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      基于旋轉(zhuǎn)折疊梁和納米光學(xué)諧振腔的面內(nèi)加速度計(jì)及方法與流程

      文檔序號(hào):18892350發(fā)布日期:2019-10-15 22:06閱讀:536來源:國知局
      基于旋轉(zhuǎn)折疊梁和納米光學(xué)諧振腔的面內(nèi)加速度計(jì)及方法與流程

      本發(fā)明屬于加速度計(jì)領(lǐng)域,具體涉及一種基于旋轉(zhuǎn)折疊梁和納米光學(xué)諧振腔的面內(nèi)加速度計(jì)及方法。



      背景技術(shù):

      目前微光學(xué)加速度計(jì)的測(cè)量原理通常是基于光的波動(dòng)性,即通過加速度敏感結(jié)構(gòu)將加速度轉(zhuǎn)化為位移信號(hào),然后利用光信號(hào)的干涉、衍射效應(yīng)進(jìn)行位移測(cè)量。但是基于光的波動(dòng)性的位移測(cè)量受光波長(zhǎng)的限制,無法突破光的衍射極限,因此位移和加速度的測(cè)量精度受到光波長(zhǎng)的限制。雖然可以通過電子細(xì)分、調(diào)制解調(diào)等方式將位移測(cè)量精度提升至λ/100甚至更高從而實(shí)現(xiàn)μg級(jí)別的加速度測(cè)量精度,但是各種細(xì)分方式的引入也會(huì)增加加速度計(jì)的系統(tǒng)復(fù)雜度和成本,并且對(duì)于微光學(xué)加速度計(jì)而言,細(xì)分對(duì)理論極限靈敏度和精度的提升并無幫助。

      利用伍德異常和近場(chǎng)光學(xué)諧振增強(qiáng)等手段可以突破光學(xué)標(biāo)量衍射的極限,將位移測(cè)量的靈敏度提升至皮米甚至飛米量級(jí)[dwc,jps,taf.laterallydeformablenanomechanicalzeroth-ordergratings:anomalousdiffractionstudiedbyrigorouscoupled-waveanalysis[j].optlett,2003,28(18):1636-8.],從而將加速度測(cè)量的靈敏度提升至ng/rthz量級(jí)[keelerben,bogartgr,carrdw.laterallydeformableopticalnemsgratingtransducersforinertialsensingapplications;proceedingsofthenanofabrication:technologies,devices,andapplications,f,2005[c].]。但是,現(xiàn)有的近場(chǎng)光學(xué)諧振結(jié)構(gòu)通常是由兩組可動(dòng)的亞波長(zhǎng)光柵以及多種材料的多介質(zhì)吸收結(jié)構(gòu)組成的,一般包括三種甚至更多種材料,并且包含懸空的復(fù)雜結(jié)構(gòu),這就導(dǎo)致其加工難度極大,良品率也不高;另外,現(xiàn)有的近場(chǎng)光學(xué)諧振結(jié)構(gòu)的光強(qiáng)加速度靈敏度都在1.5%/mg以下,很難實(shí)現(xiàn)超高靈敏度和精度的加速度測(cè)量。

      例如美國sandia實(shí)驗(yàn)室的dustin等人提出的光納米機(jī)電位移傳感器由兩個(gè)可動(dòng)納米光柵、空氣間隙和基底組成,其中可動(dòng)納米光柵的材料為無定形金剛石,基底材料為二氧化硅和氮化硅;又比如王晨等人提出的光柵組加速度計(jì)[中國專利號(hào)為cn201510036416的專利“光柵組微機(jī)械加速度傳感器及其測(cè)量加速度的方法”],同樣由兩組可動(dòng)亞波長(zhǎng)光柵、空氣間隙和基底組成,可動(dòng)光柵的材料為單晶硅,基底材料為二氧化硅和氮化硅;rogers[rogersaaa,kedias,samsons,etal.verificationofevanescentcouplingfromsubwavelengthgratingpairs[j].appliedphysicsb-lasersandoptics,2011,105(4):833-7.]等人和北京航空航天大學(xué)的yao等人[yaoby;fengls;wangx;etal.designofout-of-planemoemsaccelerometerwithsubwavelengthgratings.ieeephotonicstechnologyletters,2014,26(10):1027–30.]提出的亞波長(zhǎng)光柵組的微光學(xué)加速度計(jì)雖然結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,但是因?yàn)樵摲桨傅膬山M亞波長(zhǎng)光柵僅用來等效一個(gè)正常的衍射光柵,因此光強(qiáng)加速度靈敏度僅為0.0002%/mg和0.46%/mg,遠(yuǎn)未達(dá)到超靈敏加速度測(cè)量的需求。由此可見,基于近場(chǎng)光學(xué)諧振腔的微光學(xué)加速度計(jì),現(xiàn)有方案或結(jié)構(gòu)復(fù)雜,或靈敏度不高,并且由于近場(chǎng)光學(xué)諧振增強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)敏感,加速度敏感結(jié)構(gòu)未經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì),現(xiàn)有的方案對(duì)材料和加工工藝要求極高,存在成本高和可靠性不高的缺點(diǎn)。



      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

      要解決的技術(shù)問題:

      為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處,本發(fā)明提出一種基于旋轉(zhuǎn)折疊梁和納米光學(xué)諧振腔的面內(nèi)加速度計(jì)及方法,利用旋轉(zhuǎn)折疊梁能在其脛梁方向上實(shí)現(xiàn)較低的彈性系數(shù)的前提下,較大程度地抵抗其他方向的扭轉(zhuǎn),納米光學(xué)諧振腔能在降低結(jié)構(gòu)和材料復(fù)雜度的同時(shí)提升位移測(cè)量靈敏度,兩者結(jié)合實(shí)現(xiàn)了超高靈敏度和精度的加速度測(cè)量。

      本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于旋轉(zhuǎn)折疊梁和納米光學(xué)諧振腔的面內(nèi)加速度計(jì),包括固定外框、第一光電探測(cè)器和第二光電探測(cè)器;所述第一光電探測(cè)器安裝于所述固定外框的內(nèi)側(cè)壁上,并與出射激光方向相對(duì)設(shè)置,所述第二光電探測(cè)器安裝于所述第一光電探測(cè)器的下方;其特征在于:所述固定外框內(nèi)設(shè)置有加速度敏感結(jié)構(gòu)和面內(nèi)位移傳感單元;

      所述加速度敏感結(jié)構(gòu)包括質(zhì)量塊、旋轉(zhuǎn)折疊梁和硅外框;所述質(zhì)量塊通過四個(gè)旋轉(zhuǎn)折疊梁固定于所述硅外框內(nèi),四個(gè)所述旋轉(zhuǎn)折疊梁兩兩對(duì)稱設(shè)置;所述質(zhì)量塊為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu),其相對(duì)兩側(cè)分別刻蝕兩個(gè)旋轉(zhuǎn)折疊梁;所述旋轉(zhuǎn)折疊梁包含三根脛梁和四根股梁,所述脛梁的長(zhǎng)度大于股梁的長(zhǎng)度,通過股梁將所述脛梁首尾相連為仿s型結(jié)構(gòu),所述股梁與所述脛梁垂直,并與所述質(zhì)量塊刻蝕旋轉(zhuǎn)折疊梁的側(cè)邊平行;在所述質(zhì)量塊中心處開有亞波長(zhǎng)硅光柵,所述亞波長(zhǎng)硅光柵的周期為756±10nm,占空比為35.4%,厚度為664±10nm;

      所述面內(nèi)位移傳感單元包括激光器、光隔離器、分光棱鏡、所述質(zhì)量塊上的亞波長(zhǎng)硅光柵、硅基底以及覆蓋于亞波長(zhǎng)硅光柵上的銀膜和覆蓋于硅基底上的銀膜,所述覆蓋在硅基底上的銀膜位于亞波長(zhǎng)硅光柵間隙正投影的下方;所述硅基底設(shè)置于所述固定外框的內(nèi)底面上;所述激光器安裝于所述固定外框內(nèi)的頂部,激光器的下方安裝有光隔離器,光隔離器正下方設(shè)置有分光棱鏡;所述硅外框通過埋氧層設(shè)置于所述硅基底上表面,將所述旋轉(zhuǎn)折疊梁和質(zhì)量塊懸空于硅基底的正上方,在亞波長(zhǎng)硅光柵和硅基底之間形成空氣間隙;保證所述質(zhì)量塊上的亞波長(zhǎng)硅光柵位于所述分光棱鏡的正下方,同時(shí)所述亞波長(zhǎng)硅光柵與硅基底互相平行;由覆蓋了銀膜的亞波長(zhǎng)硅光柵、覆蓋了銀膜的硅基底以及所述空氣間隙構(gòu)成一個(gè)納米光學(xué)諧振腔;

      覆蓋于亞波長(zhǎng)硅光柵上的銀膜和覆蓋于硅基底上的銀膜的周期均為756±10nm,占空比均為35.4%,厚度均為194±20nm;所述空氣間隙的高度為1170nm±20nm。

      本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述質(zhì)量塊的長(zhǎng)寬均為5.2mm,厚度為664±10nm,與所述旋轉(zhuǎn)折疊梁的厚度一致。

      本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述旋轉(zhuǎn)折疊梁的三根脛梁的長(zhǎng)度分別為25μm、28μm和28μm;四根股梁的長(zhǎng)度均為4μm;所述脛梁和股梁寬度一致,均為0.4μm。

      本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述旋轉(zhuǎn)折疊梁的脛梁與亞波長(zhǎng)硅光柵的柵線方向一致。

      本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述激光器輸出的激光波長(zhǎng)為641nm,模式為te模。

      一種加速度敏感結(jié)構(gòu)和納米光學(xué)諧振腔的制造方法,其特征在于具體步驟如下:

      步驟一:所述絕緣體上硅晶圓從上到下依次包括器件層、埋氧層和基底層;在單拋的絕緣體上硅晶圓的器件層上利用電子束曝光完成亞波長(zhǎng)硅光柵的圖形制作,利用反應(yīng)離子束刻蝕工藝刻穿器件層,制作出亞波長(zhǎng)硅光柵;

      步驟二:利用濕法腐蝕去除所述亞波長(zhǎng)硅光柵圖形下的絕緣體上硅晶圓的埋氧層,完成亞波長(zhǎng)硅光柵的釋放;

      步驟三:利用磁控濺射工藝在所述絕緣體上硅晶圓的器件層上生長(zhǎng)一層金屬銀膜,由于亞波長(zhǎng)硅光柵被鏤空,因此銀膜會(huì)分別濺射在亞波長(zhǎng)硅光柵和基底層上,基底層上的下銀膜與亞波長(zhǎng)硅光柵上的上銀膜周期互補(bǔ);

      步驟四:在所述絕緣體上硅晶圓的器件層上利用光刻工藝完成旋轉(zhuǎn)折疊梁、質(zhì)量塊和硅外框的圖形制作,利用反應(yīng)離子束刻蝕工藝刻穿器件層,制作出器件層上的加速度敏感結(jié)構(gòu);

      步驟五:利用濕法腐蝕去除所述加速度敏感結(jié)構(gòu)圖形下的絕緣體上硅晶圓的埋氧層,完成加速度敏感結(jié)構(gòu)的釋放。

      本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述器件層的厚度為664±10nm,埋氧層的厚度為1364±20nm,基底層的厚度為300-500μm。

      有益效果

      本發(fā)明的有益效果在于:

      本發(fā)明通過優(yōu)化納米光學(xué)諧振腔的各個(gè)參數(shù),使得微光學(xué)加速度計(jì)的面內(nèi)加速度測(cè)量靈敏度超越了以往的光學(xué)測(cè)量方案,達(dá)到了2.8%/mg,即輸入1mg的側(cè)向加速度時(shí),反射光束的光強(qiáng)變化入射激光光強(qiáng)的2.8%。亞波長(zhǎng)硅光柵距離初始位置存在350-400nm的面內(nèi)位移時(shí),該面內(nèi)位移傳感單元的位移測(cè)量靈敏度最大,達(dá)到1.8%/nm。

      本發(fā)明采用的旋轉(zhuǎn)折疊梁的設(shè)計(jì),當(dāng)有方向?yàn)榇怪庇诿劻悍较虻拿鎯?nèi)加速度輸入時(shí),加速度敏感結(jié)構(gòu)受慣性力作用發(fā)生彈性形變,質(zhì)量塊產(chǎn)生與加速度方向相反的位移,在材料的彈性范圍內(nèi),該位移大小與輸入加速度大小呈線性關(guān)系。由于脛梁長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于股梁長(zhǎng)度,因此加速度敏感結(jié)構(gòu)在垂直于脛梁方向上擁有較小的彈性系數(shù),即擁有較大的加速度-位移靈敏度,同時(shí),這種旋轉(zhuǎn)折疊梁在其他方向的彈性系數(shù)較大,并且可以較大程度地抵抗扭轉(zhuǎn),因此可以保證擁有垂直于脛梁方向(敏感軸向)的高加速度-位移靈敏度和較低的機(jī)械離軸串?dāng)_。同時(shí)亞波長(zhǎng)硅光柵既充當(dāng)了光學(xué)敏感元件,又起到了質(zhì)量塊的作用,使得加速度敏感結(jié)構(gòu)能和納米光學(xué)諧振腔完美集成。

      本發(fā)明簡(jiǎn)化了納米光學(xué)諧振腔的設(shè)計(jì),用兩層金屬銀膜代替了尋常的近場(chǎng)光學(xué)諧振腔的兩組硅光柵,并且用單一的硅基底代替了多介質(zhì)吸收層,大大降低了工藝難度和加工成本,這些工藝在國內(nèi)是很難完成的;兩層金屬銀膜可以通過一次磁控濺射工藝加工而成,加速度敏感結(jié)構(gòu)和納米光學(xué)諧振腔可以由一個(gè)單片絕緣體上硅晶圓加工而成,大大減小了工藝的復(fù)雜度,降低制作成本的同時(shí)提升了器件的可靠性。

      本發(fā)明的設(shè)計(jì)過程中考慮了加速度敏感結(jié)構(gòu)和納米光學(xué)諧振腔的參數(shù)容差,使得現(xiàn)有的微納加工工藝可以滿足其加工誤差的需求,保證了整體方案的可行性。

      附圖說明

      圖1是本發(fā)明的微光學(xué)加速度計(jì)示意圖;

      圖2是基于旋轉(zhuǎn)折疊梁的加速度敏感結(jié)構(gòu)的示意圖;

      圖3是所用絕緣體上硅晶圓的剖面示意圖;

      圖4是加速度敏感結(jié)構(gòu)和納米光學(xué)諧振腔的工藝流程示意圖;

      圖5是有面內(nèi)敏感軸向加速度輸入時(shí)反射光束的光強(qiáng)與加速度大小的關(guān)系圖;

      附圖標(biāo)記說明:1.激光器、2.光隔離器、3.分光棱鏡、4.納米光學(xué)諧振腔、5.加速度敏感結(jié)構(gòu)、6.第一光電探測(cè)器、7.第二光電探測(cè)器、8.固定外框、9.封裝管殼、10.上銀膜、11.亞波長(zhǎng)硅光柵、12.下銀膜、13.硅基底、14.空氣間隙、15.入射激光、16.反射光束、17.旋轉(zhuǎn)折疊梁、18.質(zhì)量塊、19.硅外框、20.第一股梁、21.第一脛梁、22.第二股梁、23.第二脛梁、24.第三股梁、25.第三脛梁、26.第四股梁、27.絕緣體上硅晶圓上的器件層、28.埋氧層、29.基底層。

      具體實(shí)施方式

      下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的,旨在用于解釋本發(fā)明,而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

      在本發(fā)明的描述中,需要理解的是,術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系,僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作,因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

      本實(shí)施例中提供的圖示僅以示意圖的方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想,示意圖中的有關(guān)組件并不一定按照實(shí)際實(shí)施中的組件數(shù)目、形狀與尺寸繪制。

      本發(fā)明的實(shí)施例及其實(shí)施過程如下:

      如圖1所示,本發(fā)明提供了一種基于旋轉(zhuǎn)折疊梁和納米光學(xué)諧振腔的微光學(xué)加速度計(jì),該加速度計(jì)包括激光器1、光隔離器2、分光棱鏡3、納米光學(xué)諧振腔4、加速度敏感結(jié)構(gòu)5、第一光電探測(cè)器6、第二光電探測(cè)器7、固定外框8、封裝管殼9;其中納米光學(xué)諧振腔4由上銀膜10、亞波長(zhǎng)硅光柵11、下銀膜12、硅基底13、空氣間隙14構(gòu)成,上銀膜10覆蓋在亞波長(zhǎng)硅光柵11上,下銀膜12覆蓋在硅基底13上,兩層銀膜周期一致但是交錯(cuò)布置;加速度敏感結(jié)構(gòu)5包括四個(gè)旋轉(zhuǎn)折疊梁17、質(zhì)量塊18和硅外框19;如圖2所示,第一股梁20、第一脛梁21、第二股梁22、第二脛梁23、第三股梁24、第三脛梁25、第四股梁26共同構(gòu)成了一個(gè)旋轉(zhuǎn)折疊梁。

      本發(fā)明的具體測(cè)量原理描述如下:

      當(dāng)有面內(nèi)加速度輸入時(shí),加速度敏感結(jié)構(gòu)5中的質(zhì)量塊18受慣性力作用發(fā)生面內(nèi)位移,由于亞波長(zhǎng)硅光柵11位于質(zhì)量塊18的中央,因此亞波長(zhǎng)硅光柵11也同樣會(huì)發(fā)生相對(duì)硅基底的微小面內(nèi)位移,此時(shí)納米光學(xué)諧振腔的耦合諧振條件發(fā)生改變;激光器1出射波長(zhǎng)為641nm的te模式激光,入射激光16經(jīng)光隔離器2和分光棱鏡3后垂直入射至納米光學(xué)諧振腔4;由于亞波長(zhǎng)硅光柵11、上銀膜10和下銀膜12的線寬特征小于入射激光15的波長(zhǎng),因此入射激光15經(jīng)過亞波長(zhǎng)硅光柵11及上銀膜10后不會(huì)產(chǎn)生衍射效應(yīng),而是轉(zhuǎn)變?yōu)橘渴艌?chǎng)信號(hào);倏逝場(chǎng)信號(hào)在納米光學(xué)諧振腔4中振蕩,部分電磁場(chǎng)透過硅基底13上的下銀膜12間隙產(chǎn)生損耗,部分電磁場(chǎng)在納米光學(xué)諧振腔4中諧振產(chǎn)生可以傳遞到遠(yuǎn)場(chǎng)的反射光束16,反射光束16同樣垂直于上銀膜10上表面;納米光學(xué)諧振腔4的參數(shù)經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì),隨著亞波長(zhǎng)硅光柵11的面內(nèi)移動(dòng)和上銀膜10與下銀膜12的相對(duì)位置變化,反射光束16的光強(qiáng)隨著亞波長(zhǎng)硅光柵的面內(nèi)移動(dòng)會(huì)發(fā)生劇烈變化。當(dāng)兩個(gè)銀膜的橫向間距為300nm時(shí),倏逝場(chǎng)信號(hào)在納米光學(xué)諧振腔中發(fā)生諧振增強(qiáng),此時(shí)反射光束的光強(qiáng)最強(qiáng)。將亞波長(zhǎng)硅光柵調(diào)整至350nm附近時(shí),即光強(qiáng)位移靈敏度的最大位置處,可以實(shí)現(xiàn)最高靈敏度的位移和加速度探測(cè)。

      加速度敏感結(jié)構(gòu)5的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括:質(zhì)量塊18的長(zhǎng)寬相同,同為5.2mm,厚度為664±10nm;硅外框19的厚度為664±10nm;第一股梁20的長(zhǎng)度為4μm、第一脛梁21的長(zhǎng)度為28μm、第二股梁22的長(zhǎng)度為4μm、第二脛梁23的長(zhǎng)度為25μm、第三股梁24的長(zhǎng)度為4μm、第三脛梁25的長(zhǎng)度為28μm、第四股梁26的長(zhǎng)度為4μm;所有梁的寬度均為0.4μm。

      納米光學(xué)諧振腔4的參數(shù)包括:入射激光15的波長(zhǎng)為641nm;亞波長(zhǎng)硅光柵11的周期為756±10nm,占空比為35.4%,厚度為664±10;上銀膜10和下銀膜12的周期與占空比與亞波長(zhǎng)硅光柵11相同,厚度為194±20nm;空氣間隙14的厚度為1170nm±20nm。

      當(dāng)有面內(nèi)加速度作用時(shí),亞波長(zhǎng)硅光柵11發(fā)生相對(duì)硅基底13的微小面內(nèi)位移,納米光學(xué)諧振腔4的耦合諧振條件會(huì)發(fā)生改變。其中反射光束16光強(qiáng)隨輸入面內(nèi)加速度的變化曲線圖如圖5所示??梢园l(fā)現(xiàn)在輸入加速度從0.221g變化至0.255g時(shí),光強(qiáng)加速度靈敏度最大,且變化基本為線性。此時(shí)的光強(qiáng)加速度靈敏度可達(dá)2.8%/mg,即面內(nèi)加速度改變1mg,反射光束16的光強(qiáng)變化入射激光15光強(qiáng)的2.8%。即便考慮了各種容差,其光強(qiáng)加速度靈敏度也可以超過2%/mg,超越現(xiàn)有的近場(chǎng)光學(xué)諧振腔方案。

      參閱圖3和圖4,本發(fā)明還提供了加速度敏感結(jié)構(gòu)5和納米光學(xué)諧振腔4的制造方法,所用晶圓是如圖3所示的絕緣體上硅晶圓,包括器件層27、埋氧層28、基底層29,其中器件層27的厚度為664±10nm,埋氧層28的厚度為1364±20nm,基底層29的厚度為300-500μm。制造方法包括以下步驟:

      1)在所述絕緣體上硅晶圓的器件層16上利用電子束曝光完成亞波長(zhǎng)硅光柵11的圖形制作,利用反應(yīng)離子束刻蝕工藝刻穿器件層27,制作出亞波長(zhǎng)硅光柵11;

      2)利用濕法腐蝕去除所述亞波長(zhǎng)硅光柵11圖形下的絕緣體上硅晶圓的埋氧層28,完成亞波長(zhǎng)硅光柵11的釋放;

      3)利用磁控濺射工藝在所述絕緣體上硅晶圓的器件層27上生長(zhǎng)一層金屬銀膜,由于亞波長(zhǎng)硅光柵11被鏤空,因此銀膜會(huì)分別濺射在亞波長(zhǎng)硅光柵11和硅基底13上,硅基底13上的下銀膜12與亞波長(zhǎng)硅光柵11上的上銀膜10周期互補(bǔ);

      4)在所述絕緣體上硅晶圓的器件層27上利用光刻工藝完成旋轉(zhuǎn)折疊梁17、質(zhì)量塊18和硅外框19的圖形制作,利用反應(yīng)離子束刻蝕工藝刻穿器件層27,制作出器件層27上的加速度敏感結(jié)構(gòu)5;

      5)利用濕法腐蝕去除所述加速度敏感結(jié)構(gòu)5圖形下的絕緣體上硅晶圓的埋氧層28,完成加速度敏感結(jié)構(gòu)5的釋放。

      由此可見,本發(fā)明利用旋轉(zhuǎn)折疊梁的設(shè)計(jì)使得微光學(xué)加速度計(jì)能夠在較小的芯片面積內(nèi)實(shí)現(xiàn)較高的加速度-位移靈敏度和低機(jī)械離軸串?dāng)_,同時(shí)該加速度敏感結(jié)構(gòu)能和納米光學(xué)諧振腔完美集成,亞波長(zhǎng)硅光柵既充當(dāng)了光學(xué)敏感元件,又起到了質(zhì)量塊的作用;在納米光學(xué)諧振腔中,兩層金屬銀膜代替了尋常的近場(chǎng)光學(xué)諧振腔的兩組硅光柵,并且多介質(zhì)吸收層由單一材料的硅基底代替;兩層金屬銀膜可以通過一次磁控濺射工藝加工而成,加速度敏感結(jié)構(gòu)和納米光學(xué)諧振腔可以由一個(gè)單片絕緣體上硅晶圓加工而成,大大減小了工藝的復(fù)雜度,降低了制作的成本的同時(shí)提升了器件的可靠性。該微光學(xué)加速度計(jì)不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,參數(shù)容差大,還擁有比常見的近場(chǎng)光學(xué)諧振腔方案更高的光強(qiáng)加速度靈敏度,為制作超靈敏的面內(nèi)微光學(xué)加速度計(jì)提供了新的方案。

      本發(fā)明已通過實(shí)施例進(jìn)行了描述,任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下,對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此,舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變,仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。

      盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例,可以理解的是,上述實(shí)施例是示例性的,不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。

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