一种双向驱动微镜芯片及制造方法与流程

文档序号:19416529发布日期:2019-12-14 00:58阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种双向驱动微镜芯片,其特征在于:包括衬底(1)、镜面支撑(2)、转轴(3)、两组下驱动装置和至少两组上驱动装置,其中,衬底(1)为soi硅片材料制成的环形结构,且衬底(1)的各部位共面;镜面支撑(2)上彼此相对的两侧边位置分别通过转轴(3)、活动对接衬底(1)环形结构的内侧边,镜面支撑(2)以转轴(3)所在直线为轴自由转动;

两组下驱动装置分别与镜面支撑(2)上位于转轴(3)所在直线两侧、且彼此相对的两侧边一一对应,两组下驱动装置彼此结构相同,各组下驱动装置分别均包括至少一个下驱动本体(4),各个下驱动本体(4)均为soi硅片材料制成,各个下驱动本体(4)彼此结构相同,各个下驱动本体(4)分别均包括至少一根梳齿;各组下驱动装置中,各下驱动本体(4)中各根梳齿的其中一端分别对接镜面支撑(2)上对应侧边的外侧,各下驱动本体(4)中各梳齿彼此相平行、以及相邻梳齿之间等间距,且各下驱动本体(4)中各根梳齿彼此共面,以及该共面与镜面支撑(2)所在面相共面;两组下驱动装置中的各下驱动本体(4)相对转轴(3)所在直线呈轴对称;

上驱动装置的组数与下驱动本体(4)的数目相等,各组上驱动装置的结构彼此相同,各组上驱动装置分别均包括驱动梁(5)、压电驱动装置(6)、主轴(7)、以及对接主轴(7)其中一侧的各根梳齿,各组上驱动装置中,驱动梁(5)与主轴(7)上相对所连各根梳齿的另一侧相连接,各梳齿彼此相平行、以及相邻齿条之间等间距,主轴(7)与其所连各梳齿相共面,压电驱动装置(6)设置于驱动梁(5)的上表面;

各组上驱动装置分别与各下驱动本体(4)一一对应,各组上驱动装置中的驱动梁(5)分别对接衬底(1)环形结构的内侧边,且各组上驱动装置中各根梳齿的位置与对应下驱动本体(4)中各根梳齿的位置彼此相对应,以及在垂直于衬底(1)所在面的方向上,各组上驱动装置中各根梳齿的投影、分别与对应位置下驱动本体(4)中各根梳齿的投影彼此平行、且彼此相互交错;

镜面支撑(2)的上表面设置镜面反射层(8),衬底(1)上表面设置分别与各组上驱动装置、各个下驱动本体(4)一一对应的电极(9),通过向各个电极(9)供电,分别向各根梳齿进行供电、以及分别向对应各组上驱动装置中压电驱动装置(6)施加电压,且对应转轴(3)所在直线的两侧,同侧针对压电驱动装置(6)施加电压的极性相同,以及不同侧针对压电驱动装置(6)施加电压的极性彼此相反;各组上驱动装置中的驱动梁(5)分别在对应压电驱动装置(6)所接受施加电压下产生纵向位移;基于向各根梳齿的供电,各组上驱动装置中各根梳齿与对应位置下驱动本体(4)中各根梳齿之间产生静电力,共同驱动镜面支撑(2)以转轴(3)所在直线为轴转动。

2.根据权利要求1所述一种双向驱动微镜芯片,其特征在于:基于各组上驱动装置中驱动梁(5)分别在对应压电驱动装置(6)所接受施加电压下产生的纵向位移;所述对应转轴(3)所在直线的两侧,单侧的下驱动装置与上驱动装置位于同一高度,两侧装置、以及所述镜面支撑(2)三者分别位于不同高度,且镜面支撑(2)位于三者的中间高度,位于最低高度位置的各上驱动装置中的压电驱动装置(6)接收负电压,位于最高高度位置的各上驱动装置中的压电驱动装置(6)接收正电压。

3.根据权利要求1或2所述一种双向驱动微镜芯片,其特征在于:所述各压电驱动装置(6)的结构彼此相同,各压电驱动装置(6)分别均包括由下至上堆叠的电极层、压电驱动材料层、电极层。

4.根据权利要求3所述一种双向驱动微镜芯片,其特征在于:所述压电驱动材料层为pzt、zno、aln中的任意一种,或其中至少两种的任意组合;所述各压电驱动装置(6)中的电极层为指定金属材料。

5.根据权利要求1或2所述一种双向驱动微镜芯片,其特征在于:所述上驱动装置中驱动梁(5)为直线型结构,驱动梁(5)的中点位置通过连接件(10)与对应主轴(7)上相对所连各根梳齿的另一侧相连接,驱动梁(5)的两端分别对接所述衬底(1)环形结构的内侧边。

6.根据权利要求1或2所述一种双向驱动微镜芯片,其特征在于:所述上驱动装置中驱动梁(5)为u型结构,驱动梁(5)的其中一端连接件(9)与对应主轴(7)上相对所连各根梳齿的另一侧相连接,驱动梁(5)的另一端对接所述衬底(1)环形结构的内侧边。

7.根据权利要求1或2所述一种双向驱动微镜芯片,其特征在于:所述所有上驱动装置平均分布于、所述镜面支撑(2)彼此相对的两侧,且分布于镜面支撑(2)两侧的各上驱动装置、相对所述转轴(3)所在直线为轴呈对称分布。

8.根据权利要求1或2所述一种双向驱动微镜芯片,其特征在于:所述各下驱动本体(4)中各根梳齿均与其所连镜面支撑(2)外侧边相垂直;所述各组上驱动装置中的各根梳齿、均与其所对接主轴(7)的侧边相垂直。

9.一种针对权利要求1至8中任意一项所述一种双向驱动微镜芯片的制造方法,其特征在于,针对soi硅片执行如下步骤,实现所述微镜芯片的制造;

步骤a.针对soi硅片中顶硅层(13-1)的上表面进行热氧化处理,获得预设厚度的氧化层(11),然后进入步骤b;

步骤b.针对soi硅片中顶硅层(13-1)的氧化层(11)上表面,右下至上依次生长指定金属层、pzt层、指定金属层,并图形化刻蚀获得各个压电驱动装置(6),即pzt层构成各压电驱动装置(6)的压电驱动材料层,pt层构成各压电驱动装置(6)中位于压电驱动材料层上下位置的电极层,然后进入步骤c;

步骤c.针对soi硅片中顶硅层(13-1)上表面、非压电驱动装置(6)设置区,淀积预设厚度的au层,并图形化获得镜面反射层(8)、以及各个电极(9),然后进入步骤d;

步骤d.针对soi硅片,由底硅层(13-3)向上,基于图像化刻蚀至顶硅层(13-1)下表面,形成空腔(12),然后进入步骤e;

步骤e.针对soi硅片中顶硅层(13-1)进行刻蚀,获得下驱动装置和上驱动装置之间的梳齿结构。

10.根据权利要求9所述一种针对双向驱动微镜芯片的制造方法,其特征在于:所述步骤d中,针对soi硅片,由底硅层(13-3)向上,基于图像化,应用干法刻蚀、湿法刻蚀、或者干法湿法混合刻蚀中的任意一种方法进行刻蚀处理,至顶硅层(13-1)下表面,形成空腔(12)。


技术总结
本发明涉及一种双向驱动微镜芯片及制造方法,克服现有技术中采用两层梳齿结构,只能单向驱动,使得微镜受力不对称、无法完全绕中心轴转动的问题,应用全新设计结构,拥有上中下三层梳齿结构,为微镜提供双向驱动力,使得被驱动对象的受力完全对称,获得更加优良的微镜扫描效果。

技术研发人员:陈巧
受保护的技术使用者:苏州知芯传感技术有限公司
技术研发日:2019.09.20
技术公布日:2019.12.13
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