一种基于键合工艺的三层连续面型MEMS变形镜的制作工艺

摘要

一种基于键合工艺的三层连续面型MEMS变形镜的制作工艺，主要包括在SOI晶片上表面干法刻蚀出释放孔，将SOI晶片中间氧化层进行部分释放，对SOI晶片下表面进行湿法刻蚀，并在另一块基片(硅片或玻璃上)上沉积金属作为电极结构，最后将该基片与SOI晶片进行键合。其特征在于将体硅微加工工艺和表面微加工工艺相结合，将体硅工艺加工得到的上面两层结构和采用表面微加工得到的下电极结构层进行键合，得到的三层微机械结构。本发明是一种基于键合工艺的三层连续面型的MEMS变形镜，其制作工艺过程相对容易，解决了传统连续表面微机械变形镜通过三层表面微加工加工难度大的缺点，而且加工出的变形镜可得到大的离面位移，并通过加入氮化硅绝缘层消除静电拉入导致短路的缺陷，可广泛适用于光通讯及自适应光学领域。

主权项

一种基于键合工艺的三层连续面型MEMS变形镜的制作工艺，其特征在于步骤如下：(1)取一块玻璃或硅片作为基底；(2)光刻并刻蚀，在基底上形成0.3～2.0微米深的槽；(3)沉积0.3～2.0微米厚的多晶硅或非晶硅或金属薄膜，然后光刻并刻蚀，刻蚀深度等于这层薄膜的厚度，形成变形镜的下电极和引线；(4)沉积厚度为0.1～1.0微米的氮化硅薄膜，然后光刻并刻蚀，刻蚀深度等于这层薄膜的厚度，使得氮化硅薄膜将下电极覆盖，从而避免静电拉入效应对器件造成短路的损害；(5)取一块SOI晶片，晶片的硅结构层厚度是0.3～20.0微米，氧化层厚度是0.3～10微米，硅基底厚度为300～1000微米，或者在厚300‑1000微米的普通硅片硅基底的上表面热氧化一层厚0.3～10微米的氧化层，然后在氧化层上表面键合一块硅片并将这块硅片用机械或化学的方法减薄到0.3～20微米厚并将其磨平；(6)对步骤(5)得到的晶片上下表面都沉积两层二氧化硅和两层氮化硅，顺序是二氧化硅→氮化硅→二氧化硅→氮化硅，为后续的湿法刻蚀或干法刻蚀做准备；(7)对步骤(6)得到的结构下表面进行两次光刻和刻蚀，形成台阶状的结构，为后续的湿法刻蚀做准备；(8)以步骤(7)得到的台阶状的氮化硅和二氧化硅为掩膜进行湿法或干法刻蚀硅基底，刻蚀至距离硅基底的上表面12～52微米处停止；(9)然后将步骤(8)所得的结构湿法或干法刻蚀掉一层氮化硅和二氧化硅，以剩余的氮化硅和二氧化硅作掩膜进行湿法或干法刻蚀硅基底，深度为10～50微米；(10)将步骤(9)中所得到的结构上下表面剩余的二氧化硅和氮化硅用湿法或干法刻蚀除掉；(11)将步骤(3)中得到的结构的上表面和步骤(10)中得到的结构的下表面进行熔融键合或阳极键合或低温键合；(12)对步骤(10)中得到的结构的上表面进行光刻并刻蚀，形成释放孔，然后将释放孔下面的氧化层释放，只保留从上向下看将第一层和第二层连接的连接体。