[发明专利]微机械可调法布里珀罗干涉仪、中间产品及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及法布里珀罗(Fabry-Perot)干涉仪以及法布里珀罗干涉仪的制造方法。更具体地，本发明涉及使用微机械(MEMS)技术制造的可调法布里珀罗干涉仪。本发明的技术领域在独立权利要求的前序中指出。

背景技术

法布里珀罗干涉仪例如用作光学滤波器以及用在光谱传感器中。法布里珀罗干涉仪基于平行镜，从而法布里珀罗腔形成为在镜之间的间隙。可以通过调整镜之间的距离(即间隙宽度)来控制法布里珀罗干涉仪的通带波长。通常使用微机械技术来制造法布里珀罗干涉仪。例如，专利文献FI95838中描述了这样的方案。

微机械干涉仪的现有技术结构通常包括硅层和氧化硅层，其中，干涉仪的多个镜在硅层之间具有一个或多个氧化硅层。通过去除牺牲层来设置可移动镜，牺牲层在最初形成在两个镜层之间。牺牲层可以是例如二氧化硅，可以通过例如用氢氟酸(HF)蚀刻将其去除。为了让蚀刻物质到达牺牲层，在可移动镜中设置多个孔。通过向镜结构中包括的电极施加电压来控制可移动镜的位置。

微机械生产技术允许连续生产干涉仪。然而，用于干涉仪和干涉仪部件的生产的现有技术方案存在一些缺点。

为了防止镜的氧化硅层在蚀刻牺牲层期间被蚀刻，在牺牲层和镜的氧化硅层之间设置了硅层。然而，当通过可移动镜的孔蚀刻牺牲层时，在孔的边缘氧化硅层也可能被蚀刻。为了防止氧化硅层在牺牲层的蚀刻过程中被蚀刻，可以在沉积上层之前通过在孔区域的周围图案化来去除氧化硅层。这样硅层构成通孔的边缘。与孔的直径相比，去除的氧化硅面积可能具有例如三倍大的直径大小。然而，这导致释放的镜并不是在其所有位置都厚度均匀，并且镜具有不均匀结构。在镜不可避免地具有拉伸应力的同时，这将进一步导致镜的弯曲，这降低了镜的性能。由于二氧化硅层必须单独图案化和蚀刻，因此孔的设置也需要多个图案化/蚀刻阶段。

镜的表面的硅层也趋向具有小孔，即，针孔。因此，在牺牲层的蚀刻期间，诸如HF的蚀刻剂有可能通过针孔进入镜的氧化硅层。如果这些层被蚀刻，则镜的结构劣化。

硅层中的针孔的密度取决于硅层表面的粗糙度。为了使针孔密度最小化，使硅层的粗糙度尽可能低。然而，当镜的表面光滑时，如果其彼此接触，则彼此粘贴在一起的风险增大。例如，在使用或运输期间镜可能彼此接触。例如，部件的控制电路的瞬时过电压或高湿度可能导致镜彼此永久地粘贴，这导致部件丧失功能。

另一问题与去除镜之间的牺牲层有关。在现有技术的处理中，去除是必须在干涉仪从晶圆切下并封装之前进行的单独处理。这种单独处理增加了制造过程的复杂性。并且，由于可移动的释放的镜，干涉仪的切下、封装和运输需要特别处理。释放的镜对诸如温度或湿度的变化、污染等的环境影响敏感。

由于这些缺点，生产中干涉仪的成品率可能很低，并且所生产的干涉仪的可靠性不能达不到所要求的水平。

发明内容

本发明的目的在于避免或减小现有技术的缺点。

本发明的目的是用以下方案实现的，其中，可调法布里珀罗干涉仪在镜的至少一个层中具有富硅氮化硅。因此可以避免或减少镜层中氧化硅的使用。借助于该发明方案，可以避免与现有技术相关的上述问题。

根据本发明的可控法布里珀罗干涉仪，包括：衬底；衬底上的第一镜结构；第二可移动镜结构，由此第一和第二镜结构包括基本上平行的第一镜和第二镜；第一镜和第二镜之间的法布里珀罗腔，由此所述腔已经通过在设置第二镜结构之前在第一和第二镜结构之间设置牺牲层，并在设置第二镜结构之后去除牺牲层来形成；用于镜之间的距离的电控制的电极，其特征在于，至少一个所述镜具有富硅氮化硅的层。

根据本发明的用于制造可控法布里珀罗干涉仪的方法，其中，设置衬底；在衬底上设置第一镜；设置第二可移动镜结构，由此第一和第二镜结构包括基本上平行的第一镜和第二镜；在第一镜和第二镜之间设置法布里珀罗腔，由此设置所述腔包括在设置第二镜结构之前在第一和第二镜结构之间设置牺牲层，并在设置第二镜结构之后去除牺牲层；设置用于电控制镜之间的距离的电极；其特征在于，至少一个所述镜的至少一个层由富硅氮化硅制成。

在从属权利要求中描述了本发明的一些优选实施例。