[发明专利]一种MEMS触觉传感器及其制作方法

说明书

本发明提供一种MEMS触觉传感器及其制作方法，该MEMS触觉传感器包括衬底及位于衬底上的发光二极管、光电检测二极管及悬臂梁波导，其中，悬臂梁波导位于发光二极管和光电检测二极管中间，用于将发光二极管发出的光线耦合到光电检测二极管中进行检测，外加触觉力会改变悬臂梁波导的耦合比，通过光电检测二极管的输出电流可获得触觉力信息。本发明的MEMS触觉传感器采用新颖的力‑位移‑光‑电式检测原理，具有分辨率和灵敏度高、响应速度快和抗电磁干扰能力强的优势，由于多个部件位于同一衬底上，器件结构紧凑、体积小。另外，传感器还具有多功能集成化的潜力。本发明的触觉传感器可利用成熟的MEMS工艺线进行加工，对批量化生产和降低生产成本具有重要意义。

技术领域

本发明属于微电子机械系统(MEMS)技术领域，涉及一种MEMS触觉传感器及其制作方法。

背景技术

触觉是生物感知外界信息的重要方式，触觉传感技术是实现智能机器人的关键技术，近年来随着智能机器人在生物医药、食品加工以及微外科学等众多领域不断激增的应用需求，触觉传感器成为研究热点之一。各种类型的触觉传感器中，光电式触觉传感器具有分辨率和灵敏度高、响应速度快和抗电磁干扰能力强的优势。

如何提供一种新的触觉传感器，以进一步实现触觉传感器的小型化，并实现多功能集成化，成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种MEMS触觉传感器及其制作方法，用于解决现有技术中触觉传感器体积较大，多功能集成化程度低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种MEMS触觉传感器，包括：

衬底，所述衬底中设有上下贯穿所述衬底的空腔；

发光二极管，位于所述衬底上，所述发光二极管自下而上依次包括第一缓冲层、第一N型GaN层、第一多量子阱层及第一P型GaN层，所述第一缓冲层及所述第一N型GaN层均有一部分水平延伸至所述空腔上方，所述第一多量子阱层及所述第一P型GaN层悬设于所述空腔上方，所述第一P型GaN层上设有第一电极，所述第一N型GaN层上设有第二电极，所述第二电极与所述第一多量子阱层间隔预设距离；

光电检测二极管，位于所述衬底上，所述光电检测二极管自下而上依次包括第二缓冲层、第二N型GaN层、第二多量子阱层及第二P型GaN层，所述第二缓冲层及所述第二N型GaN层均有一部分水平延伸至所述空腔上方，所述第二多量子阱层及所述第二P型GaN层悬设于所述空腔上方，所述第二P型GaN层上设有第三电极，所述第二N型GaN层上设有第四电极，所述第四电极与所述第二多量子阱层间隔预设距离；

悬臂梁波导，悬设于所述空腔上方，并位于所述发光二极管及所述光电检测二极管之间，所述悬臂梁波导自下而上依次包括第三缓冲层及第三N型GaN层，所述悬臂梁波导朝向所述发光二极管的一端与所述发光二极管间隔预设距离，所述悬臂梁波导朝向所述光电检测二极管的一端与所述光电检测二极管连接。

可选地，所述第一缓冲层、所述第二缓冲层及所述第三缓冲层一体化，所述第一N型GaN层、所述第二N型GaN层及所述第三N型GaN层一体化。

可选地，所述第二电极环绕分布于所述第一多量子阱层的周围，且环绕的角度范围大于180°，但未延伸至所述第一多量子阱层与所述悬臂梁波导之间；所述第四电极环绕分布于所述第二多量子阱层的周围，且环绕的角度范围大于180°，但未延伸至所述第二多量子阱层与所述悬臂梁波导之间。

可选地，所述第一多量子阱层及所述第一P型GaN层的横截面呈矩形或圆形，所述第二多量子阱层及所述第二P型GaN层呈矩形或圆形。

可选地，所述MEMS触觉传感器还包括绝缘保护层，所述绝缘保护层覆盖于所述发光二极管、所述光电检测二极管及所述悬臂梁波导的上表面。