本發明涉及微電子機械系統(mems)，具體的，涉及一種雙軸角度反饋的mems微鏡及其制備方法。

背景技術：

1、mems微鏡在工業和消費領域的應用越來越廣泛，如激光雷達、投影顯示、3d相機等。在溫濕度、振動沖擊等不穩定的環境因素影響下，mems微鏡的掃描精度會受到一定的影響甚至失效。因此，通過閉環控制反饋mems微鏡的偏轉角度，進而通過電路系統以控制微鏡偏轉角度保持一定的穩定性至關重要。

2、現有技術中，mems微鏡的偏轉角度監測通常有壓電反饋、電容反饋、光電反饋、壓阻反饋四種。其中，基于梳齒的電容反饋不需要任何額外的組件和封裝，也不需要額外的制作工藝，且易于集成。電容反饋通常有兩種方式：一種是同一組梳齒既做為驅動梳齒又做為電容反饋梳齒，這種方式對驅動信號的處理及解調難度極大；另一種是在器件的結構中設置獨立的驅動梳齒組和電容反饋梳齒組，通常獨立的驅動梳齒組和電容反饋梳齒組并列設置，兼容及集成性好，但這種方式通常犧牲了驅動梳齒組的數量即降低了mems微鏡的驅動力或對mems微鏡的性能產生一定的影響。因此，如何獨立設置驅動梳齒組和電容反饋梳齒組，同時不降低mems微鏡的驅動力或對mems微鏡的結構及性能沒有影響，電容反饋梳齒組和驅動梳齒組的設置及集成存在較大的難度。

3、因此，如何實現驅動梳齒組和電容反饋梳齒組的設置，同時不影響mems微鏡的結構及性能，如何實現驅動梳齒組和電容反饋梳齒組的兼容及集成性更高，是亟需解決的問題。

技術實現思路

1、鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明提供一種雙軸角度反饋的mems微鏡及其制備方法，mems微鏡中設置有梳齒結構，包括可動梳齒、固定驅動梳齒和固定反饋梳齒，其中，可動梳齒與固定驅動梳齒組成驅動梳齒組，可動梳齒與固定反饋梳齒組成反饋梳齒組。在不影響mems微鏡的性能、體積的前提下，本發明設計了一種易于兼容和集成的反饋梳齒組，并且反饋梳齒組的數量與驅動梳齒組的數量基本相同，使mems微鏡的反饋電容變化量更大，通過反饋電容的變化實現了更高精度的微鏡轉動角度閉環控制；另外，本發明提供的mems微鏡體積小、集成度高、制作技術完全兼容，更加節省成本，有助于進一步拓展mems微鏡的應用領域。

2、為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種雙軸角度反饋的mems微鏡，包括：

3、內框架與外框架，所述外框架位于所述內框架的外圍；

4、可動反射鏡，位于所述內框架內；

5、彈性梁，包括第一彈性梁及第二彈性梁，其中，所述第一彈性粱沿第一方向關于所述可動反射鏡對稱設置，連接所述內框架與所述可動反射鏡；所述第二彈性粱沿第二方向關于所述可動反射鏡對稱設置，連接所述內框架與所述外框架，所述第一方向與所述第二方向垂直；

6、梳齒結構，設置于所述內框架與所述可動反射鏡之間，以及所述內框架與所述外框架之間，用于驅動所述可動反射鏡分別以所述第一彈性梁、所述第二彈性梁為軸進行扭轉；

7、所述梳齒結構包括可動梳齒、固定驅動梳齒和固定反饋梳齒，其中，所述固定反饋梳齒位于所述固定驅動梳齒上方，所述固定反饋梳齒與所述可動梳齒位于同一平面，且所述固定驅動梳齒與所述可動梳齒在水平面上的投影交錯排列；在設置于所述內框架與所述可動反射鏡之間的梳齒結構中，所述固定驅動梳齒與所述內框架內側連接；在設置于所述內框架與所述外框架之間的梳齒結構中，所述固定驅動梳齒與所述外框架內側連接。

8、本發明還提供一種雙軸角度反饋的mems微鏡的制備方法，該方法用于制備上述mems微鏡，包括如下步驟：

9、提供一鍵合體結構，包括依次堆疊的襯底、第一器件層、第一絕緣層、第二器件層及第二絕緣層，且所述第一器件層中至少形成有固定驅動梳齒；

10、刻蝕所述第二絕緣層及所述第二器件層，于所述第二器件層中形成可動梳齒、固定反饋梳齒、可動反射鏡、第一彈性梁、第二彈性梁及下梳齒電極引線槽，其中，所述固定反饋梳齒與所述固定驅動梳齒同軸設置，所述固定驅動梳齒與所述可動梳齒在水平面上的投影交錯排列；

11、去除所述第二絕緣層及暴露出的所述第一絕緣層；

12、于所述可動反射鏡表面形成金屬反射層，于所述第二器件層的外框架表面形成可動梳齒電極和固定反饋梳齒電極，于所述下梳齒電極引線槽內形成顯露于所述外框架表面的下梳齒電極，不同電極之間相互隔離。

13、本發明提供的雙軸角度反饋的mems微鏡及其制備方法，至少具有以下有益效果：

14、本發明提供的mems微鏡中設置有梳齒結構，包括可動梳齒、固定驅動梳齒和固定反饋梳齒，其中，可動梳齒與固定驅動梳齒組成驅動梳齒組，可動梳齒與固定反饋梳齒組成反饋梳齒組。在不影響mems微鏡的性能、體積的前提下，本發明設計了一種易于兼容和集成的反饋梳齒組，并且反饋梳齒組的數量與驅動梳齒組的數量基本相同，使mems微鏡的反饋電容變化量更大，通過反饋電容的變化實現了更高精度的微鏡轉動角度閉環控制；另外，本發明提供的mems微鏡體積小、集成度高、制作技術完全兼容，更加節省成本，有助于進一步拓展mems微鏡的應用領域。

15、本發明提供的雙軸角度反饋的mems微鏡的制備方法同樣具有上述有益效果。

技術特征：

1.一種雙軸角度反饋的mems微鏡，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的雙軸角度反饋的mems微鏡，其特征在于，在設置于所述內框架與所述外框架之間的梳齒結構中，所述可動梳齒、所述固定驅動梳齒和所述固定反饋梳齒均沿所述第一方向延伸；在設置于所述內框架與所述可動反射鏡之間的梳齒結構中，所述可動梳齒、所述固定驅動梳齒和所述固定反饋梳齒均沿所述第二方向延伸。

3.根據權利要求1所述的雙軸角度反饋的mems微鏡，其特征在于，在所述第一方向和所述第二方向形成的投影平面上，所述固定反饋梳齒的長度小于或等于所述固定驅動梳齒的長度，所述固定反饋梳齒的寬度小于或等于所述固定驅動梳齒的寬度。

4.根據權利要求1所述的雙軸角度反饋的mems微鏡，其特征在于，所述固定驅動梳齒之間、所述固定反饋梳齒之間、所述固定反饋梳齒與所述可動梳齒之間具有隔離槽或絕緣填充槽，所述固定反饋梳齒與所述固定驅動梳齒之間具有第一絕緣層。

5.根據權利要求1所述的雙軸角度反饋的mems微鏡，其特征在于，還包括襯底，所述襯底位于所述內框架、所述外框架、所述可動反射鏡、所述彈性梁及所述梳齒結構的下方，所述襯底中設有中空槽以提供所述可動反射鏡、所述彈性梁、所述梳齒結構及所述內框架的運動空間，且所述中空槽為底部封閉的凹槽或為上下貫通的通槽。

6.根據權利要求1所述的雙軸角度反饋的mems微鏡，其特征在于，還包括：

7.根據權利要求1所述的雙軸角度反饋的mems微鏡，其特征在于，還包括：

8.一種雙軸角度反饋的mems微鏡的制備方法，其特征在于，所述方法用于制備如權利要求1～7中任一項所述的mems微鏡，包括如下步驟：

9.根據權利要求8所述的雙軸角度反饋的mems微鏡的制備方法，其特征在于，形成所述鍵合體結構包括：

10.根據權利要求8所述的雙軸角度反饋的mems微鏡的制備方法，其特征在于，形成所述鍵合體結構包括：

技術總結
本發明提供一種雙軸角度反饋的MEMS微鏡及其制備方法，MEMS微鏡中設置有梳齒結構，包括可動梳齒、固定驅動梳齒和固定反饋梳齒，其中，可動梳齒與固定驅動梳齒組成驅動梳齒組，可動梳齒與固定反饋梳齒組成反饋梳齒組。在不影響MEMS微鏡的性能、體積的前提下，本發明設計了一種易于兼容和集成的反饋梳齒組，并且反饋梳齒組的數量與驅動梳齒組的數量基本相同，使MEMS微鏡的反饋電容變化量更大，通過反饋電容的變化實現了更高精度的微鏡轉動角度閉環控制；另外，本發明提供的MEMS微鏡體積小、集成度高、制作技術完全兼容，更加節省成本，有助于進一步拓展MEMS微鏡的應用領域。

技術研發人員：李偉,徐靜,王小偉
受保護的技術使用者：安徽中科米微電子技術有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28