專利名稱：一種mems微鏡雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的制作方法及光開(kāi)關(guān)的制作方法
一種MEMS微鏡雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的制作方法及光開(kāi)關(guān)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于微機(jī)電系統(tǒng)領(lǐng)域，涉及一種MEMS微鏡雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的制作方法及包含由該方法制得的雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的光開(kāi)關(guān)。
背景技術(shù)：
MEMS (Micro-electro-mechanical systems),即微機(jī)電系統(tǒng),是利用微加工技術(shù)制造出來(lái)的各種微型器件或系統(tǒng)，主要包括微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器和相應(yīng)的處理電路等，它是在融合多種微細(xì)加工技術(shù)，并應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)的最新成果的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的高科技前沿學(xué)科。相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械，MEMS器件尺寸更小，最大的不超過(guò)lcm，甚至僅僅為幾μ m ;故采用與集成電路(IC)類似的生成技術(shù)，利用IC生產(chǎn)中的成熟技術(shù)與工藝， 進(jìn)行批量生產(chǎn)，性價(jià)比相對(duì)于傳統(tǒng)“機(jī)械”制造技術(shù)會(huì)大幅度提高。MEMS器件借助成熟的半導(dǎo)體生產(chǎn)技術(shù)，采用硅等材料作為載體，促進(jìn)各式各樣的新型微型化傳感器與驅(qū)動(dòng)器的蓬勃發(fā)展。隨著器件的微型化，MEMS技術(shù)被廣泛用于微型投影儀，光開(kāi)關(guān)，光可變衰減器，微型光譜儀，微型光學(xué)探頭等。
其中的光開(kāi)關(guān)是一種具有一個(gè)或多個(gè)可選的傳輸端口，是對(duì)光傳輸線路或集成光路中的光信號(hào)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換或邏輯操作的光學(xué)器件。隨著光纖通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，對(duì)光無(wú)源器件包括光開(kāi)關(guān)的需求越來(lái)越大，其中光開(kāi)關(guān)用來(lái)重新配置光網(wǎng)絡(luò)或增加其可靠性。 目前研究把MEMS技術(shù)用在制造光開(kāi)關(guān)上面，可提高光開(kāi)關(guān)的性能，同時(shí)減小器件的體積、 成本，最為重要的一點(diǎn)是它可以把光開(kāi)關(guān)做在一塊娃片上，能夠大規(guī)模集成光開(kāi)關(guān)陣列。
目前光開(kāi)關(guān)有單穩(wěn)態(tài)與雙穩(wěn)態(tài)兩種，其中，單穩(wěn)態(tài)光開(kāi)關(guān)是當(dāng)光開(kāi)關(guān)的供電電源切斷后，光開(kāi)關(guān)的狀態(tài)始終倒換到默認(rèn)通道，而雙穩(wěn)態(tài)光開(kāi)關(guān)當(dāng)切斷電源后，光開(kāi)關(guān)的狀態(tài)停留在斷電前的通道；相對(duì)來(lái)說(shuō)，單穩(wěn)態(tài)光開(kāi)關(guān)比雙穩(wěn)態(tài)光開(kāi)關(guān)原理復(fù)雜，功耗大。
為實(shí)現(xiàn)光開(kāi)關(guān)的雙穩(wěn)態(tài)，采用一種彈性結(jié)構(gòu)，它在外力作用下發(fā)生彈性變形，外力撤銷時(shí)不會(huì)回復(fù)至初始狀態(tài)，而是穩(wěn)定在另外一個(gè)狀態(tài)，稱這種結(jié)構(gòu)為雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)或雙穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)只需要輸入完成切換狀態(tài)的能量，不需要繼續(xù)輸入能量就能維持在兩個(gè)狀態(tài)中的任意一個(gè)狀態(tài)，從而達(dá)到節(jié)能的目的。
現(xiàn)有專利文獻(xiàn)CN 101654216A公開(kāi)的弧形MEMS柔順雙穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)，包括弧形梁、柔性彈簧、集中質(zhì)量塊和基座，其中，集中質(zhì)量塊固定設(shè)置于弧形梁的正中心，弧形梁的兩端分別與兩個(gè)相同結(jié)構(gòu)的柔性彈簧的一端相連，兩個(gè)柔性彈簧的另一端分別與兩個(gè)相同結(jié)構(gòu)的基座相連。在該發(fā)明中，其利用初始弧形MEMS結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)來(lái)雙穩(wěn)態(tài)中的初始狀態(tài)，通過(guò)外力切換至另一個(gè)狀態(tài)位置。盡管上述結(jié)構(gòu)也可以實(shí)現(xiàn)雙穩(wěn)態(tài)效果，但是在切換過(guò)程中，仍需要外力的輔助作用才可以完成狀態(tài)切換，操作相對(duì)復(fù)雜，可靠性較低，也會(huì)影響裝置的響應(yīng)速度。同時(shí)，該雙穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)的制作需要兩個(gè)掩膜版，制作后僅是一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)的機(jī)構(gòu)，并沒(méi)有能同時(shí)制作出光路開(kāi)關(guān)所需的鏡面及基座，使得在使用過(guò)程中還需要再加工或再裝配等工序，給使用帶來(lái)不便。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提出一種制作結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度快，可靠性高、耗能低的 MEMS微鏡雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的方法，該制作工藝簡(jiǎn)單易行，且微鏡面與直梁驅(qū)動(dòng)臂、基座一體成型，制作精度更高。
本發(fā)明的目的之二在于提出一種光開(kāi)關(guān)，該光開(kāi)關(guān)的雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)通過(guò)上述方法制作得到，該MEMS微鏡雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的光開(kāi)關(guān)操作方便，無(wú)需外力作用即可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)狀態(tài)的切換，能耗低。
為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種MEMS微鏡雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟
步驟A :在清洗好的高阻態(tài)硅片的正面沉積第一層電介質(zhì)薄膜材料，并刻蝕形成驅(qū)動(dòng)臂中的第一材料結(jié)構(gòu)層；
步驟B:在第一材料結(jié)構(gòu)層上蒸發(fā)第一層金屬薄膜材料，并刻蝕形成金屬層，該金屬層為焊盤與驅(qū)動(dòng)臂中的一層材料結(jié)構(gòu)，該金屬層與步驟A中形成的第一層材料結(jié)構(gòu)層形成驅(qū)動(dòng)臂；
步驟C :在步驟B中形成的金屬層上濺射第二層金屬薄膜，并采用刻蝕或剝離工藝形成微鏡面；
步驟D :以微鏡面作為掩膜，在高阻態(tài)硅片的背面進(jìn)行深硅刻蝕，并形成一空腔， 該空腔位于微鏡面與驅(qū)動(dòng)臂的下方；
步驟E :在高阻態(tài)硅片的正面進(jìn)行深硅刻蝕，并無(wú)需對(duì)其掩膜，以形成直梁雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)；
步驟F :刻蝕完成后，冷卻至室溫，形成雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的初始狀態(tài)。
進(jìn)一步地，所述步驟A中的沉積的方式為PECVD，刻蝕的方法為干法或濕法刻蝕。
進(jìn)一步地，所述步驟A中的第一層電介質(zhì)薄膜的材料為Si02。
進(jìn)一步地，所述步驟B中的金屬層為焊盤與驅(qū)動(dòng)臂結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)體層，該金屬層的材料為Al。
進(jìn)一步地，所述步驟B中的刻蝕的方法為干法刻蝕。
進(jìn)一步地，所述步驟C中的第二層金屬薄膜的材料為Au。
進(jìn)一步地，所述步驟F中形成的雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的初始狀態(tài)為雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的第一穩(wěn)定狀態(tài)，所述雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的初始高度與雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度之比，即h/L大于3。
進(jìn)一步地，所述雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的初始高度與雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度之比，即h/L大于6。
一種具有由上述方法制作得到的MEMS微鏡雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的光開(kāi)關(guān)，包括雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，所述雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)置于驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的上方。
進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)或者線圈驅(qū)動(dòng)方式。
本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明提出的一種MEMS微鏡雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟，步驟A :在清洗好的高阻態(tài)硅片的正面沉積第一層電介質(zhì)薄膜材料，并刻蝕形成驅(qū)動(dòng)臂中的第一材料結(jié)構(gòu)層；步驟B :在第一材料結(jié)構(gòu)層上蒸發(fā)第一層金屬薄膜材料，并刻蝕形成金屬層，該金屬層為焊盤與驅(qū)動(dòng)臂中的一層材料結(jié)構(gòu)，該金屬層與步驟A中形成的第一層材料結(jié)構(gòu)層形成驅(qū)動(dòng)臂；步驟C :在步驟B中形成的金屬層上濺射第二層金屬薄膜， 并采用刻蝕或剝離工藝形成微鏡面；步驟D :以微鏡面作為掩膜，在高阻態(tài)硅片的背面進(jìn)行深硅刻蝕，并形成一空腔，該空腔位于微鏡面與驅(qū)動(dòng)臂的下方；步驟E :在高阻態(tài)硅片的正面進(jìn)行深硅刻蝕，并無(wú)需對(duì)其掩膜，以形成直梁雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)；步驟F :刻蝕完成后，冷卻至室溫，形成雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的初始狀態(tài)。該方法通過(guò)一體成型方式成型雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)、微鏡面及基座，操作簡(jiǎn)便，且加工效率高；本發(fā)明還提出一種具有由上述方法制作得到的MEMS微鏡雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的光開(kāi)關(guān)，包括雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，所述雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)置于驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的上方。 進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)或者線圈驅(qū)動(dòng)方式。其中，雙層梁結(jié)構(gòu)上采用膨脹率不同的兩種材料，使其在加熱冷卻后自然形成第一穩(wěn)定狀態(tài)的結(jié)構(gòu)，無(wú)需能量維持其狀態(tài)，降低了功耗；通過(guò)采用電磁驅(qū)動(dòng)的方式，實(shí)現(xiàn)光開(kāi)關(guān)在第一穩(wěn)定狀態(tài)與第二穩(wěn)定狀態(tài)之間的切換，且基于電磁驅(qū)動(dòng)方式，使得雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)組件響應(yīng)速度快，該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高、能耗低；利用半導(dǎo)體批量生產(chǎn)，單個(gè)器件成本低。


圖I是本發(fā)明一種MEMS微鏡雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的制作流程圖2是由圖I的方法制作得到的MEMS微鏡雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)；
圖3是圖2中MEMS微鏡雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的A-A截面圖4是本發(fā)明的光開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中
I、雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)；2、基底；3、空腔；4、第一穩(wěn)定狀態(tài)；5、第二穩(wěn)定狀態(tài)；6、制作狀態(tài)； 7、驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)；11、驅(qū)動(dòng)臂；12、微鏡面；h、雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的初始高度；L、雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施方式
來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
如圖I 3所示，一種MEMS微鏡雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟
步驟A :在清洗好的高阻態(tài)硅片的正面沉積第一層電介質(zhì)薄膜材料，并刻蝕形成驅(qū)動(dòng)臂11中的第一材料結(jié)構(gòu)層；
步驟B :在第一材料結(jié)構(gòu)層上蒸發(fā)第一層金屬薄膜材料，并刻蝕形成金屬層，該金屬層為焊盤與驅(qū)動(dòng)臂11中的一層材料結(jié)構(gòu)，該金屬層與步驟A中形成的第一層材料結(jié)構(gòu)層形成驅(qū)動(dòng)臂11 ;
步驟C :在步驟B中形成的金屬層上濺射第二層金屬薄膜，并采用刻蝕或剝離工藝形成微鏡面12 ；
步驟D 以微鏡面12作為掩膜，在高阻態(tài)硅片的背面進(jìn)行深硅刻蝕，并形成一空腔，該空腔位于微鏡面12與驅(qū)動(dòng)臂11的下方；
步驟E :在高阻態(tài)硅片的正面進(jìn)行深硅刻蝕，并無(wú)需對(duì)其掩膜，以形成直梁雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)；
步驟F :刻蝕完成后，冷卻至室溫，形成雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的初始狀態(tài)。
其中，所述步驟A中的沉積的方式為PECVD，刻蝕的方法為干法或濕法刻蝕。
其中，所述步驟A中的第一層電介質(zhì)薄膜的材料為SiO2。
其中，所述步驟B中的金屬層為焊盤與驅(qū)動(dòng)臂中的導(dǎo)體層，該金屬層的材料為Al。
其中，所述步驟B中的刻蝕的方法為干法刻蝕。
其中，所述步驟C中的第二層金屬薄膜的材料為Au。
其中，所述步驟F中形成的雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)I的初始狀態(tài)為雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)I的第一穩(wěn)定狀態(tài)4，所述雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)I的初始高度與雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)I的長(zhǎng)度之比，即h/L大于3。
優(yōu)選的，所述雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)I的初始高度與雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)I的長(zhǎng)度之比，即h/L大于 6。
進(jìn)一步地，所述步驟A與步驟B的操作過(guò)程可以調(diào)換，即先制作金屬層，再沉積第一層電介質(zhì)薄膜材料，刻蝕以形成驅(qū)動(dòng)臂11，使得操作過(guò)程更加簡(jiǎn)便。
具體的，雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)I的驅(qū)動(dòng)臂11為步驟A中的第一層電介質(zhì)薄膜材料和步驟B 中的第一層金屬薄膜材料組成，該第一層金屬薄膜為Al,第一層電介質(zhì)薄膜材料為SiO2,上述兩種材料的熱膨脹系數(shù)不同，加熱雙層的雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)臂11再冷卻時(shí)，雙層結(jié)構(gòu)將會(huì)向著熱膨脹系數(shù)高的一側(cè)收縮，收縮便形成應(yīng)力。而雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)I在制作的過(guò)程中，由于制作溫度高于室溫，制作過(guò)程中，雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的制作狀態(tài)6為直梁結(jié)構(gòu)，可以精確控制蒸發(fā)和濺射薄膜的厚度，也使得操作方便，制作成本低；當(dāng)制作完成冷卻至室溫時(shí)，雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)臂11將向著熱膨脹系數(shù)高的一方收縮形成應(yīng)力，該應(yīng)力使得雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)自然形成第一穩(wěn)定狀態(tài)4與第二穩(wěn)定狀態(tài)5之中的一個(gè)狀態(tài)，無(wú)需施加外力來(lái)完成；并通過(guò)控制雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的初始高度與雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度之比大于6，使得雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)在第一穩(wěn)定狀態(tài)4與第二穩(wěn)定狀態(tài)5之間的切換容易，并保證響應(yīng)速度。
上述制作過(guò)程通過(guò)沉積、蒸發(fā)、濺射、深硅刻蝕等工藝步驟，一體成型雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)臂11、微鏡面12及基底2，使得操作簡(jiǎn)便，加工效率高，且進(jìn)一步提高加工精度。
如圖4所示，一種具有由上述方法制作得到的MEMS微鏡雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的光開(kāi)關(guān)，包括雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)I及驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)7，所述雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)I設(shè)置于驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)7的上方。由于雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)臂11與其一體成型的基底連接，并在驅(qū)動(dòng)臂11與微鏡面12的下方制作成一空腔結(jié)構(gòu)，將驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)7設(shè)置在該空腔與基底下方，驅(qū)動(dòng)臂11可以在驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)7上方的空間收縮變形，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)穩(wěn)態(tài)之間的切換。
其中，所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)7的驅(qū)動(dòng)方式磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)或者線圈驅(qū)動(dòng)方式。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)7的驅(qū)動(dòng)方式為磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)方式，優(yōu)選的，該驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)7為永磁鐵，永磁鐵設(shè)置于雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)I的下方，當(dāng)給雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)通電，由于永磁鐵的磁性作用，產(chǎn)生磁場(chǎng)力F，在磁場(chǎng)力F的作用下，產(chǎn)生垂直于雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的向下或向上的力，使結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，切換到第二穩(wěn)定狀態(tài)5，停止通電后，結(jié)構(gòu)保持在該狀態(tài)，完成切換。 如需切換至第一穩(wěn)定狀態(tài)4時(shí)，只需改變電流的方向，進(jìn)而改變磁場(chǎng)力的方向，使得結(jié)構(gòu)受力切換至第一穩(wěn)定狀態(tài)4。無(wú)論是在第一穩(wěn)定狀態(tài)4或者第二穩(wěn)定狀態(tài)5，該結(jié)構(gòu)都無(wú)需外力的支撐即可維持其狀態(tài)，大大降低了功耗。
作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方式，驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)7的驅(qū)動(dòng)方式為線圈驅(qū)動(dòng)方式，將線圈設(shè)置于雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)I的周圍，在該雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的背面設(shè)置磁性材料，優(yōu)選的，該磁性材料可以通過(guò)組裝方式組裝或者電鍍工藝與雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)結(jié)合，并將磁性材料磁化；通過(guò)改變通過(guò)線圈的電流方向即可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)穩(wěn)態(tài)之間的切換。
在本發(fā)明中，第一穩(wěn)定狀態(tài)4與第二穩(wěn)定狀態(tài)5所對(duì)應(yīng)的微鏡面12的位置不同， 將形成不同的光路，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)開(kāi)與關(guān)的不同效果。
該雙穩(wěn)態(tài)光開(kāi)關(guān)采用磁場(chǎng)或線圈驅(qū)動(dòng)，使得光開(kāi)關(guān)響應(yīng)速度塊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高；利用半導(dǎo)體批量生產(chǎn)工藝，單個(gè)器件成本低。
以上結(jié)合具體實(shí)施例描述了本發(fā)明的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它具體實(shí)施方式
，這些方式都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種MEMS微鏡雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟A :在清洗好的高阻態(tài)硅片的正面沉積第一層電介質(zhì)薄膜材料，并刻蝕形成驅(qū)動(dòng)臂中的第一材料結(jié)構(gòu)層； 步驟B :在第一材料結(jié)構(gòu)層上蒸發(fā)第一層金屬薄膜材料，并刻蝕形成金屬層，該金屬層為焊盤與驅(qū)動(dòng)臂中的一層材料結(jié)構(gòu)，該金屬層與步驟A中形成的第一層材料結(jié)構(gòu)層形成驅(qū)動(dòng)臂； 步驟C :在步驟B中形成的金屬層上濺射第二層金屬薄膜，并采用刻蝕或剝離工藝形成微鏡面； 步驟D :以微鏡面作為掩膜，在高阻態(tài)硅片的背面進(jìn)行深硅刻蝕，并形成一空腔，該空腔位于微鏡面與驅(qū)動(dòng)臂的下方； 步驟E :在高阻態(tài)硅片的正面進(jìn)行深硅刻蝕，并無(wú)需對(duì)其掩膜，以形成直梁雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)； 步驟F :刻蝕完成后，冷卻至室溫，形成雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的初始狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種MEMS微鏡雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述步驟A中的沉積的方式為PECVD，刻蝕的方法為干法或濕法刻蝕。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種MEMS微鏡雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述步驟A中的第一層電介質(zhì)薄膜的材料為SiO2。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種MEMS微鏡雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述步驟B中的金屬層為焊盤與驅(qū)動(dòng)臂中的導(dǎo)體層，該金屬層的材料為Al。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種MEMS微鏡雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述步驟B中的刻蝕的方法為干法刻蝕。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種MEMS微鏡雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述步驟C中的第二層金屬薄膜的材料為Au。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種MEMS微鏡雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述步驟F中形成的雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的初始狀態(tài)為雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的第一穩(wěn)定狀態(tài)，所述雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的初始高度與雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度之比，即h/L大于3。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種MEMS微鏡雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的制作方法,其特征在于,所述雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的初始高度與雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度之比，即h/L大于6。
9.一種具有由權(quán)利要求I至8任一方法制作得到的MEMS微鏡雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的光開(kāi)關(guān)，其特征在于，包括雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，所述雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)置于驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的上方。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)或者線圈驅(qū)動(dòng)方式。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種MEMS微鏡雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟高阻態(tài)硅片正面沉積第一層電介質(zhì)薄膜材料并刻蝕；蒸發(fā)第一層金屬薄膜材料，并刻蝕形成金屬層；濺射第二層金屬薄膜并刻蝕形成微鏡面；硅片背面深硅刻蝕，形成一空腔；高阻態(tài)硅片正面深硅刻蝕；刻蝕完成后，冷卻至室溫，形成雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的初始狀態(tài)。一種具有由上述方法制作得到的MEMS微鏡雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的光開(kāi)關(guān)，包括雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，所述雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)置于驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的上方。該制作工藝簡(jiǎn)單易行，且微鏡面與直梁驅(qū)動(dòng)臂、基座一體成型，制作精度更高；該光開(kāi)關(guān)操作方便，利用電磁驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)狀態(tài)之間的切換，響應(yīng)速度快，可靠性高，能耗低。
文檔編號(hào)B81B7/02GK102928977SQ20121040998
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者陳巧, 謝會(huì)開(kāi) 申請(qǐng)人:無(wú)錫微奧科技有限公司