[发明专利]一种基于平面环形腔的MOEMS加速度计及其制造方法

摘要

本发明属于光学领域和微机电系统领域，具体为一种基于平面环形腔的MOEMS加速度计及其制造方法。加速度计包括：基底、悬臂梁、光栅、直波导和微环谐振腔。该加速度计的基本工作原理：首先入射光通过光栅耦合进直波导，在直波导中传输的光以倏式场的形式耦合进微环谐振腔，满足谐振条件的光在微环谐振腔内发生谐振产生与之相对应的透射峰。当系统受外力冲击时，在加速度的作用下，悬臂梁受惯性力的作用发生形变，使集成在悬臂梁上的微环谐振腔产生微小的变形，进而使微环谐振腔的有效折射率改变，导致微环谐振腔腔的谐振峰发生偏移，通过测量谐振点产生的偏移量，就可以对相应的加速度值进行标定。

主权项

1.一种基于平面环形腔的MOEMS加速度计，其特征在于包括SOI片，SOI片中的衬底硅作为基底（3），在基底（3）的一侧刻蚀有悬臂梁（4），顶层硅上刻蚀有相互耦合的直波导（1）和环形跑道状的微环谐振腔（2），其中微环谐振腔（2）位于悬臂梁（4）上，直波导（1）的入射端和出射端都还刻蚀有光栅（5），其制造方法包括以下步骤：第一步：选取SOI片并对SOI片进行预热处理，消除SOI片中存在的残余应力，减少由于残余应力而造成的结构损坏，提高成品率；第二步：在预处理后的SOI片上涂覆光刻胶；第三步：对上述涂覆光刻胶后的SOI片光刻、显影，水洗吹干，在光刻胶层上得到金属标记图案胶槽；第四步：先后在金属标记图案胶槽内镀钛和金，然后去掉SOI片上的光刻胶层，最后进行超声波清洗，在SOI片上得到加工直波导、微环谐振腔和光栅时对准所需的金属标记图案；第五步：在得到标记图案的SOI片上涂覆光刻胶；第六步：对上述涂覆光刻胶后的SOI片曝光、显影后，SOI片上得到直波导掩膜层和微环谐振腔掩膜层；第七步：进行深硅刻蚀，将直波导掩膜层左右两侧的硅刻蚀掉，将微环谐振腔掩膜层附近的硅刻蚀掉，然后去掉直波导掩膜层和微环谐振腔掩膜层，得到所需的直波导和微环谐振腔；第八步：在得到直波导和微环谐振腔的SOI片上涂覆光刻胶，曝光、显影，SOI片上得到光栅掩膜层，进行深硅刻蚀，将光栅掩膜层附近的硅刻蚀掉，然后将光栅掩膜层去掉，得到光栅；第九步：在得到光栅的SOI片上涂覆光刻胶；第十步：对上述涂覆光刻胶后的SOI片光刻、显影后，得到悬臂梁掩膜层；第十一步：进行悬臂梁刻蚀；感应耦合等离子刻蚀，即将悬臂梁掩膜层附近的顶层硅刻蚀掉，RIE刻蚀，即将悬臂梁掩膜层附近的二氧化硅刻蚀掉，感应耦合等离子刻蚀，即将悬臂梁掩膜层底部的衬底硅刻蚀掉，依次将悬臂梁掩膜层附近的顶层硅、二氧化硅以及衬底硅刻蚀掉，得到悬臂梁，最后得到加速度计。