[发明专利]一种金金热压键合制备高反射膜光学腔的方法

说明书

本发明涉及一种利用金金热压键合技术制备高反射膜光学腔的方法。该方法包括：在硼硅玻璃上表面溅射Ni/Au或Cr/Au薄膜作为硼硅玻璃刻蚀的掩膜并制作金属掩膜图形，刻蚀形成腐蚀坑；在硅片上依次溅射钛薄膜、铂薄膜和金薄膜；将硼硅玻璃上表面和硅片溅射金属薄膜的面贴合，利用热压键合技术进行键合；减薄，使硅片形成为硅薄膜。本发明溅射的合金在热压键合过程中既可以在键合区域起到封闭光学腔的作用，又可以在未键合区域起到提高反射率的作用，有效又简洁的满足了高反射膜的需求。

技术领域

本发明涉及一种金金热压键合制备高反射膜光学腔的方法，属于微光电子器件制作技术领域。

背景技术

光纤传感技术是伴随着光导纤维及光纤通信技术的发展而迅速发展起来的一种以光为载体,光纤为媒质,感知和传输外界信号(被测量)的新型传感技术。其中F-P光纤传感器作为微位移传感器具有尺寸小，结构简单，测量精度高和灵敏度极高的特点，已得到广泛的应用。F-P光纤传感器通常通过反射率或者波长等数据来分析外界信号，因此反射信号的强弱从一定程度上会影响传感器的精度。传感器由硅片与带有光学腔的硼硅玻璃键合而成的F-P腔传感头和光纤两部分耦合而成。

硼硅玻璃常用作微光电子器件的制作材料，由于具有良好的机械及光学性能、高的绝缘性能以及易于和硅片进行低温键合而在MEMS(微电子机械系统，Microelectromechanical Systems)器件中广泛应用。在制作光学器件的过程中，硼硅玻璃的刻蚀也会根据不同深度和纵横比的要求有着多种刻蚀方法。其中以HF为主的湿法刻蚀由于刻蚀速率快、刻蚀表面光滑成为硼硅玻璃刻蚀中最常用的方法，对于刻蚀掩膜材料的选择有许多种，常用的掩膜材料有Cr/Au、TW/Au、Ni/Au等。

微电子机械系统(MEMS)中用于实现三维结构加工的典型键合有硅/玻璃、硅/硅、共晶键合及热压键合等，硅/玻璃键合是在高电压作用下完成，硅/硅键合需要1000℃以上的键合温度和非常清洁的表面，工艺要求都很高。现有的F-P腔传感器通常是以硅膜作为反射面，光源通常选择850nm波长附近的LED或者激光光源。然而单晶硅在850nm波长附近的反射率不高，再加上耦合端面的反射损耗和光纤传输中光的衰减，最终在光谱仪中接收到的反射光强度通常在微瓦级别，这就导致了噪音信号对反射光信号的影响很大，因此光谱分析法从一定程度上受到了干涉信号强度太弱的限制。在文献中有提到用超薄金属膜代替硅膜的例子，但是超薄金属膜的制作和键合工艺都比较复杂，很难被普遍用于实际工作中。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，解决在硼硅玻璃和硅片密封的光学腔中增镀高反射金属膜的技术难题，本发明提供一种金金热压键合制备高反射膜光学腔的方法。

本发明利用简单方便的硅片减薄工艺和离子束溅射工艺制备超薄高反射膜并将其作为键合介质与硼硅玻璃进行金金热压键合。

术语解释：

光刻工艺，是指通过系列步骤将样品表面光刻胶薄膜的特定部分除去的现有工艺。在此之后，样品表面会留下带有微图形结构的薄膜。

剥离工艺，是指在样品表面生长薄膜前先通过光刻工艺得到图形结构，再进行薄膜生长，最后用丙酮洗去光刻胶，就会将光刻胶上附着的薄膜同时去除，留下的部分薄膜就是想要得到的图形化薄膜。

湿法腐蚀(刻蚀)，是指将晶片置于液态的化学腐蚀液中进行腐蚀，在腐蚀过程中，腐蚀液将把它所接触的材料通过化学反应逐步浸蚀溶掉。

热压键合技术，是指两层金属在热和压力的同时作用下进行原子级的接触，在原子运动下，两层金属进行扩散运动，扩散的原子将两层金属连接在一起。

本发明的技术方案如下：

一种金金热压键合制备高反射膜光学腔的方法，包括步骤：