二维激励器及其制造方法

专利名称：二维激励器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种MEMS(微机电系统)激励器(actuator)及其制造方法，并且特别涉及一种二维MEMS激励器及其制造方法。
背景技术：
应用于光学扫描仪的MEMS激励器包括利用静电力沿一个方向或两个方向移动的微型镜面。
美国专利No.5025346公开了一种利用通过梳状电机获得的静电效应的微激励器(microactuator)。微激励器包括活动梳状电极与静止梳状电极交替排列在活动结构和静止结构处的结构。活动结构由附近的支撑结构悬挂。在水平共振频率下驱动该悬挂结构。
传统的微激励器具有这样一种结构，其中驱动活动梳状电极(drivingmovable comb electrode)平行于平台平面或活动结构形成，而与驱动梳状电极相对应的静止梳状电极(stationary comb electrode)在固定的状态下并且与驱动梳状电极类似地平行于平台平面方向与驱动梳状电极交替排列。在传统的微激励器中，由于梳状电极设置在平台周围，因此微激励器的总体尺寸与平台或活动结构相比明显增大。结果，使传统激励器的应用受到限制。
同时，已经建议了一种双轴驱动激励器(Harald Schenk，Sensors andActuators A 89(2001)，pp.104-111，以及IEEE Journal of Selected Topics inQuantum Electronics，vol.6，no.5(2000)pp.715-722)，其具有这样一种结构，其中一个轴驱动结构由第二往复机械结构支撑。
双轴驱动激励器是单轴驱动激励器的扩展应用，并且具有这样一种结构，其中在一平面上设置所有用于驱动第一轴的静止梳状电极和驱动梳状电极以及用于驱动第二轴的静止梳状电极和驱动梳状电极。由此，如在第一轴驱动激励器中一样的梳状电极的排列结构极大地限制了用于光学扫描的平台的有效面积。另外，由于上述双轴驱动激励器为连续运动的共振扫描仪，因此无法静态定位镜面，使得线性驱动成为不可能。
另外，由于驱动梳状电极和静止梳状电极排列在诸如平台或框架的平面上，因此对称的电场产生于驱动梳状电极与静止梳状电极之间，因此无法获得用于引入平台的驱动的驱动力。因此，为驱动平台需要用于产生非对称电场的额外的启动电极(starting electrode)。另外，由于在一个扫描仪上设置有一个平台，因此，将双轴驱动激励器应用至需要足够尺寸的反射表面的激光电视十分困难。尽管需要将多个镜面排列为阵列形式，以产生激光电视中所需的10KHz或更高的驱动频率，并同时具有超过1×1mm2的足够的反射表面，但是无法在由Harald Schenk建议的扫描仪中布置多个镜面。

发明内容
为解决上述和/或其它问题，本发明提供了一种通过有效布置梳状电极而具有大面积反射表面并能够以高速驱动的激励器，及其制造方法。
本发明提供了一种能够在整个操作[段](范围)中驱动线性反射表面的激励器，及其制造方法。
本发明提供了一种无需启动电极即能初始驱动并电学地分离和控制的双轴激励器，及其制造方法。
根据本发明的一个方面，一种激励器，包括平台，其具有第一方向和与该第一方向相垂直的第二方向，并且围绕垂直于该第一方向和第二方向的第三方向相对于沿该第一方向设置的旋转中心轴往复运动；第一支撑部分，支撑平台的往复运动；基体，在平台下预定间隔处面对平台，并由第一支撑部分支撑；平台驱动部分，具有多个第一驱动梳状电极和与第一驱动梳状电极相对应的多个第一静止梳状电极，其分别形成在每个平台的下表面和基体面对平台的上表面上；第二支撑部分，支撑第一支撑部分，使得第一支撑部分相对于沿该第二方向设置的旋转中心轴往复运动；以及，第一支撑部驱动部分，具有设置在第一支撑部分处的第二驱动梳状电极和固定地处于与第二驱动梳状电极相对应的位置处的第二静止梳状电极，从而产生第一支撑部分的往复运动。
根据本发明的另一方面，一种激励器，包括平台阵列，其中多个平台彼此平行地排列，平台具有第一方向和与该第一方向相垂直的第二方向，并且围绕垂直于该第一方向和第二方向的第三方向相对于沿该第一方向设置的旋转中心轴往复运动；第一支撑部分，支撑平台阵列，使每个平台能够往复运动；基体，在平台阵列下预定间隔处面对平台，并由第一支撑部分支撑；平台驱动部分，具有第一驱动梳状电极和与第一驱动梳状电极相对应的第一静止梳状电极，其分别形成在平台的下表面和基体面对平台的上表面上；第二支撑部分，支撑第一支撑部分，使得第一支撑部分相对于沿该第二方向设置的旋转中心轴往复运动；以及，第一支撑部驱动部分，具有设置在第一支撑部分处的第二驱动梳状电极和固定地处于与第二驱动梳状电极相对应的位置处的第二静止梳状电极，从而产生第一支撑部分的往复运动。
第一支撑部分包括一对第一扭力杆，分别从平台的两侧沿该第一方向延伸并且彼此平行；以及，直角边缘型活动框架，具有一对彼此平行的第一部分，和沿该第二方向延伸并且彼此平行的一对第二部分，第一扭力杆连接至该第一部分。
第二支撑部分包括一对第二扭力杆，分别从第一支撑部分的第二部分沿该第二方向延伸；以及，直角边缘型静止框架，具有一对彼此平行的第一部分，和沿该第二方向延伸并且彼此平行的一对第二部分，第二扭力杆连接至该第一部分。
在平台驱动部分中，形成在平台下表面上的第一驱动梳状电极和形成在基体上的第一静止梳状电极沿该第三方向彼此平行并且交替延伸。
第一支撑部驱动部分包括第二驱动梳状电极，沿该第一方向从每个第一支撑部分的第一部分延伸；以及，静止梳状电极，形成在第二支撑部分的第一部分上，与第二驱动梳状电极交替排列。
第二驱动梳状电极和第二静止梳状电极沿该第三方向彼此偏开地排列，从而沿该第三方向形成非对称电场。
活动框架包括处于基体侧面的第二部分活动框架和位于第二部分活动框架上的第一部分活动框架。
静止框架包括第一部分静止框架和第一部分静止框架下部的第二部分静止框架，并且与第二驱动梳状电极相对应的第二静止梳状电极从第一部分静止框架延伸。
第一扭力杆与平台和第一部分活动框架一体地形成，而第二扭力杆与活动框架和第一部分静止框架一体地形成。


本发明的上述特征将通过参照附图详细介绍其优选实施例而变得明显易懂，附图中图1为示出根据本发明第一优选实施例的激励器的透视图；图2为图1的激励器的平面图；图3为沿图2的x-x线截取的截面图；图4为沿图3的y-y线截取的截面图；图5为示出根据本发明第二优选实施例的激励器的透视图；图6为图5的激励器的平面图；图7为图5的激励器的水平截面图；图8为图5的激励器的垂直截面图；图9为示出图5的激励器的光反射的视图；图10为示出根据本发明的激励器中的电路的视图；图11A至11C为示出在根据本发明的制造激励器的方法中，制造用于支撑上部结构的支持器的步骤的视图；图12A至12K为示出在根据本发明的制造激励器的方法中，制造上部结构的主体的步骤的视图；图13A至13K为示出在根据本发明的制造激励器的方法中，在上部结构的主体安装于支持器后对上部结构进行的后续步骤的视图；图14A至14E为示出在根据本发明的制造激励器的方法中，处理下部结构的下主体的步骤的视图；图15A和15B为示出在根据本发明的制造激励器的方法中，处理下部结构的上体的步骤的视图；图16A至16O为示出在根据本发明的制造激励器的方法中，在结合了下部结构的上体和下体后的后续步骤的视图；以及图17A和17B为示出在根据本发明的制造激励器的方法中，结合和完成激励器的下部结构和上部结构的步骤的视图。
具体实施例方式
在下面对本发明的介绍中，根据需要，为更好的理解本发明，可放大附图中示出的构成元件的尺寸，或者在某些时候可略去一些元件。然而，这种描述方式不对本发明的技术概念的范围构成限制。
优选实施例1参照图1和2，具有形成于其表面上的镜面(未示出)的平台100由第一支撑部分支撑，第一支撑部分包括第一扭力杆(torsion bar)210和能够相对于沿第一方向的中心轴x-x往复运动(seesawing)的直角边缘型活动框架200。支撑平台100的第一支撑部分由第二支撑部分支撑，第二支撑部分包括第二扭力杆(torsion bar)310和能够相对于沿第二方向的中心轴y-y往复运动的直角边缘型静止框架300。因此，平台100由第一和第二支撑部分支撑为能够沿双轴方向移动。
具有第一方向x和第二方向y的平台100由延伸至第一方向x的两个第一扭力杆210和210连接至直角边缘型活动框架200。因此，平台100由位于其两侧的第一扭力杆210和210支撑为能够相对于沿第一方向的中心轴x-x往复运动。直角边缘型活动框架200具有平行于y-y轴并且扭力杆210连接至其中部的第一部分200y，以及平行于x-x轴并且扭力杆310连接至其中部的第一部分200x。直角边缘型静止框架300设置于直角边缘型活动框架200的外侧，从而包围直角边缘型活动框架200，直角边缘型静止框架300包括沿第一方向x延伸的第一部分300y和沿第二方向y延伸的第二部分300x。静止框架300和活动框架200连接至位于各自的第二部分200x和300x之间中部的第二扭力杆310。第二扭力杆310沿第二方向y延伸，并且由此使得活动框架200被支撑为能够相对于沿第二方向的中心轴y-y往复运动。
如图1和3所示，活动框架200和静止框架300具有包括多重层201、202和203、以及301、302、303和304的多层结构。多层结构无法从单个基体材料获得，因此平台100、活动框架200和静止框架300由从SI、SOI和玻璃衬底获得的多重层201、203、301、303和304形成。附图标记202和302表示结合层，具体地说，为用于结合上部和下部多重层201和203以及301和303的低温熔融结合层(eutectic bonding layer)。通过关于根据本发明的制造激励器方法的介绍将了解该多层结构。如同将在制造方法的介绍中描述的，结合层结合了构成激励器的上部结构和下部结构。因此，上部结构和下部结构将分别制造，并且在最后的步骤中结合起来。
作为本发明的特性特征，产生平台100往复运动的平台驱动部分，如图3所示，通过形成于平台100下表面的第一驱动梳状电极120和形成于其下的基体110的第二静止梳状电极130提供。如图4所示，图4为沿图3的y-y线截取的截面图，第一驱动梳状电极120排列在平台100的下表面上对应第一扭力杆210的两侧处，第一扭力杆210为平台100的旋转轴，而第二静止梳状电极130与第一驱动梳状电极120对应地排列在基体110上。
使平台100和活动框架200相对于沿y方向的中心轴往复运动的活动框架驱动部分设置在活动框架200与静止框架300之间。如图1和2所示，第二驱动梳状电极410和第二静止梳状电极420分别交替排列在活动框架200第一部分200y的侧表面和静止框架300第一部分300y面向第一部分200y的侧表面。作为本发明的另一特性特征，第二驱动梳状电极410和第二静止梳状电极420放置为彼此沿垂直于平台100平面的z方向偏开，即，沿着活动框架200相对于第二扭力杆310沿该方向运动的方向。电极的位移，由电极之间沿第三方向z的非对称电场产生了其间沿第三方向的静电力。由此，产生了与第二驱动梳状电极410相连并由第二扭力杆310支撑的活动框架200的往复型动能力。
根据本发明的激励器的另一技术特征在于，由于驱动平台100的梳状电极120和130设置在平台100下，因此梳状电极120和130不需要额外的空间。因此平台100可在整个空间中占据最小的区域。
下面介绍的第二优选实施例2涉及一种多个平台排列为阵列形式的激励器。
优选实施例2图5为示出根据本发明的具有改进结构的激励器的透视图。图6为图5的激励器的平面图。图7为沿图6的x-x线截取的截面图。
参照图5和6，具有形成于其表面上的镜面(未示出)的多个平台100a排列成阵列形式，并且平台阵列由直角边缘型活动框架200所包围。同直角边缘型活动框架200一起构成第一支撑部分的第一扭力杆210a从每个平台100a的两侧延伸出来。因此，平台100a由能够分别相对于与第一方向平行的中心轴x0-x0、...、xn-xn往复运动的第一支撑部分支撑。另外，如在上述第一优选实施例中所述的，支撑平台100a的第一支撑部分由包括第二扭力杆310和直角边缘型静止框架300的第二支撑部分支撑，能够相对于沿第二方向的中心轴y-y往复运动。由此，平台100a由能够沿双轴方向移动的第一和第二支撑部分支撑。
具体地说，具有第一方向x0-xn和第二方向y的彼此平行的每个平台100a通过两个沿第一方向x0-xn延伸的第一扭力杆210a连接至直角边缘型活动框架200。由此，平台100a由在其两侧能够相对于沿第一方向的中心轴x0-x0、...、xn-xn往复运动的第一扭力杆210a支撑。支撑平台阵列的直角边缘型活动框架200包括平行于y-y轴延伸并且第一扭力杆210a连接至其的第一部分200y和平行于x-x轴延伸并且第一扭力杆210a连接至其中央的第二部分200x。直角边缘型活动框架200由包括沿第一方向延伸的第一部分300y和沿垂直于第一方向的第二方向延伸的第二部分300x的直角边缘型静止框架300所包围。静止框架300和活动框架200通过位于各自的第二部分200x和300x之间中部的第二扭力杆310连接。第二扭力杆310沿第二方向y延伸，使得活动框架200可通过第二扭力杆310相对于沿第二方向的中心轴y-y往复运动。
如在第一实施例中一样，活动框架200和静止框架300分别具有多重层201、202和203、以及301、302、303和304的多层结构。多层结构将在下面对制造方法的介绍中详细介绍。
在第二优选实施例中，产生平台100a往复运动的平台驱动部分，如图7所示，包括形成于每个平台100a下表面上的第一驱动梳状电极120和形成于其下的基体110上的第二静止梳状电极130。如图8所示，图8为沿图6的y-y线截取的截面图，第一驱动梳状电极120排列在每个平台100a的下表面上对应第一扭力杆210a的两侧处，第一扭力杆210为每个平台100a的旋转轴。与平台100a的第一驱动梳状电极120相对应的第二静止梳状电极130以阵列形式排列在基体110上。
同时，使平台100a和支撑平台100a的活动框架200相对于沿y方向的中心轴往复运动的活动框架驱动部分设置在活动框架200与静止框架300之间。如图5和6所示，第二驱动梳状电极410和第二静止梳状电极420交替排列在活动框架200第一部分200y和静止框架300第一部分300y彼此面对的侧表面处。由此，相对于沿第一方向的轴往复运动的各个平台100a可通过活动框架200同时相对于沿第二方向的轴往复运动。作为本发明的另一特性特征，如在第一优选实施例中的一样，第二驱动梳状电极410和第二静止梳状电极420放置为彼此沿垂直于平台100a平面的z方向偏开，即，沿着活动框架200相对于第二扭力杆310沿该方向运动的方向。电极的位移由于电极之间沿第三方向(平台往复运动的方向)的非对称电场而产生了其间沿第三方向z的静电力。由此，产生了由第二扭力杆310支撑的活动框架200的往复型动能力。
在上述的第一和第二优选实施例中，具有与静止梳状电极和驱动梳状电极相似的相反电极结构，作为通过电容变化探测平台100和100a的运动，未向平台100和100a提供驱动力的一种感应器的感应电极，可选择性地设置在平台100和100a的下表面和基体的与之对应的上表面上。
在根据第二优选实施例的激励器中，如图9中所示，由于平台100a上的单入射光束由同时工作的平台100a所反射，与其中入射光束由单个平台反射的结构相比，可降低光学扫描仪的总体厚度，使得每个平台的重量可以明显降低，并且可明显增大驱动速度。
平台和电极的电引线结构未在第一和第二优选实施例以及所附的附图中说明或示出。然而，在这些结构中，存在用作来自外侧的电接引的引线层和用于层间电连接的通孔。电通路主要以硅提供，并且硅形成了各个结构的基体。至平台100和100a的电通路为由硅制成的扭力杆210和210a，并且，在需要电分离和绝缘的部分，硅被图案化并将绝缘材料填充在适当部分。另外，通孔以用于通过通孔的层间接触的导电材料填充。
在第一和第二优选实施例中，需要至少三条通路的引线用于平台100和100a的运动。需要三条通路用于活动框架200的运动。此处，当地电势保持相同电势时，总共需要五条电通路。图10为示出根据本发明的激励器的用于说明激励器的电通路的平面图。在附图中，暗部600为电绝缘层或绝缘部。附图标记P1、P2、P3、P4和P5为用于与外部电路接线的焊垫。
参照图10，第一焊垫P1设置在第二部分300x的一侧(图中的上侧)，并且经第二扭力杆310连接至第二驱动梳状电极410和平台下的驱动梳状电极120。第一焊垫P1起虚地作用。第二焊垫P2和P3设置在通过静止框架300中的绝缘部分602电隔离的静止框架300的第一部分300y的端侧。由此，用于产生静电力的电路在第二静止梳状电极420与第二驱动梳状电极410之间。同时，第四焊垫P4和第五焊垫P5设置在静止框架300一侧的第二部分300x处(图中的下侧)，并且与第一部分300y电分离。另外，第四焊垫P4和第五焊垫P5通过横穿第二扭力杆310并经第二扭力杆310连接至活动框架200的绝缘部分601电分离。连接第四和第五焊垫P4和P5的活动框架200的第二部分200x具有通过其中央的绝缘部分601和其两端侧的绝缘部分603电分离的部分。第四和第五焊垫P4和P5连接处的部分经通孔和填充其间的导电材料通过基体110上的第一静止梳状电极130连接。
横穿附图上部中的第二扭力杆310的绝缘部分600不是为了电分离第二扭力杆310而插入，而是为了使第二扭力杆形成与附图下部的绝缘部分601相同的形状。
下面将介绍根据本发明优选实施例的制造激励器的方法。在优选实施例中，将介绍制造根据本发明第二优选实施例的激励器的方法。通过对制造方法的描述，根据第二优选实施例的激励器的详细结构将变得更加明显易懂。如需要，将引用图5至10中示出的构成元件的附图标记。
1.上部结构的制造方法支持器的制造如图11A所示，用玻璃10作为用于固定激励器的支持器的材料，并且在耐热玻璃10的上表面涂覆并构图DFR(干膜光致抗蚀剂)膜11。在激励器的静止框架300的边缘部分放置在玻璃10上时，将要开放的窗口11a具有固定的尺寸。
如图11B所示，由于窗口11a而未被覆盖的玻璃10的暴露部分通过喷沙蚀刻掉。如图11C所示，通过去除DFR膜11，获得具有预定图案窗口10a的完成的支持器10。
上部结构主体的制造如图12A所示，SOI(silicon on insulator硅覆绝缘体)晶片作为用于上部结构的材料，该SOI晶片具有约500μm的厚度，并且其中在上部硅膜22与下部硅主体20之间形成将在形成第一和第二驱动梳状电极时用作蚀刻停止层的SiO2膜21。
如图12B所示，具有预定图案窗口的光致抗蚀剂掩模23形成于硅膜22上。此处，由掩模23覆盖的部分包括将形成平台100a的区域W1、将形成活动框架200的区域W2、将形成静止框架300的区域W3和将形成扭力杆的区域(未示出)。
如图12C所示，硅膜22上未被光致抗蚀剂掩模23覆盖的部分在ICPRIE(inductively coupled plasma reactiveion etching感耦等离子体反应离子蚀刻)法中蚀刻掉，使得绝缘膜(SiO2膜)21通过光致抗蚀剂掩模23的窗口23a露出。蚀刻完成后，通过剥离去除光致抗蚀剂掩模23。
如图12D所示，在热氧化法中，在硅膜22和露出绝缘膜21上形成SiO2绝缘膜21a。由此，上侧的硅膜22通过在下侧的绝缘膜21和在上侧的绝缘膜21a完全从外侧隔离开。
如图12E所示，在绝缘膜21和21a上沉积氮化硅(Si3N4)膜24。
如图12F所示，在氮化膜24上形成具有窗口25a的光致抗蚀剂掩模25。窗口25a作为形成用于电连接的通孔的图案。由此，窗口25a在平台区W1、活动框架区W2和静止框架区W3上以预定的数量形成预定的尺寸。
如图12G所示，通过窗口25a暴露的部分在干法蚀刻中去除，使得通孔26处与初始形式，其中硅膜22的表面在通孔26的底部露出。接着，如图12H所示，在ICPRIE法中蚀刻掉暴露在通孔26底部的硅膜22和其下的绝缘膜21。蚀刻完成时，去除光致抗蚀剂掩模25。
如图12I所示，用于电连接的导电材料，例如，Au/Cr膜27，沉积在所得产品的整个上表面上。
如图12J所示，形成光致抗蚀剂掩模28后，在未被光致抗蚀剂掩模28覆盖的部分上的Au/Cr膜27被去除，使得Au/Cr膜仅保留在必须的部分上。保留了Au/Cr膜27的部分即由光致抗蚀剂掩模28覆盖的部分，即与平台区W1和活动框架区W2中的通孔26相对应的部分，以及将用作静止区域W3中的通孔26和焊垫P1、P2、P3和P5的部分。
如图12K所示，通过去除光致抗蚀剂掩模28，获得了从SOI晶片得到的处理一半的上部结构的主体。
支持器与上部结构主体的结合及后续步骤如图13A所示，上部结构主体安装于从上述方法获得的支持器10上。在此处使用阳极结合，并且硅主体20的底表面20a面向上。硅主体20面向上的底表面20a处于使硅主体20安装在支持器10上的状态中，底表面20a通过CMP(化学机械抛光)法研磨。
如图13B所示，在底表面20a上沉积SiO2绝缘膜29。
如图13C所示，在绝缘膜29上形成具有预定图案窗口30a的光致抗蚀剂掩模30。保留光致抗蚀剂掩模30的部分与将形成平台100a的第一驱动梳状电极120的区域W4、将形成第二驱动梳状电极410的区域W5和将形成静止框架300的区域W6相对应。
如图13D所示，在干法蚀刻法中去除绝缘膜29未由光致抗蚀剂掩模30覆盖的暴露部分。接着去除光致抗蚀剂掩模30。
如图13E所示，在绝缘膜29的整个表面上沉积Au/Cr种层31后，在其上形成具有预定图案窗口32a的光致抗蚀剂掩模32。Au/Cr种层31可通过在绝缘膜29上沉积Cr至500的厚度并在其上沉积Au至1500至2000的厚度而获得。窗口32a对应形成在活动框架区域W2和静止框架区域W3中的通孔布置。
如图13F所示，导电金属膜，例如，AuSn膜33，在电镀法中形成于通过窗口32a暴露的种层的表面上，并且去除光致抗蚀剂掩模32。在将上部结构的主体与下部结构结合时，AuSn膜33用作低温熔融(eutectic bonding)层。
如图13G所示，通过涂覆构图光致抗蚀剂在AuSn膜33上形成光致抗蚀剂掩模34。
如图13H所示，通过湿法蚀刻蚀刻掉由光致抗蚀剂掩模34覆盖的Au/Cr种层31。
如图13I所示，通过在ICPRIE法中蚀刻硅主体20未由AuSn膜33和SiO2绝缘膜29覆盖的基体材料至预定的深度，形成从硅主体20的基体材料分离的平台100a下的第一驱动梳状电极120(图13I的下侧)、包围平台100a的活动框架200、以及形成在活动框架200的外侧表面的第二驱动梳状电极410和静止框架300。此处，由于ICPRIE法的特点，蚀刻停止在SOI结构中的SiO2绝缘膜21处。
如图13J所示，执行了ICPRIE法后保留下来的SiO2绝缘膜21和Si3N4绝缘膜24被穿透，使得活动框架200、第二驱动梳状电极410和静止框架300完全分离。结果，平台100a与活动框架200通过第一扭力杆210连接起来，而活动框架200与静止框架300通过第二扭力杆310连接起来。因此，完成了用于激励器的上部结构。
参照图13K，通过在平台100a的上表面上沉积诸如Au/Cr的反射材料形成反射膜140，使得该上部结构可用作光学扫描仪。
上述步骤关注的是单个装置的制造。然而，通常，上述装置可通过晶片单位处理制造，从而对于单个晶片获得多个装置。可附加额外的步骤，期间，以晶片为单位集中处理该些装置。需要进行用于从晶片上分离装置的切割步骤。由于驱动梳状电极可在切割步骤期间受损，因此可在切割步骤之前，在驱动梳状电极上形成保护层，用于保护驱动梳状电极。切割步骤完成后，形成在各个装置上的保护层最终被去除。这一附加步骤不会对本发明的范围构成限制。
2.下部结构的制造方法下部结构的下体的制造如图14A所示，制备由耐热玻璃制成并用作根据本发明的激励器中的下部结构的支撑体的衬底40，并且在衬底40的表面上形成Si3N4绝缘膜41。
如图14B所示，在Si3N4绝缘膜41上形成具有预定图案窗口42a的光致抗蚀剂掩模42。窗口42a与下部结构中活动框架200与静止部分300之间的间隔相对应。邻近窗口42a之间的部分处理成支撑第一静止梳状电极130的基体110，而两窗口42a外侧的部分处理成静止框架300的最下多重层304。
如图14C所示，Si3N4绝缘膜41未由光致抗蚀剂掩模42覆盖的暴露部分通过干法蚀刻去除。
如图14D所示，蚀刻Si3N4绝缘膜41后，通过湿法蚀刻蚀刻掉衬底40的暴露部分，从而形成具有预定深度的阱40a。
如图14E所示，通过去除光致抗蚀剂掩模42，获得处理了一半的下部结构的下体。
下部结构的上体的制造如图15A所示，制备硅衬底50，并且在硅衬底50的表面上形成具有预定图案窗口51a的光致抗蚀剂掩模51。
窗口51a与将被去除的部分相对应地形成，将被去除的部分例如在下部结构中分为两部分的第一静止梳状电极之间的边界区域、活动框架与静止框架之间的边界区域、以及第二静止梳状电极与静止框架中活动框架之间的边界区域。
如图15B所示，蚀刻硅衬底50未由光致抗蚀剂掩模51覆盖的表面至预定深度，并且去除光致抗蚀剂掩模51，从而获得处理了一半的下部结构的上体。
下部结构的上体与下体的结合及后续步骤如图16A所示，通过阳极结合将下部结构的上体和下体的处理表面彼此面对地结合起来。
如图16B所示，使用DFR膜在诸如玻璃衬底的衬底40的一个暴露侧面(图中的上表面)上形成掩模60。由掩模60覆盖的部分将被处理为静止框架300的最下的多重层304。
如图16C所示，通过喷沙蚀刻玻璃衬底40至预定深度，使得基体110处于支撑第一静止梳状电极和静止框架300的最下的多重层304的初始形式。基体110和最下的多层304通过临时连接部111连接起来。由于基体110的厚度因为后来进行的蚀刻而减小，因此除去了临时连接部111。
如图16D所示，去除DFR掩模60，并且通过CMP法研磨衬底50的外表面(图中的上表面)。
如图16E所示，在CMP处理的衬底50的暴露表面上沉积SiO2绝缘膜52后，在SiO2绝缘膜52上形成具有预定图案的光致抗蚀剂掩模53。光致抗蚀剂掩模53具有与基体110上的第一静止梳状电极、静止框架300的多重层303和从其延伸出来的第二静止梳状电极420相对应的图案。
如图16F所示，蚀刻SiO2绝缘膜52未由光致抗蚀剂掩模53覆盖的暴露部分，并且去除光致抗蚀剂掩模53。
如图16G所示，在于上述步骤中图案化的SiO2绝缘膜52上形成光致抗蚀剂掩模54。光致抗蚀剂掩模54具有用于蚀刻SiO2绝缘膜52和其下的硅衬底50从而物理地和电学地同从上部结构获得的静止框架的上层301和活动框架的上层201连接的窗口54a(参照图16H)。
如图16H所示，在由掩模54覆盖的SiO2绝缘膜52通过湿法蚀刻去除后，如图16I所示，通过ICPRIE蚀刻硅衬底50至预定深度，用于形成与给定图案相对应的阱50a。
如图16J所示，在去除光致抗蚀剂掩模54后，如图16K所示，在硅衬底50除由前面的蚀刻步骤形成的阱50a外的最上表面上形成光致抗蚀剂牺牲层55。
如图16L所示，在硅衬底50的整个表面上沉积用于形成金属膜56的An/Cr后，如图16M所示，去除牺牲层55，从而将金属膜56保留在阱50a的底部上。
如图16N所示，蚀刻未由金属膜56和SiO2绝缘膜52覆盖的部分，从而形成第一静止梳状电极130和第二静止梳状电极420。除连接基体110和下部结构中的静止框架300的下层304的临时连接部111外的所有部件都已经实际完成。
3.上部和下部结构的组装及后续步骤将从上述方法获得的上部和下部结构结合成一体，并完成最终的激励器。
如图17A所示，通过前述方法完成的上部和下部结构通过适当的组装设备对准。如图17B所示，通过低温熔融结合使上部和下部结构组装成一体。期望的激励器通过去除连接基体110和静止框架300的临时连接部111而完成。例如，在通过两个真空卡盘固定住上部和下部结构后(上部结构的两个框架的上部由真空卡盘固定，而下部结构的中部由真空卡盘固定)，两个结构在通过显微镜观察的同时被对准。在完成的对准时，使两个真空卡盘彼此接近，从而将上部和下部两个结构组装成一体。此处，在保持预定的压力和低温熔融温度的同时，框架之间的金属低温熔融结合层被熔化，从而将上部和下部结构结合成一体。
如上所述，在根据本发明优选实施例的激励器中，由于静止梳状电极和用于驱动平台的驱动梳状电极形成在平台下，并且驱动梳状电极和静止梳状电极沿驱动平台的方向交叠，使得对于用于驱动平台的驱动梳状电极的有效布置成为可能，并且使高速驱动成为可能，同时由于该布置使得大面积的反射表面成为可能。另外，在整个操作周期内可以进行反射表面的线性驱动。另外，由于根据本发明的激励器具有在驱动方向上形成非对称电场的结构，因此无需传统激励器中的启动电极即可初始启动，并且可以得到电学分离和电学控制。
虽然本发明已参照其优选实施例具体地示出和描述如上，但本领域技术人员应理解的是，在不脱离由所附权利要求限定的精神和范围的情况下，可对其形式和细节进行各种改动。
权利要求
1.一种激励器，包括平台，具有第一方向和与该第一方向相垂直的第二方向，并且围绕垂直于该第一方向和第二方向的第三方向相对于沿该第一方向设置的旋转中心轴往复运动；第一支撑部分，支撑平台的往复运动；基体，在平台下预定间隔处面对平台，并由第一支撑部分支撑；平台驱动部分，具有多个第一驱动梳状电极和与第一驱动梳状电极相对应的多个第一静止梳状电极，其分别形成在每个平台的下表面和基体面对平台的上表面上；第二支撑部分，支撑第一支撑部分，使得第一支撑部分相对于沿该第二方向设置的旋转中心轴往复运动；以及第一支撑部驱动部分，具有设置在第一支撑部分处的第二驱动梳状电极和固定地处于与第二驱动梳状电极相对应的位置处的第二静止梳状电极，从而产生第一支撑部分的往复运动。
2.如权利要求1所述的激励器，其中第一支撑部分包括一对第一扭力杆，分别从平台的两侧沿该第一方向延伸并且彼此平行；以及直角边缘型活动框架，具有一对彼此平行的第一部分和沿该第二方向延伸并且彼此平行的一对第二部分，第一扭力杆连接至该第一部分。
3.如权利要求1所述的激励器，其中第二支撑部分包括一对第二扭力杆，分别从第一支撑部分的第二部分沿该第二方向延伸；以及直角边缘型静止框架，具有一对彼此平行的第一部分和沿该第二方向延伸并且彼此平行的一对第二部分，第二扭力杆连接至该第一部分。
4.如权利要求2所述的激励器，其中第二支撑部分包括一对第二扭力杆，分别从第一支撑部分的第二部分沿该第二方向延伸；以及直角边缘型静止框架，具有一对彼此平行的第二部分和沿该第二方向延伸并且彼此平行的一对第一部分，第二扭力杆连接至该第二部分。
5.如权利要求1至4中的任意一项所述的激励器，其中，在平台驱动部分中，形成在平台下表面上的第一驱动梳状电极和形成在基体上的第一静止梳状电极沿该第三方向彼此平行并且交替延伸。
6.如权利要求5所述的激励器，其中第一支撑部驱动部分包括第二驱动梳状电极，沿该第一方向从每个第一支撑部分的第一部分延伸；以及静止梳状电极，形成在第二支撑部分的第一部分上，与第二驱动梳状电极交替排列。
7.如权利要求1至4中的任意一项所述的激励器，其中第一支撑部驱动部分包括第二驱动梳状电极，沿该第一方向从每个第一支撑部分的第一部分延伸；以及静止梳状电极，形成在第二支撑部分的第一部分上，与第二驱动梳状电极交替排列。
8.如权利要求3或4所述的激励器，其中第二驱动梳状电极和第二静止梳状电极沿该第三方向彼此偏开地排列，从而沿该第三方向形成非对称电场。
9.如权利要求2至4中的任意一项所述的激励器，其中活动框架包括处于基体侧面的第二部分活动框架和位于第二部分活动框架上的第一部分活动框架。
10.如权利要求9所述的激励器，其中第二驱动梳状电极从第一部分活动框架延伸。
11.如权利要求4所述的激励器，其中静止框架包括第一部分静止框架和位于第一部分静止框架的下部处的第二部分静止框架，并且与第二驱动梳状电极相对应的第二静止梳状电极从第一部分静止框架延伸。
12.如权利要求2至4中的任意一项所述的激励器，其中第一扭力杆与平台和第一部分活动框架一体地形成，而第二扭力杆与活动框架和第一部分静止框架一体地形成。
13.一种激励器，包括平台阵列，其中多个平台彼此平行地排列，平台具有第一方向和与该第一方向相垂直的第二方向并且围绕垂直于该第一方向和第二方向的第三方向相对于沿该第一方向设置的旋转中心轴往复运动；第一支撑部分，支撑平台阵列，使每个平台能够往复运动；基体，在平台阵列下预定间隔处，并由第一支撑部分支撑；平台驱动部分，具有第一驱动梳状电极和与第一驱动梳状电极相对应的第一静止梳状电极，其分别形成在平台的下表面和基体面对平台的上表面上；第二支撑部分，支撑第一支撑部分，使得第一支撑部分相对于沿该第二方向设置的旋转中心轴往复运动；以及第一支撑部驱动部分，具有设置在第一支撑部分处的第二驱动梳状电极和固定地处于与第二驱动梳状电极相对应的位置处的第二静止梳状电极，从而产生第一支撑部分的往复运动。
14.如权利要求13所述的激励器，其中第一支撑部分包括一对第一扭力杆，分别从平台的两侧沿该第一方向延伸并且彼此平行；以及直角边缘型活动框架，具有一对彼此平行的第一部分，和沿该第二方向延伸并且彼此平行的一对第二部分，第一扭力杆连接至该第一部分。
15.如权利要求13所述的激励器，其中第二支撑部分包括一对第二扭力杆，分别从第一支撑部分的第二部分沿该第二方向延伸；以及直角边缘型静止框架，具有一对彼此平行的第一部分，和沿该第二方向延伸并且彼此平行的一对第二部分，第二扭力杆连接至该第一部分。
16.如权利要求14所述的激励器，其中第二支撑部分包括一对第二扭力杆，分别从第一支撑部分的第二部分沿该第二方向延伸；以及直角边缘型静止框架，具有一对彼此平行的第二部分，和沿该第二方向延伸并且彼此平行的一对第一部分，第二扭力杆连接至该第二部分。
17.如权利要求13至16中的任意一项所述的激励器，其中，在平台驱动部分中，形成在平台下表面上的第一驱动梳状电极和形成在基体上的第一静止梳状电极沿该第三方向彼此平行并且交替延伸。
18.如权利要求17所述的激励器，其中第一支撑部驱动部分包括第二驱动梳状电极，沿该第一方向从每个第一支撑部分的第一部分延伸；以及静止梳状电极，形成在第二支撑部分的第一部分上，与第二驱动梳状电极交替排列。
19.如权利要求13至16中的任意一项所述的激励器，其中第一支撑部驱动部分包括第二驱动梳状电极，沿该第一方向从每个第一支撑部分的第一部分延伸；以及静止梳状电极，形成在第二支撑部分的第一部分上，与第二驱动梳状电极交替排列。
20.如权利要求15或16所述的激励器，其中第二驱动梳状电极和第二静止梳状电极沿该第三方向彼此偏开地排列，从而沿该第三方向形成非对称电场。
21.如权利要求14至16中的任意一项所述的激励器，其中活动框架包括处于基体侧面的第二部分活动框架和位于第二部分活动框架上的第一部分活动框架。
22.如权利要求21所述的激励器，其中第二驱动梳状电极从第一部分活动框架延伸。
23.如权利要求16所述的激励器，其中静止框架包括第一部分静止框架和位于第一部分静止框架的下部处的第二部分静止框架，并且与第二驱动梳状电极相对应的第二静止梳状电极从第一部分静止框架延伸。
24.如权利要求14至16中的任意一项所述的激励器，其中第一扭力杆与平台和第一部分活动框架一体地形成，而第二扭力杆与活动框架和第一部分静止框架一体地形成。
25.一种制造激励器的方法，包括步骤形成上部结构，包括平台，其具有形成于平台的下表面上沿垂直方向的第一驱动梳状电极；第一部分活动框架，以具有预定宽度的第一分离区域包围平台；第一部分静止框架，以具有预定宽度的第二分离区域包围第一部分活动框架；扭力杆，从平台的两端侧延伸并连接至第一部分活动框架；第二扭力杆，沿第二方向从第一部分活动框架延伸并连接至第一部分静止框架；以及，多个第二驱动梳状电极，沿第一方向从第一部分活动框架延伸并位于第二分离区域中；以及形成下部结构，包括平台，对应于上述平台；第二部分活动框架，支撑基体并与第一部分活动框架相对应；第一静止梳状电极，形成于基体上并与平台的第一驱动梳状电极相对应；第二部分静止框架，与第一部分静止框架相对应；多个第二静止梳状电极，彼此平行地沿第一方向从第二部分静止框架延伸至第二分离区域；以及，临时连接部，在第二分离区域中临时地连接第二部分活动框架与第二部分静止框架；形成彼此接触的第一部分活动框架和第二部分活动框架，以及第一部分静止框架和第二部分静止框架，并将其结合；以及通过去除临时连接部分开活动框架，使得由第一部分活动框架和第二部分活动框架形成的活动框架由第二扭力杆悬吊在由第一部分静止框架和第二部分静止框架形成的静止框架处。
26.如权利要求25所述的方法，其中通过低温熔融结合分别结合第一部分活动框架和第二部分活动框架，以及第一部分静止框架和第二部分静止框架。
27.如权利要求25所述的方法，其中，在上部结构的形成步骤中，活动框架的第一驱动梳状电极和第二驱动梳状电极沿垂直方向形成在平台的下表面上。
28.如权利要求25所述的方法，其中，在下部结构的形成步骤中，第一静止梳状电极与平台下表面上的第一驱动梳状电极相对应，而第二静止梳状电极与形成在衬底上表面上的第二驱动梳状电极相对应。
全文摘要
本发明公开了一种激励器，包括具有第一方向和垂直第一方向的第二方向并围绕垂直于第一方向和第二方向的第三方向相对沿第一方向的中心轴往复运动的平台。第一支撑部分支撑平台的往复运动。基体在平台下面对平台并由第一支撑部分支撑。平台驱动部分具有第一驱动梳状电极和与第一驱动梳状电极对应的第一静止梳状电极，位于平台的下表面和基体面对平台的上表面上。第二支撑部分支撑第一支撑部分，使得第一支撑部分相对于沿该第二方向设置的旋转中心轴往复运动。第一支撑部驱动部分具有设置在第一支撑部分处的第二驱动梳状电极和固定地处于第二驱动梳状电极对应位置处的第二静止梳状电极从而产生第一支撑部分的往复运动。
文档编号B81C3/00GK1490240SQ03155680
公开日2004年4月21日 申请日期2003年9月2日 优先权日2002年10月18日
发明者高泳哲, 李振镐 申请人:三星电子株式会社