本发明属于微机电系统（mems）与光学器件制造，具体涉及一种mems光学探头薄膜及其制备方法。
背景技术：
1、光学探头作为光学传感、光通信等领域的核心功能部件，其性能直接决定了系统的检测精度、响应速度及长期稳定性，是推动相关设备微型化、集成化发展的关键环节。随着 5g 通信、生物检测等应用场景对设备小型化、高可靠性的需求持续升级，光学探头的薄膜结构面临着 “性能与尺寸”“精度与成本” 的双重挑战，传统制备技术的局限性日益凸显。
2、传统光学探头薄膜多采用分立化的多层沉积与刻蚀工艺组合，不仅步骤繁琐、各工艺环节兼容性差，还需依赖专用设备完成不同膜层的制备，导致生产效率低下，批量化生产成本居高不下。更关键的是，传统工艺难以精准控制膜层间的界面结合状态，易因热膨胀系数不匹配产生残余应力，使得薄膜在存储、运输及封装过程中频繁出现开裂、剥离等失效问题，严重影响产品可靠性；同时，成品薄膜的尺寸精度普遍不足，平面公差与厚度波动较大，难以适配微型光学探头的精密装配需求，进一步推高了后期封装的难度与成本。此外，传统工艺制备的薄膜还易因生产环境杂质、辊轴压力不稳定等因素产生气泡、刮伤、白污等内部缺陷，直接影响光学信号的传导效率与检测准确性。
3、mems 工艺凭借其微型化、批量化、高精度的天然优势，已成为突破传统技术瓶颈的核心方向，为微型光学器件的制造提供了新的解决方案。然而，现有基于mems工艺的光学探头薄膜制备技术仍存在诸多亟待解决的痛点：膜层厚度控制精度不足，难以满足光学介电层与功能金属层的精准匹配需求；刻蚀工艺参数设计不合理，易对底层功能层造成损伤，导致光学性能衰减；背面金属化过程中，金属层与单晶硅衬底的结合力薄弱，长期使用中易出现脱落风险。更为关键的是，现有技术未能有效兼顾薄膜性能与封装适配性，部分薄膜虽能满足基本光学需求，但尺寸一致性差、边缘缺陷多，与mems器件标准化封装流程的兼容性不足，而封装成本已占据mems产业链总成本的 40% 以上，进一步限制了光学探头的产业化应用。
4、因此，开发一种工艺简化、膜层结合稳定、尺寸精度高且便于封装的 mems 光学探头薄膜及其制备方法，不仅能解决现有技术的核心痛点，还能显著降低生产与封装成本，提升产品可靠性与市场竞争力，对推动微型光学器件的技术升级与产业化落地具有重要的现实意义与市场价值。
技术实现思路
1、本发明旨在解决现有技术的不足，提供了如下方案：
2、一种mems光学探头薄膜，包括：从上至下依次堆叠的金属铝功能层、sin光学介电层、sio2氧化隔离层、单晶硅衬底层、背面镍过渡层和银保护顶层。
3、优选的，所述金属铝功能层的厚度为10-30nm，所述sin光学介电层的厚度为100-500nm，所述sio2氧化隔离层的厚度为50-300nm，所述单晶硅衬底层的厚度为100-400μm，所述背面镍过渡层的厚度为100-300nm，所述银保护顶层的厚度为1-3μm。
4、本发明还提供了一种mems光学探头薄膜的制备方法，所述制备方法用于制备上述的mems光学探头薄膜，包括以下步骤：
5、步骤1、在所述单晶硅衬底表面生成所述sio2氧化隔离层，所述sio2氧化隔离层用作后续背面刻蚀的刻蚀停止层；
6、步骤2、在所述sio2氧化隔离层表面成膜所述sin光学介电层；
7、步骤3、在所述sin光学介电层表面成膜所述金属铝功能层；
8、步骤4、在所述金属铝功能层表面贴覆有机薄膜，随后对所述单晶硅衬底背面进行研磨，研磨后单晶硅衬底的厚度为100-400μm；
9、步骤5、在研磨后的所述单晶硅衬底的背面依次成膜所述背面镍过渡层和所述银保护顶层；
10、步骤6、对所述单晶硅衬底的背面进行光刻处理，刻蚀至所述sio2氧化隔离层位置；
11、步骤7、对所述单晶硅衬底背面的所述sio2氧化隔离层进行湿法刻蚀；
12、步骤8、对经过处理的所述单晶硅衬底进行芯片切割，一张衬底切成形成两张结构对称的薄膜；
13、步骤9、去除所述金属铝功能层表面的所述有机薄膜，得到所述光学探头薄膜。
14、优选的，所述sio2氧化隔离层通过热氧化工艺生成，热氧化温度为900-1100℃，形成厚度为50-300nm的所述sio2氧化隔离层，氧化时间根据目标厚度进行调控。
15、优选的，所述sin光学介电层通过等离子体增强化学气相沉积pecvd工艺制备，沉积温度为200-400℃，形成的sin光学介电层的薄膜厚度为100-500nm，工艺反应气体为sih4和nh3。
16、优选的，所述金属铝功能层通过磁控溅射工艺成膜，所述金属铝功能层的厚度为10-30nm，溅射功率为50-150w，溅射环境真空度不低于1×10-3pa。
17、优选的，所述有机薄膜选用聚酰亚胺膜或光刻胶膜，贴覆方式为旋涂或压膜，贴覆厚度为1-5μm；
18、所述有机薄膜用于对所述金属铝功能层进行保护。
19、优选的，所述单晶硅衬底的背面依次成膜所述背面镍过渡层和所述银保护顶层，所述背面镍过渡层和所述银保护顶层均通过电子束蒸发工艺成膜，蒸发真空度不低于5×10-5pa，成膜速率为0.1-1nm/s；
20、所述背面镍过渡层的厚度为100-300nm；
21、所述银保护顶层的厚度为1-3μm，可由金属金膜层进行替代。
22、优选的，所述单晶硅衬底的背面光刻处理采用深紫外光刻技术，光刻胶厚度为1-3μm，曝光剂量为50-100mj/cm2，刻蚀采用反应离子刻蚀rie工艺，刻蚀气体为cf4和o2的混合气体。
23、优选的，所述湿法刻蚀采用氢氟酸hf溶液，溶液浓度为5%-10%，刻蚀温度为20-30℃，刻蚀时间为10-30s。
24、与现有技术相比，本发明的有益效果为：
25、（1）本发明采用标准化 mems 工艺流程，各步骤兼容性强且无需复杂专用设备，通过单衬底对称切割工艺还能同步获得两张结构一致的成品，大幅提升生产效率，降低批量化生产成本与工艺难度。
26、（2）本发明通过金属镍过渡层设计、各膜层沉积工艺参数精准匹配，以及有机薄膜对功能层的全程保护，使薄膜各界面结合紧密无间隙、剥离缺陷，配合有限元仿真验证的低应力与纳米级微变形特性，显著提升薄膜在存储、运输及封装过程中的结构稳定性，避免开裂或剥离问题。
27、（3）本发明优化了薄膜结构与尺寸设计，sin 薄膜经 pecvd 工艺制备具有优异的光学透过率与介电性能，超薄金属铝层减少光学信号损耗，满足不同微型光学探头的使用需求。
28、（4）本发明制备的薄膜尺寸精度高、边缘无崩角毛刺，可直接适配 mems 器件标准化封装流程，无需额外打磨或调整步骤，有效降低封装难度。
29、（5）本发明制备工艺参数可控性强，从衬底清洗到有机膜去除的全流程均设置明确的参数范围与质量控制节点，可根据实际应用场景灵活调整膜层厚度、薄膜尺寸及金属层材料选型。