[发明专利]一种晶圆级微镜、光学窗口以及其制造方法

说明书

本发明提供一种晶圆级微镜、光学窗口以及其制造方法。所述微镜包括：微镜镜体，所述微镜镜体包含一层或多层单晶硅器件层；光学框架，所述光学框架的一个主面与所述器件层键合；所述光学框架还包含光学窗口，所述光学窗口为凸窗结构，且具有第一倾斜面，所述第一倾斜面与所述光学框架的主面具有一夹角。

技术领域

本发明涉及微纳制造与加工技术领域，具体涉及一种晶圆级微镜、光学窗口以及其制造方法。

背景技术

自1980年第一款扫描式硅镜发布以来，微机电系统，microelectro- mechanicalsystems，以下简称MEMS，被广泛应用于光学扫描领域，并发展出大量的技术及产品。光学扫描领域已经成为了MEMS研究的重要方向。而随着技术的发展，在过去的十年间，微型投影技术和众多的医学成像技术的应用，成为了当前MEMS光学扫描装置，尤其是激光扫描装置发展的主要方向。微型投影技术的发展，促使了一些列新型产品的出现，比如手机大小的微型激光投影仪或者带有激光投影功能的智能手机、驾驶车辆时车内放置的可用于显示导航信息的抬头显示器HUD，以及包括去年比较火爆的虚拟现实技术VR、增强现实技术AR等在内的各种可穿戴设备等。

MEMS系统依靠外部的电力驱动产生微位移或者微致动力，从而形成整个系统的关键驱动部件。从目前来看，MEMS本身的结构设计以及对于 MEMS结构的封装保护形成了影响其性能和寿命的重要因素。

当MEMS微镜装置应用于微型投影技术中时，需要用玻璃等透光材料对MEMS结构进行封装，称为窗口，从而在保护MEMS结构的同时，使光束能够入射微镜，并经由微镜反射后通向视场。但是，在实际应用中，当光束经过上述窗口结构时，极少数的光会被窗口结构反射，并通向视场方向。上述窗口结构的反射光与进行成像的扫描光束一同被投射到成像面，但不同于进行成像的扫描光束，窗口结构的反射光始终被投射到一点上。因此，在人眼的积分时间内，能量极为微弱的窗口反射光会在成像面上形成一个明显的亮斑，影响成像的质量。

另外，在传统的MEMS微镜制作过程中，需要将已形成器件层结构的晶圆倒置，并通过刻蚀工艺，形成背腔，并释放器件层的可动结构。在进行晶圆倒置前，需要通过旋涂或PECVD等工艺，在晶圆的器件层表面形成一层保护层，保护层的材料通常为光刻胶。但是，由于保护层形成时，器件层表面已形成MEMS结构，且具有较大的深宽比，因此，无论是形成保护层时的填充工作，还是后续保护层的移除工作，都相当困难。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种晶圆级微镜、光学窗口以及其制造方法。

本发明的第一方面，提出一种微镜，所述微镜包括：微镜镜体(110)，所述微镜镜体包含一层或多层单晶硅器件层(111)；基底(120)；光学框架(130)，所述光学框架(130)的一个主面与所述器件层(111)键合；光学窗口(140)，所述光学窗口(140)为凸窗结构，且具有第一倾斜面，所述第一倾斜面与所述光学框架(130)的主面具有一夹角。

本发明的第二方面，微镜镜体，所述微镜镜体包含一层或多层单晶硅器件层；光学框架，所述光学框架的一个主面与所述器件层键合；光学窗口，所述光学窗口为凸窗结构，且所述光学窗口具有相互平行的第一主面和第二主面，所述第一主面和第二主面与所述光学框架的第一框架主面呈第一夹角α；所述光学窗口具有相互平行的第三主面和第四主面，所述第三主面和第四主面与所述光学框架的第一框架主面呈第二夹角β。