專利名稱：二維梳形致動(dòng)器及其制造方法
二維梳形致動(dòng)器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種致動(dòng)器及其方法，特別是有關(guān)于一種二維梳形致動(dòng)器及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，利用微機(jī)電加工技術(shù)制造的微結(jié)構(gòu)元件廣泛應(yīng)用于各種傳感器或致動(dòng)器領(lǐng)域，例如加速度傳感器、角速度傳感器或是微振鏡致動(dòng)器中皆包含不同設(shè)計(jì)的微結(jié)構(gòu)元件。參考圖1A，其繪示現(xiàn)有技術(shù)中一致動(dòng)器100的局部剖視圖。該致動(dòng)器100包括支撐座102以及可振動(dòng)元件104，該支撐座102具有基材106、絕緣層108以及元件層110，該可振動(dòng)元件104設(shè)置于該元件層110中空區(qū)域之間，且該可振動(dòng)元件104與該元件層110是共平面(co-planar)，由于共平面的特性，該可振動(dòng)元件104無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)至一個(gè)固定角度，因而必須額外施加一固定偏移作用力(constant biasing force)，以啟動(dòng)該可振動(dòng)元件104 的轉(zhuǎn)動(dòng)，致使該致動(dòng)器100的結(jié)構(gòu)太過(guò)于復(fù)雜。參考圖1B，其繪示現(xiàn)有技術(shù)中另一致動(dòng)器100的局部剖視圖。該致動(dòng)器100包括支撐座102以及可振動(dòng)元件104，該支撐座102具有基材106、絕緣層108以及元件層110，該可振動(dòng)元件104設(shè)置于該支撐座102的上方。由于現(xiàn)有技術(shù)必須使用等向性蝕刻(Isotropic etch)法移除該可振動(dòng)元件104下方的部分該絕緣層108以及該元件層110的材料，以于該元件層110形成梳形(comb)結(jié)構(gòu)，然而等向性蝕刻會(huì)使該元件層110產(chǎn)生不當(dāng)?shù)臋M向過(guò)切 (lateral undercut)，以致于無(wú)法正確控制該梳形結(jié)構(gòu)的尺寸大小，例如該可振動(dòng)元件104 相對(duì)于該支撐座102產(chǎn)生尺寸不對(duì)稱的狀態(tài)，使得該致動(dòng)器100無(wú)法正常運(yùn)作。參考圖1C，其繪示現(xiàn)有技術(shù)中又一致動(dòng)器100的局部剖視圖。該致動(dòng)器100包括支撐座102以及可振動(dòng)元件104，該支撐座102具有基材106、絕緣層108以及元件層110， 該元件層110的高度hi小于該可振動(dòng)元件104的高度h2，導(dǎo)致該可振動(dòng)元件104與該元件層110的重迭面積縮減，而該重迭面積與該致動(dòng)器100的靜電驅(qū)動(dòng)力(electrostatic force)相關(guān)，該重迭面積縮減表示該可振動(dòng)元件104與該元件層110之間的靜電驅(qū)動(dòng)力降低，故該致動(dòng)器100無(wú)法正常啟動(dòng)。此外，當(dāng)蝕刻該元件層110造成高度減少時(shí)，該元件層 110所在的絕緣體上覆硅(Silicon On Insulator, S0I)晶圓在制造過(guò)程中亦會(huì)產(chǎn)生高度變異(height variation)，亦即造成該元件層110的表面不均勻。有鑒于此，需要發(fā)展一種新式的致動(dòng)器及其制造方法，以解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的一目的在于提供一種二維梳形致動(dòng)器及其制造方法， 其可增加該致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)角度以及可使用的頻率范圍。本發(fā)明的又一目的在于提供一種二維梳形致動(dòng)器及其制造方法，其可解決該致動(dòng)器啟動(dòng)困難的問(wèn)題，并解決致動(dòng)器的上、下層梳形電極因利用不同罩幕層圖案分別蝕刻而
5造成對(duì)準(zhǔn)的問(wèn)題，以及進(jìn)一步解決使用等向性蝕刻導(dǎo)致使元件層不當(dāng)?shù)臋M向過(guò)切的問(wèn)題。為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種二維梳形致動(dòng)器及其制造方法，該二維梳形致動(dòng)器主要包括支承基座、框架以及可移動(dòng)體。該支承基座依序具有堆棧的基材、絕緣層以及元件層，該支承基座設(shè)置兩組第一梳形電極。該框架依附于該支承基座，用以繞著一第一旋轉(zhuǎn)軸作轉(zhuǎn)動(dòng)，該框架具有兩組內(nèi)部梳形電極以及兩組外部梳形電極，其中該兩組外部梳形電極分別叉合于該兩組第一梳形電極。該可移動(dòng)體依附于該框架，用以繞著垂直于該第一旋轉(zhuǎn)軸的一第二旋轉(zhuǎn)軸作轉(zhuǎn)動(dòng)，該可移動(dòng)體具有兩組第二梳形電極，分別叉合于該兩組內(nèi)部梳形電極，其中該兩組第二梳形電極中的其中之一的厚度與相對(duì)應(yīng)叉合的該兩組內(nèi)部梳形電極的厚度不相等，該兩組外部梳形電極的其中之一的厚度與相對(duì)應(yīng)叉合該兩組第一梳形電極的厚度不相等。此二維梳形致動(dòng)器的制造方法，包括下列步驟(a)沉積第一罩幕層于一絕緣層上覆硅(SOI)晶圓上，并定義第一圖案，其中該絕緣層上覆硅(SOI)晶圓依序具有堆棧的基材、絕緣層以及元件層。(b)依據(jù)該第一圖案，蝕刻該元件層至曝露出該絕緣層，以形成一溝渠，并且移除
該第一罩幕層。(c)沉積一氧化硅層于該溝渠元件層上并填滿該溝渠。(d)移除位于該元件層上的該氧化硅層。(e)沉積一導(dǎo)電層，以覆蓋該元件層。(f)沉積第二罩幕層于該導(dǎo)電層上，并定義第二圖案。(g)依據(jù)該第二圖案，蝕刻該導(dǎo)電層以曝露該元件層，并且移除該第二罩幕層。(h)沉積第三罩幕層于該導(dǎo)電層以及該元件層上，并定義第三圖案。(i)依據(jù)該第三圖案，依序蝕刻該導(dǎo)電層以及該元件層，以于該導(dǎo)電層上形成至少一梳形電極，并于該元件層上形成至少一梳形電極、框架以及可移動(dòng)體；蝕刻之后移除該第二罩眷層ο(j)沉積第四罩幕層于該基材上，并定義第四圖案。(k)依據(jù)該第四圖案，蝕刻該基材至曝露出該絕緣層，之后移除該第四罩幕層。(1)蝕刻該絕緣層上覆硅(SOI)晶圓的絕緣層，以形成該二維梳形致動(dòng)器。本發(fā)明另亦揭露一種二維梳形致動(dòng)器的制造方法，包括以下步驟(a)沉積一第一罩幕層于一絕緣層上覆硅(SOI)晶圓上，并定義一第一圖案，其中該絕緣層上覆硅(SOI)晶圓依序具有一基材、一絕緣層以及一元件層。(b)依據(jù)該第一圖案蝕刻該元件層至該絕緣層，以形成一溝渠，并且移除該第一罩眷層。(c)形成一氧化硅薄膜層于該溝渠的側(cè)壁以及該元件層上。(d)沉積一第二罩幕層于該氧化硅薄膜層上，并定義一第二圖案。(e)依據(jù)該第二圖案，蝕刻該氧化硅薄膜層至曝露出該元件層，并且在蝕刻之后移除該第二罩幕層。(f)沉積一導(dǎo)電層于該元件層上，并且填滿該溝渠。(g)沉積一第三罩幕層于該導(dǎo)電層上，并定義一第三圖案。(h)依據(jù)該第三圖案，蝕刻該導(dǎo)電層至該元件層，并且在蝕刻之后移除該第三罩幕層。(i)沉積一第四罩幕層于該導(dǎo)電層以及該元件層上，并定義一第四圖案。(j)依據(jù)該第四圖案，蝕刻該導(dǎo)電層以及該元件層至該絕緣層，并且在蝕刻之后移除該第四罩幕層。(k)沉積一第五罩幕層于該基材上，并定義一第五圖案。(1)依據(jù)該第五圖案，蝕刻該基材至曝露出該絕緣層。(m)蝕刻該絕緣層而形成該二維梳形致動(dòng)器。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明二維致動(dòng)器及其制造方法利用導(dǎo)電層設(shè)置于該第一梳形電極、該內(nèi)部梳形電極及該外部梳形電極以及該第二梳形電極，可增加該致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)角度以及可使用的頻率范圍，解決該致動(dòng)器啟動(dòng)困難的問(wèn)題，并利用同一罩幕層圖案蝕刻形成導(dǎo)電層以及元件層的梳形電極，解決現(xiàn)有技術(shù)中致動(dòng)器的上、下層梳形電極因利用不同罩幕層圖案分別蝕刻而造成對(duì)準(zhǔn)的問(wèn)題，且進(jìn)一步解決現(xiàn)有技術(shù)中使用等向性蝕刻導(dǎo)致使元件層不當(dāng)?shù)臋M向過(guò)切的問(wèn)題。為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下

圖1A-1C繪示現(xiàn)有技術(shù)的二維梳形致動(dòng)器的示意圖。圖2A繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例中二維梳形致動(dòng)器的俯視圖。圖2B-2E繪示依據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例中沿著圖2A的A_A’剖面線的二維梳形致動(dòng)器的剖視圖。圖2F繪示依據(jù)本發(fā)明圖2B中可移動(dòng)體繞著該第二旋轉(zhuǎn)軸作雙向往復(fù)震蕩的旋轉(zhuǎn)角度與交流變動(dòng)電位差之間的相位及振幅關(guān)系圖。圖3A-3D繪示依據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例中沿著圖2A的B_B’剖面線的二維梳形致動(dòng)器的剖視圖。圖3E繪示依據(jù)本發(fā)明圖3A中框架繞著該第一旋轉(zhuǎn)軸作雙向往復(fù)震蕩的旋轉(zhuǎn)角度與交流變動(dòng)電位差之間的相位及振幅關(guān)系圖。圖4A-4C繪示依據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例中沿著圖2A的A_A’剖面線的二維梳形致動(dòng)器的剖視圖。圖5A-5D繪示依據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例中沿著圖2A的B_B’剖面線的二維梳形致動(dòng)器的剖視圖。圖5E繪示依據(jù)本發(fā)明圖5A中框架繞著該第一旋轉(zhuǎn)軸作雙向往復(fù)震蕩的旋轉(zhuǎn)角度與交流變動(dòng)電位差之間的相位及振幅關(guān)系圖。圖5F繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例中二維梳形致動(dòng)器的逐行水平掃描的示意圖。圖6A-6D繪示依據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例中沿著圖2A的B_B’剖面線的二維梳形致動(dòng)器的剖視圖。圖6E繪示依據(jù)本發(fā)明圖6A中框架繞著該第一旋轉(zhuǎn)軸作雙向往復(fù)震蕩的旋轉(zhuǎn)角度與交流變動(dòng)電位差之間的相位及振幅關(guān)系圖。圖7繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例中沿著圖2A的C-C’剖面線的具有強(qiáng)化結(jié)構(gòu)的二維梳形致動(dòng)器的剖視圖。圖8A-8M繪示依據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例中二維梳形致動(dòng)器的制造方法的流程剖視圖。圖9A-90繪示依據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例中二維梳形致動(dòng)器的制造方法的流程剖視圖。
具體實(shí)施方式本發(fā)明的較佳實(shí)施例通過(guò)所附圖式與下面的說(shuō)明作詳細(xì)描述，在不同的圖式中， 相同的元件符號(hào)表示相同或相似的元件。參考圖2A，其繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例中二維梳形致動(dòng)器200的俯視圖。該二維梳形致動(dòng)器200適用于微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electro Mechanical Systems，MEMS)，主要包括支承基座(supporting base) 202、框架(frame) 204 以及可移動(dòng)體(movable body) 206。該支承基座202設(shè)置兩組第一梳形電極(208a、208b)。該框架204是利用第一扭轉(zhuǎn)桿(torsion bar) 21 依附于該支承基座202，用以繞著第一旋轉(zhuǎn)軸210a作轉(zhuǎn)動(dòng)，其中該框架204具有兩組內(nèi)部梳形電極Ql2a、212b)以及兩組外部梳形電極Ol4a、214b)，該兩組外部梳形電極Ql4a、214b)分別叉合(例如交錯(cuò)排列)于該兩組第一梳形電極O08a、208b)，且該兩組外部梳形電極(2Ha、214b)中的其中之一的厚度與相對(duì)應(yīng)叉合的該兩組第一梳形電極O08a、208b)的厚度不相等。當(dāng)施加至少一電位差于該兩組外部梳形電極(2Ha、214b)與該兩組第一梳形電極Q08a、208b)時(shí)，將產(chǎn)生一靜電驅(qū)動(dòng)力，可使該框架204繞著該第一旋轉(zhuǎn)軸210a相對(duì)于該支承基座202作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。該可移動(dòng)體206利用第二扭轉(zhuǎn)桿(torsion bar) 21 依附于該框架204，用以繞著垂直于該第一旋轉(zhuǎn)軸210a的第二旋轉(zhuǎn)軸210b作轉(zhuǎn)動(dòng)，該可移動(dòng)體206具有兩組第二梳形電極Ol6a、216b)，且該兩組第二梳形電極(216a、216b)分別叉合(例如交錯(cuò)排列)于該兩組內(nèi)部梳形電極Ol2a、212b)，其中該兩組第二梳形電極Ql6a、216b)中的其中之一的厚度與相對(duì)應(yīng)叉合的該兩組內(nèi)部梳形電極Ol2a、212b)的厚度不相等。當(dāng)施加電位差于該兩組內(nèi)部梳形電極Ol2a、212b)與該兩組第二梳形電極Ol6a、216b)之間時(shí)，將產(chǎn)生該靜電驅(qū)動(dòng)力，可使該可移動(dòng)體206繞著該第二旋轉(zhuǎn)軸210b相對(duì)于該框架204作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。此外，本發(fā)明利用溝渠220區(qū)隔該二維梳形致動(dòng)器200為四個(gè)電性絕緣 (electrically insulated)區(qū)域，包括該支承基座202的兩個(gè)區(qū)域、該框架204與該可移動(dòng)體206等四個(gè)區(qū)域，使得該兩組第二梳形電極(216a、216b)分別電性絕緣于該兩組內(nèi)部梳形電極Ol2a、212b)，且該兩組外部梳形電極Ql4a、214b)分別電性絕緣于該兩組第一梳形電極(208a、208b)。并且利用該溝渠220電性隔離一部分的支承基座202的區(qū)域，以形成電極接觸墊022a、222b)，其中該電極接觸墊22 依序經(jīng)由上方的該第一扭轉(zhuǎn)桿21 以及左側(cè)的該第二扭轉(zhuǎn)桿21 電性連接于該可移動(dòng)體206，該電極接觸墊222b經(jīng)由下方的該第一扭轉(zhuǎn)桿21 電性連接于該框架204，該電極接觸墊(22h、222b)用以接收外部施加的電力，以于該支承基座202、框架204以及可移動(dòng)體206之間形成電位差。在本發(fā)明的二維梳形致動(dòng)器200中，扭力T正比于相對(duì)應(yīng)叉合的梳形電極之間重迭面積變化量3A除以旋轉(zhuǎn)角度的變化量度5Θ ,亦即扭力τ正比于相對(duì)應(yīng)叉合的梳形電極之間重迭面積A與旋轉(zhuǎn)角度θ的偏微分，如下列公式(1)所示其中，扭力T 當(dāng)施加電位差于梳形電極之間時(shí)所產(chǎn)生的扭力，例如當(dāng)施加電位差于該兩組外部梳形電極(2Ha、214b)與該兩組第一梳形電極(208a、208b)之間時(shí)，使該框架204相對(duì)于該支承基座202產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的扭力，或是當(dāng)施加電位差于該兩組內(nèi)部梳形電極Ql2a、212b)與該兩組第二梳形電極(216a、216b)之間時(shí)，使該可移動(dòng)體206相對(duì)于該框架204產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的扭力； 重迭面積A 相對(duì)應(yīng)叉合的梳形電極之間的重迭面積；以及旋轉(zhuǎn)角度θ 該框架204以及該可移動(dòng)體206的旋轉(zhuǎn)角度。本發(fā)明的二維梳形致動(dòng)器200設(shè)置一導(dǎo)電層218于該兩組第一梳形電極O08a、 208b)、該兩組內(nèi)部梳形電極(21h、212b)及該兩組外部梳形電極Ol4a、214b)以及該兩組第二梳形電極Ol6a、216b)的至少其中一組梳形電極上，其中該導(dǎo)電層218分別標(biāo)示于圖 2B-2E、圖3A-3D、圖4A-4C、圖5A-5D以及圖6A-6D。在一實(shí)施例中，該導(dǎo)電層218的材質(zhì)選自于多晶硅(poly silicon)、金屬(metal)以及任意的導(dǎo)電材質(zhì)。上述的該導(dǎo)電層218形成于該支承基座202、該框架204以及該可移動(dòng)體206的結(jié)構(gòu)將配合后附圖式作詳細(xì)說(shuō)明。參考圖2A以及圖2B-2E，圖2B-2E繪示依據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例中沿著圖2A的 A-A'剖面線的二維梳形致動(dòng)器200的剖視圖。如圖2A、圖2B所示，該兩組第二梳形電極 Ol6a、216b)、該兩組內(nèi)部電極(21h、212b)分別設(shè)置于該第二旋轉(zhuǎn)軸210b的相異兩側(cè)，當(dāng)位于該第二旋轉(zhuǎn)軸210b第一側(cè)的第二梳形電極216a以及位于該第二旋轉(zhuǎn)軸210b第二側(cè)的內(nèi)部梳形電極212b分別設(shè)置該導(dǎo)電層218時(shí)，該第二梳形電極216a的厚度大于相對(duì)應(yīng)叉合的內(nèi)部梳形電極212a，且該內(nèi)部梳形電極212b的厚度大于相對(duì)應(yīng)叉合的第二梳形電極216b，又，該第二梳形電極216a的厚度可等于該內(nèi)部梳形電極212b的厚度。例如由圖2B的水平位置順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)至圖2C的狀態(tài)所示，當(dāng)該兩組內(nèi)部梳形電極 (212a,212b)與該兩組第二梳形電極Ql6a、216b)之間具有一固定電位差，利用設(shè)置該導(dǎo)電層218的該第二梳形電極216a與相對(duì)應(yīng)叉合的該內(nèi)部梳形電極21 的厚度差值所產(chǎn)生的重迭面積變化量相對(duì)于旋轉(zhuǎn)角度變化量、以及利用設(shè)置該導(dǎo)電層218的該內(nèi)部梳形電極 212b與相對(duì)應(yīng)叉合的該第二梳形電極216b的厚度差值所產(chǎn)生的重迭面積變化量相對(duì)于旋轉(zhuǎn)角度變化量，通過(guò)靜電作用力產(chǎn)生使該可移動(dòng)體206相對(duì)于該框架204作轉(zhuǎn)動(dòng)的扭力，該可移動(dòng)體206將繞著該第二旋轉(zhuǎn)軸210b作單向轉(zhuǎn)動(dòng)(順時(shí)針或是逆時(shí)針)。如圖2D、圖2E所示，當(dāng)該兩組內(nèi)部梳形電極Ql2a、212b)與該兩組第二梳形電極 (216a、216b)之間具有一交流變動(dòng)電位差，該可移動(dòng)體206繞著該第二旋轉(zhuǎn)軸210b作雙向往復(fù)震蕩運(yùn)動(dòng)。圖2F繪示依據(jù)本發(fā)明圖2B至2E中該可移動(dòng)體206繞著該第二旋轉(zhuǎn)軸210b 作雙向往復(fù)震蕩的旋轉(zhuǎn)角度與交流變動(dòng)電位差之間的相位及振幅關(guān)系圖。其中橫軸為時(shí)間，縱軸為旋轉(zhuǎn)角度以及交流變動(dòng)電位差A(yù)C1，當(dāng)該兩組內(nèi)部梳形電極Ql2a、212b)與該兩組第二梳形電極(216a、216b)之間施加一交流變動(dòng)電位差A(yù)Cl時(shí)，該可移動(dòng)體206依序由圖2B (相對(duì)應(yīng)于Tl)轉(zhuǎn)動(dòng)至圖2D (相對(duì)應(yīng)于T2)，接著反轉(zhuǎn)至圖2B (相對(duì)應(yīng)于T3)，然后轉(zhuǎn)動(dòng)至圖2E(相對(duì)應(yīng)于T4)，最后回到圖2B(相對(duì)應(yīng)于T5)的水平位置，以完成一個(gè)周期的雙向往復(fù)震蕩運(yùn)動(dòng)。該交流變動(dòng)電位差A(yù)Cl的波形(waveform)可為多種形狀，例如方形波、三
9角形波、正弦曲線(sinusoidal)波以及半正弦曲線(half-sinusoidal)波等。在一實(shí)施例中，當(dāng)該交流變動(dòng)電位差A(yù)Cl的最大振幅固定時(shí)，方形波是以較佳效率驅(qū)動(dòng)該可移動(dòng)體206 擺動(dòng)至最大旋轉(zhuǎn)角度，并且通過(guò)控制交流變動(dòng)電位差A(yù)Cl使該可移動(dòng)體206的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行如圖2F的正弦運(yùn)動(dòng)擺動(dòng)。在現(xiàn)有技術(shù)中，因位于第二旋轉(zhuǎn)軸相異兩側(cè)的兩組內(nèi)部梳形電極及兩組第二梳形電極并無(wú)設(shè)置導(dǎo)電層，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，可移動(dòng)體需繞著第二旋轉(zhuǎn)軸有一初始扭轉(zhuǎn)角度，如此當(dāng)兩組內(nèi)部梳形電極與兩組第二梳形電極之間施加一電位差時(shí)，于第二旋轉(zhuǎn)軸兩側(cè)因靜電力產(chǎn)生不對(duì)稱的扭力，方能帶動(dòng)可移動(dòng)體轉(zhuǎn)動(dòng)。此初始扭轉(zhuǎn)角度一般是利用制造裕度或特意設(shè)計(jì)構(gòu)造而產(chǎn)生。而本發(fā)明的第一實(shí)施例中，因設(shè)置該導(dǎo)電層218，即使如圖2B所示，該可移動(dòng)體206繞著該第二旋轉(zhuǎn)軸210b無(wú)初始扭轉(zhuǎn)角度，當(dāng)該兩組內(nèi)部梳形電極(21h、212b)與該兩組第二梳形電極(216a、216b)之間施加一電位差時(shí)，于該第二旋轉(zhuǎn)軸210b兩側(cè)亦會(huì)產(chǎn)生不對(duì)稱的扭力，故可輕易啟動(dòng)該可移動(dòng)體206轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)因該第二梳形電極216a及該內(nèi)部梳形電極212b設(shè)置該導(dǎo)電層218，使得該兩組內(nèi)部梳形電極Ql2a、212b)與該兩組第二梳形電極(216a、216b)之間重迭面積以及重迭面積變化量相對(duì)于旋轉(zhuǎn)角度變化量增加，亦使該可移動(dòng)體206更容易啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)。參考圖2A以及圖3A-3D，圖3A-3D繪示依據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例中沿著圖2A的 B-B’剖面線的二維梳形致動(dòng)器200的剖視圖。如圖2A、圖3A所示，該支承基座202依序具有堆棧的基材20 、絕緣層20 以及元件層202c。該兩組第一梳型電極(208a、208b)設(shè)置于該元件層202c，該兩組第一梳型電極Q08a、208b)、該兩組外部電極(2Ha、214b)分別設(shè)置于該第一旋轉(zhuǎn)210a的相異兩側(cè)。當(dāng)位于該第一旋轉(zhuǎn)軸210a第一側(cè)的外部梳形電極21 以及位于該第一旋轉(zhuǎn)軸210a第二側(cè)的第一梳形電極208b分別設(shè)置該導(dǎo)電層218時(shí)，該外部梳形電極21 的厚度大于相對(duì)應(yīng)叉合的第一梳形電極208a，且該第一梳形電極208b的厚度大于相對(duì)應(yīng)叉合的外部梳形電極214b。在本實(shí)施例中，該外部梳形電極21 的厚度可等于該第一梳形電極208b的厚度。例如由圖3A的水平位置順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)至圖:3B的狀態(tài)，當(dāng)該兩組外部梳形電極 (214a,214b)與該兩組第一梳形電極(208a、208b)之間具有至少一固定電位差，利用具有該導(dǎo)電層218的該外部梳形電極21 與相對(duì)應(yīng)叉合的該第一梳形電極208a的厚度差值所產(chǎn)生的重迭面積變化量相對(duì)于旋轉(zhuǎn)角度變化量、以及利用具有該導(dǎo)電層218的該第一梳形電極208b與相對(duì)應(yīng)叉合的該外部梳形電極214b的厚度差值所產(chǎn)生的重迭面積變化量相對(duì)于旋轉(zhuǎn)角度變化量，利用靜電作用力產(chǎn)生使該框架204相對(duì)于該支承基座202作轉(zhuǎn)動(dòng)的扭力，該框架204將繞著該第一旋轉(zhuǎn)軸210a作單向轉(zhuǎn)動(dòng)(順時(shí)針或是逆時(shí)針)。如圖3C、圖3D所示，當(dāng)該兩組外部梳形電極Ql4a、214b)與該兩組第一梳形電極 (208a、208b)之間具有至少一交流變動(dòng)電位差，該框架204繞著該第一旋轉(zhuǎn)軸210a作雙向往復(fù)震蕩運(yùn)動(dòng)。圖3E繪示依據(jù)本發(fā)明圖3A中該框架204繞著該第一旋轉(zhuǎn)軸210a作雙向往復(fù)震蕩的旋轉(zhuǎn)角度與交流變動(dòng)電位差之間的相位及振幅關(guān)系圖。其中橫軸為時(shí)間，縱軸為旋轉(zhuǎn)角度以及交流變動(dòng)電位差A(yù)C2，當(dāng)該兩組外部梳形電極Ql4a、214b)與該兩組第一梳形電極(208a、208b)之間施加一交流變動(dòng)電位差A(yù)C2時(shí)，該框架204依序由圖3A(相對(duì)應(yīng)于Tl)轉(zhuǎn)動(dòng)至圖3C (相對(duì)應(yīng)于T2)，接著反轉(zhuǎn)至圖3A (相對(duì)應(yīng)于T3)，然后轉(zhuǎn)動(dòng)至圖3D (相對(duì)應(yīng)于T4)，最后回到圖3A(相對(duì)應(yīng)于T5)的水平位置，以完成一個(gè)周期的雙向往復(fù)震蕩運(yùn)動(dòng)。該交流變動(dòng)電位差A(yù)C2的波形(waveform)可為多種形狀，例如方形波、三角形波、正弦曲線(sinusoidal)波以及半正弦曲線(half-sinusoidal)波等。在一實(shí)施例中，當(dāng)該交流變動(dòng)電位差A(yù)C2的振幅固定時(shí)，方形波是以較佳效率驅(qū)動(dòng)該框架204擺動(dòng)至最大旋轉(zhuǎn)角度， 并且利用控制交流變動(dòng)電位差A(yù)C2使該框架204的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行如圖3E的正弦運(yùn)動(dòng)擺動(dòng)。在現(xiàn)有技術(shù)中，因位于第一旋轉(zhuǎn)軸相異兩側(cè)的兩組第一梳形電極及兩組外部梳形電極并無(wú)設(shè)置導(dǎo)電層，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，所以框架需有一初始扭轉(zhuǎn)角度才能繞著第一旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)， 當(dāng)兩組外部梳形電極與兩組第一梳形電極之間施加一電位差時(shí)，于第一旋轉(zhuǎn)軸兩側(cè)因靜電力產(chǎn)生不對(duì)稱的扭力，方能帶動(dòng)框架轉(zhuǎn)動(dòng)。此初始扭轉(zhuǎn)角度一般是利用制造裕度或特意設(shè)計(jì)構(gòu)造而產(chǎn)生。而本發(fā)明的上述實(shí)施例中，因該外部梳形電極21 及該第一梳形電極208b 設(shè)置該導(dǎo)電層218，即使該框架204繞著該第一旋轉(zhuǎn)軸210a無(wú)初始扭轉(zhuǎn)角度，如圖3A所示， 當(dāng)該兩組外部梳形電極(2Ha、214b)與該兩組第一梳形電極(208a、208b)之間施加一電位差時(shí)，于該第一旋轉(zhuǎn)軸210a兩側(cè)亦會(huì)產(chǎn)生不對(duì)稱的扭力，故可輕易啟動(dòng)該框架204轉(zhuǎn)動(dòng)。 同時(shí)因設(shè)置該導(dǎo)電層218，使得該兩組外部梳形電極Ql4a、214b)與該兩組第一梳形電極 (208a、208b)之間重迭面積以及重迭面積變化量相對(duì)于旋轉(zhuǎn)角度變化量增加，亦使該框架 204更容易啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)。參考圖2A以及圖4A-4C，圖4A-4C繪示依據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例中沿著圖2A的 A-A'剖面線的二維梳形致動(dòng)器200的剖視圖。如圖2A、圖4A所示，該兩組第二梳形電極 Ol6a、216b)、該兩組內(nèi)部電極(21h、212b)分別設(shè)置于該第二旋轉(zhuǎn)軸210b的相異兩側(cè)，當(dāng)位于該第二旋轉(zhuǎn)軸210b第一側(cè)的內(nèi)部梳形電極212b設(shè)置該導(dǎo)電層218時(shí)，該內(nèi)部梳形電極212b的厚度大于相對(duì)應(yīng)叉合的第二梳形電極216b，又位于該第二旋轉(zhuǎn)軸210b第二側(cè)的第二梳形電極216a的厚度等于相對(duì)應(yīng)叉合的內(nèi)部梳形電極21加。例如由圖4A的水平位置狀態(tài)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)至圖4B的狀態(tài)，當(dāng)該兩組內(nèi)部梳形電極 (212a,212b)與該兩組第二梳形電極Ql6a、216b)之間具有一固定電位差，利用具有該導(dǎo)電層218的該內(nèi)部梳形電極212b與相對(duì)應(yīng)叉合的第二梳形電極216b的厚度差值所產(chǎn)生的重迭面積變化量相對(duì)于旋轉(zhuǎn)角度變化量，利用靜電作用力產(chǎn)生使該可移動(dòng)體206相對(duì)于該框架204作轉(zhuǎn)動(dòng)的扭力，該可移動(dòng)體206將繞著該第二旋轉(zhuǎn)軸210b作單向轉(zhuǎn)動(dòng)(順時(shí)針或是逆時(shí)針)。如圖4C所示，當(dāng)該兩組內(nèi)部梳形電極(21h、212b)與該兩組第二梳形電極Ql6a、 216b)之間具有一交流變動(dòng)電位差，該可移動(dòng)體206繞著該第二旋轉(zhuǎn)軸210b作雙向往復(fù)震蕩運(yùn)動(dòng)。當(dāng)施加該交流變動(dòng)電位差時(shí)，該可移動(dòng)體206繞著該第二旋轉(zhuǎn)軸210b作雙向往復(fù)震蕩的旋轉(zhuǎn)角度與交流變動(dòng)電位差之間的相位及振幅關(guān)系與圖2F類似，在此不予贅述。參考圖2A以及圖5A-5D，圖5A-5D繪示依據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例中沿著圖2A的 B-B'剖面線的二維梳形致動(dòng)器200的剖視圖。如圖2A、圖5A所示，該支承基座202依序具有堆棧的基材20 、絕緣層202b以及元件層202c。該兩組第一梳形電極(208a、208b) 設(shè)置于該基材20 ，且該兩組第一梳形電極(208a、208b)分別設(shè)置于該第一旋轉(zhuǎn)軸210a 的相異兩側(cè)。當(dāng)該兩組外部梳形電極(2Ha、214b)設(shè)置該導(dǎo)電層218時(shí)，該兩組外部梳形電極(2Ha、214b)位于該兩組第一梳形電極Q08a、208b)的上方，且該兩組外部梳形電極 (214a,214b)的高度高于該元件層202c。當(dāng)該兩組外部梳形電極Ql4a、214b)與相對(duì)應(yīng)叉合的該兩組第一梳形電極(208a、208b)之間具有至少一固定電位差時(shí)，該相對(duì)應(yīng)叉合的梳形電極之間因?yàn)殪o電力產(chǎn)生的扭力使該框架204繞著該第一旋轉(zhuǎn)軸210a作單向轉(zhuǎn)動(dòng)。在該導(dǎo)電層218的上表面邊緣 219轉(zhuǎn)動(dòng)至與該基材20 及該絕緣層202b的交界面相同水平高度之前，該相對(duì)應(yīng)叉合的梳形電極之間重迭面積變化量相對(duì)于旋轉(zhuǎn)角度變化量維持于一極大值，故可使該框架204持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，直至該導(dǎo)電層218的上表面的邊緣高度219轉(zhuǎn)動(dòng)至與該基材20 及該絕緣層202b 交界面的相同水平高度，亦即該框架204由圖5B的θ轉(zhuǎn)動(dòng)至圖5C的9_max。一旦該導(dǎo)電層218的上表面邊緣219轉(zhuǎn)動(dòng)至低于該基材20 及該絕緣層202b的交界面，梳形電極之間重迭面積變化量相對(duì)于旋轉(zhuǎn)角度變化量立刻下降至極小值，無(wú)法再提供該框架204繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)所需的扭力。其中該導(dǎo)電層218的上表面邊緣219轉(zhuǎn)動(dòng)至與該基材20 及該絕緣層 202b的交界面相同水平高度時(shí)，該框架204轉(zhuǎn)動(dòng)的角度定義為最大旋轉(zhuǎn)角度9_max，如圖 5C所示。在本實(shí)施例中，利用導(dǎo)電層218增加該框架204的該兩組外部梳形電極Ql4a、 214b)的厚度，以使該兩組外部梳形電極(2Ha、214b)與該兩組第一梳形電極(208a、208b) 之間的重迭面積變大，以產(chǎn)生較大的扭力。同時(shí)通過(guò)增加該兩組外部梳形電極(2Ha、214b) 的厚度，使該相對(duì)應(yīng)叉合的梳形電極之間重迭面積變化量相對(duì)于旋轉(zhuǎn)角度變化量維持于極大值的旋轉(zhuǎn)角度的范圍增加，如圖5C中的e_max相較于圖5B中的Θ，故可使該框架204 的旋轉(zhuǎn)角度θ增加至最大旋轉(zhuǎn)角度e_max。如圖5C所示，當(dāng)設(shè)置該導(dǎo)電層218的該兩組外部梳形電極(2Ha、214b)與相對(duì)應(yīng)叉合的該兩組第一梳形電極(208a、208b)之間具有至少一交流變動(dòng)電位差，該框架204繞著該第一旋轉(zhuǎn)軸210a作雙向往復(fù)震蕩運(yùn)動(dòng)。圖5E繪示依據(jù)本發(fā)明圖5A中該框架204繞著該第一旋轉(zhuǎn)軸210a作雙向往復(fù)震蕩的旋轉(zhuǎn)角度與交流變動(dòng)電位差之間的相位及振幅關(guān)系圖。其中橫軸為時(shí)間，縱軸為旋轉(zhuǎn)角度以及交流變動(dòng)電位差A(yù)C3、AC4，當(dāng)位于該第一旋轉(zhuǎn)軸210a第一側(cè)的第一梳形電極Q08b)與外部梳形電極014b)之間施加交流變動(dòng)電位差A(yù)C3，且位于該第一旋轉(zhuǎn)軸210a第二側(cè)的第一梳形電極與外部梳形電極
之間施加交流變動(dòng)電位差A(yù)C4時(shí)，該框架204依序由圖5A (相對(duì)應(yīng)于Tl)轉(zhuǎn)動(dòng)至圖5C (相對(duì)應(yīng)于T2)，接著反轉(zhuǎn)至圖5A(相對(duì)應(yīng)于T3)，然后轉(zhuǎn)動(dòng)至圖5D (相對(duì)應(yīng)于T4)，最后回到圖 5A(相對(duì)應(yīng)于T5)的水平位置，以完成一個(gè)周期的雙向往復(fù)震蕩運(yùn)動(dòng)。上述利用控制交流變動(dòng)電位差A(yù)C3、AC4，以使該框架204進(jìn)行如圖5E的鋸齒形波的擺動(dòng)，其中在Tl與T2的區(qū)間以及T4與T5的區(qū)間利用交流變動(dòng)電位差A(yù)C3、AC4的調(diào)控使該框架204作快速旋轉(zhuǎn)。若是同時(shí)施加一交流變動(dòng)電位差A(yù)Cl于該兩組第二梳形電極 (216a,216b)與該兩組內(nèi)部梳形電極(212a,212b)之間，例如圖2B-2D或是圖4A-4C所示， 將使該可移動(dòng)體206于空間中的擺動(dòng)軌跡如圖5F顯示的逐行水平掃描，該擺動(dòng)軌跡是沿著水平方向掃描(HS)以及垂直方向掃描(VS)。參考圖2A以及圖6A-6D，圖6A-6D繪示依據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例中沿著圖2A的 B-B’剖面線的二維梳形致動(dòng)器200的剖視圖。如圖2A、圖6A所示，該支承基座202包括基材20加、絕緣層20 以及元件層202c。該兩組第一梳形電極(208a、208b)設(shè)置于該元件層202c，且該支承基座202還包括兩組第三梳形電極(208a，、208b，)，該兩組第一梳形電極 (208a、208b)分別叉合于該兩組外部梳形電極Ol4a、214b)，該兩組第三梳形電極(208a，、 208b，)分別叉合于該兩組外部梳形電極Ol4a、214b)。該兩組第一梳形電極(208a、208b)堆棧于該兩組第三梳形電極O08a，、208b，)上，但是該兩組第三梳形電極O08a，、208b，) 與該兩組第一梳形電極(208a、208b)是互相絕緣的狀態(tài)。該兩組第一梳形電極O08a、 208b)、該兩組外部電極(2Ha、214b)分別位于該第一旋轉(zhuǎn)軸210a的相異兩側(cè)，且該兩組第三梳形電極O08a’、208b’)亦分別位于該第一旋轉(zhuǎn)軸210a的相異兩側(cè)。在本實(shí)施例中，該兩組外部梳形電極(2Ha、214b)設(shè)置該導(dǎo)電層218，高度高于該兩組第一梳形電極Q08a、 208b)。當(dāng)設(shè)置該導(dǎo)電層218的該兩組外部梳形電極(2Ha、214b)與相對(duì)應(yīng)叉合的該兩組第三梳形電極O08a’、208b’ )之間具有至少一第一固定電位差，該相對(duì)應(yīng)叉合的梳形電極之間因靜電力產(chǎn)生的扭力使使該框架204繞著該第一旋轉(zhuǎn)軸210a作單向轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)該導(dǎo)電層218的上表面邊緣219轉(zhuǎn)動(dòng)至與該基材20 及該絕緣層202b的交界面相同水平高度之前，該相對(duì)應(yīng)叉合的梳形電極之間重迭面積變化量相對(duì)于旋轉(zhuǎn)角度變化量維持于一極大值，故可使該框架204持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，直至該導(dǎo)電層218的上表面的邊緣高度219轉(zhuǎn)動(dòng)至與該基材20 及該絕緣層202b交界面的相同水平高度時(shí)，亦即該框架204由圖6B的θ轉(zhuǎn)動(dòng)至圖6C的9_max。一旦該導(dǎo)電層218的上表面邊緣219轉(zhuǎn)動(dòng)至低于該基材20 及該絕緣層 202b的交界面，該相對(duì)應(yīng)叉合的梳形電極之間重迭面積變化量相對(duì)于旋轉(zhuǎn)角度變化量立刻下降至極小值，無(wú)法再提供該框架204繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)所需的扭力。其中該導(dǎo)電層218的上表面邊緣219轉(zhuǎn)動(dòng)至與該基材20 及該絕緣層202b的交界面相同水平高度時(shí)，該框架204轉(zhuǎn)動(dòng)的角度定義為最大旋轉(zhuǎn)角度9_max，如圖6C所示。同樣地，當(dāng)設(shè)置該導(dǎo)電層218的該兩組外部梳形電極(2Ha、214b)與相對(duì)應(yīng)叉合的該兩組第一梳形電極(208a、208b)之間具有至少一第二固定電位差，以使該框架204繞著該第一旋轉(zhuǎn)軸210a由該最大旋轉(zhuǎn)角度θ _max 反轉(zhuǎn)。上述實(shí)施例中，利用導(dǎo)電層218增加該兩組外部梳形電極014a、214b)的厚度，以使該兩組外部梳形電極(2Ha、214b)與該兩組第三梳形電極Q08a’、208b’)之間的重迭面積變大，以產(chǎn)生較大的扭力。同時(shí)通過(guò)增加該兩組外部梳形電極(2Ha、214b)的厚度，使梳形電極之間重迭面積變化量相對(duì)于旋轉(zhuǎn)角度變化量維持于極大值的旋轉(zhuǎn)角度的范圍增加， 如圖6C中的θ _max相較于圖6B中的θ，故可使該框架204的旋轉(zhuǎn)角度θ增加至最大旋轉(zhuǎn)角度9_maX。另，如圖6C、圖6D所示當(dāng)設(shè)置該導(dǎo)電層218的該兩組外部梳形電極(2Ha、214b) 與相對(duì)應(yīng)叉合的該兩組第一梳型電極(208a、208b)及該兩組第三梳形電極(208a，、208b，) 之間具有至少一交流變動(dòng)電位差，該框架204繞著該第一旋轉(zhuǎn)軸210a作雙向往復(fù)震蕩運(yùn)動(dòng)。圖6E繪示依據(jù)本發(fā)明圖6A中該框架204繞著該第一旋轉(zhuǎn)軸210a作雙向往復(fù)震蕩的旋轉(zhuǎn)角度與交流變動(dòng)電位差之間的相位及振幅關(guān)系圖。其中橫軸為時(shí)間，縱軸為旋轉(zhuǎn)角度以及交流變動(dòng)電位差A(yù)C5、AC6、AC7、AC8，當(dāng)位于該第一旋轉(zhuǎn)軸210a第一側(cè)的第一梳形電極 (208b)與外部梳形電極014b)之間施加一交流變動(dòng)電位差A(yù)C5，位于該第一旋轉(zhuǎn)軸210a 第二側(cè)的第一梳形電極O08a)與外部梳形電極014a)之間施加一交流變動(dòng)電位差A(yù)C6，位于該第一旋轉(zhuǎn)軸210a第一側(cè)的第三梳形電極Q08b’ )與外部梳形電極014b)之間施加一交流變動(dòng)電位差A(yù)C7，位于該第一旋轉(zhuǎn)軸210a第二側(cè)的第三梳形電極Q08a’)與外部梳形電極之間施加一交流變動(dòng)電位差A(yù)C8時(shí)，該框架204依序由圖6A (相對(duì)應(yīng)于Tl) 轉(zhuǎn)動(dòng)至圖6C (相對(duì)應(yīng)于T2)，接著反轉(zhuǎn)至圖6A (相對(duì)應(yīng)于T3)，然后轉(zhuǎn)動(dòng)至圖6D (相對(duì)應(yīng)于T4)，最后回到圖6A(相對(duì)應(yīng)于T5)的水平位置，以完成一個(gè)周期的雙向往復(fù)震蕩運(yùn)動(dòng)。上述是利用控制交流變動(dòng)電位差A(yù)C5、AC6、AC7及AC8，以使框架204進(jìn)行如圖6E 的鋸齒形波的擺動(dòng)，其中在Tl與T2的區(qū)間以及T4與T5的區(qū)間利用交流變動(dòng)電位差A(yù)C5、 AC6、AC7、AC8的調(diào)控使該框架204作更快速的旋轉(zhuǎn)。若是同時(shí)施加一交流變動(dòng)電位差A(yù)Cl于該兩組第二梳形電極(216a、216b)與該兩組內(nèi)部梳形電極(21h、212b)之間，例如圖2B-2D 或是圖4A-4C所示，將使該可移動(dòng)體206于空間中的的擺動(dòng)軌跡如圖5F顯示的逐行水平掃描。根據(jù)上述，本發(fā)明的二維梳形致動(dòng)器200利用該導(dǎo)電層218增加梳形電極的厚度， 使該支承基座202、該框架204以及該可移動(dòng)體206之間的梳形電極的重迭面積變大，藉以增加扭力，以提高該二維梳形致動(dòng)器200的旋轉(zhuǎn)角度。此外，本發(fā)明的二維梳形致動(dòng)器200 通過(guò)施加不同型式的電位差(例如固定電位差及交流變動(dòng)電位差)，使得二維梳形致動(dòng)器 200的頻率使用范圍較大，并且由該使用頻率范圍可找出相對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度，以準(zhǔn)確控制該二維梳形致動(dòng)器200的運(yùn)動(dòng)。參考圖7，其繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例中沿著圖2A的C-C’剖面線的具有強(qiáng)化結(jié)構(gòu)的二維梳形致動(dòng)器200的剖視圖。上述的第一實(shí)施例至第四實(shí)施例中，該可移動(dòng)體206的上表面還包括一強(qiáng)化結(jié)構(gòu)224，用以加強(qiáng)該可移動(dòng)體206旋轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度。該強(qiáng)化結(jié)構(gòu)2M與該導(dǎo)電層218高度相同，是于同一制程步驟中蝕刻而成。該可移動(dòng)體206的下表面還包括一反射層226，以增加該可移動(dòng)體206的對(duì)于特定波長(zhǎng)光線的反射率，其中該反射層226的材質(zhì)例如是金屬或是介電材料涂層。應(yīng)注意的是，當(dāng)使用該具有強(qiáng)化結(jié)構(gòu)224的二維梳形致動(dòng)器200時(shí)，該反射層226的表面是面對(duì)于入射光線的方向。參考圖2A、圖2B、圖3A以及圖8A-8M，圖8A-8M繪示依據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例中二維梳形致動(dòng)器200的制造方法的流程剖視圖。該制造流程包括下列步驟在圖8A中，沉積第一罩幕層于一絕緣層上覆硅(SOI)晶圓上，并定義第一圖案 800a，其中該絕緣層上覆硅(SOI)晶圓依序具有堆棧的基材20 、絕緣層202b以及元件層 202c。在圖8B中，依據(jù)該第一圖案800a，蝕刻該元件層202c至曝露出該絕緣層202b，以形成一溝渠220，之后移除該第一罩幕層。在圖8C中，沉積一氧化硅層804于該元件層202c上并填滿該溝渠220。在圖8D中，移除位于該元件層202c上的該氧化硅層804。在圖8E中，沉積一導(dǎo)電層218，以覆蓋該元件層202c。該導(dǎo)電層218的材質(zhì)例如是多晶硅或是金屬，在一實(shí)施例中，利用沉積法形成該多晶硅以及利用電鍍法或是濺鍍形成該金屬，其中該導(dǎo)電層218的厚度介于5 μ m至100 μ m之間，或是任意的厚度大小。在圖8F中，沉積第二罩幕層于該導(dǎo)電層218上，并定義第二圖案800b。在圖8G中，依據(jù)該第二圖案800b，蝕刻該導(dǎo)電層218以曝露該元件層202c以及該溝渠220，之后移除該第二罩幕層。在圖8H中，沉積第三罩幕層于該導(dǎo)電層218以及該元件層202c上，并定義第三圖案 800c。在圖81中，并參考圖2B以及圖3A，依據(jù)該第三圖案800c，依序蝕刻該導(dǎo)電層218 以及該元件層202c，以于該導(dǎo)電層218上形成至少一梳形電極，并于該元件層202c上形成至少一梳形電極、該框架204以及該可移動(dòng)體206 ；蝕刻之后移除該第三罩幕層。在一實(shí)施例中，使用非等向蝕刻法蝕刻該導(dǎo)電層218以及該元件層202c。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的二維致動(dòng)器200的制造方法是利用同一第三罩幕層的第三圖案800c由上向下蝕刻該導(dǎo)電層218 以及該元件層202c，依序形成該導(dǎo)電層218的梳形電極，該元件層202c的梳形電極及該支承基座202、該框架204以及該可移動(dòng)體206，直至曝露絕緣層202b，以作為蝕刻停止層。由于上述的各個(gè)梳形電極利用同一罩幕層圖案蝕刻產(chǎn)生，故能解決現(xiàn)有技術(shù)中致動(dòng)器的上、 下層梳形電極之間必須對(duì)準(zhǔn)的問(wèn)題。并且進(jìn)一步解決現(xiàn)有技術(shù)中使用等向性蝕刻導(dǎo)致使圖 IB所示該元件層110不當(dāng)?shù)臋M向過(guò)切(lateral undercut)的問(wèn)題。在圖8J中，沉積第四罩幕層于該基材20 上，并定義第四圖案800d。在圖8K中，依據(jù)該第四圖案800d，蝕刻該基材20 至曝露出該絕緣層202b，之后移除該第四罩幕層。在圖8L中，移除該絕緣層上覆硅(SOI)晶圓的絕緣層202b，使該框架204以及該可移動(dòng)體206可分別繞著第一旋轉(zhuǎn)軸210a以及第二旋轉(zhuǎn)軸210b作轉(zhuǎn)動(dòng)，以形成該二維梳形致動(dòng)器200。在圖8M中，沉積金屬層于該元件層202c上，以形成反射層2 及若干電極接觸墊 (222a,222b)。參考圖2A以及圖9A-90，圖9A-90繪示依據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例中二維梳形致動(dòng)器200的制造方法的流程剖視圖。該制造流程包括下列步驟在圖9A中，沉積第一罩幕層于絕緣層上覆硅(SOI)晶圓上，并定義第一圖案800a， 其中該絕緣層上覆硅(SOI)晶圓依序具有堆棧的基材20 、絕緣層202b以及元件層202c。在圖9B中，依據(jù)該第一圖案800a，蝕刻該元件層202c至曝露出該絕緣層202b，以形成溝渠220，之后移除該第一罩幕層。在圖9C中，形成一氧化硅層804于該溝渠220的側(cè)壁以及該元件層202c上。在圖9D中，沉積第二罩幕層于該氧化硅層804上，并定義第二圖案800b。在圖9E中，依據(jù)該第二圖案800b，蝕刻該氧化硅層804至曝露出該元件層202c， 并且在蝕刻之后移除該第二罩幕層。在圖9F中，沉積一導(dǎo)電層218于該元件層202c上，并且填滿該溝渠220。該導(dǎo)電層218的材質(zhì)例如是多晶硅或是金屬，在一實(shí)施例中，利用沉積法形成該多晶硅以及利用電鍍法或是濺鍍形成該金屬。在圖9G中，研磨該導(dǎo)電層218至一預(yù)定厚度，較佳實(shí)施例中，該導(dǎo)電層218的預(yù)定厚度介于5 μ m至100 μ m之間，或是任意的厚度大小。在圖9H中，沉積第三罩幕層于該導(dǎo)電層218上，并定義第三圖案800c。在圖91中，依據(jù)該第三圖案800c，蝕刻該導(dǎo)電層218至曝露出該元件層202c，并且在蝕刻之后移除該第三罩幕層。在圖9J中，沉積第四罩幕層于該導(dǎo)電層218以及該元件層202c上，并定義第四圖案 800cL在圖9K中，依據(jù)該第四圖案800d，依序蝕刻該導(dǎo)電層218以及該元件層202c，以于該導(dǎo)電層218上形成梳形電極，并于該元件層202c上形成梳形電極、該框架204以及該可移動(dòng)體206 ；并且在蝕刻之后移除該第四罩幕層，在一實(shí)施例中，是使用非等向蝕刻法蝕
15刻該導(dǎo)電層218以及該元件層202c。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的二維致動(dòng)器200的制造方法是利用同一第四罩幕層的第四圖案800d由上向下蝕刻該導(dǎo)電層218以及該元件層202c，依序形成該導(dǎo)電層218的梳形電極，該元件層202c的梳形電極及該支承基座202、該框架204以及該可移動(dòng)體206，直至曝露該絕緣層202b，以作為蝕刻停止層。由于上述的各個(gè)梳形電極利用同一罩幕層圖案蝕刻產(chǎn)生，故能解決現(xiàn)有技術(shù)中致動(dòng)器的上、下層梳形電極之間必須對(duì)準(zhǔn)的問(wèn)題。并且進(jìn)一步解決現(xiàn)有技術(shù)中使用等向性蝕刻導(dǎo)致如圖IB所示該元件層110產(chǎn)生不當(dāng)?shù)臋M向過(guò)切(lateral undercut)的問(wèn)題。在圖9L中，沉積第五罩幕層于該基材20 上，并定義第五圖案SOOe。在圖9M中，依據(jù)該第五圖案800e，蝕刻該基材20 至曝露出該絕緣層202b，之后
移除該第五罩幕層。在圖9N中，移除該絕緣層上覆硅(SOI)晶圓的該絕緣層202b，使該框架204以及該可移動(dòng)體206可分別繞著第一旋轉(zhuǎn)軸210a以及第二旋轉(zhuǎn)軸210b作轉(zhuǎn)動(dòng)，以形成該二維梳形致動(dòng)器200。在圖90中，沉積一金屬層于該元件層202c上，以形成反射層2 及若干電極接觸墊(222a,222b)。綜上所述，本發(fā)明提供一種二維梳形致動(dòng)器及其制造方法，利用導(dǎo)電層設(shè)置于該第一梳形電極、該內(nèi)部梳形電極及該外部梳形電極以及該第二梳形電極，以提高該二維梳形致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)角度；本發(fā)明的二維梳形致動(dòng)器通過(guò)施加不同型式的電位差，使得二維梳形致動(dòng)器頻率使用范圍較大；另外，本發(fā)明的二維梳形致動(dòng)器還利用導(dǎo)電層增加扭力，以解決致動(dòng)器啟動(dòng)困難的問(wèn)題；并且解決該致動(dòng)器的上、下層梳形電極之間對(duì)準(zhǔn)的問(wèn)題。
權(quán)利要求
1.一種二維梳形致動(dòng)器，其特征在于該二維梳形致動(dòng)器包括一支承基座、一框架以及一可移動(dòng)體，其中該支承基座設(shè)置兩組第一梳形電極，該框架依附于支承基座，用以繞著一第一旋轉(zhuǎn)軸作轉(zhuǎn)動(dòng)，該框架具有兩組內(nèi)部梳形電極以及兩組外部梳形電極，其中該兩組外部梳形電極分別叉合于該兩組第一梳形電極，該可移動(dòng)體依附于框架，用以繞著垂直于該第一旋轉(zhuǎn)軸的一第二旋轉(zhuǎn)軸作轉(zhuǎn)動(dòng)，該可移動(dòng)體具有兩組第二梳形電極，分別叉合于該兩組內(nèi)部梳形電極，其中該兩組第二梳形電極中的其中之一的厚度與相對(duì)應(yīng)叉合的該兩組內(nèi)部梳形電極的厚度不相等，該兩組外部梳形電極中的其中之一的厚度與相對(duì)應(yīng)叉合該兩組第一梳形電極的厚度不相等。
2.如權(quán)利要求1所述的二維梳形致動(dòng)器，其特征在于該二維梳形致動(dòng)器還包括一導(dǎo)電層，設(shè)置于該兩組第一梳形電極、該兩組內(nèi)部梳形電極、該兩組外部梳形電極以及該兩組第二梳形電極的至少其中一組梳形電極上。
3.如權(quán)利要求2所述的二維梳形致動(dòng)器，其特征在于該兩組第二梳形電極分別設(shè)置于該第二旋轉(zhuǎn)軸的相異兩側(cè)。
4.如權(quán)利要求2所述的二維梳形致動(dòng)器，其特征在于該兩組第二梳形電極與該兩組內(nèi)部梳形電極之間具有一固定電位差，以使該可移動(dòng)體繞著該第二旋轉(zhuǎn)軸作單向轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.如權(quán)利要求2所述的二維梳形致動(dòng)器，其特征在于該兩組第二梳形電極與該兩組內(nèi)部梳形電極之間具有一交流變動(dòng)電位差，以使該可移動(dòng)體繞著該第二旋轉(zhuǎn)軸作雙向往復(fù)震蕩運(yùn)動(dòng)。
6.如權(quán)利要求2所述的二維梳形致動(dòng)器，其特征在于該支承基座還包括依序堆棧的一基材、一絕緣層以及一元件層，該兩組第一梳形電極設(shè)置于該元件層，并位于該第一旋轉(zhuǎn)軸的相異兩側(cè)。
7.如權(quán)利要求6所述的二維梳形致動(dòng)器，其特征在于該兩組外部梳形電極與相對(duì)應(yīng)叉合的該兩組第一梳形電極之間具有至少一固定電位差，以使該框架相對(duì)于該第一旋轉(zhuǎn)軸作單向轉(zhuǎn)動(dòng)。
8.如權(quán)利要求6所述的二維梳形致動(dòng)器，其特征在于該兩組外部梳形電極與相對(duì)應(yīng)叉合的該兩組第一梳形電極之間具有至少一交流變動(dòng)電位差，以使該框架相對(duì)于該第一旋轉(zhuǎn)軸作雙向往復(fù)震蕩運(yùn)動(dòng)。
9.如權(quán)利要求6所述的二維梳形致動(dòng)器，其特征在于該支承基座更包含兩組第三梳形電極設(shè)置于該基材，該兩組第三梳形電極分別叉合于該兩組外部梳形電極。
10.如權(quán)利要求9所述的二維梳形致動(dòng)器，其特征在于設(shè)置該導(dǎo)電層的該兩組外部梳形電極與相對(duì)應(yīng)叉合的該兩組第三梳形電極之間具有至少一第一固定電位差，以使該框架繞著該第一旋轉(zhuǎn)軸作單向轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)該導(dǎo)電層的上表面的邊緣高度轉(zhuǎn)動(dòng)至與該基材及該絕緣層交界面相同水平高度時(shí)，該框架處于一最大旋轉(zhuǎn)角度，該兩組外部梳形電極與相對(duì)應(yīng)叉合的該兩組第一梳形電極之間具有至少一第二固定電位差，以使該框架繞著該第一旋轉(zhuǎn)軸由該最大旋轉(zhuǎn)角度反轉(zhuǎn)。
11.如權(quán)利要求9所述的二維梳形致動(dòng)器，其特征在于設(shè)置該導(dǎo)電層的該兩組外部梳形電極與相對(duì)應(yīng)叉合的該兩組第一梳形電極及該兩組第三梳形電極之間具有至少一交流變動(dòng)電位差，以使該框架繞著該第一旋轉(zhuǎn)軸作雙向往復(fù)震蕩運(yùn)動(dòng)。
12.如權(quán)利要求2所述的二維梳形致動(dòng)器，其特征在于該支承基座更包含依序堆棧的一基材、一絕緣層以及一元件層，該兩組第一梳形電極設(shè)置于該基材，并位于該第一旋轉(zhuǎn)軸的相異兩側(cè)。
13.如權(quán)利要求12所述的二維梳形致動(dòng)器，其特征在于該兩組外部梳形電極位于該兩組第一梳形電極的上方，且設(shè)置該導(dǎo)電層的該兩組外部梳形電極的高度高于該元件層。
14.如權(quán)利要求12所述的二維梳形致動(dòng)器，其特征在于當(dāng)設(shè)置該導(dǎo)電層的該兩組外部梳形電極與相對(duì)應(yīng)叉合的該兩組第一梳形電極之間具有至少一固定電位差，以使該框架繞著該第一旋轉(zhuǎn)軸作單向轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)該導(dǎo)電層的上表面的邊緣高度轉(zhuǎn)動(dòng)至與該基材及該絕緣層交界面相同水平高度時(shí)，該框架處于一最大旋轉(zhuǎn)角度。
15.如權(quán)利要求12所述的二維梳形致動(dòng)器，其特征在于當(dāng)設(shè)置該導(dǎo)電層的該兩組外部梳形電極與相對(duì)應(yīng)叉合的該兩組第一梳形電極之間具有至少一交流變動(dòng)電位差，該框架繞著該第一旋轉(zhuǎn)軸作雙向往復(fù)震蕩運(yùn)動(dòng)。
16.如權(quán)利要求1所述的二維梳形致動(dòng)器，其特征在于該兩組第一梳形電極分別設(shè)置于該第一旋轉(zhuǎn)軸的相異兩側(cè)。
17.如權(quán)利要求1所述的二維梳形致動(dòng)器，其特征在于該兩組第二梳形電極分別設(shè)置于該第二旋轉(zhuǎn)軸的相異兩側(cè)。
18.如權(quán)利要求1所述的二維梳形致動(dòng)器，其特征在于該兩組第二梳形電極與該兩組內(nèi)部梳形電極之間具有一固定電位差，以使該可移動(dòng)體繞著該第二旋轉(zhuǎn)軸作單向轉(zhuǎn)動(dòng)。
19.如權(quán)利要求1所述的二維梳形致動(dòng)器，其特征在于該兩組第二梳形電極與該兩組內(nèi)部梳形電極之間具有一交流變動(dòng)電位差，以使該可移動(dòng)體繞著該第二旋轉(zhuǎn)軸作雙向往復(fù)震蕩運(yùn)動(dòng)。
20.如權(quán)利要求1所述的二維梳形致動(dòng)器，其特征在于該兩組外部梳形電極與相對(duì)應(yīng)叉合的該兩組第一梳形電極之間具有至少一固定電位差，以使該框架繞著該第一旋轉(zhuǎn)軸作單向轉(zhuǎn)動(dòng)。
21.如權(quán)利要求1所述的二維梳形致動(dòng)器，其特征在于該兩組外部梳形電極與相對(duì)應(yīng)叉合的該兩組第一梳形電極之間具有至少一交流變動(dòng)電位差，以使該框架繞著該第一旋轉(zhuǎn)軸作雙向往復(fù)震蕩運(yùn)動(dòng)。
22.如權(quán)利要求1所述的二維梳形致動(dòng)器，其特征在于更包含一強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，位于該可移動(dòng)體的上表面。
23.如權(quán)利要求1所述的二維梳形致動(dòng)器，其特征在于更包含一反射層，位于該可移動(dòng)體的下表面。
24.如權(quán)利要求1所述的二維梳形致動(dòng)器，其特征在于更包含若干電極接觸墊，位于該支承基座上。
25.—種二維梳形致動(dòng)器的制造方法，其特征在于該制造方法至少包括下列步驟(a)沉積一第一罩幕層于一絕緣層上覆硅晶圓上，以定義一第一圖案，其中該絕緣層上覆硅晶圓依序具有一基材、一絕緣層以及一元件層；(b)依據(jù)該第一圖案蝕刻該元件層至該絕緣層，以形成一溝渠，并且在蝕刻之后移除該第一罩幕層；(c)沉積一氧化硅層于該元件層上并填滿該溝渠；(d)移除位于該元件層上的該氧化硅層；(e)沉積一導(dǎo)電層，以覆蓋該元件層；(f)沉積一第二罩幕層于該導(dǎo)電層上，以定義一第二圖案；(g)依據(jù)該第二圖案，蝕刻該導(dǎo)電層至曝露該元件層，并且移除該第二罩幕層；(h)沉積一第三罩幕層于該導(dǎo)電層以及該元件層上，以定義一第三圖案；(i)依據(jù)該第三圖案，蝕刻該導(dǎo)電層以及該元件層以形成至少一梳形電極，一框架以及一可移動(dòng)體，并且在蝕刻的后移除該第三罩幕層；(j)沉積一第四罩幕層于該基材上，以定義一第四圖案；(k)依據(jù)該第四圖案，蝕刻該基材至曝露出該絕緣層，并且移除該第四罩幕層；以及 (1)蝕刻該絕緣層而形成該二維梳形致動(dòng)器。
26.如權(quán)利要求25所述的制造方法，其特征在于在步驟(i)中，是使用非等向性蝕刻法蝕刻該導(dǎo)電層以及該元件層。
27.如權(quán)利要求25所述的制造方法，其特征在于在步驟(1)之后，還包括步驟(11) 沉積一金屬層于該元件層上，以形成一反射層以及若干電極接觸墊。
28.—種二維梳形致動(dòng)器的制造方法，其特征在于該制造方法至少包括下列步驟(a)沉積一第一罩幕層于一絕緣層上覆硅晶圓上，以定義一第一圖案，其中該絕緣層上覆硅晶圓依序具有一基材、一絕緣層以及一元件層；(b)依據(jù)該第一圖案蝕刻該元件層至該絕緣層，以形成一溝渠，并且移除該第一罩幕層；(c)形成一氧化硅薄膜層于該溝渠的側(cè)壁以及該元件層上；(d)沉積一第二罩幕層于該氧化硅薄膜層上，以定義一第二圖案；(e)依據(jù)該第二圖案，蝕刻該氧化硅薄膜層至曝露出該元件層，并且在蝕刻之后移除該第二罩幕層；(f)沉積一導(dǎo)電層于該元件層上，并且填滿該溝渠；(g)沉積一第三罩幕層于該導(dǎo)電層上，以定義一第三圖案；(h)依據(jù)該第三圖案，蝕刻該導(dǎo)電層至該元件層，并且在蝕刻之后移除該第三罩幕層；(i)沉積一第四罩幕層于該導(dǎo)電層以及該元件層上，以定義一第四圖案；(j)依據(jù)該第四圖案，蝕刻該導(dǎo)電層以及該元件層至該絕緣層，并且在蝕刻之后移除該第四罩幕層；(k)沉積一第五罩幕層于該基材上，以定義一第五圖案； (1)依據(jù)該第五圖案，蝕刻該基材至曝露出該絕緣層；以及 (m)蝕刻該絕緣層而形成該二維梳形致動(dòng)器。
29.如權(quán)利要求觀所述的制造方法，其特征在于在步驟(j)中，是使用非等向性蝕刻法蝕刻該導(dǎo)電層以及該元件層。
30.如權(quán)利要求觀所述的制造方法，其特征在于在步驟(f)之后，還包括步驟(fl) 研磨該導(dǎo)電層至5μπ 至ΙΟΟμ 之間。
31.如權(quán)利要求28所述的制造方法，其特征在于在步驟(m)之后，還包括步驟(ml) 沉積一金屬層于該元件層上，以形成一反射層以及若干電極接觸墊。
全文摘要
本發(fā)明提供一種二維梳形致動(dòng)器及其制造方法，包括支承基座、框架以及可移動(dòng)體。該支承基座設(shè)置第一梳形電極，該框架具有內(nèi)部梳形電極以及外部梳形電極，該外部梳形電極分別叉合于該第一梳形電極。該可移動(dòng)體具有第二梳形電極，分別叉合于該內(nèi)部梳形電極，其中該第二梳形電極的厚度與相對(duì)應(yīng)叉合的該內(nèi)部梳形電極的厚度不相等，且該外部梳形電極的厚度與相對(duì)應(yīng)叉合的該第一梳形電極的厚度不相等。本發(fā)明利用一導(dǎo)電層設(shè)置于該第一梳形電極、內(nèi)部梳形電極及外部梳形電極以及第二梳形電極，以增加旋轉(zhuǎn)角度以及可使用頻率范圍。
文檔編號(hào)B81C1/00GK102311090SQ20101022641
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2010年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日
發(fā)明者林大為, 洪昌黎 申請(qǐng)人:先進(jìn)微系統(tǒng)科技股份有限公司