本發(fā)明涉及微鏡，特別涉及一種壓電mems微鏡及制造方法。

背景技術(shù)：

1、壓電mems微鏡結(jié)合了壓電驅(qū)動和位置傳感功能，利用壓電材料在電場中產(chǎn)生應(yīng)力形變來驅(qū)動微鏡發(fā)生轉(zhuǎn)動，而為了實(shí)現(xiàn)對于轉(zhuǎn)動角度更精準(zhǔn)快速的反饋控制。

2、現(xiàn)有技術(shù)中壓電mems微鏡通常采用壓阻檢測的方式，首先在需要檢測旋轉(zhuǎn)的位置上埋入可變電阻形成惠斯通電橋，通過檢測物體發(fā)生形變使得壓變電阻的阻值發(fā)生變化，最終經(jīng)過數(shù)據(jù)處理可得到微鏡的偏轉(zhuǎn)角度等信息，然而此類壓電mems微鏡存在兩方面的問題，一方面是壓阻變化小，對于細(xì)微形變的探測不夠明顯，一旦阻值變化比較細(xì)微的時(shí)候，其檢測精度就很難達(dá)到要求；另一方面是在進(jìn)行微鏡制造之前需要增加多次注入以及退火等多個步驟，影響制造工藝的兼容性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種壓電mems微鏡及制造方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)壓電mems微鏡采用壓阻檢測的方式，無法檢測細(xì)微的阻值變化，檢測精度小且制造工藝復(fù)雜，兼容性差的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明一方面提供了一種壓電mems微鏡的制造方法，包括：

3、制作soi基底；

4、在所述soi基底上沉積多層金屬層和多層壓電材料層，形成多層堆疊結(jié)構(gòu)，并對所述多層堆疊結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕，使得所述多層堆疊結(jié)構(gòu)呈階梯狀；

5、對所述soi基底遠(yuǎn)離所述多層堆疊結(jié)構(gòu)一側(cè)進(jìn)行深硅刻蝕，使得所述soi基底形成鏤空結(jié)構(gòu)。

6、可選的，所述soi基底包括由下至上依次排列的底層硅、絕緣層和頂層硅；所述制作soi基底，包括：

7、選取硅晶圓作為所述soi基底的底層硅；

8、利用熱氧化工藝在所述底層硅的上表面形成一層氧化硅，作為所述soi基底的絕緣層；

9、在達(dá)到預(yù)設(shè)溫度條件下，將另一硅晶圓與所述絕緣層鍵合，形成所述soi基底的頂層硅，并將所述頂層硅打磨至預(yù)設(shè)厚度。

10、可選的，所述在所述soi基底上沉積多層金屬層和多層壓電材料層，形成多層堆疊結(jié)構(gòu)，包括：

11、在所述soi基底上由下至上依次沉積第一金屬層、第一壓電材料層、第二金屬層、第二壓電材料層和第三金屬層，形成多層堆疊結(jié)構(gòu)。

12、可選的，所述第一壓電材料層和所述第二壓電材料層中的壓電材料包括鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛、改性鋯鈦酸鉛、偏鈮酸鉛、鈮酸鉛鋇鋰和改性鈦酸鉛。

13、可選的，所述第一金屬層、所述第二金屬層和所述第三金屬層采用磁控濺射或金屬蒸鍍的方式進(jìn)行沉積；

14、所述第一壓電材料層和所述第二壓電材料層采用磁控濺射或溶膠凝膠的方式進(jìn)行沉積。

15、可選的，所述對所述多層堆疊結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕，使得所述多層堆疊結(jié)構(gòu)呈階梯狀，包括：

16、采用干法刻蝕或濕法刻蝕的方式對所述多層堆疊結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕，使得所述多層堆疊結(jié)構(gòu)呈階梯狀。

17、可選的，所述對所述多層堆疊結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕，使得所述多層堆疊結(jié)構(gòu)呈階梯狀，還包括：

18、分別對所述第一壓電材料層和所述第二金屬層進(jìn)行刻蝕，使得所述第一壓電材料層與所述第二金屬層的長度相同，其中，所述第二金屬層的長度小于所述第一金屬層的長度；

19、分別對所述第二壓電材料層和所述第三金屬層進(jìn)行刻蝕，使得所述第二壓電材料層與所述第三金屬層的長度相同，其中，所述第三金屬層的長度小于所述第二金屬層的長度。

20、可選的，所述對所述soi基底遠(yuǎn)離所述多層堆疊結(jié)構(gòu)一側(cè)進(jìn)行深硅刻蝕，使得所述soi基底形成鏤空結(jié)構(gòu)，包括：

21、保留所述soi基底的頂層硅，對位于所述soi基底中心處的所述底層硅和所述絕緣層進(jìn)行深硅刻蝕，以使所述soi基底形成鏤空結(jié)構(gòu)。

22、本發(fā)明另一方面提供了一種壓電mems微鏡，基于上述任一項(xiàng)所述的壓電mems微鏡的制造方法制造而成，包括soi基底和多層堆疊結(jié)構(gòu)；

23、所述多層堆疊結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述soi基底的上表面，所述多層堆疊結(jié)構(gòu)包括由下至上依次排列的第一金屬層、第一壓電材料層、第二金屬層、第二壓電材料層和第三金屬層，其中，所述第三金屬層的長度小于所述第二金屬層的長度，所述第二金屬層的長度小于所述第一金屬層的長度，且所述第一壓電材料層與所述第二金屬層的長度相同，所述第二壓電材料層與所述第三金屬層的長度相同；

24、所述soi基底包括由下至上依次排列的底層硅、絕緣層和頂層硅，且在所述絕緣層和所述底層硅的中心處為鏤空結(jié)構(gòu)。

25、可選的，所述第一金屬層、所述第一壓電材料層和所述第二金屬層構(gòu)成壓電驅(qū)動層，通過所述第一金屬層和所述第二金屬層施加激勵電壓使得所述第一壓電材料層發(fā)生形變；

26、所述第二金屬層、所述第二壓電材料層和所述第三金屬層構(gòu)成壓電自反饋層，所述第二壓電材料層基于所述第一壓電材料層的形變發(fā)生形變，進(jìn)而產(chǎn)生電勢差且生成自反饋信號，并將所述自反饋信號通過所述第二金屬層和所述第三金屬層輸出。

27、本發(fā)明提供的壓電mems微鏡及制造方法，通過在soi基底上沉積多層金屬層和壓電材料層形成多層堆疊結(jié)構(gòu)，提高了微鏡整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐用性，并且刻蝕后所形成的階梯狀多層堆疊結(jié)構(gòu)不僅提高微鏡的機(jī)械強(qiáng)度和可靠性，還提供更大的驅(qū)動面積，增加驅(qū)動效率，使微鏡能夠更快地響應(yīng)電信號的變化，深硅刻蝕形成的鏤空結(jié)構(gòu)減輕了微鏡的質(zhì)量，提高了微鏡的機(jī)械性能和響應(yīng)速度；基于多層堆疊結(jié)構(gòu)中多層壓電材料層所形成的自反饋控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測微鏡的位置，并自動調(diào)整驅(qū)動電壓使得壓電mems微鏡在工作時(shí)可以獲得更靈敏的反饋信號，實(shí)現(xiàn)對于微鏡自身狀態(tài)的精準(zhǔn)控制與矯正；同時(shí)，制造方法中涉及到的制作soi基底、金屬和壓電材料的沉積、刻蝕技術(shù)以及深硅刻蝕技術(shù)等技術(shù)本身已經(jīng)廣泛應(yīng)用于mems器件的制造中，采用成熟的材料和工藝流程，以及與現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備的高度兼容性，確保了對現(xiàn)行工藝的最大兼容。

28、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

29、下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

技術(shù)特征：

1.一種壓電mems微鏡的制造方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電mems微鏡的制造方法，其特征在于，所述soi基底包括由下至上依次排列的底層硅、絕緣層和頂層硅；所述制作soi基底，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電mems微鏡的制造方法，其特征在于，所述在所述soi基底上沉積多層金屬層和多層壓電材料層，形成多層堆疊結(jié)構(gòu)，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電mems微鏡的制造方法，其特征在于，所述第一壓電材料層和所述第二壓電材料層中的壓電材料包括鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛、改性鋯鈦酸鉛、偏鈮酸鉛、鈮酸鉛鋇鋰和改性鈦酸鉛。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電mems微鏡的制造方法，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電mems微鏡的制造方法，其特征在于，所述對所述多層堆疊結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕，使得所述多層堆疊結(jié)構(gòu)呈階梯狀，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求3或6所述的壓電mems微鏡的制造方法，其特征在于，所述對所述多層堆疊結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕，使得所述多層堆疊結(jié)構(gòu)呈階梯狀，還包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電mems微鏡的制造方法，其特征在于，所述對所述soi基底遠(yuǎn)離所述多層堆疊結(jié)構(gòu)一側(cè)進(jìn)行深硅刻蝕，使得所述soi基底形成鏤空結(jié)構(gòu)，包括：

9.一種壓電mems微鏡，其特征在于，基于如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的壓電mems微鏡的制造方法制造而成，包括soi基底和多層堆疊結(jié)構(gòu)；

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的壓電mems微鏡，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種壓電MEMS微鏡及制造方法，涉及微鏡技術(shù)領(lǐng)域，包括制作SOI基底；在SOI基底上沉積多層金屬層和多層壓電材料層，形成多層堆疊結(jié)構(gòu)，并對多層堆疊結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕，使得多層堆疊結(jié)構(gòu)呈階梯狀；對SOI基底遠(yuǎn)離多層堆疊結(jié)構(gòu)一側(cè)進(jìn)行深硅刻蝕，使得SOI基底形成鏤空結(jié)構(gòu)。本申請?zhí)峁┑膲弘奙EMS微鏡制造方法，形成多層堆疊結(jié)構(gòu)，提高了微鏡整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐用性，在提高微鏡的機(jī)械強(qiáng)度和可靠性的同時(shí)還提供更大的驅(qū)動面積，增加驅(qū)動效率，使微鏡能夠更快地響應(yīng)電信號的變化；制造方法中涉及到的工藝步驟已經(jīng)廣泛應(yīng)用于MEMS器件的制造中，確保了對現(xiàn)行工藝的最大兼容。

技術(shù)研發(fā)人員：汪元杰,唐楊,張曉偉,翟凡均,解婧,李超波
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院微電子研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9