一种热式单波长光开关及其制作方法_2

文档序号:8456662阅读:来源:国知局
的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中:
[0038]图1是本申请实施例的热式单波长光开关的一个器件结构俯视图;
[0039]图2A-图2C分别是本申请实施例的热式单波长光开关在光开启和两种关断状态下的器件结构的纵向剖视图;
[0040]图3是本申请实施例的热式单波长光开关的另一个器件结构俯视图;
[0041]图4是本申请实施例的热式单波长光开关的制作方法的一个流程示意图;
[0042]图5A-图5M是本申请实施例的热式单波长光开关制作方法的每一步对应的器件结构剖示图。
【具体实施方式】
[0043]参照附图,通过下面的说明书,本申请的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中,具体公开了本申请的特定实施方式,其表明了其中可以采用本申请的原则的部分实施方式,应了解的是,本申请不限于所描述的实施方式,相反,本申请包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。
[0044]在本申请中,为了说明方便,将衬底的形成凹槽的面称为“上表面”,将该衬底的与该“上表面”相对的面称为“下表面”,由此,“上”方向是指从“下表面”指向“上表面”的方向,“下”方向与“上”方向相反,并且,将“上”方向与“下”方向统称为“纵向”,将与该衬底的“上表面”平行的方向称为“横向”。需要说明的是,在本申请中,“上”和“下”的设定是相对而言,仅是为了说明方便,并不代表具体使用或制造该可调谐滤波器的方位。
[0045]实施例1
[0046]本申请实施例1提供一种热式单波长光开关。图1是该热式单波长光开关的一个器件结构的俯视图,图2A是该热式单波长光开关在开启状态下的一个器件结构的纵向剖视图,图2B和图2C是该热式单波长光开关在两种关断状态下的器件结构的纵向剖视图。如图1、图2所示,该可调谐滤波器100包括衬底1、下层复合膜3、光反射层4、上层复合膜7、红外吸收板11、和条形金属层9,其中,在该光反射层4和该上层复合膜7之间形成为空腔15ο
[0047]在本实施例中,在所述衬底I中形成有凹槽2和围绕所述凹槽2的台阶部2a;下层复合膜3形成为至少覆盖凹槽2的底部和侧壁;光反射层4形成于下层复合膜3的表面,并且,所述光反射层4具有露出所述下层复合膜3的通孔5 ;上层复合膜7与所述光反射层4隔开设置,所述上层复合膜7具有中央部12、位于中央部两侧的第一部7a和第二部7b、连接于所述第一部7a和所述中央部12的条形的第三部7c、连接于所述第二部7b和所述中央部12的条形的第四部7d、位于所述台阶部2a上的第五部7e、以及用于将所述第一部7a和所述第二部7b分别与所述第五部7e连接的悬浮梁14 ;红外吸收板11形成于所述第一部7a和所述第二部7b的表面;条形金属层9形成于所述第三部7c和所述第四部7d的表面。
[0048]在本实施例中,红外吸收板11的数量可以是2个,用于吸收外界热辐射源所发出的红外辐射并产生热量;悬浮梁14的数量可以是4个,其具有条形,用于最大化减少由红外吸收板11向该衬底I热量热传导损失的作用;由条形金属层9和位于其下方的第三部7c以及第四部7d,形成2个双材料悬臂梁13,其用于充分吸收由红外吸收板11产生的热量。
[0049]在本实施例中,由于组成双材料悬臂梁13的两种材料的热膨胀系数不同,导致双材料悬臂梁13发生弯曲变形,使得上层复合膜7中央部12拱起。
[0050]在本实施例中,光反射层4的通孔5的位置可以与上层复合膜7的中央部12的位置对应,由此,在该热式单波长光开关处于开启的状态时,从上层复合膜7的中央部12入射的光便于从下层复合膜3透射出。
[0051]在本实施例中,由下层复合膜3、上层复合膜7的中央部12以及空腔15组成的结构形成了一法布里-珀罗干涉仪,该法布里-珀罗干涉仪与红外吸收板11构成一热式单波长光开关结构。根据法布里-珀罗干涉仪原理,当假设有一光强为Itl的参考单波长光源正入射到上层复合膜7的中央部12时,法布里-珀罗干涉仪的下层复合膜3透射的光强为It=IQ/[l+4rsin2(S/2)/(l-r)2]。其中r为单界面的光强反射率,δ为相位差递增因子,当δ = 2k Ji时,出现透过率极大值,如图2A所示,此时,该热式单波长光开关处于开启的状
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[0052]当参考波长处于透射光强极大值位置时,如果两块红外吸收板11吸收不同红外辐射,将导致双材料悬臂梁13弯曲变形的程度不同,使得上层复合膜7的中央部12发生左右倾斜,如图2Β或者2C所示,导致相位差递增因子δ发生改变,透过率极大值位置的中心波长λ也会向着波长增大或者波长减小的方向发生漂移,最终使得接受端,如CMOS光电探测器,探测到的参考单波长光源的强度发生减弱直至探测不到,从而达到使参考单波长光源的光不从该下层复合膜3透射的目的,即该热式单波长光开关处于关断的状态。
[0053]在本实施例中,该衬底I例如可以是玻璃,但本实施不限于此,该衬底I也可以是其它的透明材料,例如氧化铝或氧化铟锡(ITO)等。
[0054]在本实施例中,该下层复合膜3和该上层复合膜7可以均为3层以上的复合膜,例如,该上层复合膜7和下层复合膜3可以是由氮化硅(Si3N4)、氧化硅(Si02)、非晶硅(a-Si)等非导电性介质膜以不同排列次序组合而成。
[0055]在本实施例中,该下层复合膜3和所述上层复合膜7厚度可以相同或不同,本申请实施例对此并不作具体的限定。
[0056]在本实施例中,所述第一部7a和所述第二部7b可以位于所述中央部12的沿第一方向的两侧,所述悬浮梁14可以在第二方向上将所述第一部7a和所述第二部7b分别与所述第五部7e连接,所述第二方向垂直于所述第一方向。在图1中,该第一方向和第二方向例如分别可以是图中的X方向和Y方向。
[0057]在本实施例中,悬浮梁14用于该可调谐滤波器的上层结构进行机械支撑,其数量可以是4个,但本实施例并不限于此,也可以是其它的数量。
[0058]在本实施例中,该条形金属层9可以沿直线延伸,即具有直线形状,并且,该条形的第三部7c和第四部7d与条形金属层11对应地也可以沿直线延伸。但是,本实施例并不限于此,该条形金属层11也可以具有折弯结构,如图1所示,条形金属层9设置为具有折弯结构,并且该条形的第三部7c和第四部7d也可以具有与条形金属层9相同的折弯结构,由此,形成具有折弯结构的双材料悬臂梁13,并且该双材料悬臂梁13的长度相比于直线形状被有效增加,从而增加该光开关的灵敏度。
[0059]在本实施例中,如图1所示,该悬浮梁14可以具有折弯结构,由此,使得该中央部12的倾斜更为容易。但本实施例并不限于此,该悬浮梁14也可以为直线形状或其它形状。
[0060]在本实施例中,该红外吸收板11可以是钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钽(Ta)、氮化钽(TaN)、金黑(Gold black)、娃黑(Silcon black)等材料,条形金属层9可采用销(Al)、钛(Ti)、或铬(Cr)等。
[0061]在本实施例中,如图1所示,形成于该第一部7a和该第二部7b的表面的红外吸收板11的面积相同,并且,形成于所述第三部7c和所述第四部7d的表面的条形金属层9的长度相同、厚度相同、宽度相同且材料相同,由此,当形成于所述第一部7a和所述第二部7b的表面的红外吸收板11分别接收不同强度的红外辐射时,所述中央部12两侧的双材料悬臂
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