集成隐藏式3维梳齿电极驱动器的低吸合电压CMOS-MEMS微镜阵列

• 作者: 程正喜 刘亦 徐鹤靓 康晓旭
• 来源期刊: 复旦学报（自然科学版）
• 学科: 工学
• 关键词: 微镜 吸合电压 垂直3维梳齿电极驱动器
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 页码范围: 61-68
• 页数: 8页
• 分类号: TN27
• 语种: 中文

摘要

微镜阵列芯片是大尺寸画面投影显示系统的主流光学图形产生器.针对德州仪器公司的数字微镜芯片中微镜吸合电压较高的问题,本文采用CMOS后端金属互连层制备隐藏垂直梳齿电极驱动的低吸合电压微镜,在CMOS后端工艺中基本完成MEMS微镜阵列的结构制备,然后在CMOS工艺后附加少量的Post-CMOS工艺.我们采用0.35-μm 2-Poly-4-Metal(2P4M) CMOS工艺设计和制造了2种1×8规模集成了隐藏式梳齿驱动器的静电驱动双稳态微镜阵列,并且片上集成了CMOS驱动电路.微镜尺寸为18 μm×18μm,像素间距为20μm,占空比为81.0％.采用有限元仿真软件计算了微镜结构的电-力耦合特性.在大气环境下,仿真结果表明:具有TiN/Al/TiN扭臂的微镜A的静态吸合电压为19.25 V,具有TiN/Al/TiN扭臂的微镜B的静态吸合电压为3V.测试结果表明:微镜A典型的吸合电压为21V,与仿真结果接近.微镜A和B吸合电压正在逐步实现与CMOS电路工作电压兼容,可以将驱动电路与微镜阵列单片集成,从而为实现工艺和工作电压与CMOS工艺全面兼容的数字微镜阵列奠定了基础.