[发明专利]微光学装置

说明书

技术领域

本发明涉及微光学装置，并且更具体地，涉及微光学传感器和感测参数的方法。

背景技术

在微传感器中使用悬臂型装置。例如，在加速度计中，悬臂梁的位移或偏转可以成为对要感测或监测的加速度的指示。作为另一示例，在生物芯片实验室（lab-on-chip）应用中，可以测量悬臂梁的偏转，作为对淀积在悬臂梁上的生物质量的指示。

如附图中的图1所示，已知的是通过包括悬臂外部的光源的光学布置来测量悬臂梁的偏转，其中来自该光源的光束照射到悬臂梁上。从悬臂梁反射的光由外部的位置敏感光检测器（例如，CCD或光电二极管线型像素阵列）收集。在本说明书中，术语“位置敏感光检测器”被用于表示对入射到检测器表面上的光信号的照射位置敏感的光检测器。利用这种布置，检测器上的入射光点位移x是梁偏转距离d的函数。尽管利用这种布置可以测量偏转距离d，并由此测量施加在悬臂梁上的力，但出于包括成本、可靠性问题、大体积质量制造复杂性以及信号处理难度等各种理由中的至少一种理由，这些布置不适于某些应用。

发明内容

因此，本发明的目的是，提供一种微光学装置和感测参数的方法，申请人认为利用该装置和方法可以至少减轻前述缺点中的至少一些，或者该装置和方法为已知的装置和方法提供了有用的替代方案。

根据本发明，提供了一种微光学装置，包括：

-主体；

-该主体包括可移动部件，该可移动部件能够相对于主体的另一部分移动；以及

-光学元件，该光学元件设置在该可移动部件上或该可移动部件内。

可移动部件可以包括例如膜片或薄膜。在本发明一优选实施例中，可移动部件包括悬臂梁。

主体的所述另一部分可以包括基部，并且悬臂梁可以由支承体支承在基部上，以悬于该基部上方。

可移动部件可以由任何合适材料制成，并且在一优选实施例中，该可移动部件至少部分由半导体材料制成。

基部和可移动部件可以由半导体材料一体地形成。

该半导体材料可以是直接带隙半导体材料。另选的是，该半导体材料可以是间接带隙半导体材料。该间接带隙半导体材料可以包括硅。

基部可以包括体硅，悬臂梁可以包括利用绝缘体上硅（SOI）技术设置在该体硅上的硅层的第一部分，并且支承体可以包括利用SOI技术设置的中间隔离层的第一部分。

所述光学元件可以安装在可移动部件中或其上，但优选地，与该可移动部件一体地形成。

所述光学元件可以包括光检测器。

另选的是，所述光学元件可以包括光源，诸如电致发光装置（例如，半导体pn结或热元件）或者是包含光致发光材料的装置，其中光致发光材料在被另一光源激励之后发射光。用于激励光致发光材料的光源可以与主体集成或者可以位于主体外部。

在一优选实施例中，悬臂梁由半导体材料制成，并且光源包括位于可移动部件的第一掺杂类型的第一部分与可移动部件的第二掺杂类型的第二部分之间的至少一个结。第一掺杂类型可以是p型，而第二掺杂类型可以是n型。

在一个实施例中，悬臂梁可以包括第一部分和第二部分，该第一部分和第二部分从支承体朝着可移动部件的第一部分和第二部分的对应远端延伸，以在所述至少一个结处相接。

该装置可以包括用于与光源合作的光检测器。

光检测器可以设置在一分离的主体上。在其它实施例中，光检测器可以与主体一体地形成。

该装置可以包括位于光源与光检测器之间的光反射镜。该光反射镜可以位于主体的外部，或者可以形成主体的一部分，并且光检测器可以设置在该主体上。光检测器可以设置在体硅中。

在另一实施例中，光检测器可以包括SOI硅层的第二部分，并且可以由中间隔离层的第二部分支承在体硅上。

在另一些实施例中，该装置可以包括沿着光源与光检测器之间的一条直线延伸的光路。

光检测器可以设置在体硅中。光检测器可以被设置为与悬臂梁横向间隔开。另选的是，悬臂梁可以在光检测器上方延伸。

在另一实施例中，光检测器可以包括SOI硅层的第二部分，并且可以由中间隔离层的第二部分支承在体硅上。

光检测器可以包括位置敏感光检测器。作为附加或替换，光检测器可以包括光谱敏感光检测器。