一种高均匀性的电热mems微镜/微镜阵列及制造方法
【专利摘要】一种集成MEMS微镜阵列，包括M×N个热驱动MEMS微镜单元1、器件层PAD2、底部PAD3、TSV通孔4、TSV基底5和电引线6，其中M、N为大于等于1的整数，该热驱动MEMS微镜单元1包括镜面1?1、驱动臂1?2和镜框1?3，镜面1?1通过驱动臂1?2连接在镜框1?3上，驱动臂1?2通过电引线6依次与器件层PAD2、TSV通孔4和底部PAD3电连接，驱动臂1?2位于镜面1?1的侧面。本申请通过键合带热驱动结构图形的SOI圆片和带腔TSV圆片，解决了热驱动MEMS微镜的释放均匀性、阵列结构的引线电阻分布不均和散热困难的技术问题。
【专利说明】
一种高均匀性的电热MEMS微镜/微镜阵列及制造方法
技术领域
[0001]本发明涉及的是一种集成MEMS微镜阵列及制造方法，特别是涉及电热式微镜阵列，属于微机电技术领域。
【背景技术】
[0002]基于热双层材料(bimorph)结构的电热MEMS微镜有很多其它驱动方式不可比拟的优势，比如同时获得大转角、大位移、高镜面填充率和低电压。Bimorph是薄膜结构，需要与娃衬底分离，即结构释放。目前Bimorph的释放主要依靠对薄膜下的娃进行Undercut，这个释放工艺已经取得了很多应用，但是这个Undercut工艺很容易造成过度侧向刻蚀、侧向刻蚀的非均匀甚至留下一些残余硅等结构非均匀性问题，进而导致芯片与芯片的响应特性差异，对于微镜阵列而言，就会导致单元与单元之间的差异。
[0003]同时，现有热式MEMS微镜阵列器件(如CN104020561 B)只能将所有引线都引到芯片边沿，可用来制作I XN阵列结构，或小阵列的MXN阵列结构。但需要制作较大的MXN阵列结构时，将中心单元的引线引导到芯片的边沿就变得十分困难，且会造成引线电阻分布不均和散热困难等技术问题。
【发明内容】
[0004]本发明解决的技术问题是:热驱动MEMS微镜的驱动臂释放均匀性、阵列结构的引线电阻分布不均和散热困难的技术问题。
[0005]本发明的技术方案是:一种集成MEMS微镜阵列，包括MX N个热驱动MEMS微镜单元
1、器件层?402、底部?403、了5￥通孔4、了5￥基底5和电引线6，其中1^为大于等于1的整数，该热驱动MEMS微镜单元I包括镜面1-1、驱动臂1-2和镜框1-3，镜面1-1通过驱动臂1-2连接在镜框1-3上，驱动臂1-2通过电引线6依次与器件层PAD2、TSV通孔4和底部PAD3电连接，驱动臂1-2位于镜面1-1的侧面。
[0006]本发明的优点和技术效果:本申请通过键合带热驱动结构图形的SOI圆片和带腔TSV圆片，解决了热驱动MEMS微镜的释放均匀性、阵列结构的引线电阻分布不均和散热困难的技术问题。
【附图说明】
[0007]图1是集成MEMS微镜单元的三维示意图。
[0008]图2是热驱动MEMS微镜单元的剖面图。
[0009]图3是实施例2中选择SOI圆片作为微镜基底8的步骤示意图；
图4是实施例2中在微镜基底8的顶硅层8-1的表面形成驱动臂1-2和上层PAD2-1的步骤示意图；
图5是实施例2中选择带腔的TSV圆片作为TSV基底5，该TSV基底5的上表面有下层PAD2-2，下表面有底部PAD3的步骤示意图； 图6是实施例2中将TSV基底5的下层PAD2-2与微镜基底8的上层PAD2-1键合，形成新圆片9的步骤不意图；
图7是实施例2中去除新圆片9的底娃层8_3的步骤不意图；
图8是实施例2中去除新圆片9的底娃层8_3和氧埋层8_2的步骤不意图；
图9是实施例2中淀积金属层10并图形化，形成镜面1-1(结合图7)的步骤示意图；
图10是实施例2中淀积金属层10并图形化，形成镜面1-1(结合图8)的步骤示意图；
图11是实施例2中图形化顶硅层8-1的步骤示意图(结合图9);
图12是实施例2中图形化刻蚀氧埋层8-2和顶硅层8-3的步骤示意图(结合图10);
图13是实施例3中选择圆片作为微镜基底8的步骤示意图；
图14是实施例3中在微镜基底8的表面形成驱动臂1-2和上层PAD2-1的步骤示意图；
图15是实施例3中选择带腔的TSV圆片作为TSV基底5的步骤示意图；
图16是实施例3中将TSV基底5的下层PAD2-2与微镜基底8的上层PAD2-1键合，形成新圆片9的步骤不意图；
图17是实施例3中减薄新圆片9的下表面至设定厚度的步骤示意图；
图18是实施例3中淀积金属层10并图形化，形成镜面1-1的步骤示意图；
图19是实施例3中图形化新圆片9上表面，释放镜面1-1和驱动臂1-2的步骤示意图。
[0010]图20是实施例4的MEMS微镜单元的三维示意图。
[0011 ]图21是实施例4的MEMS微镜单元的剖面图。
[0012]图22是实施例5中选择SOI圆片作为微镜基底8的步骤示意图；
图23是实施例5在微镜基底8的顶硅层8-1的表面形成驱动臂1-2和上层PAD2-1的步骤示意图；
图24是实施例5中释放驱动臂1-2的步骤示意图
图25是实施例5中选择带腔的TSV圆片作为TSV基底5，该TSV基底5的上表面有下层PAD2-2，下表面有底部PAD3，空腔包含凸台结构的步骤示意图；
图26是实施例5中将TSV基底5的下层PAD2-2与微镜基底8的上层PAD2-1键合，形成新圆片9的步骤不意图；
图27是实施例5中去除新圆片9的底娃层8_3的步骤不意图；
图28是实施例5中去除新圆片9的底娃层8_3和氧埋层8_2的步骤不意图；
图29是实施例5中淀积金属层10并图形化，形成镜面1-1(结合图27)的步骤示意图；
图30是实施例5中淀积金属层10并图形化，形成镜面1-1(结合图28)的步骤示意图；
图31是实施例5中图形化顶硅层8-1的步骤示意图(结合图29);
图32是实施例5中图形化刻蚀氧埋层8-2和顶硅层8-3的步骤示意图(结合图30);
图33是实施例6中选择圆片作为微镜基底8的步骤示意图；
图34是实施例6中在微镜基底8的表面形成驱动臂1-2和上层PAD2-1的步骤示意图；
图35是实施例6释放驱动臂1-2的步骤示意图图36是实施例6中选择带腔的TSV圆片作为TSV基底5的步骤示意图；
图37是实施例6中将TSV基底5的下层PAD2-2与微镜基底8的上层PAD2-1键合，形成新圆片9的步骤不意图；
图38是实施例6中减薄新圆片9的下表面至设定厚度的步骤示意图； 图39是实施例6中淀积金属层10并图形化，形成镜面1-1的步骤示意图；
图40是实施例6中图形化新圆片9上表面，释放镜面1-1和驱动臂1-2的步骤示意图。
[0013]图中，I是微镜阵列，2是器件层PAD，2-1是上层PAD，2_2是下层PAD，3是底部PAD，4是TSV通孔，5是TSV基底，6是热驱动MEMS微镜单元，6_1是镜面，6_1_1是反射层，6_2是驱动臂，6_3是镜框，7是电引线，8是微镜基底，8_1是顶娃层，8_2是氧埋层，8_3是底娃层，9是新圆片。
【具体实施方式】
[0014]一种集成MEMS微镜阵列，包括M X N个热驱动MEMS微镜单元1、器件层PAD2、底部PAD3、TSV通孔4、TSV基底5和电引线6，其中M、N为大于等于I的整数，该热驱动MEMS微镜单元I包括镜面1-1、驱动臂1-2和镜框1-3，镜面1-1通过驱动臂1-2连接在镜框1-3上，驱动臂1-2通过电引线6依次与器件层PAD2、TSV通孔4和底部PAD3电连接，驱动臂1-2位于镜面1-1的侧面。
[0015]所述器件层PAD2包括上层PAD2-1和下层PAD2-2，上层PAD2-1连接在镜框1-3下部，下层PAD2-2连接在引线基底5上部，上层PAD2-1和下层PAD2-2通过键合连接在一起。
[0016]所述镜面1-1下方的TSV基底5开有空腔5-1。
[0017]所述镜面1-1为正方形、长方形、圆形、椭圆形或多边形中的一种，并由4组驱动臂1-2在所述镜面1-1的4个边支撑。
[0018]所述驱动臂1-2包括至少两层热膨胀系数不同的材料，其中至少一层材料为加热电阻材料层，该加热电阻材料层与所述器件层电引线6电连接。
[0019]所述驱动臂1-2中一种材料可以用一次或多次，并且所述驱动臂1-2的每一层可以是连续的，也可以是不连续的。
[0020]当M和N均等于I，即该器件为单镜面微镜芯片。
[0021 ] 一种集成MEMS微镜阵列的制造方法，包括如下步骤:
1)选择SOI圆片作为微镜基底8，该微镜基底8包括顶硅层8-1、氧埋层8-2和底硅层8-3;
2)在微镜基底8的顶硅层8-1的表面淀积并图形化形成驱动臂1-2和上层PAD2-1;
3)选择带腔的TSV圆片作为TSV基底5，该TSV基底5的上表面有下层PAD2-2，下表面有底部PAD3，下层PAD2-2和底部PAD3通过TSV通孔4连接；
4)将TSV基底5的下层PAD2-2与微镜基底8的上层PAD2-1键合，形成第一新圆片9;
5)去除第一新圆片9的底硅层8-3，或去除第一新圆片9的底硅层8-3和氧埋层8-2;
6)淀积金属层并图形化，形成镜面1-1的反射层1-1-1;
7)图形化顶硅层8-1，或图形化刻蚀氧埋层8-2和顶硅层8-1，释放镜面1-1和驱动臂1-2，形成所述集成MEMS微镜阵列。
[0022]所述驱动臂(1-2)中的一段依次由二氧化硅-钛-二氧化硅-铝-二氧化硅构成，也可依次由二氧化硅-钛-铜-钛-二氧化硅-钨-二氧化硅构成。
[0023]—种集成MEMS微镜阵列的制造方法，包括如下步骤:
1)选择圆片作为微镜基底8;
2)在微镜基底8的表面淀积并图形化形成驱动臂1-2和上层PAD2-1;
3)选择带腔的TSV圆片作为TSV基底5，该TSV基底5的上表面有下层PAD2-2，下表面有底部PAD3，下层PAD2-2和底部PAD3通过TSV通孔4连接；
4)将TSV基底5的下层PAD2-2与微镜基底8的上层PAD2-1键合，形成第二新圆片11;
5)减薄第二新圆片11的下表面至设定厚度；
6)淀积金属层并图形化，形成镜面1-1的反射层1-1-1;
7)图形化第二新圆片11上表面，释放镜面1-1和驱动臂1-2，形成所述集成MEMS微镜阵列。
[0024]所述驱动臂(1-2)中的一段依次由二氧化硅-钛-二氧化硅-铝-二氧化硅构成，也可依次由二氧化硅-钛-铜-钛-二氧化硅-钨-二氧化硅构成。
[0025]一种集成MEMS微镜阵列，包括MXN个热驱动MEMS微镜单元1、器件层PAD2、底部PAD3、TSV通孔4、TSV基底5和电引线6，其中M、N为大于等于I的整数，该热驱动MEMS微镜单元I包括镜面1-1、驱动臂1-2和镜框1-3，镜面1-1通过驱动臂1-2连接在镜框1-3上，驱动臂1-2通过电引线6依次与器件层PAD2、TSV通孔4和底部PAD3电连接，驱动臂1-2位于镜面1-1的下方。
[0026]—种集成MEMS微镜阵列的制造方法，其特征在于包括如下步骤:
1)选择SOI圆片作为微镜基底8，该微镜基底8包括顶硅层8-1、氧埋层8-2和底硅层8-3;
2)在微镜基底8的顶硅层8-1的表面淀积并图形化形成驱动臂1-2和上层PAD2-1;
3)释放驱动臂1-2，使驱动臂1-2处于悬浮状态；
4)选择带腔的TSV圆片作为TSV基底5，该TSV基底5的上表面有下层PAD2-2，下表面有底部PAD3，下层PAD2-2和底部PAD3通过TSV通孔4连接；
5)将TSV基底5的下层PAD2-2与微镜基底8的上层PAD2-1键合，形成第三新圆片12;
6)去除第三新圆片12的底硅层8-3，或去除第三新圆片12的底硅层8-3和氧埋层8-2;
7)淀积金属层并图形化，形成镜面1-1的反射层1-1-1;
8)图形化顶硅层8-1，或图形化刻蚀氧埋层8-2和顶硅层8-1，释放镜面1-1，形成所述集成MEMS微镜阵列。
[0027]所述驱动臂1-2中的一段依次由二氧化硅-钛-二氧化硅-铝-二氧化硅构成，也可依次由二氧化硅-钛-铜-钛-二氧化硅-钨-二氧化硅构成。
[0028]—种集成MEMS微镜阵列的制造方法，包括如下步骤:
1)选择圆片作为微镜基底8;
2)在微镜基底8的表面淀积并图形化形成驱动臂1-2和上层PAD2-1;
3)释放驱动臂1-2，使驱动臂1-2处于悬浮状态；
4)选择带腔的TSV圆片作为TSV基底5，该TSV基底5的上表面有下层PAD2-2，下表面有底部PAD3，下层PAD2-2和底部PAD3通过TSV通孔4连接；
5)将TSV基底5的下层PAD2-2与微镜基底8的上层PAD2-1键合，形成第四新圆片13;
6)减薄第四新圆片13的下表面至设定厚度；
7)淀积金属层并图形化，形成镜面1-1的反射层1-1-1;
8)图形化第四新圆片13上表面，释放镜面1-1，形成所述集成MEMS微镜阵列。
[0029]所述驱动臂1-2中的一段依次由二氧化硅-钛-二氧化硅-铝-二氧化硅构成，也可依次由二氧化硅-钛-铜-钛-二氧化硅-钨-二氧化硅构成。
[0030]
实施例1
如图1、图2所示，一种集成MEMS微镜阵列，包括M X N个热驱动MEMS微镜单元1、器件层PAD2、底部PAD3、TSV通孔4、TSV基底5和电引线6，其中M、N为大于等于I的整数，该热驱动MEMS微镜单元I包括镜面1-1、驱动臂1-2和镜框1-3，镜面1-1通过驱动臂1-2连接在镜框1-3上，驱动臂1-2通过电引线6依次与器件层PAD2、TSV通孔4和底部PAD3电连接，驱动臂1-2位于镜面1-1的侧面。
[0031]所述器件层PAD2包括上层PAD2-1和下层PAD2-2，上层PAD2-1连接在镜框1-3下部，下层PAD2-2连接在引线基底5上部，上层PAD2-1和下层PAD2-2通过键合连接在一起。
[0032]所述镜面1-1下方的TSV基底5开有空腔5-1。
[0033]所述镜面1-1为正方形、长方形、圆形、椭圆形或多边形中的一种，并由4组驱动臂1-2在所述镜面1-1的4个边支撑。
[0034]所述驱动臂1-2包括至少两层热膨胀系数不同的材料，其中至少一层材料为加热电阻材料层，该加热电阻材料层与所述器件层电引线6电连接。
[0035]所述驱动臂1-2中一种材料可以用一次或多次，并且所述驱动臂1-2的每一层可以是连续的，也可以是不连续的。
[0036]当M和N均等于I，即该器件为单镜面微镜芯片。
[0037]所述驱动臂1-2包括至少两层热膨胀系数不同的材料、至少一层加热电阻材料层和至少一层电隔离层，该电隔离层将加热电阻材料层与两层热膨胀系数不同的材料隔离，该加热电阻材料层和电引线6电连接。所述驱动臂1-2为由薄膜梁连接而成的折叠梁结构，可为多段Bimorph结构与直梁构成，参照专利CN 103091835 B，也可以是正反叠放Bimorph级联而成，参照专利CN 203101727 U。作为一种优选方案，驱动臂1_2有Cu和W两种金属材料组成Bimorph结构，W同时可作为电引线，Cu有极高的热膨胀系数，且其热导率高，W的杨氏模量大，且这两种材料的熔点都高，两种材料组成的驱动臂，可实现大的位移量程。
[0038]所述驱动臂包含多层薄膜，其中变形Bimorph结构其厚度范围是0.5um~4um，隔离层其厚度范围0.01um~0.5um，加热器其厚度范围0.0lunH).3um。优选地，Al和Si02厚度分别为lum，l.lum，隔离层厚度0.lum，加热器厚度0.2umo
[0039 ]所述镜面，包括镜面反射层和镜面支撑，反射层厚度范围30nm?500nm，镜面支撑厚度范围1um?50um;优选地，金属反射层厚度10nm，镜面支撑厚度20um;
实施例2
本实施例是实施例1的具体制造方法，选择的是SOI圆片作为微镜基底8的制造方法。
[0040]如图3?图11所示，一种集成MEMS微镜阵列的制造方法，包括如下步骤:
1)如图3所示，选择SOI圆片作为微镜基底8，该微镜基底8包括顶硅层8-1、氧埋层8-2和底硅层8-3;
2)如图4所示，在微镜基底8的顶硅层8-1的表面淀积并图形化形成驱动臂1-2和上层PAD2-1;驱动臂1-2包含淀积金属层、电隔离层和加热层。金属淀积可以是溅射或者蒸发。电隔离层淀积可以是化学气相沉积或者物理气相沉积。图形化可以是湿法刻蚀或者干法刻蚀。
[0041]3)如图5所示，选择带腔的TSV圆片作为TSV基底5，该TSV基底5的上表面有下层PAD2-2，下表面有底部PAD3，下层PAD2-2和底部PAD3通过TSV通孔4连接；
4)如图6所示，将TSV基底5的下层PAD2-2与微镜基底8的上层PAD2-1键合，形成第一新圆片9 ；
5)如图7所不，去除第一新圆片9的底娃层8_3，或如图8所不，去除第一新圆片9的底娃层8_3和氧埋层8_2 ；
6)如图9或图10所示，淀积金属层并图形化，形成镜面1-1的反射层1-1-1，作为一种优选方案，此金属层可以是Au，其反射率高；
7)如图11所示，图形化刻蚀氧埋层8-2和顶硅层8-1，或如图12所示，图形化顶硅层8_1，释放镜面1-1和驱动臂1-2，形成所述集成MEMS微镜阵列，作为一种优选方案，图形化工艺为各向异性刻蚀，保证无侧向刻蚀。
[0042]实施例3
本实施例是实施例1的具体制造方法，选择的是圆片作为微镜基底8的制造方法。
[0043]如图13?图19所示，一种集成MEMS微镜阵列的制造方法，包括如下步骤:
1)如图13所示，选择圆片作为微镜基底8;
2)如图14所示，在微镜基底8的表面淀积并图形化形成驱动臂1-2和上层PAD2-1;
3)如图15所示，选择带腔的TSV圆片作为TSV基底5，该TSV基底5的上表面有下层PAD2-2，下表面有底部PAD3，下层PAD2-2和底部PAD3通过TSV通孔4连接；
4)如图16所示，将TSV基底5的下层PAD2-2与微镜基底8的上层PAD2-1键合，形成第二新圆片11;
5)如图17所示，减薄第二新圆片11的下表面至设定厚度；
6)如图18所示，淀积金属层并图形化，形成镜面1-1的反射层1-1-1;
7)如图19所示，图形化第二新圆片11上表面，释放镜面1-1和驱动臂1-2，形成所述集成MEMS微镜阵列。
[0044]实施例4
本实施例与实施例1的区别在于，①、驱动臂1-2位于镜面1-1的下方，②、TSV圆片基底5的空腔中包含一个凸台结构。“驱动臂1-2位于镜面1-1的下方”可以有效提高微镜阵列的镜面填充率；“凸台”可以对微镜初始面型起到限位作用，保证阵列单元之间的一致性。
[0045]如图20、图21所示，一种集成MEMS微镜阵列，包括MXN个热驱动MEMS微镜单元1、器件层PAD2、底部PAD3、TSV通孔4、TSV基底5和电引线6，其中M、N为大于等于I的整数，该热驱动MEMS微镜单元I包括镜面1-1、驱动臂1-2和镜框1-3，镜面1-1通过驱动臂1-2连接在镜框1-3上，驱动臂1-2通过电引线6依次与器件层PAD2、TSV通孔4和底部PAD3电连接，驱动臂1-2位于镜面1-1的下方。
[0046]TSV基底5的空腔中可包含一个凸台结构。
[0047]实施例5
本实施例是实施例4的具体制造方法，选择的是SOI圆片作为微镜基底8的制造方法。
[0048]如图22?31所示，一种集成MEMS微镜阵列的制造方法，其特征在于包括如下步骤:
1)如图22所示，选择SOI圆片作为微镜基底8，该微镜基底8包括顶硅层8-1、氧埋层8_2和底硅层8-3;
2)如图23所示，在微镜基底8的顶硅层8-1的表面淀积并图形化形成驱动臂1-2和上层PAD2-1；
3)如图24所示，释放驱动臂1-2，使驱动臂1-2处于悬浮状态；
4)如图25所示，选择带腔的TSV圆片作为TSV基底5，该TSV基底5的上表面有下层PAD2-2，下表面有底部PAD3，下层PAD2-2和底部PAD3通过TSV通孔4连接，该带腔的TSV圆片的腔体中心可带有凸台，该凸台可对微镜起限位作用；
5)如图26所示，将TSV基底5的下层PAD2-2与微镜基底8的上层PAD2-1键合，形成第三新圆片12;
6 )如图27所示，去除第三新圆片12的底硅层8-3;或如图28所示，去除第三新圆片12的底娃层8_3和氧埋层8_2 ；
7)如图29或30所示，淀积金属层并图形化，形成镜面1-1的反射层1-1-1;
8)如图31所示，图形化刻蚀氧埋层8-2和顶硅层8-1，或如图32所示，图形化顶硅层8-1，释放镜面1-1，形成所述集成MEMS微镜阵列。
[0049]实施例6
本实施例是实施例4的具体制造方法，选择的是圆片作为微镜基底8的制造方法。
[0050]如图33?40所示，一种集成MEMS微镜阵列的制造方法，其特征在于包括如下步骤:
1)如图33所示，选择圆片作为微镜基底8;
2)如图34所示，在微镜基底8的表面淀积并图形化形成驱动臂1-2和上层PAD2-1;
3)如图35所示，释放驱动臂1-2，使驱动臂1-2处于悬浮状态；
4)如图36所示，选择带腔的TSV圆片作为TSV基底5，该TSV基底5的上表面有下层PAD2-2，下表面有底部PAD3，下层PAD2-2和底部PAD3通过TSV通孔4连接，该带腔的TSV圆片的腔体中心可带有凸台，该凸台可对微镜起限位作用；
5)如图37所示，将TSV基底5的下层PAD2-2与微镜基底8的上层PAD2-1键合，形成第四新圆片13;
6)如图38所示，减薄第四新圆片13的下表面至设定厚度；
7)如图39所示，淀积金属层并图形化形成镜面1-1的反射层1-1-1;
8)如图40所示，图形化第四新圆片13上表面，释放镜面1-1，形成所述集成MEMS微镜阵列。
[0051]关于热驱动MEMS微镜的释放均匀性的技术问题，本申请采用带腔TSV原片与驱动臂圆片键合，背面采用DRIE各向异性刻蚀释放，驱动臂底部硅可被完全刻蚀，无任何侧向刻蚀量。
[0052]关于阵列结构的引线电阻分布不均的技术问题，本申请采用TSV点对点引线技术，将阵列中的每个微镜单元的PAD直接引到TSV片的背面，实现了走线电阻的一致性。
[0053]关于散热困难的技术问题，本申请通过TSV片将微镜单元中驱动臂的热量直接传导到芯片外部，减小了微镜单元间的温度差异，TSV片缩短了散热通道，提高了散热效率。
【主权项】
1.一种集成MEMS微镜阵列，其特征在于包括M X N个热驱动MEMS微镜单元(I)、器件层PAD(2)、底部PAD(3)、TSV通孔(4)、了3￥基底(5)和电引线(6)，其中1^为大于等于1的整数，该热驱动MEMS微镜单元(I)包括镜面(1-1)、驱动臂(1-2)和镜框(1-3)，镜面(1-1)通过驱动臂(1-2)连接在镜框(1-3)上，驱动臂(1-2)通过电引线(6)依次与器件层PAD(2)、TSV通孔(4)和底部PAD(3)电连接，驱动臂(1-2)位于镜面(1-1)的侧面。2.根据权利要求1所述一种集成MEMS微镜阵列，其特征在于所述驱动臂(1-2)位于镜面(1-1)的下方。3.根据权利要求1所述一种集成MEMS微镜阵列，其特征在于所述器件层PAD(2)包括上层PAD(2-1)和下层PAD(2-2)，上层PAD(2-1)连接在镜框(1-3)下部，下层PAD(2-2)连接在引线基底(5)上部，上层PAD(2-1)和下层PAD(2-2)通过键合连接在一起。4.根据权利要求1所述一种集成MEMS微镜阵列，其特征在于所述镜面(1-1)下方的TSV基底(5)开有空腔(5-1)。5.根据权利要求1所述一种集成MEMS微镜阵列，其特征在于所述镜面(1-1)为正方形、长方形、圆形、椭圆形或多边形中的一种，并由4组驱动臂(1-2)在所述镜面(1-1)的4个边支撑。6.根据权利要求1所述一种集成MEMS微镜阵列，其特征在于所述驱动臂(1-2)包括至少两层热膨胀系数不同的材料，其中至少一层材料为加热电阻材料层，该加热电阻材料层与所述器件层电引线(6)电连接。7.根据权利要求6所述一种热驱动MEMS微镜阵列器件，其特征在于所述驱动臂(1-2)中一种材料可以用一次或多次，并且所述驱动臂(1-2)的每一层可以是连续的。8.根据权利要求6所述一种热驱动MEMS微镜阵列器件，其特征在于所述驱动臂(1-2)中一种材料可以用一次或多次，并且所述驱动臂(1-2)的每一层可以是不连续的。9.根据权利要求1所述一种集成MEMS微镜阵列，其特征在于所述M和N均等于I，即该器件为单镜面微镜芯片。10.根据权利要求1所述一种集成MEMS微镜阵列的制造方法，其特征在于包括如下步骤: 1)选择SOI圆片作为微镜基底(8)，该微镜基底(8)包括顶硅层(8-1)、氧埋层(8-2)和底娃层(8-3)； 2)在微镜基底(8)的顶硅层(8-1)的表面淀积并图形化形成驱动臂(1-2)和上层PAD(2-1); 3)选择带腔的TSV圆片作为TSV基底(5)，该TSV基底(5)的上表面有下层PAD(2-2)，下表面有底部PAD (3 )，下层PAD (2-2 )和底部PAD (3 )通过TSV通孔(4 )连接； 4)将TSV基底(5)的下层PAD(2-2)与微镜基底(8)的上层PAD(2-1)键合，形成第一新圆片(9); 5)去除第一新圆片(9)的底硅层(8-3)，或去除第一新圆片(9)的底硅层(8-3)和氧埋层(8-2)； 6)淀积金属层并图形化，形成镜面(1-1)的反射层(1-1-1); 7)图形化顶硅层(8-1)，或图形化刻蚀氧埋层(8-2)和顶硅层(8-1)，释放镜面(1-1)和驱动臂(1-2)，形成所述集成MEMS微镜阵列。11.根据权利要求10所述一种集成MEMS微镜阵列的制造方法，其特征在于所述驱动臂(1-2)中的一段依次由二氧化硅-钛-二氧化硅-铝-二氧化硅构成。12.根据权利要求10所述一种集成MEMS微镜阵列的制造方法，其特征在于所述驱动臂(1-2)中的一段依次由二氧化硅-钛-铜-钛-二氧化硅-钨-二氧化硅构成。13.根据权利要求1所述一种集成MEMS微镜阵列的制造方法，其特征在于包括如下步骤: I)选择圆片作为微镜基底(8); 2)在微镜基底(8)的表面淀积并图形化形成驱动臂(1-2 )和上层PAD( 2-1); 3)选择带腔的TSV圆片作为TSV基底(5)，该TSV基底(5)的上表面有下层PAD(2-2)，下表面有底部PAD (3 )，下层PAD (2-2 )和底部PAD (3 )通过TSV通孔(4 )连接； 4)将TSV基底(5)的下层PAD(2-2)与微镜基底(8)的上层PAD(2-1)键合，形成第二新圆片(11); 5)减薄第二新圆片(11)的下表面至设定厚度； 6)淀积金属层并图形化，形成镜面(1-1)的反射层(1-1-1); 7)图形化第二新圆片(11)上表面，释放镜面(1-1)和驱动臂(1-2)，形成所述集成MEMS微镜阵列。14.根据权利要求13所述一种集成MEMS微镜阵列的制造方法，其特征在于所述驱动臂(1-2)中的一段依次由二氧化硅-钛-二氧化硅-铝-二氧化硅构成。15.根据权利要求13所述一种集成MEMS微镜阵列的制造方法，其特征在于所述驱动臂(1-2)中的一段依次由二氧化硅-钛-铜-钛-二氧化硅-钨-二氧化硅构成。16.根据权利要求2所述一种集成MEMS微镜阵列的制造方法，其特征在于包括如下步骤: 1)选择SOI圆片作为微镜基底(8)，该微镜基底(8)包括顶硅层(8-1)、氧埋层(8-2)和底娃层(8-3)； 2)在微镜基底(8)的顶硅层(8-1)的表面淀积并图形化形成驱动臂(1-2)和上层PAD(2-1); 3)释放驱动臂(1-2)，使驱动臂(1-2)处于悬浮状态； 4)选择带腔的TSV圆片作为TSV基底(5)，该TSV基底(5)的上表面有下层PAD(2-2)，下表面有底部PAD (3 )，下层PAD (2-2 )和底部PAD (3 )通过TSV通孔(4 )连接； 5)将TSV基底(5)的下层PAD(2-2)与微镜基底(8)的上层PAD(2-1)键合，形成第三新圆片(12); 6 )去除第三新圆片(12 )的底硅层(8-3 )，或去除第三新圆片(12 )的底硅层(8-3 )和氧埋层(8-2)； 7)淀积金属层并图形化，形成镜面(1-1)的反射层(1-1-1); 8)图形化顶硅层(8-1)，或图形化刻蚀氧埋层(8-2)和顶硅层(8-1)，释放镜面(1-1)，形成所述集成MEMS微镜阵列。17.根据权利要求16所述一种集成MEMS微镜阵列的制造方法，其特征在于所述驱动臂(1-2)中的一段依次由二氧化硅-钛-二氧化硅-铝-二氧化硅构成。18.根据权利要求16所述一种集成MEMS微镜阵列的制造方法，其特征在于所述TSV基底5的空腔中可包含一个凸台结构。19.根据权利要求16所述一种集成MEMS微镜阵列的制造方法，其特征在于所述驱动臂(1-2)中的一段依次由二氧化硅-钛-铜-钛-二氧化硅-钨-二氧化硅构成。20.根据权利要求2所述一种集成MEMS微镜阵列的制造方法，其特征在于包括如下步骤: I)选择圆片作为微镜基底(8); 2)在微镜基底(8)的表面淀积并图形化形成驱动臂(1-2 )和上层PAD( 2-1); 3)释放驱动臂(1-2)，使驱动臂(1-2)处于悬浮状态； 4)选择带腔的TSV圆片作为TSV基底(5)，该TSV基底(5)的上表面有下层PAD(2-2)，下表面有底部PAD (3 )，下层PAD (2-2 )和底部PAD (3 )通过TSV通孔(4 )连接； 5)将TSV基底(5)的下层PAD(2-2)与微镜基底(8)的上层PAD(2-1)键合，形成第四新圆片(13); 6)减薄第四新圆片(13)的下表面至设定厚度； 7)淀积金属层并图形化，形成镜面(1-1)的反射层(1-1-1); 8)图形化第四新圆片(13)上表面，释放镜面(1-1)，形成所述集成MEMS微镜阵列。21.根据权利要求20所述一种集成MEMS微镜阵列的制造方法，其特征在于所述驱动臂(1-2)中的一段依次由二氧化硅-钛-二氧化硅-铝-二氧化硅构成。22.根据权利要求20所述一种集成MEMS微镜阵列的制造方法，其特征在于所述驱动臂(1-2)中的一段依次由二氧化硅-钛-铜-钛-二氧化硅-钨-二氧化硅构成。
【文档编号】G02B26/08GK106066535SQ201610400899
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年6月8日 公开号201610400899.5, CN 106066535 A, CN 106066535A, CN 201610400899, CN-A-106066535, CN106066535 A, CN106066535A, CN201610400899, CN201610400899.5
【发明人】王伟, 丁金玲, 陈巧, 孙其梁, 谢会开
【申请人】无锡微奥科技有限公司