[发明专利]静电致动器及其制备方法、抗瞬时扰动方法

说明书

技术领域

本发明涉及微致动器领域，尤其涉及一种适用于高精度光MEMS 器件的抗扰动静电致动器及其制备方法、抗瞬时扰动方法。

背景技术

微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)是泛指体 积或动作范围在微米等级的组件或系统。有别于传统机械加工制造的 方式，MEMS大部分是利用与集成电路的半导体制程兼容的方式，包 含体型硅微加工技术和面型硅微加工技术，用于制作微小的机械组件 与结构。由于MEMS具有体积轻薄短小、可批量制造、以及易于创 造高附加价值等优点，再加上比一般传统制造技术有着更高的分辨率 与灵敏度，使得近年来MEMS相关的技术广泛受到学术界与产业界 的重视，进而投入大量人力与资源进行研发。目前，MEMS的研究领 域大致可分为三类，即微传感器、微致动器及微结构制造技术。随着 微机械加工制造技术的不断进步，各领域组件的发展也渐趋成熟，使 得目前的MEMS组件在设计上朝向更高的机械性能方向发展。然而对 于MEMS组件而言，要追求更高的机械性能表现，除了要寻求机构设 计上的突破及制程技术的提升外，还有一项常被忽略但却是非常重要 的考虑因素。即产品的可靠度。

致动器是能量转换器的一种，在光MEMS器件中，高精度关键 部件对光进行精密机械运动操作发挥着至关重要的作用。事实上，即 使微弱的瞬态扰动也可能对器件的性能造成显著的影响，甚至导致器 件失效。因此，光MEMS器件对关键部件的运动精度要求达到微米/ 亚微米级，乃至纳米级(＜10nm)。这就要求微致动器不仅具有高精确 定位、高可靠性外，更要求其在实际工作环境中有效克服由外部环境 振动引入的冲击扰动-特别是瞬态振动引起的扰动。

发明内容

本发明的目的是提供一种静电致动器及其制作方法、抗瞬时扰动 方法，该静电致动器具有单片集成、自适应性等技术特点，还具有高 精确定位、高可靠性，能够有效克服由外部环境振动引入的冲击扰动， 特别是瞬态振动引起的扰动，可克服现有技术存在的不足。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明提供了一种静电致动器，该静电致动器包括：固定电极， 为固定连接于衬底上的引线电极的平板电极；第一可动电极，为设置 于距所述衬底设定高度的平板电极；第二可动电极，为矩形框平板电 极，设置于所述第一可动电极同一平面上、所述固定电极与所述第一 可动电极之间；所述第一可动电极及第二可动电极均与弹性部件相 连。

其中，所述固定电极、第一可动电极均有两个，每个所述固定电 极以及与其对应的一个第一可动电极之间设置所述第二可动电极矩 形框的一条边。

其中，所述弹性部件为折叠弹簧。

本发明还提供了一种基于上述静电致动器的复合静电致动器，该 复合致动器由静电致动器及梳齿致动器两部分构成。

其中，所述静电致动器的第二可动电极固定在穿过其中线的通梁 上，通过所述通梁与所述梳齿致动器的折叠弹簧及可动电极相连，所 述通梁一端设置光处理端头。

本发明还提供一种上述静电致动器或复合静电致动器的抗瞬时 扰动方法，用于包含所述静电致动器或复合静电致动器的系统中，该 方法包括步骤：

D1.通过弹性部件，探测扰动因素引起的静电致动器可动电极位 置变化，获得外来瞬态干扰信息；

D2.利用电场效应，将位置变化信号转变为电场信号，对系统进 行自适应复位补偿控制，使系统稳定。

本发明还提供了一种静电致动器的制备方法，包括步骤：

S1.选取硅片及玻璃衬底；

S2.在所述硅片上形成掩膜，刻蚀第一深槽，所述第一深槽的深 度为第一、第二可动电极与玻璃衬底之间的设定高度；

S3.去除所述掩膜，对所述硅片表面进行掺杂，形成欧姆接触；

S4.在所述玻璃衬底上制作引线电极；

S5.将所述玻璃衬底及硅片进行阳极键合；

S6.在所述硅片上形成掩膜，刻蚀第二深槽，所述第二深槽的深 度为第一、第二可动电极的厚度；

S7.去除所述掩膜，继续刻蚀释放结构，完成制备。

其中，所述硅片为双/单抛型硅片，厚度为400±10微米。

其中，步骤S3中，采用粒子注入或扩散工艺进行掺杂。