一种热式单波长光开关及其制作方法_3

文档序号:8456662阅读:来源:国知局
梁13的变形量不同,使得该中央部12相对于所述衬底I的表面倾斜。
[0062]但本实施例并不限于此,该热式单波长光开关也可以被设置为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接收相同强度的红外辐射时,所述中央部12相对于所述衬底I的表面倾斜,例如,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面积可以不同,或者,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的长度可以不同、厚度可以不同、宽度可以不同和/或材料可以不同,由此,增加了调节该光开关的可能性。
[0063]图3是该热式单波长光开关的另一个器件结构的俯视图,如图3所示,在该热式单波长光开关中,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面积不同。
[0064]本申请的热式单波长光开关通过接受外界的热辐射从而产生热量导致两个悬臂梁发生不同的形变,由此使法布里-珀罗干涉仪的上层复合膜发生倾斜,使得其参考单波长的透过率减弱,形成光关断的效果,这种热式单波长光开关只需一小型可控热辐射光源,无需其他外部电路的设计可以满足光开关效果,使用方便且成本低廉。
[0065]实施例2
[0066]本申请实施例2提供一种热式单波长光开关的制作方法,用于制造实施例1所述的热式单波长光开关。图4是该热式单波长光开关的制作方法的一个流程示意图,如图4所示,该热式单波长光开关的制造方法包括:
[0067]S401,在衬底I中形成凹槽2和围绕所述凹槽2的台阶部2a ;
[0068]S402,形成至少覆盖所述凹槽2的底部和侧壁的下层复合膜3,并在所述下层复合膜3的表面形成光反射层4 ;
[0069]S403,在所述光反射层4的表面形成填充所述凹槽2和通孔5的牺牲层6 ;
[0070]S404,在所述牺牲层6的表面,以及所述台阶部2a的表面形成上层复合膜7 ;
[0071]S405,在所述上层复合膜7的表面形成条形金属层9和红外吸收板11 ;
[0072]S406,刻蚀所述上层复合膜7 ;
[0073]S407,释放所述牺牲层6,形成空腔15。
[0074]图5是该热式开关的制作方法的每一步对应的器件结构的纵剖面示意图。下面,结合图4和图5,对本实施例的热式开关的制作方法进行说明。
[0075]S401,在衬底I中形成凹槽2和围绕所述凹槽2的台阶部2a,如图5A所示。
[0076]在S401中,该衬底I例如可以是玻璃晶圆,可以在玻璃晶圆上通过掩模版光刻需要刻蚀的图形,采用例如湿法腐蚀的方法刻蚀该图形,形成该凹槽2和台阶部2a。
[0077]S402,形成至少覆盖所述凹槽2的底部和侧壁的下层复合膜3,并在所述下层复合膜3的表面形成光反射层4。
[0078]该步骤S402可以进一步包括以下步骤:
[0079]S1、形成至少覆盖所述凹槽2的底部和侧壁的下层复合膜3,如图5B所示。此外,在本实施例中,该下层复合膜3也可以进一步覆盖在台阶部2a的表面。
[0080]S2、在下层复合膜3表面形成光反射材料4a,如图5C所不;
[0081]S3、刻蚀该光反射材料4a,形成露出下层复合膜3的通孔5,如图所示。
[0082]S403,在所述光反射层4的表面形成填充所述凹槽2和通孔5的牺牲层6,如图5E所示。在本步骤中,例如可以通过旋涂的方法形成该牺牲层6,该牺牲层6例如可以不覆盖台阶部2a。
[0083]S404,在所述牺牲层6的表面,以及所述台阶部2a的表面形成上层复合膜7,如图5F所示。
[0084]S405,在所述上层复合膜7的表面形成条形金属层9和红外吸收板11,如图5G-5J所示。
[0085]该步骤S405可以进一步包含以下步骤:
[0086]S1、沉积金属层8,并图形化金属层8以形成条形金属层9,如图5G、5H所示;其中,在上层复合膜7上沉积一层金属层8 (图5G),通过掩模版光刻和例如湿法腐蚀的方法刻蚀形成条形金属层9 (图5H)。
[0087]S2、沉积红外吸收层10,并图形化该红外吸收层10以形成红外吸收板11,如图51、5J所示;其中,沉积一层红外吸收层10(图51),通过掩模版光刻和例如湿法腐蚀的方法刻蚀,以形成红外吸收板11 (图5J)。
[0088]在本实施例中,如图5J所示,所述红外吸收板11设置于位于所述上层复合膜7的中央部12的两侧的第一部7a和第二部7b的表面,所述条形金属层9覆盖连接于所述第一部7a和所述中央部12的所述上层复合膜7的第三部7c表面,以及连接于所述第二部7b和所述中央部12的所述上层复合膜7的第四部7d表面。
[0089]在上述的图5G-5J的步骤中,先形成条形金属层9,再形成红外吸收板11,但本实施例并不限于此,也可以先形成红外吸收板11,再形成金属层9。
[0090]S406,刻蚀所述上层复合膜7,如图5K所示。
[0091 ] 在本步骤中,可以通过掩模版光刻的方式在上层复合膜7表面形成图形,并通过干法刻蚀的方法刻蚀该图形。例如,刻蚀后的所述上层复合膜5可以保留所述中央部12、所述第一部7a、所述第二部7b、所述第三部7c、所述第四部7d、以及悬浮梁14,其中,所述悬浮梁14用于将第一部7a和第二部7b与位于所述台阶部(2a)上的所述上层复合膜(7)的第五部7e相连接;并且,被刻蚀掉的部分可以使牺牲层6露出。
[0092]S407,释放所述牺牲层6,形成空腔15,如图5L、5M所示,并且,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,由于本征应力的作用,该双材料悬臂梁13会发生弯曲变形,使得上层复合膜7的中央部12向上拱起。
[0093]在本实施例中,牺牲层6的材料可选用聚酰亚胺(PI)、非晶硅(a-Si)、多晶硅(polySi)、氧化硅(Si02)、光刻胶(PR)等MEMS微加工常用的牺牲层;上层复合膜7和下层复合膜3可选用氮化硅(Si3N4)、氧化硅(Si02)、非晶硅(a-Si)等非导电性介质膜的不同排列次序组合;红外吸收板11的材料可以是钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钽(Ta)、氮化钽(TaN)、金黑(Gold black)或娃黑(Silcon black)等;条形金属层9可采用销(Al)、钛(Ti)或络(Cr)等;光反射层4可以是铝(Al)、钛(Ti)、络(Cr)、铜(Cu)、金(Au)等。
[0094]在本实施例中,与实施例1相同地,该条形金属层9可以具有直线形状或折弯结构,并且,该条形的第三部7c和第四部7d与条形金属层11对应地也可以具有直线形状或折弯结构。根据上述说明可知,本申请采用MEMS微加工技术,形成热式单波长光开关,通过接受外界的热辐射从而产生热量导致两个悬臂梁发生不同的形变,由此使法布里-珀罗干涉仪的上层复合膜发生倾斜,使得其参考单波长的透过率减弱,形成光关断的效果,这种热式单波长光开关只需一小型可控热辐射光源,无需其他外部电路的设计可以满足光开关效果,使用方便且成本低廉,而且通过MEMS微加工技术使得其单个制作成本大大降低,利于市场推广。
[0095]下面,结合具体实例和图5,详细说明本实施例的制作方法的一个【具体实施方式】,在本【具体实施方式】中,牺牲层采用聚酰亚胺(PI),下层和上层复合膜都采用氮化硅(Si3N4)/氧化硅(Si02)/(a-Si)/氧化硅(Si02)/氮化硅(Si3N4)的组合,红外吸收
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