[发明专利]马赫-曾德尔干涉型微流控光学陀螺芯片的制作方法

摘要

微流控光学陀螺的工艺制作方法涉及一种新颖的基于微流控技术，用电控制信号进行操作的光学陀螺结构的集成化制作方法，该方法采用机械加工、制作PDMS微流控芯片、镀膜、封合来实现包含上盖板(11)、微型气泵层(12)、光波导层(13)和下底板(14)的夹心结构的集成制作，实现微流控光学陀螺芯片结构。集成化制作方法的主要步骤包括：光波导层的制作、微型气泵层的制作、镀膜和芯片封合四个基本过程。其中，上盖板、光波导层和下底板皆采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)；结构的上盖板，下底板都需要镀反射膜，通过涂抹聚乙烯醇(PVA)材料来改善。

主权项

一种马赫-曾德尔干涉型微流控光学陀螺芯片的制作方法，其特征在于采用机械加工、制作PDMS微流控芯片、镀膜、封合来实现包含上盖板(11)、由PDMS薄膜构成的微型气泵层(12)、光波导层(13)和下底板(14)的夹心结构的集成制作，其主要步骤包括：1)光波导层的制作：采用制作光掩膜的方法，通过CAD设计微流道，将其打印在透明胶片上作为掩膜，在硅片上甩涂一薄层光刻胶，通过紫外线曝光，未曝光区域用显影液溶解，硅片以及表面上剩下的凸起SU-8结构用作制作PDMS基片的阳模，硅阳模表面用氟化的硅烷化试剂处理，然后将固化的PDMS从阳模剥离，制成具有特定微流道的基片；2)在PDMS薄膜上用钻孔器产生排气孔，注液孔和电极孔；3)镀膜：采用蒸镀技术来进行镀膜，在真空下加热靶材金属，使其蒸发压力超过环境压力，从而加速蒸发，被涂敷的基片放在真空室中源材料的附近，当蒸气接触到较冷的基片表面时，金属蒸气被压缩，且在基片上颗粒边界生长出膜层。再采用聚乙烯醇(PVA)管壁涂层修饰微流道内壁；4)芯片封合：光陀螺四层之间的封合，即四层PDMS膜层的封合，这两种封合都用等离子辅助键合，制作后与上盖板先封合，脱离基片，再与光波导层封合。紫外线通过光掩膜使光刻胶曝光，未曝光区域用显影液溶解。硅片以及表面上剩下的凸起SU-8结构用作制作PDMS基片的阳模。这样可以获得较高的深宽比，其结构侧壁与基体表面垂直。这种封合可用等离子辅助键合，氧等离子体有助于表面清洗，同时可提高表面化学活性，特别是聚合物材料的表面活性。氧等离子体处理的PDMS可实现永久封合。