300可包括四个蛇形悬臂梁132,两个蛇形悬臂梁132位于第一静驱动结构121A在第二方向上的两侧,两个蛇形悬臂梁132位于第二静驱动结构121B在第二方向上的两侧。
本公开至少一个实施例还提供另一种微机电振镜的制作方法,其可用于制作如图6所示的微机电振镜。该制作方法包括以下步骤:
步骤S201:对衬底基板进行刻蚀以形成底板和位于底板的边缘的底板侧壁。
例如,衬底基板的材料可为硅基材料;当然,本公开实施例包括但不限于此,衬底基板也可采用其他材料。
步骤S202:在底板上形成牺牲层,牺牲层包括暴露底板的第一开口区域,第一开口区域的形状与静驱动结构的形状对应。
步骤S203:在牺牲层上形成驱动机构的材料层。
步骤S204:通过图案化工艺对上述的材料层进行图案化,以在第一开口区域形成与底板相连的静驱动结构,在牺牲层远离底板的一侧形成动驱动结构和蛇形悬臂梁。
步骤S205:在动驱动结构上形成驱动挡板的材料层。
步骤S206:通过图案化工艺对上述材料层进行图案化,以在动驱动结构上形成驱动挡板。
步骤S207:去除牺牲层,将牺牲层释放。
由此,该微机电振镜的制作方法通过先形成包括第一开口区域的牺牲层来同时形成静驱动结构、动驱动结构和蛇形悬臂梁,然后通过去除牺牲层来使得动驱动结构悬空,并可相对于静驱动结构运动。一方面,该微机电振镜的制作方法通过牺牲层实现了动驱动结构的悬空;另一方面,该微机电振镜的制作方法降低了静驱动结构、动驱动结构和蛇形悬臂梁的制作难度,并且无需对位工艺来实现静驱动结构和动驱动结构的对准。
在一些示例中,该制作方法还包括以下步骤:
步骤S208:形成第二基板,其包括振镜载台、扭转梁和扭转挡板。
步骤S209:将第一基板和第二基板进行对位并组合,以使得驱动挡板的运动轨迹与扭转挡板相交,并被配置为通过扭转挡板驱动振镜载台绕扭转梁的轴线转动。
步骤S210:在振镜载台上形成反射镜,例如通过沉积反射层来在振镜载台上形成反射镜。
在本公开实施例提供的微机电振镜的制作方法中,包括静驱动结构、动驱动结构和驱动挡板的驱动机构在衬底基板上形成,从而降低了制作难度,并且不需要其他对位工艺来将静驱动结构和动驱动结构进行对位,从而还降低了对位难度,从而可简化工艺难度和降低成本。另一方面,驱动机构通过驱动动驱动结构相对于静驱动结构运动,并带动驱动挡板运动,然后驱动挡板通过扭转挡板驱动振镜载台绕扭转梁的轴线转动,从而可实现反射镜的偏转。由此,该微机电振镜的制作方法提供了一种新型的微机电振镜。
图7为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的俯视图;图8为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的第一基板的示意图。与图6所示的微机电振镜不同的是,图7和图8所示的微机电振镜300在连接部件122C上设置至少一个镂空结构122D来降低动驱动结构122的质量,从而可提高驱动效率,降低驱动电压。另外,在动驱动结构122的制作工艺中,还可通过上述的至少一个镂空结构122D来释放位于动驱动结构122下方的牺牲层,并降低动驱动结构122塌陷的几率。另一方面,由于连接部件上设置至少一个镂空结构,因此,除了湿法释放牺牲层外,也可以选择包括电感耦合等离子刻蚀(ICP)和反应离子刻蚀(RIE)的干法刻蚀技术来实现动驱动结构下方的牺牲层的释放。
如图8所示,动驱动结构122包括在第一方向上排列的第一动驱动结构122A、第二动驱动结构122B和将第一动驱动结构122A和第二动驱动结构122B相连的连接部件122C;连接部件122C包括至少一个镂空结构122D来降低动驱动结构122的质量,从而可提高驱动效率,降低驱动电压。参见上述的微机电振镜的制作方法,动驱动结构形成之后需要将其下方的牺牲层去除或者释放,因此通过在连接部件122C上开设至少一个镂空结构122D,该微机电振镜300不仅可降低连接部件122C的重量,避免牺牲层去除后连接部件122C塌陷,并且可为牺牲层的去除和释放提供释放通道,降低工艺难度并提高良率。另一方面,由于连接部件上设置至少一个镂空结构,因此,除了湿法释放牺牲层外,也可以选择包括电感耦合等离子刻蚀(ICP)和反应离子刻蚀(RIE)的干法刻蚀技术来实现动驱动结构下方的牺牲层的释放。
例如,如图8所示,连接部件122C包括沿第二方向排布的三个镂空结构122D,从而在实现将第一动驱动结构122A和第二动驱动结构122B相连的情况下,进一步降低连接部件122C的质量,并有利于牺牲层的去除和释放。
在一些示例中,如图8所示,连接部件122C中靠近底板侧壁114的镂空结构122D可为开放式镂空结构,从而还可设置额外的蛇形悬臂梁132,从而增加动驱动结构122的悬空性和稳定性。蛇形悬臂梁132的一端与底板侧壁114相连,蛇形悬臂梁132的另一端与动驱动结构122相连。由此,蛇形悬臂梁132可通过与底板侧壁114固定,以实现将动驱动结构122悬空。另外,蛇形悬臂梁132由于具有蛇形,因此具有一定的伸缩能力,从而可在停止驱动后使得动驱动结构122恢复初始位置和状态。
在一些示例中,如图8所示,该微机电振镜300可包括六个蛇形悬臂梁132,两个蛇形悬臂梁132位于第一动驱动结构122A在第二方向上的两侧,两个蛇形悬臂梁132位于第二动驱动结构122B在第二方向上的两侧,两个蛇形悬臂梁132位于连接部件122C中靠近底板侧壁114的两个开放式镂空结构122D中。
在一些示例中,如图8所示,静驱动结构121包括在第一方向上排列的第一静驱动结构121A和第二静驱动结构121B,第一静驱动结构121A和第一动驱动结构122A相对设置,并被配置为通过静电力驱动第一动驱动结构122A沿第一方向运动,第二静驱动结构121B和第二动驱动结构122B相对设置,并被配置为通过静电力驱动第二动驱动结构122B沿第一方向运动。
例如,可通过向静驱动结构施加驱动电压,动驱动结构接地,使得静驱动结构对动驱动结构产生静电吸附力,从而驱动动驱动结构相对于静驱动结构运动。
在一些示例中,如图8所示,第一动驱动结构122A、第二动驱动结构122B、连接部件122C和蛇形悬臂梁132集成为一体,即可采用同一材料层通过同一图案化工艺形成。
图9为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的俯视图;图10为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的第一基板的示意图。与图6所示的微机电振镜不同的是,图9和图10所示的微机电振镜300在连接部件122C上设置至少一个镂空结构122D来降低动驱动结构122的质量,从而可提高驱动效率,降低驱动电压。另外,在动驱动结构122的工艺中,还可通过上述的至少一个镂空结构122D来释放位于动驱动结构122下方的牺牲层,并降低动驱动结构122塌陷的几率。另一方面,由于连接部件上设置至少一个镂空结构,因此,除了湿法释放牺牲层外,也可以选择包括电感耦合等离子刻蚀(ICP)和反应离子刻蚀(RIE)的干法刻蚀技术来实现动驱动结构下方的牺牲层的释放。
在一些示例中,如图10所示,衬底基板110包括底板112和围绕底板112的边缘的底板侧壁114;第一基板100还包括固定基台150,其与底板112相连,并且位于底板侧壁114所围成的区域之中。固定基台150在垂直于底板112的方向上具有下部和上部,固定基台150的下部与底板112直接固定,固定基台150的上部位于固定基台150的下部远离衬底基板110的一侧;悬臂结构130包括蛇形悬臂梁132,蛇形悬臂梁132的一端与固定基台150的上部相连,蛇形悬臂梁132的另一端与动驱动结构122相连。也就是说,该微机电振镜300通过固定基台150和蛇形悬臂梁132来实现将动驱动结构122悬空,并允许动驱动结构122可相对于衬底基板110和静驱动结构121运动。如此设置,该微机电振镜300可进一步降低工艺难度,提高产品良率。
在一些示例中,如图10所示,动驱动结构122包括在第一方向上排列的第一动驱动结构122A、第二动驱动结构122B和将第一动驱动结构122A和第二动驱动结构122B相连的连接部件122C;连接部件122C包括镂空结构122D,固定基台150在衬底基板110上的正投影位于镂空结构122D在衬底基板110上的正投影之内。
需要说明的是,参见上述其他微机电振镜的制作方法,在制作如图10所示的第一基板时,牺牲层还包括第三开口区域,第三开口区域可用于形成与底板相连的固定基台。
在一些示例中,如图10所示,静驱动结构121包括在第一方向上排列的第一静驱动结构121A和第二静驱动结构121B,第一静驱动结构121A和第一动驱动结构122A相对设置,并被配置为通过静电力驱动第一动驱动结构122A沿第一方向运动,第二静驱动结构121B和第二动驱动结构122B相对设置,并被配置为通过静电力驱动第二动驱动结构122B沿第一方向运动。
例如,可通过向静驱动结构施加驱动电压,动驱动结构接地,使得静驱动结构对动驱动结构产生静电吸附力,从而驱动动驱动结构相对于静驱动结构运动。
在一些示例中,如图10所示,固定基台150、第一动驱动结构122A、第二动驱动结构122B、连接部件122C和蛇形悬臂梁132可集成为一体,即可采用同一材料层通过同一图案化工艺形成。
图11为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的俯视图;图12为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的第一基板的示意图。与图6所示的微机电振镜不同的是,图11和图12所示的微机电振镜300改变了驱动挡板123的结构,将包括两个子驱动挡板的驱动挡板替换为仅包括一个挡板的驱动挡板123。由此,该微机电振镜300可简化结构,降低成本。
如图11和图12所示,扭转挡板230包括相对且间隔设置的第一子扭转挡板231和第二子扭转挡板232。驱动挡板123位于第一子扭转挡板231和第二子扭转挡板232之间,从而可通过驱动挡板123分别推动第一子扭转挡板231和第二子扭转挡板232来实现振镜载台210的偏转。
在一些示例中,如图12所示,动驱动结构122包括在第一方向上排列的第一动驱动结构122A、第二动驱动结构122B和将第一动驱动结构122A和第二动驱动结构122B相连的连接部件122C。
在一些示例中,如图12所示,第一基板100包括两个驱动挡板123,设置在连接部件122C在第二方向上两端。
在一些示例中,如图12所示,静驱动结构121包括在第一方向上排列的第一静驱动结构121A和第二静驱动结构121B,第一静驱动结构121A和第一动驱动结构122A相对设置,并被配置为通过静电力驱动第一动驱动结构122A沿第一方向运动,第二静驱动结构121B和第二动驱动结构122B相对设置,并被配置为通过静电力驱动第二动驱动结构122B沿第一方向运动。
例如,可通过向静驱动结构施加驱动电压,动驱动结构接地,使得静驱动结构对动驱动结构产生静电吸附力,从而驱动动驱动结构相对于静驱动结构运动。
图13A-13C为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜实现偏转的示意图。如图13A所示,驱动振镜载台210和其上的反射镜310保持水平,扭转挡板230与驱动挡板123不接触;如图13B所示,当驱动机构120驱动动驱动结构122相对于静驱动结构121运动,并带动驱动挡板123向右移动时,驱动挡板123与第二子扭转挡板232接触,并推动第二子扭转挡板232发生偏转,进而使得驱动振镜载台210绕扭转梁220的轴线转动,从而实现反射镜310向左偏转;如图13C所示,当驱动机构120驱动动驱动结构122相对于静驱动结构121运动,并带动驱动挡板123向左移动时,驱动挡板123与第一子扭转挡板231接触,并推动第一子扭转挡板231发生偏转,进而使得驱动振镜载台210绕扭转梁220的轴线转动,从而实现反射镜310向右偏转。
图14为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的俯视图;图15为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的第一基板的示意图;图16为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的第二基板的示意图。与图6所示的微机电振镜不同的是,图14-图16所示的微机电振镜300改变了扭转挡板230的结构,将包括两个子扭转挡板的扭转挡板替换为仅包括一个挡板的扭转挡板123。由此,该微机电振镜300可简化结构,降低成本。
如图14、图15和图16所示,驱动挡板123包括相对且间隔设置的第一子驱动挡板1231和第二子驱动挡板1232,扭转挡板230位于第一子驱动挡板1231和所述第二子驱动挡板1232之间,从而可通过第一子驱动挡板1231和所述第二子驱动挡板1232分别推动扭转挡板230来实现振镜载台210的偏转。
在一些示例中,如图15所示,静驱动结构121包括在第一方向上排列的第一静驱动结构121A和第二静驱动结构121B,动驱动结构122包括在第一方向上排列的第一动驱动结构122A、第二动驱动结构122B和将第一动驱动结构122A和第二动驱动结构122B相连的连接部件122C;第一静驱动结构121A和第一动驱动结构122A相对设置,并被配置为通过静电力驱动第一动驱动结构122A沿第一方向运动,第二静驱动结构121B和第二动驱动结构122B相对设置,并被配置为通过静电力驱动第二动驱动结构122B沿第一方向运动。
例如,可通过向静驱动结构施加驱动电压,动驱动结构接地,使得静驱动结构对动驱动结构产生静电吸附力,从而驱动动驱动结构相对于静驱动结构运动。
在一些示例中,如图15所示,第一动驱动结构122A、第二动驱动结构122B和连接部件122C集成为一体,即可采用同一材料层通过同一图案化工艺形成。
在一些示例中,如图15所示,第一基板100还包括蛇形悬臂梁132。衬底基板110包括底板112和围绕底板112的边缘的底板侧壁114,蛇形悬臂梁132的一端与底板侧壁114相连,蛇形悬臂梁132的另一端与动驱动结构122相连。由此,蛇形悬臂梁132可通过与底板侧壁114固定,以实现将动驱动结构122悬空。另外,蛇形悬臂梁132由于具有蛇形,因此具有一定的伸缩能力,从而可在停止驱动后使得动驱动结构122恢复初始位置和状态。
在一些示例中,如图15所示,该微机电振镜300可包括四个蛇形悬臂梁132,两个蛇形悬臂梁132位于第一静驱动结构121A在第二方向上的两侧,两个蛇形悬臂梁132位于第二静驱动结构121B在第二方向上的两侧。
在一些示例中,如图14和图16所示,扭转梁220具有与框架结构240相连的第一端220A和第二端220B,振镜载台210与扭转梁220相连且位于第一端220A和第二端220B之间。
在一些示例中,如图16所示,振镜载台210和扭转梁220可通过同一材料层经过同一图案化工艺形成,使得振镜载台210与扭转梁220相连且位于第一端220A和第二端220B之间。扭转挡板230包括第一扭转挡板230A和第二扭转挡板230B,第一扭转挡板230A位于第一端220A和振镜载台210之间,第二扭转挡板230B位于第二端220B和振镜载台210之间。如此设置,由于第一扭转挡板230A和第二扭转挡板230B均未被振镜载台210遮盖,因此便于进行对位组装。
在一些示例中,如图16所示,振镜载台210的外轮廓在的衬底基板110上的正投影的形状包括圆形。当然,本公开实施例包括但不限于此,振镜载台的外轮廓在的衬底基板上的正投影的形状也可为椭圆形或矩形。
图17A-17C为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜实现偏转的示意图。如图17A所示,驱动振镜载台210和其上的反射镜310保持水平,扭转挡板230与驱动挡板123不接触;如图17B所示,当驱动机构120驱动动驱动结构122相对于静驱动结构121运动,并带动驱动挡板123向右移动时,第一子驱动挡板1231与扭转挡板230接触,并推动扭转挡板230发生偏转,进而使得驱动振镜载台210绕扭转梁220的轴线转动,从而实现反射镜310向左偏转;如图17C所示,当驱动机构120驱动动驱动结构122相对于静驱动结构121运动,并带动驱动挡板123向左移动时,第二子驱动挡板1232与扭转挡板230接触,并推动扭转挡板230发生偏转,进而使得驱动振镜载台210绕扭转梁220的轴线转动,从而实现反射镜310向右偏转。
图18为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的俯视图;图19为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的第一基板的示意图;图20为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的第二基板的示意图。与图6所示的微机电振镜不同的是,图18-图20所示的微机电振镜300改变了驱动挡板123和扭转挡板230的结构和位置。
如图19和图20所示,静驱动结构121包括在第一方向上排列的第一静驱动结构121A和第二静驱动结构121B,动驱动结构122包括在第一方向上排列的第一动驱动结构122A、第二动驱动结构122B和将第一动驱动结构122A和第二动驱动结构122B相连的连接部件122C;第一静驱动结构121A和第一动驱动结构122A相对设置,并被配置为通过静电力驱动第一动驱动结构122A沿第一方向运动,第二静驱动结构121B和第二动驱动结构122B相对设置,并被配置为通过静电力驱动第二动驱动结构122B沿第一方向运动。
例如,可通过向静驱动结构施加驱动电压,动驱动结构接地,使得静驱动结构对动驱动结构产生静电吸附力,从而驱动动驱动结构相对于静驱动结构运动。
如图19和图20所示,驱动挡板123位于连接部件122C的中间;扭转挡板230与振镜载台210固定,旋转挡板230在衬底基板110上的正投影落入振镜载台210在衬底基板110上的正投影之内。由此,该微机电振镜300仅需设置一对驱动挡板123和扭转挡板230,以实现驱动振镜载台210偏转。另外,上述的结构使得旋转挡板230受力集中在扭转梁200的轴线中心位置,更有利于扭转梁200在受到扭力作用下发生扭转。
在一些示例中,如图19和图20所示,驱动挡板123包括相对且间隔设置的第一子驱动挡板1231和第二子驱动挡板1232,扭转挡板230位于第一子驱动挡板1231和所述第二子驱动挡板1232之间,从而可通过第一子驱动挡板1231和所述第二子驱动挡板1232分别推动扭转挡板230来实现振镜载台210的偏转。
图21A-21C为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜实现偏转的示意图。如图21A所示,驱动振镜载台210和其上的反射镜310保持水平,扭转挡板230与驱动挡板123不接触;如图21B所示,当驱动机构120驱动动驱动结构122相对于静驱动结构121运动,并带动驱动挡板123向右移动时,第一子驱动挡板1231与扭转挡板230接触,并推动扭转挡板230发生偏转,进而使得驱动振镜载台210绕扭转梁220的轴线转动,从而实现反射镜310向左偏转;如图21C所示,当驱动机构120驱动动驱动结构122相对于静驱动结构121运动,并带动驱动挡板123向左移动时,第二子驱动挡板1232与扭转挡板230接触,并推动扭转挡板230发生偏转,进而使得驱动振镜载台210绕扭转梁220的轴线转动,从而实现反射镜310向右偏转。
图22为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的俯视图;图23为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的第一基板的示意图;图24为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的第二基板的示意图。与图6所示的微机电振镜不同的是,图22-图24所示的微机电振镜300改变了驱动挡板123和扭转挡板230的结构和位置。
如图23和图24所示,驱动挡板123包括相对且间隔设置的第一子驱动挡板1231和第二子驱动挡板1232;第一子驱动挡板1231和第二子驱动挡板1232各自包括第一部分1235和第二部分1236,第二部分1236与底板112相对且间隔设置,第一部分1235的一端与第二部分1236相连,另一端与动驱动结构122相连。扭转挡板230位于第一子驱动挡板1231和第二子驱动挡板1232之间。
例如,第一部分1235可沿竖直方向延伸,即第一部分可为竖直部;第二部分1236可沿水平方向延伸,即第二部分可为水平部。需要说明的是,竖直方向可为与衬底基板的底板垂直的方向,水平方向可为与衬底基板的底板平行的方向。
在一些示例中,如图24所示,动驱动结构122包括在第一方向上排列的第一动驱动结构122A、第二动驱动结构122B和将第一动驱动结构122A和第二动驱动结构122B相连的连接部件122C。两个驱动挡板123分别设置在连接部件122C在第二方向上两端。
在一些示例中,如图24所示,静驱动结构121包括在第一方向上排列的第一静驱动结构121A和第二静驱动结构121B,第一静驱动结构121A和第一动驱动结构122A相对设置,并被配置为通过静电力驱动第一动驱动结构122A沿第一方向运动,第二静驱动结构121B和第二动驱动结构122B相对设置,并被配置为通过静电力驱动第二动驱动结构122B沿第一方向运动。
例如,可通过向静驱动结构施加驱动电压,动驱动结构接地,使得静驱动结构对动驱动结构产生静电吸附力,从而驱动动驱动结构相对于静驱动结构运动。
图25A-25C为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜实现偏转的示意图。如图25A所示,驱动振镜载台210和其上的反射镜310保持水平,扭转挡板230与驱动挡板123不接触;如图25B所示,当驱动机构120驱动动驱动结构122相对于静驱动结构121运动,并带动驱动挡板123向右移动时,第一子驱动挡板1231的水平部1236与扭转挡板230接触,并推动扭转挡板230发生偏转,进而使得驱动振镜载台210绕扭转梁220的轴线转动,从而实现反射镜310向左偏转;如图25C所示,当驱动机构120驱动动驱动结构122相对于静驱动结构121运动,并带动驱动挡板123向左移动时,第二子驱动挡板1232的水平部1236与扭转挡板230接触,并推动扭转挡板230发生偏转,进而使得驱动振镜载台210绕扭转梁220的轴线转动,从而实现反射镜310向右偏转。
图26为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的第一基板的示意图;图27A-图27B为本公开一实施例提供的另一种微机电振镜的第二基板的示意图。与图18-图20所示的微机电振镜不同的是,图26、图27A和图27B所示的微机电振镜300改变了振镜载台210的形状和位置。需要说明的是,图27A为第二基板的俯视图,图27B为第二基板的透视图。
如图26所示,动驱动结构122包括在第一方向上排列的第一动驱动结构122A、第二动驱动结构122B和将第一动驱动结构122A和第二动驱动结构122B相连的连接部件122C。驱动挡板123为与连接部件122C的中心。静驱动结构121包括在第一方向上排列的第一静驱动结构121A和第二静驱动结构121B,第一静驱动结构121A和第一动驱动结构122A相对设置,并被配置为通过静电力驱动第一动驱动结构122A沿第一方向运动,第二静驱动结构121B和第二动驱动结构122B相对设置,并被配置为通过静电力驱动第二动驱动结构122B沿第一方向运动。
如图27A和图27B所示,驱动挡板123包括相对且间隔设置的第一子驱动挡板1231和第二子驱动挡板1232;扭转挡板230位于第一子驱动挡板1231和第二子驱动挡板1232之间。扭转挡板230与振镜载台210固定,旋转挡板230在衬底基板上的正投影落入振镜载台210在衬底基板上的正投影之内。由此,该微机电振镜300仅需设置一对驱动挡板123和扭转挡板230,以实现驱动振镜载台210偏转。另外,上述的结构使得旋转挡板230受力集中在扭转梁200的轴线中心位置,更有利于扭转梁200在受到扭力作用下发生扭转。
在一些示例中,如图27A和图27B所示,振镜载台210包括连接部212和位于连接部212两侧的开槽214,扭转梁220穿过开槽214与连接部212相连。由此,该振镜载台210可具有更大的面积,用于承载更大面积的反射镜310,在第一基板或第二基板的面积不变的情况下增加了该微机电振镜的反射面积。
在一些示例中,如图27A和图27B所示,振镜载台210在垂直于第一基板100的方向上的厚度大于扭转梁220在垂直第一基板100的方向上的厚度。由此,该微机电振镜300将振镜载台210适当增厚,使得振镜载台210的上表面(远离第一基板的表面)与扭转梁220之间保持一定高度差,这样在振镜载台210的上表面形成反射镜310(例如通过沉积反射层来形成反射镜)后,不会因扭转梁220的形变导致反射镜310的表面变形,避免影响反射镜310对光的正常反射作用。
在一些示例中,如图27A和图27B所示,振镜载台210的外轮廓在的衬底基板110上的正投影的形状包括矩形。当然,本公开实施例包括但不限于此,振镜载台的外轮廓在的衬底基板上的正投影的形状也可为圆形或椭圆形。
有以下几点需要说明:
(1)本公开实施例附图中,只涉及到与本公开实施例涉及到的结构,其他结构可参考通常设计。
(2)在不冲突的情况下,本公开同一实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。
以上,仅为本公开的具体实施方式,但本公开的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此,本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (27)

1.一种微机电振镜,包括:
第一基板,包括衬底基板和位于所述衬底基板上的驱动机构;
第二基板,位于所述第一基板的一侧,且包括振镜载台、扭转梁和扭转挡板;
反射镜,位于所述振镜载台上,
其中,所述驱动机构包括静驱动结构、动驱动结构和驱动挡板,所述驱动挡板与所述动驱动结构相连,所述动驱动结构相对于所述静驱动结构可移动,所述驱动机构被配置为驱动所述动驱动结构相对于所述静驱动结构运动,并带动所述驱动挡板运动,
所述驱动挡板的运动轨迹与所述扭转挡板相交,并被配置为通过所述扭转挡板驱动所述振镜载台绕所述扭转梁的轴线转动。
2.根据权利要求1所述的微机电振镜,其中,所述静驱动结构包括远离所述衬底基板的上表面,所述上表面所在的平面与所述动驱动结构相交。
3.根据权利要求1所述的微机电振镜,其中,所述静驱动结构与所述衬底基板接触设置,所述动驱动结构与所述衬底基板相对且间隔设置。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的微机电振镜,其中,所述扭转挡板包括至少一个子扭转挡板,所述驱动挡板包括至少一个子驱动挡板。
5.根据权利要求4所述的微机电振镜,其中,所述扭转挡板包括相对且间隔设置的第一子扭转挡板和第二子扭转挡板。
6.根据权利要求5所述的微机电振镜,其中,所述驱动挡板包括相对且间隔设置的第一子驱动挡板和第二子驱动挡板,所述第一子驱动挡板被配置为在运动过程中与所述第一子扭转挡板接触,所述第二子驱动挡板被配置为在运动过程中与所述第二子扭转挡板接触。
7.根据权利要求6所述的微机电振镜,其中,所述第一子驱动挡板位于所述第一子扭转挡板远离所述第二子扭转挡板的一侧,所述第二子驱动挡板位于所述第二子扭转挡板远离所述第一子扭转挡板的一侧。
8.根据权利要求5所述的微机电振镜,其中,所述驱动挡板位于所述第一子扭转挡板和所述第二子扭转挡板之间。
9.根据权利要求4所述的微机电振镜,其中,所述驱动挡板包括相对且间隔设置的第一子驱动挡板和第二子驱动挡板,所述扭转挡板位于所述第一子驱动挡板和所述第二子驱动挡板之间。
10.根据权利要求9所述的微机电振镜,其中,所述驱动挡板包括第一部分和第二部分,所述第二部分与底板相对且间隔设置,所述第一部分的一端与所述第二部分相连,另一端与所述动驱动结构相连。
11.根据权利要求1-3中任一项所述的微机电振镜,其中,所述静驱动结构包括在第一方向上排列的第一静驱动结构和第二静驱动结构,所述动驱动结构包括在所述第一方向上排列的第一动驱动结构和第二动驱动结构,
所述第一静驱动结构和所述第一动驱动结构相对设置,并被配置为通过静电力驱动所述第一动驱动结构沿所述第一方向运动,
所述第二静驱动结构和所述第二动驱动结构相对设置,并被配置为通过静电力驱动所述第二动驱动结构沿所述第一方向运动。
12.根据权利要求11所述的微机电振镜,其中,第一动驱动结构和第二动驱动结构通过连接部件固定相连。
13.根据权利要求12所述的微机电振镜,其中,所述连接部件包括至少一个镂空结构。
14.根据权利要求11所述的微机电振镜,其中,所述第一静驱动结构包括多个第一静梳齿电极,所述第一动驱动结构包括多个第一动梳齿电极,所述多个第一静梳齿电极和所述多个第一动梳齿电极在与所述第一方向相交的第二方向上交替排布,
所述第二静驱动结构包括多个第二静梳齿电极,所述第二动驱动结构包括多个第二动梳齿电极,所述多个第二静梳齿电极和所述多个第二动梳齿电极在与所述第二方向上交替排布。
15.根据权利要求1-3中任一项所述的微机电振镜,其中,所述第一基板还包括:
悬臂结构,包括固定部和悬空部,
其中,所述固定部与所述衬底基板固定,所述悬空部与所述动驱动结构固定。
16.根据权利要求15所述的微机电振镜,其中,所述衬底基板包括底板和围绕所述底板的边缘的底板侧壁,所述第一基板包括:
固定锚点,与所述底板固定,且在垂直于所述底板上的方向上具有下部和上部,所述固定锚点的下部与所述底板直接固定,所述固定锚点的上部位于所述固定锚点的下部远离衬底基板的一侧,
其中,所述悬臂结构包括条状悬臂梁,所述条状悬臂梁的固定部与所述固定锚点的上部相连,所述条状悬臂梁的悬空部与所述底板相对且间隔设置,并与所述动驱动结构相连。
17.根据权利要求16所述的微机电振镜,其中,所述条状悬臂梁的两端分别与不同的所述固定锚点的上部相连,所述条状悬臂梁的中间部为所述条状悬臂梁的悬空部。
18.根据权利要求15所述的微机电振镜,其中,所述衬底基板包括底板和围绕所述底板的边缘的底板侧壁,
所述悬臂结构包括蛇形悬臂梁,所述蛇形悬臂梁的一端与所述底板侧壁相连,所述蛇形悬臂梁的另一端与所述动驱动结构相连。
19.根据权利要求15所述微机电振镜,其中,所述衬底基板包括底板和围绕所述底板的边缘的底板侧壁,所述第一基板还包括:
固定基台,与所述底板相连,且位于所述底板侧壁所围成的区域之中,
其中,所述固定基台在垂直于所述底板的方向上具有下部和上部,所述固定基台的下部与所述底板直接固定,所述固定基台的上部位于所述固定基台的下部远离衬底基板的一侧,
所述悬臂结构包括蛇形悬臂梁,所述蛇形悬臂梁的一端与所述固定基台的上部相连,所述蛇形悬臂梁的另一端与所述动驱动结构相连。
20.根据权利要求1-3中任一项所述的微机电振镜,其中,所述第二基板包括:
框架结构,与所述第一基板的边缘相连,并具有中间开口,
其中,所述扭转梁横跨所述中间开口,并具有与所述框架结构相连的第一端和第二端,所述振镜载台与所述扭转梁相连且位于所述第一端和所述第二端之间。
21.根据权利要求20所述的微机电振镜,其中,所述扭转挡板包括第一扭转挡板和第二扭转挡板,所述第一扭转挡板位于所述第一端和所述振镜载台之间,所述第二扭转挡板位于所述第二端和所述振镜载台之间,
所述驱动挡板包括第一驱动挡板和第二驱动挡板,所述第一驱动挡板的运动轨迹与所述第一扭转挡板相交,并被配置为通过所述第一扭转挡板驱动所述振镜载台绕所述扭转梁的轴线转动,所述第二驱动挡板的运动轨迹与所述第二扭转挡板相交,并被配置为通过所述第二扭转挡板驱动所述振镜载台绕所述扭转梁的轴线转动。
22.根据权利要求20所述的微机电振镜,其中,所述扭转挡板与所述振镜载台固定,所述旋转挡板在所述衬底基板上的正投影落入所述振镜载台在所述衬底基板上的正投影之内。
23.根据权利要求20所述的微机电振镜,其中,所述振镜载台包括连接部和位于连接部两侧的开槽,所述扭转梁穿过所述开槽与所述连接部相连。
24.根据权利要求20所述的微机电振镜,其中,所述振镜载台的外轮廓在所述的衬底基板上的正投影的形状包括圆形、椭圆形和矩形中任意一种。
25.一种微机电振镜的制作方法,包括:
在衬底基板上形成驱动机构,以形成第一基板;
形成第二基板,包括振镜载台、扭转梁和扭转挡板;
将所述第一基板和所述第二基板进行对位并组合;以及
在所述振镜载台上形成反射镜,
其中,所述驱动机构包括静驱动结构、动驱动结构和驱动挡板,所述驱动挡板与所述动驱动结构相连,所述动驱动结构相对于所述静驱动结构可移动,所述驱动机构被配置为驱动所述动驱动结构相对于所述静驱动结构运动,并带动所述驱动挡板运动,
所述驱动挡板的运动轨迹与所述扭转挡板相交,并被配置为通过所述扭转挡板驱动所述振镜载台绕所述扭转梁的轴线转动。
26.根据权利要求25所述的微机电振镜的制作方法,其中,在衬底基板上形成驱动机构包括:
对所述衬底基板进行刻蚀以形成底板和位于所述底板的边缘的底板侧壁;
在所述底板上形成牺牲层,所述牺牲层包括暴露所述底板的开口区域;
通过图案化工艺在所述开口区域形成与所述底板相连的静驱动结构,在牺牲层远离底板的一侧形成动驱动结构;
通过图案化工艺在所述动驱动结构上形成驱动挡板;以及
去除所述牺牲层。
27.根据权利要求26所述的微机电振镜的制作方法,其中,所述牺牲层包括光刻胶。
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