一种旋转结构及其制备方法

技术领域

本发明实施例涉及微机电系技术领域，尤其涉及一种旋转结构的制备方法。

背景技术

在微机电系统领域，旋转结构可以应用于自适应光学的波阵面校正、空间光调制、光学元件对准、显微操纵器、光开关、光衰减器和光学多路复用器等方面

按照旋转结构的驱动方式不同，主要分为：电磁驱动、电热驱动、压电驱动和静电驱动等。电磁驱动是利用电磁体或者永磁体产生的磁场力作为驱动力，该驱动方式的驱动电流大，能量消耗较大，且磁性薄膜的制造和外磁场的施加非常困难。电热驱动是利用驱动电流使材料受热膨胀产生驱动力，因此响应速度低，功耗大，且受环境温度影响较大，精度较低。MEMS压电制造工艺还不成熟，制造难度大，性能不稳定，使得MEMS压电驱动器件还未能在市场上得到成熟的应用。静电驱动是目前研究最多的一种，一般在结构中引入一对或多对电极，通过电极间的静电力驱动运动。

使用静电驱动的旋转结构主要使用梳齿驱动和平板驱动两种方式，梳齿驱动通过驱动不同方向的梳齿亦可以实现二维旋转。但是由于梳齿及其缝隙尺寸一般在微米级别，一旦有灰尘颗粒掉入其中就可能导致结构卡死，器件无法正常工作，所以对封装环境及封装都需要特别注意微小颗粒的影响。平行板驱动结构中，由于静电力大小和距离的平方成反比，同时为了防止上下电极产生吸合效应导致结构损坏，上下极板间需要很大的电极距离，同时需要很大的驱动电压。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种旋转结构的制备方法，以解决现有技术中旋转结构驱动过程中的驱动电压较大的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种旋转结构，旋转结构包括N级旋转单元，其中，第n级旋转单元位于第n+1级旋转单元靠近所述旋转结构中心的一侧；其中N≥2且N为整数，1≤n＜N，且n为整数；

所述旋转单元包括斜坡单元以及位于所述斜坡单元一侧的可旋转单元；

所述旋转结构还包括电极单元，所述电极单元包括第一电极和第二电极，所述第一电极与所述斜坡单元电连接，所述第二电极与所述可旋转单元电连接，所述可旋转单元用于根据所述第一电极和所述第二电极之间的静电力进行旋转；

其中，第n级旋转单元中的斜坡单元与预设平面之间的夹角大于第n+1级旋转单元中的斜坡单元与所述预设平面之间的夹角；且沿垂直所述预设平面的方向，第n级旋转单元中的斜坡单元与可旋转单元之间的平均距离大于第n+1级旋转单元中的斜坡单元与可旋转单元之间的平均距离。

可选的，任意两级所述旋转单元中的可旋转单元的高度相同。

可选的，所述第一电极包括N个子电极；

N个所述子电极与N个所述斜坡单元一一对应；

所述第二电极与第N个可旋转单元电连接，任意相邻两个所述可旋转单元电连接。

可选的，所述旋转单元包括第一分部和第二分部；

第m级旋转单元中的第一分部和第二分部关于第一级旋转单元对称设置；其中，1＜m＜N，且m为整数。

第二方面，本发明实施例提供了一种旋转结构的制备方法，用于制备上述的旋转结构，所述制备方法包括：

提供衬底并在所述衬底中制备N级斜坡单元；

在所述N级斜坡单元一侧制备N级可旋转单元和电极单元，所述可旋转单元与所述斜坡单元一一对应，得到N级旋转单元，且第n级旋转单元位于第n+1级旋转单元靠近所述旋转结构中心的一侧；其中N≥2且N为整数，1≤n＜N，且n为整数；所述电极单元包括第一电极和第二电极，所述第一电极与所述斜坡单元电连接，所述第二电极与所述可旋转单元电连接，所述可旋转单元用于根据所述第一电极和所述第二电极之间的静电力进行旋转；

第n级旋转单元中的斜坡单元与预设平面之间的夹角大于第n+1级旋转单元中的斜坡单元与所述预设平面之间的夹角；且沿垂直所述预设平面的方向，第n级旋转单元中的斜坡单元与可旋转单元之间的平均距离大于第n+1级旋转单元中的斜坡单元与可旋转单元之间的平均距离。

可选的，在所述衬底中制备N级斜坡单元，包括：

采用移动光刻技术或者灰度光刻技术，在所述衬底中制备N级斜坡单元。

可选的，采用移动光刻技术，在所述衬底中制备N级斜坡单元，包括：

提供掩膜版，所述掩膜版包括第一曝光口和第二曝光口；

在所述衬底一侧制备第一氧化层并对所述第一氧化层进行图案化，所述第一氧化层暴露所述N级斜坡单元的制备区域；

在所述第一氧化层远离所述衬底一侧以及所述第一氧化层暴露区域制备光刻胶；

通过所述掩膜版对所述衬底进行掩膜曝光的同时移动所述衬底，以在所述衬底上形成N级斜坡单元；其中，制备第n级斜坡单元时所述衬底的移动速度小于制备第n+1级斜坡单元时所述衬底的移动速度。

可选的，在所述衬底一侧制备第一氧化层并对所述第一氧化层进行图案化之前还包括：

在所述衬底一侧制备氧化保护层并图案化所述氧化保护层，所述氧化保护层覆盖所述N级斜坡单元的制备区域；

对所述氧化保护层暴露的区域进行热氧化处理，所述氧化保护层暴露的区域形成氧化结构；

去除所述氧化保护层和所述氧化结构，以使所述N级斜坡单元的制备区域的表面高于所述N级斜坡单元的非制备区域。

可选的，所述制备方法还包括：

调节所述N级斜坡单元与所述可旋转单元之间的距离。

可选的，所述掩膜版还包括位于所述第一曝光口和所述第二曝光口之间的隔离掩膜结构；

调节所述N级斜坡单元与所述可旋转单元之间的距离，包括：

通过调节所述第一氧化层的厚度、所述氧化结构的厚度以及所述隔离掩膜结构的宽度中的至少一种，调节所述N级斜坡单元与所述可旋转单元之间的距离。

可选的，任意两级所述旋转单元中的可旋转单元的高度相同；

所述斜坡单元还包括位于所述衬底一侧的第一氧化层；

在所述N级斜坡单元一侧制备N级可旋转单元和电极结构，包括：

提供第一半导体层，并键合所述第一半导体层和所述第一氧化层；

图案化所述第一半导体层，得到所述N级可旋转单元和第一电极制备窗口，所述第一电极制备窗口暴露所述第一氧化层，N个所述斜坡单元依次相连设置；

通过所述第一电极制备窗口刻蚀所述第一氧化层以暴露所述衬底；

在所述第一电极制备窗口位置处对应的所述衬底表面制备第一电极，所述第一电极与所述第N级斜坡单元电连接；在所述第一半导体层远离所述衬底的一侧表面制备第二电极和第二电极接线端子，所述第二电极接线端子与所述第二电极电连接。

可选的，任意两级所述旋转单元中的可旋转单元的高度相同；

所述第一电极包括N个子电极，N个所述子电极与N个所述斜坡单元一一对应；所述第二电极与第N个可旋转单元电连接，任意相邻两个所述可旋转单元电连接；

在所述N级斜坡单元一侧制备N级可旋转单元和电极单元，包括：

在所述衬底以及所述N级斜坡表面制备第二氧化层；

在所述第二氧化层远离所述衬底一侧制备第一电极、第一电极接线端子以及第一键合端子；所述第一电极包括N个所述子电极，N个所述斜坡单元依次相连设置；

提供第二半导体层并在所述第二半导体一侧表面制备第二键合端子；

键合所述第一键合端子和所述第二键合端子；

减薄并图案化所述第二半导体层，得到所述可旋转单元并暴露所述第一电极接线端子；

在所述第二半导体层远离所述衬底一侧制备第二电极和第二电极接线端子。

本发明实施例提供的旋转结构，采用一种多级联控方法，通过设置N级旋转单元，其中N≥2且N为整数，越远离所述旋转结构中心的一侧，斜坡单元与预设平面的夹角越小，旋转单元中的斜坡单元与可旋转单元之间的平均距离越小。当旋转结构需要转动的角度较大时，由于具有多级斜坡单元，角度最小的斜坡和旋转结构间距最小，扭转力最大，作为主要驱动带动旋转结构旋转；在此之后角度次小的斜坡单元和可旋转单元间的角度变小、间距变小、扭转力变大，其接替成为主要驱动带动结构旋转，最终实现大角度旋转；且通过控制斜坡单元和可旋转单元的间隙可以更好的降低驱动电压，使所需要的驱动电压比单个斜坡的旋转结构小得多，解决了现有技术中旋转结构驱动过程中的驱动电压较大的技术问题。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明实施例提供的一种旋转结构的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种旋转结构的斜坡单元的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种旋转结构的剖面图；

图4是本发明实施例提供的另一种旋转结构的剖面图；

图5是本发明实施例提供的另一种旋转结构的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种旋转结构的制备方法的流程示意图；

图7是本发明实施例提供的另一种旋转结构的制备方法的流程示意图；

图8-图16是本发明实施例提供的一种旋转结构的制备方法中各个步骤的制备工艺示意图；

图17是本发明实施例提供的另一种旋转结构的制备方法的流程示意图；

图18-图21是本发明实施例提供的另一种旋转结构的制备方法中各个步骤的制备工艺示意图；

图22是本发明实施例提供的另一种旋转结构的制备方法的流程示意图；

图23-图27是本发明实施例提供的另一种旋转结构的制备方法中各个步骤的制备工艺示意图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本发明实施例中的附图，通过具体实施方式，完整地描述本发明的技术方案。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本发明的保护范围之内。

图1是本发明实施例提供的一种旋转结构的结构示意图，图2是本发明实施例提供的一种旋转结构的斜坡单元的结构示意图，结合图1和图2所示，本发明实施例提供的旋转结构包括N级旋转单元，其中，第n级旋转单元位于第n+1级旋转单元靠近所述旋转结构中心的一侧；其中N≥2且N为整数，1≤n＜N，且n为整数；旋转单元包括斜坡单元以及位于斜坡单元一侧的可旋转单元；旋转结构还包括电极单元，电极单元包括第一电极和第二电极，第一电极与斜坡单元电连接，第二电极与可旋转单元电连接，可旋转单元用于根据第一电极和第二电极之间的静电力进行旋转；其中，第n级旋转单元中的斜坡单元与预设平面之间的夹角大于第n+1级旋转单元中的斜坡单元与预设平面之间的夹角；且沿垂直预设平面的方向，第n级旋转单元中的斜坡单元与可旋转单元之间的平均距离大于第n+1级旋转单元中的斜坡单元与可旋转单元之间的平均距离。

示例性的，图1和体2均以N为2为例进行说明，其中，N还可以为大于2的整数，本发明实施例只是以N为2时进行举例说明。如图1和图2所示，斜坡单元包括第一级斜坡单元11和第二级斜坡单元21，对应的，可旋转单元包括第一级可旋转结构12和第二级可旋转单元22，第一级可旋转单元12和第一级斜坡单元11组成了第一级旋转单元1，第二级可旋转单元22和第二级斜坡单元21组成了第二级旋转单元2；第一级旋转单元位于旋转结构的中心区域，第二级旋转单元位于第一级旋转单元远离旋转结构中心的一侧。示例性的，可旋转单元分成N个可旋转单元，即N级可旋转单元，不同的可旋转单元之间有空隙，可旋转单元的面积减少，可以减少旋转结构旋转所需的驱动力。

旋转单元还包括电极单元，如图1所示，电极单元包括第一电极40和第二电极50，第一电极40上输入有第一电极信号，第一电极信号通过第一电极40输入斜坡单元；同时，第二电极50上输入有第二电极信号，第二电极信号通过第二电极50输入可旋转单元；由于第一电极信号和第二电极信号，可旋转单元与斜坡单元之间有静电力，可旋转单元在静电力作用下进行旋转，实现相应功能。其中，第一电极和第二电极能分别与斜坡单元和可旋转单元电连接即可，本发明实施例对具体的连接实现方式不进行限定。

图3是本发明实施例提供的一种旋转结构的剖面图，图4是本发明实施例提供的另一种旋转结构的剖面图，如图3和图4所示，第一级旋转单元中的斜坡单元11与预设平面之间的夹角为i，第二级旋转单元中的斜坡单元与预设平面之间的夹角为j，其中，i＞j；若旋转结构还有第三级旋转单元和第四级旋转单元，则第二级旋转单元中的斜坡单元与预设平面之间的夹角大于第三级旋转单元中的斜坡单元与预设平面之间的夹角，第三级旋转单元中的斜坡单元与预设平面之间的夹角大于第四级旋转单元中的斜坡单元与预设平面之间的夹角；若有多于四级的旋转单元如此类推，这里不再赘述。其中，图3和图4以斜坡单元两种可行的实施方式进行说明，图4与图3的区别在于，相邻两级斜坡单元之间设置有平台。进一步的，预设平面可理解为与斜坡单元底部平行的平面。

其中，第一级旋转单元中的斜坡单元中的斜坡更陡一些，第二级旋转单元中的斜坡单元中的斜坡更平缓一些，第一级旋转单元中的斜坡单元与可旋转单元之间的平均距离大于第二级旋转单元中的斜坡单元与可旋转单元之间的平均距离。若旋转结构还有第三级旋转单元和第四级旋转单元，则第二级旋转单元中的斜坡单元与可旋转单元之间的平均距离大于第三级旋转单元中的斜坡单元与可旋转单元之间的平均距离，第三级旋转单元中的斜坡单元与可旋转单元之间的平均距离大于第四级旋转单元中的斜坡单元与可旋转单元之间的平均距离；若有多于四级的旋转单元如此类推，这里不再赘述。当旋转结构需要转动的角度较大时，由于选择结构具有多级斜坡单元，角度最小的斜坡和旋转结构间距最小，扭转力最大，作为主要驱动带动旋转结构旋转；在此之后角度次小的斜坡单元和可旋转单元间的角度变小、间距变小、扭转力变大，其接替成为主要驱动带动结构旋转，最终实现大角度旋转。

综上，本发明实施例提供的旋转结构，采用一种多级联控方法，通过设置N级旋转单元，其中N≥2且N为整数，越远离旋转结构中心的一侧，斜坡单元与预设平面的夹角越小，旋转单元中的斜坡单元与可旋转单元之间的平均距离越小。当旋转结构需要转动的角度较大时，由于具有多级斜坡单元，角度最小的斜坡和旋转结构间距最小，扭转力最大，作为主要驱动带动旋转结构旋转；在此之后角度次小的斜坡单元和可旋转单元间的角度变小、间距变小、扭转力变大，其接替成为主要驱动带动结构旋转，最终实现大角度旋转。

可选的，如图3和图4所示，包括N级旋转单元的旋转结构中，任意两级旋转单元中的可旋转单元的高度相同，如此多级可旋转单元可以在同一步工艺中制备得到，保证包括旋转结构的制备工艺简单。

可以理解的是，在实际结构中，根据需求不同，旋转结构中可以存在两级可旋转单元高度不同，本发明实施例对此不进行限定。本发明实施例仅以任意两级旋转单元中的可旋转单元的高度相同为例进行说明。

可选的，第一电极包括N个子电极；N个所述子电极与N个所述斜坡单元一一对应；所述第二电极与第N个可旋转单元电连接，任意相邻两个可旋转单元电连接。

示例性的，旋转结构包括N级旋转单元，旋转单元包括可旋转单元和斜坡单元，因此旋转结构有N级斜坡单元，如图1和图3所示，以N为2为例，中间的斜坡为第一级旋转单元1的斜坡单元11，为第一个斜坡单元，两侧的斜坡单元为第二级旋转单元2的斜坡单元21，为第二个斜坡单元，第一个斜坡单元与第二个斜坡单元依次相连，结构相连，每个斜坡单元上都对应有一个第一电极40的子电极，第一级旋转结构的斜坡单元11上有第一子电极14，第二级旋转结构的斜坡单元21上有第二子电极24。需要说明的是，在第一级旋转结构的斜坡单元11和第二级旋转结构的斜坡单元21的两侧分别有两侧的第一子电极14和第二子电极24，为了使图看起来简洁明了，图1和图2只展示了一侧的子电极。若旋转结构还有第三级旋转单元和第四级旋转单元，第三级旋转结构的斜坡单元分别在图3中第二级旋转结构的斜坡单元21远离第一级旋转单元的斜坡单元11的两侧，第四级旋转结构的斜坡单元分别在第三级旋转结构的斜坡单元远离第一级旋转单元的斜坡单元的两侧，第一个斜坡单元、第二个斜坡单元、第三个斜坡单元与第四个斜坡单元依次相连，结构相连，每个斜坡单元上都对应有一个第一电极的子电极，第一级旋转结构的斜坡单元上有第一子电极，第二级旋转结构的斜坡单元上有第二子电极，第三级旋转结构的斜坡单元上有第三子电极，第四级旋转结构的斜坡单元上有第四子电极，以此类推。可选的，在N级斜坡单元上还有一层绝缘层，因此需要在每个斜坡上均设置电极，在实际工作过程中，不同子电极上可以输入不同的电压信号。示例性的，第n级旋转单元中的斜坡单元与可旋转单元之间的平均距离大于第n+1级旋转单元中的斜坡单元与可旋转单元之间的平均距离，所需要的的驱动力更大，因此第n子电极相比第n+1子电极，电压可相应的大一些，第n+1子电极相比第n子电极，电压可相应的小一些。

进一步的，第二电极与第N个可旋转单元电连接，N个可旋转单元结构相连，电信号也相连，如图1和图3所示，以N为2为例，第二电极50与第二个可旋转单元电连接。若旋转结构还有第三级旋转单元和第四级旋转单元，第二电极50与第四个可旋转单元电连接，若有多于四级的旋转单元如此类推。

本发明实施例提供的旋转结构，采用一种多级联控方法，通过在第一电极中设置N个子电极，越远离旋转结构中心的一侧的旋转单元静电驱动力越大，驱动电压可以越小，更加合理有效的分配电压，提高驱动效率。

可选的，旋转单元包括第一分部和第二分部；第m级旋转单元中的第一分部和第二分部关于第一级旋转单元对称设置；其中，1＜m＜N，且m为整数。如图1和图3所示，第二级旋转单元的可旋转单元22和斜坡单元21分布在第一级旋转单元的两侧，关于第一级旋转单元对称设置，左侧的可旋转单元22和斜坡单元21为第二级旋转单元的第一部分201，右侧的可旋转单元22和斜坡单元21为第二级旋转单元的第二部分202。若旋转结构还有第三级旋转单元和第四级旋转单元，第三级旋转单元左侧的可旋转单元和斜坡单元为第三级旋转单元的第一部分，第三级旋转单元右侧的可旋转单元和斜坡单元为第三级旋转单元的第二部分，第四级旋转单元左侧的可旋转单元和斜坡单元为第四级旋转单元的第一部分，第四级旋转单元右侧的可旋转单元和斜坡单元为第四级旋转单元的第二部分，若有多于四级的旋转单元以此类推。

可选的，旋转结构包括扭转梁和支撑框架；扭转梁的一端与可旋转单元连接，扭转梁的另一端与支撑框架连接。其中，扭转梁可以只有一级扭转梁，所有可旋转单元绕一级扭转梁旋转，扭转梁也可以有N级旋转梁，第n级可旋转单元绕第n级扭转梁扭转。本发明实施例以旋转结构有一级旋转梁为例进行说明，若设置N级扭转梁，设置在N级可旋转单元中即可。如图5所示，旋转结构可以包括一级扭转梁3和支撑框架4，旋转结构包括第一级旋转单元1和第二级旋转单元2，还包括一级扭转梁3和支撑框架4，可旋转单元绕一级扭转梁3扭转。

本发明实施例提供的旋转结构，采用一种多级联控方法，可以使得远离旋转结构中心的一侧的可旋转单元在较大静电力的驱动下先进行旋转，然后带动整个旋转结构的其他可旋转单元旋转，使得驱动力不只是来源于电驱动，还有先旋转的可旋转单元的惯性力，进一步提高驱动效率。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种旋转结构的制备方法，用于制备上述实施例的旋转结构。图6是本发明实施例提供的一种旋转结构的制备方法的流程示意图，本发明实施例提供的旋转结构的制备方法用于制备上述实施例提供的静电驱动的旋转结构。如图6所示，本发明实施例提供的旋转结构的制备方法包括：

S1001、提供衬底并在衬底中制备N级斜坡单元。

示例性的，衬底结构可以为依次包括衬底层、绝缘层和半导体层的结构，例如可以为SOI(Silicon-On-Insulator)硅片，也可以为普通的硅片，只有一层半导体结构，本发明实施例对衬底的材料不做限定。

可选的，在衬底中制备N级斜坡单元可以采用移动光刻技术或者灰度光刻技术，在衬底中制备N级斜坡单元，也可以采用湿法刻蚀、离子束刻蚀等工艺制备N级斜坡单元，本发明实施例对斜坡单元的制备工艺不做限定。

S1002、在N级斜坡单元一侧制备N级可旋转单元和电极单元，可旋转单元与斜坡单元一一对应，得到N级旋转单元，且第n级旋转单元位于第n+1级旋转单元靠近旋转结构中心的一侧；其中N≥2且N为整数，1≤n＜N，且n为整数；电极单元包括第一电极和第二电极，第一电极与斜坡单元电连接，第二电极与可旋转单元电连接，可旋转单元用于根据第一电极和第二电极之间的静电力进行旋转。

其中，第n级旋转单元中的斜坡单元与预设平面之间的夹角大于第n+1级旋转单元中的斜坡单元与预设平面之间的夹角；且沿垂直预设平面的方向，第n级旋转单元中的斜坡单元与可旋转单元之间的平均距离大于第n+1级旋转单元中的斜坡单元与可旋转单元之间的平均距离。

示例性的，可以采用离子注入或者直接制备金属电极的方式制备第一电极。同时可旋转单元与第二电极电连接，通过分别在第一电极和第二电极上施加电极信号，第一电极和第二电极在静电力作用下相互吸合，可旋转单元转动，带动位于可旋转单元上的元器件转动，实现相应功能。例如实现光学的波阵面校正或者光学元件对准，具体可以根据旋转结构的应用场景不同实现不同功能。

综上，本发明实施例提供的旋转结构，采用一种多级联控方法，通过设置N级旋转单元，其中N≥2且N为整数，越远离旋转结构中心的一侧，斜坡单元与预设平面的夹角越小，旋转单元中的斜坡单元与可旋转单元之间的平均距离越小。当旋转结构需要转动的角度较大时，由于具有多级斜坡单元，角度最小的斜坡和旋转结构间距最小，扭转力最大，作为主要驱动带动旋转结构旋转；在此之后角度次小的斜坡单元和可旋转单元间的角度变小、间距变小、扭转力变大，其接替成为主要驱动带动结构旋转，最终实现大角度旋转；且通过控制斜坡单元和可动旋转单元的间隙可以更好的降低驱动电压，使所需要的驱动电压比单个斜坡的旋转结构小得多，解决了现有技术中旋转结构驱动过程中的驱动电压较大的技术问题。

下面结合实际制备工艺，详细说明旋转结构的制备方法。

首先对N级斜坡单元的制备方法进行详细说明，在本发明的实施例中以采用移动光刻技术为例进行举例说明。

图7是本发明实施例提供的另一种旋转结构的制备方法的流程示意图，本发明实施例提供的旋转结构的制备方法用于制备上述实施例提供的静电驱动的旋转结构。如图7所示，本发明实施例提供的旋转结构的制备方法包括：

S2001、提供掩膜版，掩膜版包括第一曝光口和第二曝光口。

如图8所示，掩膜版210包括第一曝光口211和第二曝光口212。可选的，掩膜版还包括第一掩膜版和第二掩膜版，第一掩膜版用于制备第一级斜坡单元，第二掩膜版用于制备第二级斜坡单元，掩膜版还可以包括第三掩膜版和第四掩膜版，第三掩膜版用于制备第三级斜坡单元，第四掩膜版用于制备第四级斜坡单元，以此类推掩膜版可包括第N掩膜版，用于第N级斜坡单元。

如图9所示，展示了移动光刻的原理，在衬底310上制备一层光刻胶10，然后在光刻胶上方放置掩膜版210，光刻机发出的光通过第一曝光口211和第二曝光口212照在光刻胶10上，光刻胶10经曝光后变性，移动衬底310光刻胶10上发生变性的区域形成斜坡凹槽，继续移动衬底310光刻胶10上发生变性的区域形成斜坡结构，将光刻胶进行显影处理后在光刻胶10上形成光刻胶斜坡结构，然后，将光刻胶斜坡结构转移到衬底310上，便可得到斜坡结构。

S2002、在衬底一侧制备第一氧化层并对第一氧化层进行图案化，第一氧化层暴露N级斜坡单元的制备区域；

S2003、在第一氧化层远离衬底一侧以及第一氧化层暴露区域制备光刻胶；

S2004、通过掩膜版对衬底进行掩膜曝光的同时移动衬底，以在衬底上形成N级斜坡单元。其中，制备第n级斜坡单元时所述衬底的移动速度小于制备第n+1级斜坡单元时所述衬底的移动速度。

以N为2为例展示N级斜坡单元的制备工艺，如图10和图11所示，展示的是制作第一级斜坡单元11的制备工艺，衬底310可以为依次包括衬底层311、绝缘层312和半导体层313的结构，在衬底310的半导体层313表面制备第一氧化层320，进行涂胶、光刻及显影，图形化，使第一氧化层320暴露第一级斜坡单元11的制备区域3101，本申请对第一氧化层320的制备工艺及图形化方法不进行限定。继续参考图10，在第一氧化层320表面制备光刻胶10，覆盖在第一氧化层320以及第一级斜坡单元11的制备区域3101表面，使用如图8所示的二元掩膜版放置在衬底310上方的光刻胶10一侧，进行掩膜曝光的同时匀速移动衬底310，经显影得到光刻胶斜坡结构。通过光刻胶斜坡结构刻蚀衬底310的第一半导体层313，将光刻胶斜坡结构图形转移到半导体层313，去除光刻胶，得到第一级斜坡单元11，如图11所示。

图12和图13展示的是制作第二级斜坡单元21的制备工艺，继续对图11所示的第一氧化层320进行光刻及显影，图形化，使第一氧化层320暴露第二级斜坡单元21的制备区域，然后在第一氧化层320表面制备光刻胶10，覆盖在第一氧化层320以及第二级斜坡单元21的制备区域表面，使用第二掩膜版放置在衬底310上方的光刻胶10一侧，进行掩膜曝光的同时匀速移动衬底310，经显影得到光刻胶斜坡结构。通过光刻胶斜坡结构刻蚀衬底310的第一半导体层313，将光刻胶斜坡结构图形转移到半导体层313，去除光刻胶，得到第二级斜坡单元21，如图13所示。

进一步的，可以沿第一级斜坡单元11的中心对斜坡结构进行刻蚀，如图14所示，使得斜坡单元的左右两部分分开不连接，可以使斜坡单元的左右两部分带有不同的电性。

可选的，第一级斜坡单元11的中心对斜坡结构进行刻蚀，根据N级斜坡单元的电信号分布，该步骤可操作，可省略，本发明的实施例对此不进行限定。

S2005、在N级斜坡单元一侧制备N级可旋转单元和电极单元，可旋转单元与斜坡单元一一对应，得到N级旋转单元，且第n级旋转单元位于第n+1级旋转单元靠近旋转结构中心的一侧；其中N≥2且N为整数，1≤n＜N，且n为整数；电极单元包括第一电极和第二电极，第一电极与斜坡单元电连接，第二电极与可旋转单元电连接，可旋转单元用于根据第一电极和第二电极之间的静电力进行旋转。

可选的，在衬底一侧制备第一氧化层并对第一氧化层进行图案化之前还可以包括：

在衬底一侧制备氧化保护层并图案化氧化保护层，氧化保护层覆盖所述N级斜坡单元的制备区域，对氧化保护层暴露的区域进行热氧化处理，氧化保护层暴露的区域形成氧化结构，去除氧化保护层和所述氧化结构，以使N级斜坡单元的制备区域的表面高于所述N级斜坡单元的非制备区域。

如图15所示，在衬底310表面生长一层氧化保护层20，进行涂胶、光刻及显影，并刻蚀氧化保护层20的图形，使氧化保护层20覆盖在N级斜坡单元的制备区域3103表面，暴露衬底310上N级斜坡单元的制备区域3103以外的区域，即暴露衬底310上N级斜坡单元的非制备区域3104。可选的，氧化保护层可以使用氮化硅，氧化保护层可以保护硅片310不被氧化即可，本发明实施例对氧化保护层的材料不做限定；本发明实施例对硅片的材料也不做限定，硅片310也可以为SOI硅片，图15只是展示了制备氧化保护层20的原理图，以方便理解，不再详细展示硅片310的结构。

继续参考图15，对衬底310进行热氧化处理，氧化保护层20覆盖的制备区域3101不会被氧化，未被氧化保护层20覆盖的非制备区域3104被氧化刻蚀形成氧化结构30。可选的，氧化结构和衬底结构有关，这里衬底结构可以为硅片，氧化结构可以为氧化硅。氧化保护层20保护制备区域3103不被氧化刻蚀，非制备区域3104被氧化减薄，去除氧化保护层20和氧化结构30后，衬底310的N级斜坡单元的制备区域3103高于非制备区域3104。

通过氧化保护层对N级斜坡单元的制备区域进行覆盖，避免N级斜坡单元的制备区域被氧化，如此在N级斜坡单元的制备区域以及非N级斜坡单元的制备区域形成台阶，有利于后续调节N级斜坡单元与可旋转单元之间的距离。

可选的，在上述实施例的基础上，旋转结构的制备方法还包括：

调节N级斜坡单元与可旋转单元之间的距离。

示例性的，通过调节N级斜坡单元与可旋转单元之间的距离可以调控驱动电压，斜坡单元与可旋转单元之间的距离越近，驱动力越大，所需的驱动电压也越小；斜坡单元与可旋转单元之间的距离越远，驱动力越小，所需的驱动电压也越大。

进一步的，调节斜坡结构与可旋转结构之间的距离，可以包括多种不同的实施方式，下面进行说明。

可选的，掩膜版还包括位于第一曝光口和第二曝光口之间的隔离掩膜结构；

调节N级斜坡单元与可旋转单元之间的距离，还可以包括：

通过调节第一氧化层的厚度、氧化结构的厚度以及隔离掩膜结构的宽度中的至少一种，调节N级斜坡单元与可旋转单元之间的距离。

作为一种可行的实施方式，第一氧化层320的厚度可影响斜坡结构与可旋转结构之间的初始间隙，如图13所示，第一氧化层320越厚，N级斜坡单元与可旋转单元之间的距离越远，两者的初始间隙越大；第一氧化层320越薄，N级斜坡单元与可旋转单元之间的距离越近，两者的初始间隙越小。如此通过调节第一氧化层的厚度可以N级斜坡单元与可旋转单元之间的距离。

作为另一种可行的实施方式，氧化结构30的氧化刻蚀深度也可影响斜坡结构与可旋转结构之间的初始间隙，如图15所示，氧化结构30氧化刻蚀越深，制备区域3103和非制备区域3104的高度差越大，N级斜坡单元与可旋转单元之间的初始间隙越小；氧化结构30氧化刻蚀越浅，制备区域3103和非制备区域3104的高度差越小，N级斜坡单元与可旋转单元之间的初始间隙越大。如此通过调节氧化结构的厚度可以调节N级斜坡单元与可旋转单元之间的距离。

还有一种可行的实施方式，隔离掩膜结构213的宽度也可影响斜坡结构与可旋转结构之间的初始间隙，如图16所示，掩膜版210上第一曝光口211和第二曝光口212的暗光区为隔离掩膜结构213，若隔离掩膜结构213过窄，光刻区域重叠，斜坡结构变矮，斜坡结构与可旋转结构之间的初始间隙变大；适当调宽隔离掩膜结构213，光刻区域重叠区域减少，斜坡结构变高，斜坡结构与可旋转结构之间的初始间隙变小。通过调节隔离掩膜结构213的宽度，可以调节N级斜坡单元与可旋转单元之间的距离。需要说明的是图16只是展示了第一级斜坡单元与可旋转单元之间的距离，第二级斜坡单元与可旋转单元之间的距离相应调节第二掩膜版的隔离掩膜结构即可。

通过控制斜坡单元和可旋转单元的间隙可以更好的降低驱动电压，使所需要的驱动电压比单个斜坡的旋转结构小得多，解决了现有技术中旋转结构驱动过程中的驱动电压较大的技术问题。举例来说，斜坡单元与可旋转单元之间的间隙一般为0.1μm～1μm，在其他参数不变的情况下，当斜坡单元与可旋转单元之间的间隙从1um降低到0.5um时，旋转0.3°的驱动电压由7V降低到5V，所以当间隙进一步减小时，驱动电压可以进一步降低。

接下来，以两种可行的实施方式在N级斜坡单元一侧制备N级可旋转单元和电极结构。其中，任意两级旋转单元中的可旋转单元的高度相同。

作为一种可行的实施方式，图17是本发明实施例提供的另一种旋转结构的制备方法的流程示意图，如图17所示，本发明实施例提供的旋转结构的制备方法可以包括：

S3001、提供衬底并在衬底中制备N级斜坡单元。

示例性的，可以采用移动光刻技术或者灰度光刻技术，在衬底中制备N级斜坡单元，也可以采用湿法刻蚀、离子束刻蚀等工艺制备N级斜坡单元，这里不再详细说明。

S3002、提供第一半导体层，并键合第一半导体层和第一氧化层。

如图18所示，斜坡单元还包括位于衬底310一侧的第一氧化层320，提供第一半导体层413，并键合第一半导体层413和第一氧化层320。示例性的，第一半导体层413上表面为第一表面4131，下表面为第二表面4132，第一半导体层413的第二表面4132与第一氧化层320键合，退火、键合完成后对第一半导体层413的第一表面4131进行减薄操作，减薄至预设厚度，如图18所示，是第一半导体层413减薄至预设厚度的结构示意图。例如，当第一半导体层413为硅、衬底310的半导体层313为硅，第一氧化层320为氧化硅时，第一半导体层413与第一氧化层320之间可以是硅-硅键合。可选的，第一半导体层413的厚度可以为10-100μm，例如可以为30μm。可选的，减薄操作可采用磨抛的工艺，本发明实施例对减薄方法不进行限定。需要说明的是，图18仅以第一半导体层413为单层结构为例进行说明，可以理解的是，为了保证第一半导体层413表面光滑度良好以及第一半导体层413厚度较小，同样可以选在SOI形式的结构，去除绝缘层以及衬底，得到独立的第一半导体层413。

S3003、图案化第一半导体层，得到N级可旋转单元和第一电极制备窗口，第一电极制备窗口暴露第一氧化层，N个斜坡单元依次相连设置。

如图19所示，以N为2为例，刻蚀第一半导体层413，得到第一级可选单元12和第二级可旋转单元22，并在第一半导体层413得到第一电极制备窗口4133，第一电极制备窗口4133暴露第一氧化层320，便于后续制备与斜坡单元电连接的电极。第一级斜坡单元11和第二级斜坡单元21依次相连设置，结构相连，电信号也相连。可选的，刻蚀工艺可采用深硅刻蚀方法，本发明实施例对此不进行限定。

S3004、通过第一电极制备窗口刻蚀第一氧化层以暴露衬底。

如图20所示，通过第一电极制备窗口4133刻蚀第一氧化层320以暴露衬底，暴露衬底310的半导体层313，便于后续制备与斜坡结构电连接的电极。

可选的，通过第一电极制备窗口刻蚀第一氧化层以暴露衬底，包括：

通过第一电极制备窗口对第一氧化层进行过刻蚀，第一氧化层的刻蚀面积大于第一电极制备窗口的暴露面积。

示例性的，在刻蚀氧化层露出下电极窗口时，由于氧化层腐蚀的各向同性特性，纵向刻蚀和横向刻蚀深度一致，可选择性的进行过度腐蚀，使得第一氧化层320上侧的第一半导体层413出现部分悬空，如图21所示，在后续制备电极的时候，电极层会在第一半导体层413悬空的位置处断开，避免电极板短路。具体的，侧向腐蚀的深度是氧化层厚度的1～2倍，比如氧化层厚度为0.5um，侧向腐蚀深度可以为0.5um～1um。

S3005、在第一电极制备窗口位置处对应的衬底表面制备第一电极，第一电极与第N级斜坡单元电连接；在第一半导体层远离衬底的一侧表面制备第二电极和第二电极接线端子，第二电极接线端子与第二电极电连接。

如图21所示，以N为2为例，在第一电极制备窗口位置处对应的衬底表面制备第一电极40，第一电极40与第二级斜坡单元21电连接。在第一半导体层413远离衬底310的一侧表面制备第二电极50和第二电极接线端子51。在第一半导体层413远离衬底的一侧表面制备第二电极接线端子51，第二电极50与第二个可旋转单元电连接，第二个可旋转单元与第一可旋转单元电连接。若旋转结构还有第三级旋转单元和第四级旋转单元，第二电极50与第四个可旋转单元电连接，若有多于四级的旋转单元如此类推。其中，第二电极50或第二电极接线端子51在可旋转单元任一侧均可，本发明实施例对此不进行限定。第二电极接线端子51与第二电极50电连接。

示例性的，可以采用金属薄膜沉积及光刻工艺制备得到第一电极40、第二电极50和第二电极接线端子51，本发明实施例对电极和电极接线端子的制备工艺不进行限定。第一电极40输入有第一电极信号，第一电极信号直接传导至第一电极40，然后输入到第2级斜坡单元21，第一级斜坡单元11和第二级斜坡单元21依次相连设置，结构相连，电信号也相连；同时，第二电极50上输入有第二电极信号，第二电极信号通过第二电极接线端子51传导至第二电极50，然后输入到可旋转单元，第一电极40和第二电极50在第一电极信号和第二电极信号的作用下产生静电力，可旋转单元在静电力作用下进行旋转，实现相应功能。

上述实施例以硅-硅键合为例说明了可旋转结构和电极结构的制备工艺，下面以铝-锗键合为例在N级斜坡单元一侧制备N级可旋转单元和电极单元。其中，第一电极包括N个子电极，N个所述子电极与N个斜坡单元一一对应；第二电极与第N个可旋转单元电连接，任意相邻两个可旋转单元电连接。

图22是本发明实施例提供的另一种旋转结构的制备方法的流程示意图，如图22所示，本发明实施例提供的旋转结构的制备方法包括：

S4001、提供衬底并在衬底中制备N级斜坡单元。

S4002、在衬底以及N级斜坡表面制备第二氧化层。

如图23所示，在衬底310以及斜坡结构1表面制备第二氧化层330。示例性的，完成斜坡单元1的制备工艺后，对形成有斜坡结构1的衬底结构310进行清洗，去除表面杂质和第一氧化层。可选的，衬底310可以为普通的硅片，也可以为SOI结构的硅片，本发明实施例对衬底的材料和结构不进行限定。

S4003、在第二氧化层远离衬底一侧制备第一电极、第一电极接线端子以及第一键合端子；第一电极包括N个子电极，N个斜坡单元依次相连设置。

如图24所示，以N为2为例进行说明，在衬底310一侧制备第一电极40、第一电极接线端子41以及第一键合端子42，第一电极40包括第一子电极14和第二子电极24，第一子电极14和第一级斜坡单元11对应，第二子电极24和第二级斜坡单元21对应，若N为3或者4，第一电极还包括第三子电极和/或第四子电极，第三子电极和第三级斜坡单元对应，第四子电极和第四级斜坡单元对应，依次类推。可选的，可以采用金属薄膜沉积铝作为第一电极40和第一键合端子42。可选的，根据第一电极子电极的电信号分布，第一键合端子可以包括多个子端子，若第一电极子电极的电信号是根据两侧分正负，第一键合端子可以包括第一子端子和第二子端子，有正负相反的电信号，若第一电极子电极的电信号还有数值梯度，则根据正负和数值梯度设置相应数量的子端子。

S4004、提供第二半导体层并在第二半导体一侧表面制备第二键合端子。

S4005、键合第一键合端子和第二键合端子。

S4006、减薄并图案化第二半导体层，得到可旋转单元并暴露第一电极接线端子。

如图25所示，提供第二半导体层410并在所第二半导体410一侧表面制备第二键合端子52。如图25、图26和图27所示，键合第一键合端子42和第二键合端子52；减薄并刻蚀第二半导体层410，得到可旋转结构并暴露第一电极接线端子41。可选的，第二键合端子52可以为锗金属，第一键合端子42和第二键合端子52键合的方式可以为铝-锗键合。需要说明的是，图25以第二半导体层410为SOI形式的结构为例，在第一键合端子42和第二键合端子52键合完成后去除绝缘层412以及衬底层411，剩余半导体层413，得到独立的第二半导体层410，同样可以选择单层结构，本发明实施例对第二半导体层410的结构不进行限定。可选的，刻蚀工艺可采用深硅刻蚀方法，本发明实施例对此不进行限定。

S4007、在第二半导体层远离衬底一侧制备第二电极和第二电极接线端子。

如图27所示，在第二半导体层的半导体层413远离衬底310一侧制备第二电极50和第二电极接线端子51。示例性的，可以采用金属薄膜沉积及光刻工艺制备得到第二电极50和第二电极接线端子51，本发明实施例对第二电极50和第二电极接线端子51的制备工艺不进行限定。第一电极上输入有第一电极信号，第一电极信号通过第一电极输入斜坡单元；同时，第二电极50上输入有第二电极信号，第二电极信号通过第二电极接线端子51传导至第二电极上，输入可旋转单元，斜坡单元和可旋转单元在第一电极信号和第二电极信号的作用下产生静电力，可旋转单元在静电力作用下进行旋转，实现相应功能。其中，第一电极包括N个子电极，在实际工作过程中，子电极的电信号可以各不相同，若输入同等值的电压信号，在距离可旋转单元更近的斜坡单元具有更大静电驱动力，在距离可旋转单元更近的斜坡单元输入较小的电信号也可以使旋转结构正常工作，可以使旋转结构以更高效、更节能的方式工作。

上述实施例以两种可行的实施方式说明了在N级斜坡单元一侧制备N级可旋转单元和电极单元的制备工艺，本发明实施例对可旋转单元和电极单元的具体制备工艺不进行限定，其他可旋转结构以及电极结构的制备工艺也属于本发明实施例的保护范围内。

示例性的，多级可动旋转单元、多级斜坡单元及支撑框架均制作在同一个衬底结构上并以衬底结构层作为共同底层，多级可动旋转单元、多级斜坡单元位于支撑框架结构的内部；多级可动旋转单元包括第一/第二半导体层和采用MEMS工艺制作在第一/第二半导体层上的第二电极。多级斜坡单元制作在多级可旋转单元下方并一一对应，表面形成两道斜坡，斜坡脊线位于可动旋转结构正下方或附近。多级斜坡单元，最中间的是第一级斜坡单元，第一级斜坡单元的斜坡角度在0°-90°之间，第一级坡单元的斜坡角度大于第二级斜坡单元的斜坡角度，第二级斜坡单元的斜坡角度大于第三级斜坡单元的斜坡角度，以此类推直至第N级斜坡单元，其中N≥2且N为整数，第N级斜坡单元的斜坡角度大于0°。

以上对旋转结构的制备方法的各个步骤进行了详细说明，本发明实施例提供的旋转结构，采用一种多级联控方法，通过设置N级旋转单元，其中N≥2且N为整数，越远离旋转结构中心的一侧，斜坡单元与预设平面的夹角越小，旋转单元中的斜坡单元与可旋转单元之间的平均距离越小。当旋转结构需要转动的角度较大时，由于具有多级斜坡单元，角度最小的斜坡和旋转结构间距最小，扭转力最大，作为主要驱动带动旋转结构旋转；在此之后角度次小的斜坡单元和可旋转单元间的角度变小、间距变小、扭转力变大，其接替成为主要驱动带动结构旋转，最终实现大角度旋转；且通过控制斜坡单元和可动旋转单元的间隙可以更好的降低驱动电压，使所需要的驱动电压比单个斜坡的旋转结构小得多，解决了现有技术中旋转结构驱动过程中的驱动电压较大的技术问题。还通过在第一电极中设置N个子电极，越远离旋转结构中心的一侧的旋转单元静电驱动力越大，驱动电压可以越小，更加合理有效的分配电压，提高驱动效率。通过采用一种多级联控方法，可以使得远离旋转结构中心的一侧的可旋转单元在较大静电力的驱动下先进行旋转，然后带动整个旋转结构的其他可旋转单元旋转，使得驱动力不只是来源于电驱动，还有先旋转的可旋转单元的惯性力，进一步提高驱动效率。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，本发明的各个实施方式的特征可以部分地或者全部地彼此耦合或组合，并且可以各种方式彼此协作并在技术上被驱动。对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。