一种MEMS微镜抗疲劳电互连装置

技术领域：

本发明涉及微机电技术领域，尤其涉及一种MEMS微镜抗疲劳电互连装置。

背景技术：

微机电系统（Micro Electro-Mechanical Systems,MEMS）是在集成电路制造技术基础上发展起来的一门跨学科技术，利用光刻、刻蚀、成膜、键合等微纳加工手段形成电子机械结构，融合了电子、材料、机械、物理、化学、生物等多种领域。

MEMS以其小型化、低功耗、批量化制造等诸多优点吸引了人们的广泛关注，在汽车电子、消费电子、物联网、激光雷达、投影显示等领域有广泛应用。与集成电路相比，MEMS器件最大的特点是MEMS器件不仅包含电学部分，而且还包含微机械结构部分。

微机械结构通常包含可动部件、固定部件以及将可动部件与固定部件进行连接的弹性部件。例如：在MEMS加速度传感器中，包含对加速度敏感的可动质量块，可动质量块通过结构尺度更小的弯曲梁弹性部件连接到固定部件上，当受到加速度作用时，可动质量块会产生一定的位移，加速度消失后可动质量块在弯曲梁作用下恢复到初始状态。

此外在MEMS微镜中，包含可动光学镜面部件，光学镜面通过扭转弹性梁连接到固定部件上，当施加驱动力时，光学镜面会绕扭转弹性梁进行往复扭转运动。由于很多MEMS器件是通过检测电容或者检测压敏电阻等电参数的变化来实现其功能，而电容和压敏电阻等检测部件也会设置在可动部件上，其电学互连线一般就需要通过弯曲梁或者扭转梁弹性部件才能实现电学引出。

通常的电学引出方式是利用PVD工艺制作金属薄膜引线，金属薄膜引线会经过弯曲梁或者扭转梁部件向外引出。由于弯曲梁或扭转梁会频繁的往复运动，例如MEMS陀螺仪驱动弯曲梁结构会在几kHz到几十kHz的频率下振动，MEMS微镜扭转梁结构会在几百Hz到几十kHz的频率下扭转，会对弯曲梁或扭转梁结构表面的金属薄膜引线来回弯折或扭曲，容易导致金属薄膜引线产生疲劳甚至断裂，对器件的可靠性和工作寿命产生严重影响。

为了提高微结构金属薄膜引线的抗疲劳特性，一般会采用剪切模量较低的金属，例如CN105866942中使用了金作为引线材料。该方法在一定程度上提高了抗疲劳特性，但还无法完全避免金属在弯曲或扭转中的疲劳，并且金的工艺成本也相对较高。

发明内容：

本发明就是为了克服现有技术中的不足，提供一种MEMS微镜抗疲劳电互连装置。

本申请提供以下技术方案：

一种MEMS微镜抗疲劳电互连装置，它包括晶圆，其特征在于：在晶圆上设有由外向内依次设有第二镂空区域和第一镂空区域，第一镂空区域内侧的晶圆形成微镜面，在第二镂空区域和第一镂空区域之间的晶圆区域形成可动框架区域，在第一镂空区域上设有一对纵向开口，纵向开口内的晶圆形成纵向扭转梁，扭转梁的一端与微镜面相连另一端与可动框架相连；

在第二镂空区域上设有一对横向开口，在其中一个横向开口内的晶圆形成横向扭转梁，第二镂空区域外侧的晶圆和可动框架上分别设有金属薄膜引线，在横向扭转梁上设有低阻硅引线，低阻硅引线的两端分别与位于第二镂空区域内、外侧晶圆上的金属薄膜引线连通。

在上述技术方案的基础上，还可以有以下进一步的技术方案：

所述的低阻硅引线为锯齿状结构，组成每个齿的边均与横向扭转梁的轴线之间形成45度夹角。使得每个齿成的尖端为直角夹角。

所述的两个纵向扭转梁为同轴分布。

所述的两个横向扭转梁为同轴分布。

所述的金属薄膜引线位于横向开口的外侧，采用磁控溅射工艺或蒸发工艺制备，金属薄膜引线材质为铝或金。

所述低阻硅引线的掺杂类型与晶圆掺杂类型不同。

所述低阻硅引线的掺杂浓度达到10

所述纵向开口的宽度小于横向开口的宽度。

发明优点：

本发明结构简单、使用方便，利用扩散低阻硅代替金属薄膜实现在弯曲或者扭转结构的表面电互连引出，完全采用单晶硅同种材料，能够完全避免金属薄膜引线材料在高频往复运动过程中产生的疲劳效应，理论上能够完全避免引线结构的疲劳。

附图说明：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中低阻硅引线的结构示意图。

具体实施方式：

如图1和2所示，一种MEMS微镜抗疲劳电互连装置，它包括常规的100型晶圆1，在晶圆1上设有由外向内依次设有间隔分布的第二镂空区域5和第一镂空区域2。

在第一镂空区域2内侧的晶圆1部分形成圆形的微镜面3。在第二镂空区域5和第一镂空区域2之间的晶圆1的部分形成环形的可动框架10。

在第一镂空区域2上开设有两个同轴分布的纵向开口2a，纵向开口2a内的晶圆部分形成纵向扭转梁4，纵向扭转梁4一端与微镜面3相连，另一端与可动框架10相连。

在第二镂空区域5上设有一对同轴分布的横向开口5a，横向开口5a内的晶圆部分形成横向扭转梁6，横向扭转梁6一端与可动框架10相连另一端与第二镂空区域5外侧的晶圆部分相连。所述的横向开口5a的宽度大于纵向开口2a的宽度。

在其中一个横向扭转梁6一端的可动框架10上和另一端的晶圆部分上通过磁控溅射工艺分别制备出铝制的金属薄膜引线9。

在横向扭转梁6上扩散出连通两个金属薄膜引线9的低阻硅引线8。低阻硅引线8的掺杂类型与晶圆1掺杂类型不同（本实施例中低阻硅引线8的掺杂类型为P型，而晶圆1的掺杂类型为N型，反之亦然）低阻硅引线8的掺杂浓度达到10

所述的低阻硅引线8为锯齿状结构，组成每个齿的边均与横向扭转梁6的轴线之间形成45度夹角，使得每个齿成直角三角形状结构。

由于金属薄膜引线9位于不发生扭转的区域，而且低阻硅引线8也是硅材料，再加上每个齿的边均与横向扭转梁6的轴线之间形成45度夹角。因此，避免了金属薄膜引线材料在高频往复扭转运动过程中产生的疲劳，解决了引线结构的疲劳的问题。