[发明专利]一种热驱动MEMS微镜阵列器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种热驱动MEMS微镜阵列器件及其制造方法，特别是涉及电热式微镜阵列，属于微机电技术领域。

背景技术

基于热双层材料（bimorph）结构的电热MEMS微镜有很多其它驱动方式不可比拟的优势，比如同时获得大转角、大位移、高镜面填充率和低电压。Bimorph是薄膜结构，需要与硅衬底分离，即结构释放。目前Bimorph的释放主要依靠对薄膜下的硅进行Undercut，这个释放工艺已经取得了很多应用，但是这个Undercut工艺很容易造成过度侧向刻蚀、侧向刻蚀的非均匀甚至留下一些残余硅等结构非均匀性问题，进而导致芯片与芯片的响应特性差异，对于微镜阵列而言，就会导致单元与单元之间的差异。同时，现有热式MEMS微镜阵列器件（如CN 104020561 B）只能将所有引线都引到芯片边沿，可用来制作1×N阵列结构，或小阵列的M×N阵列结构。但需要制作较大的M×N阵列结构时，将中心单元的引线引导到芯片的边沿就变得十分困难，且会造成引线电阻分布不均和散热困难等技术问题。

关于现有MEMS器件阵列的制作方法是利用TSV和键合技术实现阵列引线封装的技术问题。

例如，美国专利申请号20140055767，名称MIRROR ARRAY，包含微镜阵列和TSV穿孔，需要制作TSV穿孔，以及利用键合技术（Bonding）解决了微镜阵列引线的技术问题。

再如，中国专利申请号：201310511778.4“一种TSV-MEMS组合”专利，是分别制作TSV裸片和MEMS裸片，然后通过粘结剂进行粘合，粘合过程中需要在TSV裸片上面制作粘合材料（0009），并在MEMS裸片上制作凹槽（0010），最后进行键合。

TSV工艺本身加工工序复杂，例如申请号：201310159364.X，名称为：一种TSV背面露头工艺，用于制作TSV。该制作方法包括研磨工艺（0013），背部第一次刻蚀（0014），介质保护层制作和刻蚀（0015），背面覆盖感光材料（0016），曝光显影（0017），第二次刻蚀（0020），第三次刻蚀（0021）等工序。

如将该发明专利用在大规模高填充率电热式MEMS微镜阵列的封装，会存在良率低、成本高和芯片破碎率高的问题。例如电热式MEMS微镜8X8阵列的焊盘数量为256个，假设TSV技术的良率≤99.5%，那么256个焊盘至少存在1个焊盘失效，在MEMS微镜阵列中存在1个焊盘失效，整个产品就不能正常使用。TSV技术应用在电热式MEMS微镜阵列中，不仅成本高，且良率低。

公开号为CN 104241220 A的中国专利申请，同时利用TSV技术、Bump技术、MEMS传感器芯片与ASIC芯片互连技术（Flipchip），实现了超小尺寸的MEMS传感器无塑封装。如将该发明专利用在大规模高填充率电热式MEMS微镜阵列的封装，会存在良率低、成本高和芯片破碎率高的问题。例如电热式MEMS微镜8X8阵列的焊盘数量为256个，假设TSV技术的良率≤99.5%，那么256个焊盘至少存在1个焊盘失效，在MEMS微镜阵列中存在1个焊盘失效，整个产品就不能正常使用。TSV技术应用在电热式MEMS微镜阵列中，不仅成本高，且良率低。

发明内容

本发明解决的技术问题是：如何降低微镜阵列的引线制作的成本的技术问题。

本发明的技术方案是：一种热驱动MEMS微镜阵列器件，包括M×N个热驱动MEMS微镜单元1、布线层2和基底3，其中M、N为大于等于1的整数，热驱动MEMS微镜单元1包括镜面1-1、驱动臂1-2、镜框1-3、上层PAD1-4和器件层电引线1-5，布线层2包括下层PAD2-1、多层电引线2-2和边沿PAD2-3，驱动臂1-2通过器件层电引线1-5连接到上层PAD1-4，上层PAD1-4和下层PAD2-1键合在一起，下层PAD2-1通过多层电引线2-2连接到边沿PAD2-3上，布线层2置于基底3上，镜面1-1通过驱动臂1-2连接在镜框1-3上，上层PAD1-4置于镜框1-3的底面，所述多层电引线2-2包括至少一层金属层和至少一层绝缘层，驱动臂1-2位于镜面1-1的侧面。

本发明的优点和技术效果：本申请通过直接键合多层布线的圆片和微镜阵列圆片的方式，减少了常规TSV或Bonding工序，降低了微镜阵列的引线制作的成本的技术问题。

附图说明

图1：实施例1所述的热驱动MEMS微镜阵列器件。

图2：实施例1所述的热驱动MEMS微镜单元1。

图3：实施例2选择SOI圆片，作为微镜阵列基底4的步骤。