[发明专利]一种微机电系统及其制备方法

说明书

本发明提供了一种微机电系统MEMS装置，包括：第一固定梳齿，第二固定梳齿，支撑梁，活动平台和活动梳齿；其中：所述第一固定梳齿和第二固定梳齿固定在基板上，所述第一固定梳齿和第二固定梳齿之间电学隔离；所述支撑梁的两端固定在基板上，所述活动平台连接在支撑梁上；所述活动梳齿连接在所述活动平台上，并与所述第一固定梳齿和第二固定梳齿形成三层梳齿结构。这样的结构提高了MEMS装置的驱动效率。

技术领域

本发明涉及微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS)领域，尤其涉及一种MEMS装置及其制备方法。

背景技术

微机电系统MEMS器件广泛应用于光通信、消费电子等领域。其原理是，利用加载在MEMS器件驱动结构上的电势差产生静电力和力矩，驱动MEMS器件上的活动部件转动或平动。MEMS器件的驱动结构包括平板结构和梳齿结构等。

平板结构的MEMS如图1左边所示，其活动平台通过两侧的支撑梁连接到固定锚点，活动平台下方有两个固定电极，与活动平台构成平板电容，其中活动平台为平板电容的上电极，固定电极为下电极。将活动平台通过支撑梁和锚点接地，并在固定电极上施加恒定或者周期性变化的静电偏置电压，上下电极之间的电势差形成静电力和力矩，驱动活动平台绕支撑梁旋转。梳齿结构的MEMS如图1右边所示，活动平台两侧连接有活动梳齿，分别对应下方的两个固定梳齿。将活动梳齿接地，并在固定梳齿上施加恒定或者周期性变化的静电偏置电压，活动梳齿与固定梳齿之间的电势差形成静电力矩，驱动活动平台绕支撑梁旋转。

发明内容

本发明实施例提供一种微机电系统MEMS装置及其制备方法，提高了MEMS装置的驱动效率，提升了可靠性，扩大了MEMS装置的应用范围。

第一方面，本发明实施例提供了一种微机电系统MEMS装置，包括：第一固定梳齿，第二固定梳齿，支撑梁，活动平台和活动梳齿；其中：第一固定梳齿和第二固定梳齿固定在基板上，第一固定梳齿和第二固定梳齿之间电学隔离；支撑梁的两端固定在基板上，活动平台连接在支撑梁上；活动梳齿连接在活动平台上，并与第一固定梳齿和第二固定梳齿形成三层梳齿结构。三层梳齿结构提高了MEMS装置的驱动效率，减小了一定力矩下所需的驱动电压。

在一个可能的设计中，MEMS装置包括两组三层梳齿结构，分别位于支撑梁的左侧和右侧。从而进一步提高了驱动能力。

在又一个可能的设计中，第一固定梳齿用于在其与活动梳齿间施加第一电势差，第二固定梳齿用于在其与活动梳齿间施加第二电势差。从而进一步提高了驱动能力。

在又一个可能的设计中，活动平台上镀有金属反射层或介质反射层。从而可以更广泛应用于光通信系统、消费电子等领域。

在又一个可能的设计中，活动平台的形状为矩形、多边形、圆形，或椭圆形。不同的平台形状扩大了MEMS装置的应用范围。

在又一个可能的设计中，第一固定梳齿用于在其与活动梳齿间施加电势差，第二固定梳齿用于通过其与活动梳齿间的电容测量活动平台的旋转角度。从而进一步扩大了MEMS装置的应用范围。

在又一个可能的设计中，支撑梁与基板之间电学隔离。从而避免了MEMS装置的的净电荷积累，提升MEMS装置长期稳定性。

在又一个可能的设计中，第一固定梳齿和第二固定梳齿之间通过第一绝缘层电学隔离，支撑梁与基板之间通过第二绝缘层电学隔离，第一绝缘层与第二绝缘层位于同一平面。这样有利于减小MEMS装置的体积，降低制备成本。

在又一个可能的设计中，活动梳齿连接在活动平台中与支撑梁垂直的边上，三层梳齿结构紧靠着支撑梁。这种结构有利于减小MEMS装置尺寸，有利于应用到微镜阵列。

在又一个可能的设计中，MEMS装置包括两组三层梳齿结构，位于支撑梁的同一侧，两组三层梳齿结构分别用于控制活动平台。从而有利于提高驱动活动平台的灵活性。