[发明专利]一种基于光强调制型MOEMS加速度计

说明书

技术领域

本发明属于微电子系统领域，特别是涉及一种基于光强调制型MOEMS加速度计。

背景技术

目前，基于压电效应、压阻效应和电容等原理制作的传感器都是将外界信号转换成电学信号的装置。由于电学性能的限制，传感器都面临着在严酷环境中测量一体化、监测环境受限等问题。所以，将光纤传感技术与MEMS结合的新型MOEMS传感器可以利用光纤传感的优势，在解决上述问题的情况下还可以实现远距离监测。微系统集成仍是未来高科技应用领域的关键。将光学与MEMS技术结合的混合集成技术在医疗、能源、工业和军事上有广泛的应用前景。

灵敏度和可靠性是传感器的重要性能指标，与基于压电效应和电检测的传感器比较，以硅MEMS为基础的光学加速度计能提供更高的灵敏度和更好的可靠性。这种类型的传感器用光学检测部分代替了电学检测，可以不受电磁干扰，还可以实现远距离传输信号。光学检测的光纤部分具有质地轻、耐腐蚀、耐高温等优势。同时，本发明涉及的一种光强调制型的MOEMS加速度计结构与同类型的传感器比较，具有加工工艺步骤少、平面气密性封装、技术成熟后可以批量加工等特点。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，解决了现有传感器在特殊情况下存在电磁干扰的问题，旨在提供一种基于光强调制型MOEMS加速度计，该MOEMS加速度计制作工艺简单、稳定性、环境适应能力及抗干扰能力强。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于光强调制型MOEMS加速度计，包括从下到上依次设置的衬底层、中间层以及器件层，其特征在于：器件层中部设置有质量块，质量块通过四个直连接梁固支于锚点，质量块的上下两边对称设有V形镜，V形镜正对面设有输入光纤卡槽，输入光纤卡槽的两侧对称设有输出光纤卡槽。

进一步地，所述质量块上设置有均匀密布的腐蚀孔。

进一步地，所述输入光纤卡槽和输出光纤卡槽内均预设光纤夹。

进一步地，所述输入光纤卡槽和输出光纤卡槽靠近V形镜的一端设置有凸台。

进一步地，所述V形镜的角度为120度，或为90度。

一种基于光强调制型MOEMS加速度计的制造工艺，按照以下工艺进行制造：

1)图形化：在SOI晶元片上旋涂光刻胶，竖膜曝光后显影，形成有图样的光刻胶掩膜；

2)深硅刻蚀：采用深硅刻蚀的方法刻蚀出器件层的厚度；

3)去胶和腐蚀：采用HF酸(47％浓度)溶液去除质量块下的sio₂，同时保证锚点不会脱落；

4)溅射金属：在器件层表面溅射金，保证V形镜侧壁溅射有金属金；

5)光纤组装：在光纤卡槽中装入一个输入光纤以及两个输出光纤即可。

本发明跟现有技术相比具有的有益效果为：本发明加速度计的整体结构是平面内组装光纤，因此可以实现平面内气密性封装，相对体积小，应用范围广。另外，本发明的整体制作工艺简单，只需要一块掩膜版，不需要套刻，减少套刻误差；关键工艺有刻蚀和腐蚀两步，掌握好关键工艺后，器件加工快，适合大批量生产。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1为本发明一种基于光强调制型MOEMS加速度计的俯视结构示意图。

图2为本发明基于光强调制型MOEMS加速度计结构中的V形镜和光纤卡槽局部放大图。

图3为本发明的加工流程图示意图。

图中：1为直连接梁，2为质量块，3为腐蚀孔，4为V形镜，5为输入光纤卡槽，6为输出光纤卡槽，7为光纤夹，8为凸台，9为锚点，10为衬底层，11为中间层，12为器件层。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

请参考图1-图2，图1为本发明所提供的一种基于光强调制型MOEMS加速度计的示意图。

一种基于光强调制型MOEMS加速度计，加速计的整体结构从制造工艺上可分为三层，从下到上依次是衬底层10、中间层11以及器件层12。图1中的所有结构均设置在器件层12中，器件层12中部设置有质量块2，质量块2是活动部分，质量块2底部与衬底层10之间有几微米的距离，质量块2通过四个直连接梁1固支于锚点9，质量块2的上下两边对称设有V形镜4，V形镜4正对面设有输入光纤卡槽5，输入光纤卡槽5的两侧对称设有输出光纤卡槽6。