专利汇可以提供一种基于全差分二维光子晶体腔体结构的MOEMS加速度计及其加工方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于全差分二维 光子 晶体腔体结构的MOEMS 加速 度计 及其加工方法,加速度计由上至下依次包括光路保护层、器件层、 氧 化 硅 掩埋层和硅 支撑 层,其中,器件层包括MEMS敏感 质量 块 、光学结构微腔、 悬臂梁 和支撑外 框架 ,MEMS敏感质量块四周通过多个悬臂梁与支撑外框架相连,光学结构微腔对称分布于MEMS敏感质量块相对的两边上;光路保护层用于保护MEMS敏感质量块和光学结构微腔;氧化硅掩埋层用于整体结构的释放;硅支撑层用于支撑氧化硅掩埋层和器件层。本发明采用光学检测方案,相比于传统的机械检测方案,具有更高的带宽和 分辨率 。,下面是一种基于全差分二维光子晶体腔体结构的MOEMS加速度计及其加工方法专利的具体信息内容。
1.一种基于全差分二维光子晶体腔体结构的MOEMS加速度计,其特征在于:由上至下四层结构依次包括光路保护层、器件层、氧化硅掩埋层和硅支撑层,其中,器件层包括MEMS敏感质量块、光学结构微腔、悬臂梁和支撑外框架,MEMS敏感质量块四周通过多个悬臂梁与支撑外框架相连,光学结构微腔对称分布于MEMS敏感质量块相对的两边上;光路保护层用于保护MEMS敏感质量块和光学结构微腔;氧化硅掩埋层用于整体结构的释放;硅支撑层用于支撑氧化硅掩埋层和器件层。
2.根据权利要求1所述的一种基于全差分二维光子晶体腔体结构的MOEMS加速度计,其特征在于:MEMS敏感质量块为正方体结构,位于器件层的中心位置,其正方体结构外围的四个角分别通过悬臂梁与支撑外框架相连。
3.根据权利要求1所述的一种基于全差分二维光子晶体腔体结构的MOEMS加速度计,其特征在于:光学结构微腔采用二维光子晶体腔体结构,有两个,分别对称分布于MEMS敏感质量块相对的两边上,且与MEMS敏感质量块、悬臂梁及支撑架外框处于同一平面。
4.根据权利要求3所述的一种基于全差分二维光子晶体腔体结构的MOEMS加速度计,其特征在于:二维光子晶体腔体结构为多孔式结构,多孔式结构为正圆孔,通过反应离子刻蚀法刻蚀得到。
5.根据权利要求1所述的一种基于全差分二维光子晶体腔体结构的MOEMS加速度计,其特征在于:光路保护层包括保护外框架、MEMS敏感质量块保护结构和光学结构微腔保护结构,保护外框架结构与支撑外框架形状相同,MEMS敏感质量块保护结构与MEMS敏感质量块形状相同,光学结构微腔保护结构与光学结构微腔形状相同,且其上设有凹槽;MEMS敏感质量块保护结构位于光路保护层中心,其相对的两边分别通过光学结构微腔保护结构与保护外框架连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于全差分二维光子晶体腔体结构的MOEMS加速度计,其特征在于:氧化硅掩埋层形状与支撑外框架形状相同,且与光学结构微腔相对的边框上设有凹槽。
7.一种采用权利要求1-6任一项所述MOEMS加速度计的加速度检测方法,其特征在于,具体为:外界通过一个光纤耦合器将光耦合进对称分布于MEMS敏感质量块相对的两边上的二维光子晶体腔体结构,当外界输入一个加速度时,MEMS敏感质量块会在悬臂梁的连接下沿某一方向移动,二维光子晶体腔体结构就会发生形变,当光通过光纤耦合器进入二维光子晶体腔体结构时,一部分具有能量的光会被产生形变的二维光子晶体腔体结构吸收,从而在光纤耦合器的另一端检测到光强发生变化,因此,在MEMS敏感质量块产生位移前后,当有不同强度的光通过光纤耦合器传入到二维光子晶体腔体结构中,会有不同强度的光在光纤耦合器的另一端被检测到,通过检测光强的变化,得到加速度的大小。
8.权利要求1-6任一项所述的基于全差分二维光子晶体腔体结构的MOEMS加速度计的加工方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)清洗SOI晶圆,干燥,在SOI晶圆下表面旋涂一层光刻胶,固化后,使用第一块光刻版在表面定义开孔;
(2)通过深反应离子刻蚀加工得到支撑层中的通孔,借助通孔将HF蒸汽通入,洗去后续需要加工的元件可动部分下方的掩埋氧化层;
(3)完成步骤(2)后,将底层残余的氮化硅和氧化硅层使用机械抛光磨去,然后在上表面旋涂一层电子束曝光胶并固化;
(4)在步骤(3)得到的电子束曝光胶层,利用电子束曝光,定义二维光子晶体通孔图案和位置,然后进行显影和后烘;
(5)在步骤(4)的基础上,通过反应离子刻蚀在硅结构层加工出二维光子晶体后,之后采用丙酮溶液去除残余的电子束曝光胶;
(6)清洗并干燥步骤(5)中的SOI晶圆,在光路保护层所在表面沉积另一Si3N4层,作为包层,同时防止后续加工损坏二维光子晶体结构;
(7)在步骤(6)的基础上再次旋涂一层新的光刻胶,用第三块掩膜版将MEMS敏感质量块结构、悬臂梁结构和支撑外框结构转移到光刻胶层;
(8)在步骤(7)的基础上,使用Bosch ICP释放得到MEMS加速度计质量块结构,最后用丙酮溶液去除残留的光刻胶,得到完整的二维光子晶体腔体结构的MOEMS加速度计结构。
其加工方法
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