專利名稱：一種微機(jī)電系統(tǒng)(mems)二維振鏡及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種基于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)工藝制作的二維振鏡及其制作方法，可用于小功率快速激光掃描，如條碼掃描、舞臺(tái)激光、激光投影機(jī)等等。該系統(tǒng)使用簡(jiǎn)潔的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)工藝制作，以靜電作為驅(qū)動(dòng)力，可在一個(gè)有特殊結(jié)構(gòu)的振鏡上同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)維度(自由度)的振動(dòng)。由于該系統(tǒng)的所有振動(dòng)部件只是用于反射激光的振鏡體，從而有效的減小了振鏡系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、體積以及能耗，也進(jìn)一步增加了掃描的速度和掃描的靈活性，同時(shí)成本低廉。
背景技術(shù)：
激光具有獨(dú)特的光學(xué)特性，如單色性高，方向性強(qiáng)等特點(diǎn)，使得激光器件的發(fā)展速度越來(lái)越快，應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在條碼掃描、打印機(jī)、舞臺(tái)激光、投影機(jī)中都有著相當(dāng)豐富的應(yīng)用。特別是隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展，紅色(波長(zhǎng)650nm)、綠色(波長(zhǎng)532nm)、藍(lán)色(波長(zhǎng)473nm)的半導(dǎo)體激光器已經(jīng)漸進(jìn)成熟。由于激光的單色性極強(qiáng)，使用激光產(chǎn)生的三原色調(diào)配出的色彩更加鮮艷，色域更寬，再加上激光極強(qiáng)的方向性，使得以激光為光源的投影機(jī)將具有色彩逼真，色彩范圍廣，像素精細(xì)等優(yōu)點(diǎn)，且可以在任意距離都能投射出相當(dāng)完美的畫面，而無(wú)需反復(fù)調(diào)整焦距，這是其他形式的投影設(shè)備均無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。正因如此，激光投影設(shè)備越來(lái)越受到關(guān)注。但不管是條碼掃描、打印機(jī)、舞臺(tái)激光還是激光投影機(jī)，除了激光光源以外，還需要將激光進(jìn)行掃描的掃描設(shè)備。以往的激光掃描設(shè)備，一般都使用掃描棱鏡或電磁振鏡系統(tǒng)。掃描棱鏡系統(tǒng)的核心部件是一個(gè)有多個(gè)反射鏡面的可旋轉(zhuǎn)棱鏡，激光照射到棱鏡上，使激光以一定角度反射回來(lái)，當(dāng)棱鏡旋轉(zhuǎn)時(shí)，反射角也隨之變化，即達(dá)到了掃描的目的。但因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)，此時(shí)的掃描為一條直線。要實(shí)現(xiàn)二維掃描，就需要兩個(gè)旋轉(zhuǎn)棱鏡，或是用另一個(gè)振鏡才能完成。所以其體積笨重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功效低，難以實(shí)現(xiàn)高速掃描，機(jī)械磨損嚴(yán)重，而且掃描的角度為一恒定值，即畫面在固定距離上的投影大小是一個(gè)定值，要想改變畫面的大小，只能使用鏡頭等其他輔助方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。而電磁振鏡系統(tǒng)，使用電磁力作為動(dòng)力，使電磁振鏡電機(jī)的軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)振動(dòng)，從而使與其相連的小反射鏡隨之振動(dòng)，達(dá)到往復(fù)掃描的效果。但要實(shí)現(xiàn)二維掃描，仍然需要兩個(gè)振鏡才能完成。而且由于使用線圈產(chǎn)生電磁力，而且線圈需要繞在一個(gè)質(zhì)量較大的鐵心上，使它的大部分能量都消耗在振鏡電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及其摩擦力上，只有極小部分用于反射鏡的振動(dòng)，從而導(dǎo)致其工作電流大，易發(fā)熱，體積難以縮小，效率極低。而且由于其振動(dòng)部件較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，造成振動(dòng)速度難以提高，難以實(shí)現(xiàn)基本無(wú)閃爍的掃描效果。而其他的聲光、電光等掃描方法，由于其成本等其他問(wèn)題，也未能很好的普及。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上文所述，設(shè)計(jì)了本發(fā)明及其制作方法。其使用靜電力的相互作用使振鏡偏轉(zhuǎn)，并使用特殊的懸臂支撐結(jié)構(gòu)，使其能夠同時(shí)在兩個(gè)方向上產(chǎn)生振動(dòng)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)了掃描系統(tǒng)的集成化。由于所有的振動(dòng)部件只是用于反射激光的振鏡，所以動(dòng)作部分質(zhì)量極小，極大的減小了不必要的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高了掃描速度的同時(shí)，也減小了功耗。而且該掃描系統(tǒng)基本無(wú)機(jī)械摩擦，磨損小，同時(shí)還具有無(wú)噪音，發(fā)熱低，成本低，易于大規(guī)模量產(chǎn)等諸多優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的一個(gè)目的提供一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)二維振鏡。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這種振鏡的制作方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)目的，提供一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)二維振鏡。該系統(tǒng)包括1、驅(qū)動(dòng)層(10)，2、振鏡層(20)。其特征為1、本系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)層及振鏡層組成；2、上述系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)層和振鏡層鍵合或粘合后形成一個(gè)整體；3、本系統(tǒng)的核心部件是可以反光并導(dǎo)電的振鏡層(20)。其由振鏡(200)、框架(201)、懸臂(202)、加強(qiáng)梁(203)以及絕緣層(204)組成。該層的振鏡可以反射激光，并由多個(gè)折疊形懸臂與框架連接?？蚣芄潭ㄓ隍?qū)動(dòng)層上，中間通過(guò)絕緣層使框架與驅(qū)動(dòng)層保持絕緣。懸臂具有一定彈性，可以允許振鏡產(chǎn)生兩個(gè)自由度(二維)的振動(dòng)；4、為使振鏡在保證不會(huì)變形的前提下盡可能的減小其自身的質(zhì)量，從而得到更高的振動(dòng)頻率，可以在振鏡的下面制作振鏡的加強(qiáng)梁(204)，從而使振鏡在保證強(qiáng)度的前提下可以做得更??；5、振鏡層中的絕緣層(203)將框架(201)與其下面的驅(qū)動(dòng)層(10)及導(dǎo)線(103)隔開(kāi)并保持絕緣，使其不會(huì)發(fā)生斷路現(xiàn)象；6、驅(qū)動(dòng)層由驅(qū)動(dòng)電極(100)、驅(qū)動(dòng)層襯底(101)、鍵合點(diǎn)(102)以及導(dǎo)線(103)組成，兩兩相對(duì)，用于提供驅(qū)動(dòng)電壓以及外部管腳的連接；7、為減少振鏡振動(dòng)時(shí)的空氣阻力，提高振動(dòng)速度和減小能耗，整個(gè)上述振鏡系統(tǒng)可以封裝于一個(gè)真空的環(huán)境中，同時(shí)，真空環(huán)境還可以隔離振鏡振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的微弱噪音。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)目的，提供上述振鏡系統(tǒng)的制作方法。該方法包括以下幾個(gè)步驟1.準(zhǔn)備一種硅襯底，用于制作振鏡層。
2.在該襯底上沿襯底厚度方向制作掩模(210)，并刻蝕加強(qiáng)梁(203)的凹槽。
3.去除掩模(210)。
4.使用表面生長(zhǎng)或沉積工藝在該襯底兩面制作輕質(zhì)、絕緣、有彈性的薄膜。
5.使用掩模(211)對(duì)下層薄膜進(jìn)行刻蝕，使其圖形化。
6.以下層圖形化的薄膜為掩模，使用各向異性的刻蝕工藝對(duì)該襯底進(jìn)行刻蝕，直至刻穿整個(gè)襯底，釋放上層薄膜。
7.使用掩模(212)刻蝕上層薄膜，使其形成所需的懸臂結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地，掩模(212)還可以在第5步與掩模(211)一起制作，并同時(shí)對(duì)上下兩層薄膜進(jìn)行刻蝕，然后除去掩模(211、212)，并以上下兩層薄膜為掩?？涛g襯底。從而減少對(duì)上層薄膜的影響以及加快襯底的刻蝕速度。
8.去除掩模(212)。
9.在上層薄膜上蒸鍍或?yàn)R射一層導(dǎo)電反光膜，例如金屬，振鏡層制作完成。
10.準(zhǔn)備一種絕緣性能良好的襯底，如二氧化硅襯底，用于制作驅(qū)動(dòng)層。
優(yōu)選地，用于驅(qū)動(dòng)層的襯底也可以使用導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料進(jìn)行絕緣化處理，如氧化等。
優(yōu)選地，如果將驅(qū)動(dòng)電極直接通過(guò)雜質(zhì)滲入襯底方法制作，則驅(qū)動(dòng)層襯底可以直接使用P型硅材料。
優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)層也可以使用普通印刷電路板的制作方法制成，此時(shí)無(wú)需準(zhǔn)備該襯底。
11.在驅(qū)動(dòng)層襯底上沿襯底厚度方向制作掩模(110)，并使用表面薄膜工藝將金屬或?qū)щ姴牧现瞥沈?qū)動(dòng)電極。
優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)電極也可以在P型硅襯底上，用掩模滲入N型雜質(zhì)制得。
12.去除掩模(110)，驅(qū)動(dòng)層制作完成。
優(yōu)選地，如果使用印刷電路板作為驅(qū)動(dòng)層，則驅(qū)動(dòng)電極可以直接由電路板經(jīng)過(guò)常規(guī)工藝制成。
13.將驅(qū)動(dòng)層和振鏡層對(duì)準(zhǔn)后鍵合，系統(tǒng)整體制作完成。
優(yōu)選地，如果驅(qū)動(dòng)層使用普通印刷電路板的制作方法制成，則將驅(qū)動(dòng)層和振鏡層對(duì)準(zhǔn)后粘合，系統(tǒng)整體制作完成。
根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)目的的制作方法，可以制作出本發(fā)明第一目的的振鏡系統(tǒng)。該系統(tǒng)與其他掃描振鏡相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，運(yùn)動(dòng)部件的尺寸和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他系統(tǒng)，從而使得掃描頻率大幅度提高，而且其能耗和發(fā)熱量明顯減小，以實(shí)現(xiàn)更高的掃描要求。同時(shí)，它可以在同一個(gè)振鏡上同時(shí)完成兩個(gè)方向上的掃描，從而進(jìn)一步縮小了系統(tǒng)的體積。同時(shí)也可通過(guò)改變輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)隨意改變掃描方式，且掃描幅度也可以根據(jù)輸入電壓調(diào)節(jié)，這些特性也使其的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。比如超市中由多個(gè)反射鏡和一個(gè)較大的旋轉(zhuǎn)掃描多面棱鏡組成的萬(wàn)向條碼掃描設(shè)備，僅使用一個(gè)本發(fā)明的振鏡器件即可實(shí)現(xiàn)。當(dāng)應(yīng)用于投影視頻輸出時(shí)，也易于通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行無(wú)像素?fù)p失的梯形校正等圖像糾正。
四

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明圖1為該系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)透視圖，其中包括由驅(qū)動(dòng)層襯底(101)，驅(qū)動(dòng)電極(100)、鍵合點(diǎn)(102)、導(dǎo)線(103)組成的驅(qū)動(dòng)層(10)，以及由振鏡(200)、框架(201)、懸臂(202)、加強(qiáng)梁(203)、絕緣層(204)組成的振鏡層(20)。其中振鏡層已被部分剖切。
圖2為該振鏡系統(tǒng)的剖面示意圖。為更好地說(shuō)明以及簡(jiǎn)化作圖，這里將懸臂的一部分也進(jìn)行剖切。
圖3為該系統(tǒng)的各部件按次序分解的示意圖。
圖4A-4F為該振鏡系統(tǒng)懸臂(202)可以使用的結(jié)構(gòu)形狀示意圖。
圖5A-5D為該系統(tǒng)中，振鏡層襯底及薄膜的制作步驟的剖面示意圖及完成結(jié)果的整體透視圖。
圖6A-6E為該系統(tǒng)中，振鏡層的一種制作步驟及完成結(jié)果的剖面示意圖。
圖7A-7D為該系統(tǒng)中，振鏡層的另一種制作步驟的剖面示意圖及完成結(jié)果的整體透視圖(振鏡層已剖切)。
圖8A-8D為該系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)層的制作步驟的剖面示意圖及完成結(jié)果的整體透視圖。
圖9A-9B為該系統(tǒng)中，振鏡層與驅(qū)動(dòng)層鍵合完成后的剖面示意圖，以及完成結(jié)果的整體透視圖(振鏡層已剖切)。
五具體實(shí)施例方式下面將參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為該系統(tǒng)的剖面示意圖，圖3為該系統(tǒng)的各部件按次序分解的示意圖。如圖1、圖2、圖3所示，該振鏡系統(tǒng)主要包括驅(qū)動(dòng)層(10)和振鏡層(20)。其具體實(shí)施方式
如下1、驅(qū)動(dòng)層(10)如圖3和圖8D所示，驅(qū)動(dòng)層由驅(qū)動(dòng)電極(100)、襯底(101)、鍵合點(diǎn)(102)和導(dǎo)線(103)組成。
驅(qū)動(dòng)電極(100)是整個(gè)振鏡的制動(dòng)裝置，可以通過(guò)在每個(gè)電極施加不同電壓的方法，對(duì)振鏡產(chǎn)生不同的靜電力，從而使振鏡產(chǎn)生不同角度和方向的偏轉(zhuǎn)。所有電極以中心為原點(diǎn)，兩兩相對(duì)。其中相對(duì)的兩個(gè)電極為一組，用于控制振鏡的一個(gè)維度(自由度)的振動(dòng)，而其相鄰的另一組電極則負(fù)責(zé)另一個(gè)維度(自由度)的振動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電極應(yīng)選用導(dǎo)電性能良好，工藝簡(jiǎn)單的材料制作，這種材料可以是但不局限于金屬鋁、銀，也可以是別的材料，如氧化銦錫(ITO)等。當(dāng)然，作為選擇，驅(qū)動(dòng)電極也可以由P型硅襯底材料上通過(guò)圖形掩模滲入適量N型雜質(zhì)，直接在襯底上制得。驅(qū)動(dòng)電極由導(dǎo)線與相對(duì)應(yīng)的鍵合點(diǎn)連接，由鍵合點(diǎn)與外部實(shí)現(xiàn)電氣連接，以便從外部得到驅(qū)動(dòng)能量。
驅(qū)動(dòng)層襯底(101)是整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的載體。襯底優(yōu)選由絕緣性好，易于制備和切割的材料制成，適用的材料可以是但不局限于玻璃(二氧化硅)。襯底還可以由其他導(dǎo)電材料經(jīng)過(guò)絕緣處理制成，如將硅襯底進(jìn)行表面氧化，制成表面有二氧化硅絕緣層的硅襯底，也可以是其他方法。當(dāng)然，作為選擇，如果將驅(qū)動(dòng)電極直接通過(guò)雜質(zhì)滲入襯底形成反向PN結(jié)的方法制作，則可以直接使用P型硅作為襯底。
2、振鏡層(20)如圖3和圖7D所示，振鏡層由振鏡(200)、框架(201)、懸臂(202)、加強(qiáng)梁(203)、絕緣層(204)構(gòu)成。
振鏡(200)是最重要的器件，用于反射照射在其上的激光，當(dāng)其鏡體受靜電力作用偏轉(zhuǎn)時(shí)，反射激光隨之偏轉(zhuǎn)。其振鏡要求盡可能的平整光潔。
框架(201)由振鏡層襯底刻蝕制成，通過(guò)絕緣層固定于驅(qū)動(dòng)層襯底上，其上方與振鏡懸臂相連，用于固定振鏡。
懸臂(202)為一種折疊形結(jié)構(gòu)，當(dāng)受到外力作用時(shí)，可以彎曲變形，以提供必要的伸縮量以及回彈力。為了保持鏡體偏轉(zhuǎn)時(shí)的穩(wěn)定以及減小振鏡的諧振，一個(gè)振鏡應(yīng)至少有4個(gè)懸臂支撐，但不限于4個(gè)。該系統(tǒng)懸臂的形狀可以是但不限于圖4A-4F所示形狀，圖中黑色部分為刻蝕掉的部分，白色為保留的部分。如圖4A-4B所示，懸臂可以為雙向折疊的“中”字形，其與振鏡及支架的連接點(diǎn)可以是振鏡的對(duì)角，也可以在振鏡的邊上。圖4C-4D所示，懸臂還可以是單折疊(圖4C)或環(huán)繞形(圖4D)。圖4E-4F則表示由8個(gè)懸臂組成的懸臂系統(tǒng)。
加強(qiáng)梁(203)為一種縱向折疊的梁結(jié)構(gòu)，可以在保證振鏡硬度的前提下，使振鏡更薄，從而減輕振鏡的質(zhì)量，使其達(dá)到更快的振動(dòng)速度。
絕緣層(204)在起到絕緣作用的同時(shí)，還是刻蝕硅襯底時(shí)的掩模。
圖5至圖9表示了制作本振鏡系統(tǒng)的方法。這是一種基于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)工藝的制作方法。為更好地說(shuō)明以及簡(jiǎn)化作圖，圖5至圖9中的制作步驟只給出了一個(gè)剖面示意圖，并將懸臂的一部分也進(jìn)行剖切，以便更好地說(shuō)明如何制作和裝配各個(gè)部件。
接下來(lái)將參照附圖描述本發(fā)明的制作方法。
1、振鏡層的制作方法圖5A-5D表示了該層襯底及薄膜的制作。在振鏡層的制作中，首先，應(yīng)準(zhǔn)備好襯底。該襯底可直接使用硅，是否摻雜均可。然后如圖5A所示，在該襯底上制作圖形掩模(210)并圖形化。這層掩?？梢允枪饪棠z(抗蝕劑)，或者其他的犧牲材料。然后對(duì)該襯底進(jìn)行各向異性刻蝕，使其形成圖5B的凹槽，以便后面制作加強(qiáng)梁。最后，去除掩模(210)，并在該襯底的兩面生長(zhǎng)或沉積一層薄膜，該薄膜應(yīng)輕質(zhì)、絕緣、有彈性，且屈服強(qiáng)度大，不會(huì)發(fā)生塑性變形，如二氧化硅、氮化硅等。如圖5D所示。圖5E表示該步驟制作完成后的結(jié)構(gòu)透視圖。
圖6A-6E是該層的一種制作方法。如圖6A所示，在該襯底下面制作圖形掩模(211)并圖形化，該掩?？梢允枪饪棠z(抗蝕劑)，或者其他的犧牲材料。用此掩模對(duì)底面的薄膜進(jìn)行刻蝕，使其生成絕緣層(204)，即圖6B所示的狀態(tài)。然后，以絕緣層為掩模，對(duì)襯底進(jìn)行各向異性刻蝕，使其整體刻穿，釋放上層的薄膜，如圖6C所示。此過(guò)程應(yīng)注意上層薄膜的保護(hù)。接下來(lái)，如圖6D所示，制作圖形掩模(212)并圖形化，該掩?？梢允枪饪棠z(抗蝕劑)，或者其他的犧牲材料。以此掩模對(duì)上層薄膜進(jìn)行刻蝕，使其形成最終的振鏡(200)、懸臂(202)、及加強(qiáng)梁(203)。如圖6E所示。
作為選擇，圖7A-7C介紹了該層的另一種制作方法。如圖7A所示，上、下兩層的掩模(211、212)可以同時(shí)制作并圖形化。然后將上下兩層薄膜一起刻蝕，并去除掩模(211、212)，形成所需的振鏡(200)、懸臂(202)、加強(qiáng)梁(203)以及絕緣層(204)，如圖7B。接下來(lái)再使用各向異性的刻蝕工藝，對(duì)襯底刻蝕，并將其刻穿，形成完整的振鏡層，如圖7C所示。圖7D表示該步驟制作完成后的結(jié)構(gòu)透視圖，該圖已被部分剖切。
最后，使用表面工藝將其振鏡層從上面整個(gè)制作一層金屬膜，該工藝可以是蒸鍍、濺射或其他方法。該金屬膜不宜過(guò)厚，可以完全反光而不透射即可。至此，振鏡層已全部制作完畢。
2、驅(qū)動(dòng)層的制作方法圖8A-8C表示了驅(qū)動(dòng)層的制作方法。首先準(zhǔn)備一種襯底，該襯底可以是絕緣性好易于制各和切割的絕緣體，如玻璃等，也可以由其他導(dǎo)電材料經(jīng)過(guò)絕緣處理制成。作為選擇，如果將驅(qū)動(dòng)電極直接通過(guò)雜質(zhì)滲入襯底形成反向PN結(jié)的方法制作，則可以直接使用P型硅材料作為襯底。
接著，在準(zhǔn)備好的襯底上制作驅(qū)動(dòng)電極(100)、鍵合點(diǎn)(102)以及連接導(dǎo)線(103)。如圖8A所示，首先在襯底上制作圖形掩模(110)。這層掩模可以是光刻膠(抗蝕劑)，或者其他的犧牲材料。然后，如圖8B所示，使用表面加工工藝，制作驅(qū)動(dòng)電極(100)。這種工藝可以是蒸鍍、濺射或其他方法。最后除去掩模(110)，即可將掩模上不需要的金屬膜一起去除，形成所需的驅(qū)動(dòng)電極(100)、鍵合點(diǎn)(102)以及連接導(dǎo)線(103)。驅(qū)動(dòng)電極不宜過(guò)厚。完成后，即可得到如圖8C的驅(qū)動(dòng)層。圖8D表示了完成驅(qū)動(dòng)層后的整體結(jié)構(gòu)透視圖。作為選擇，也可以使用P型硅襯底，在此襯底上制作如前面所說(shuō)的圖形掩模(110)，然后使用摻雜工藝向P型硅襯底中摻入適當(dāng)濃度的N型雜質(zhì)，使驅(qū)動(dòng)電極周圍形成反向的PN結(jié)，使其形成驅(qū)動(dòng)層電路。
作為選擇，驅(qū)動(dòng)層可以使用印刷電路板來(lái)制作。將驅(qū)動(dòng)電極(100)、導(dǎo)線(103)直接制作在印刷電路板上，此時(shí)不需要鍵合點(diǎn)，電氣連接可以直接由連接導(dǎo)線完成。此電路板可以是單層，也可以是雙層。具體工藝與標(biāo)準(zhǔn)工藝相同，這里不再介紹。
3、振鏡層與驅(qū)動(dòng)層的鍵合振鏡層和驅(qū)動(dòng)層做好后，將其對(duì)準(zhǔn)后鍵合，使之成為一個(gè)整體。如果驅(qū)動(dòng)層使用的是印刷電路板，那么將其對(duì)準(zhǔn)后粘合即可。至此完成該系統(tǒng)的全部制作，如圖9所示。
這樣描述的本發(fā)明，顯然可以作出多種變更，且這些變更沒(méi)有背離本發(fā)明的主旨和范圍。同時(shí)，所附的權(quán)力請(qǐng)求書的范圍內(nèi)也包括了本領(lǐng)域所顯而易見(jiàn)的所有這些修改。
權(quán)利要求
1.一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)二維振鏡，該裝置包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)層和一個(gè)振鏡層，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)層包括襯底、驅(qū)動(dòng)電極、導(dǎo)線及鍵合點(diǎn)，所有電極以中心為原點(diǎn)，兩兩相對(duì)，并由相應(yīng)的導(dǎo)線連接到鍵合點(diǎn)；所述振鏡層由振鏡、框架、懸臂、加強(qiáng)梁以及絕緣層組成，其框架固定于驅(qū)動(dòng)層上，中間通過(guò)絕緣層使框架與驅(qū)動(dòng)層保持絕緣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其振鏡層的振鏡由懸臂結(jié)構(gòu)支撐，并可在驅(qū)動(dòng)電極產(chǎn)生的靜電力的作用下，產(chǎn)生兩個(gè)方向的偏轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其振鏡層的加強(qiáng)梁可以保證振鏡不會(huì)變形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其振鏡層的框架鍵合于驅(qū)動(dòng)層上，中間通過(guò)絕緣層使框架與驅(qū)動(dòng)層保持絕緣。
5.一種基于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的二維靜電振鏡的制作方法，此方法包括以下步驟準(zhǔn)備一種振鏡層襯底；使用掩模(210)在該襯底上刻蝕加強(qiáng)梁(203)的凹槽；去除掩模(210)；使用表面生長(zhǎng)或沉積工藝在該襯底兩面制作薄膜；使用掩模(211)對(duì)下層薄膜進(jìn)行刻蝕；以下層薄膜為掩模，對(duì)該襯底進(jìn)行刻蝕；使用掩模(212)刻蝕上層薄膜，制作出所需振鏡形狀；去除掩模(212)；在上層薄膜上蒸鍍或?yàn)R射一層導(dǎo)電反光膜；準(zhǔn)備一種驅(qū)動(dòng)層絕緣襯底；使用掩模(110)在該襯底表面制作導(dǎo)電電極；去除掩模(110)；將驅(qū)動(dòng)層與振鏡層對(duì)準(zhǔn)后鍵合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其振鏡層還可以使用掩模(211、212)同時(shí)對(duì)上下層薄膜進(jìn)行刻蝕，然后再以上下層薄膜為掩模，對(duì)襯底進(jìn)行刻蝕。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其驅(qū)動(dòng)層襯底還可以使用導(dǎo)體或半導(dǎo)體，并對(duì)其進(jìn)行表面絕緣處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其襯底還可以由一種P型硅材料制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或8所述的方法，其驅(qū)動(dòng)電極還可以使用通過(guò)掩模在P型硅襯底上滲入適量N型雜質(zhì)的方法，直接在襯底上制得。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其驅(qū)動(dòng)層還可以使用印刷電路板制作，此方法不需要準(zhǔn)備驅(qū)動(dòng)層襯底，以及其后續(xù)工作，將做好的振鏡層與印刷電路板對(duì)齊后粘合即可。
全文摘要
本發(fā)明提供一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)二維振鏡及其制作方法，可用于小功率快速激光掃描，如條碼掃描、打印機(jī)、舞臺(tái)激光、激光投影機(jī)等。該系統(tǒng)使用簡(jiǎn)潔的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)工藝制作，以靜電作為驅(qū)動(dòng)力，可在一個(gè)有特殊結(jié)構(gòu)的振鏡上同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)維度(自由度)的振動(dòng)。由于該系統(tǒng)的所有振動(dòng)部分只有用于反射激光的導(dǎo)電鏡面，從而有效的減小了振鏡系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、體積以及能耗，也進(jìn)一步增加了掃描的速度和掃描的靈活性。
文檔編號(hào)G02B26/10GK1710459SQ20051008395
公開(kāi)日2005年12月21日 申請(qǐng)日期2005年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月15日
發(fā)明者李凌 申請(qǐng)人:李凌