[发明专利]一种腔长可调型MEMS法布里珀罗腔

说明书

一种腔长可调型MEMS法布里珀罗腔，包括固定镜面，固定镜面上方和腔体下端连接，腔体上端和可动镜面下方连接，形成三层结构，采用MEMS体硅工艺加工；可动镜面包括可动结构，可动结构上方设有上层增透膜和上层电极，可动结构下方设有上层增反膜；固定镜面包括固定结构，固定结构下方设有下层增透膜，固定结构上方设有下层增反膜和下层电极；可动结构采用MEMS体硅工艺加工，可动结构包括基座，基座通过梁式弹簧和横向稳定质量块外侧连接，横向稳定质量块内侧通过梁式弹簧和中心质量块连接，横向稳定质量块为分体式块状结构，由四个L型分质量块呈中心对称分布构成；本发明具有光学精细度高、腔长调节精度高、加工难度小、成品率高的优点。

技术领域

本发明涉及微光机电系统(MOEMS)技术领域，特别涉及一种腔长可调型MEMS法布里珀罗腔。

背景技术

MEMS法布里珀罗腔由于其检测精度高、体积小、功耗低等优势广泛应用于国防、工业及电子消费品等领域，特别是腔长可调型MEMS法布里珀罗腔更是以光谱仪、滤波器、传感器、激光谐振腔等角色在人们生产生活的各个角落大显身手。

腔长可调型MEMS法布里珀腔的性能评价参数主要包括：光学精细度、腔长调节精度、自由光谱范围等，以上参数直接影响到法布里珀罗腔的实际应用。例如，其光学精细度决定着基于法布里珀罗干涉的力、位移和加速度传感器的分辨率；腔长调节精度决定着法布里珀罗光谱仪及滤波器的光谱精度和滤波效果；现有的腔长可调型法布里珀腔存在着精细度低、腔长调节精度差、加工困难等缺点。

发明内容

为了解决上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种腔长可调型MEMS法布里珀罗腔，具有光学精细度高、腔长调节精度高、加工容易等优点。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种腔长可调型MEMS法布里珀罗腔，包括可动镜面1、固定镜面2和腔体3，固定镜面2上方和腔体3下端连接，腔体3上端和可动镜面1下方连接，形成三层结构，采用MEMS体硅工艺加工而成；

所述的可动镜面1包括可动结构1-3，可动结构1-3的上方设有上层增透膜1-2和上层电极1-1，可动结构1-3的下方设有上层增反膜1-4；

所述的固定镜面2包括固定结构2-3，固定结构2-3的下方设有下层增透膜2-2，固定结构2-3的上方设有下层增反膜2-4和下层电极2-1。

所述的可动结构1-3由500μm单晶硅晶圆采用MEMS体硅工艺加工而成，可动结构1-3包括基座1-3-1，基座1-3-1通过梁式弹簧1-3-3和横向稳定质量块1-3-2的外侧连接，横向稳定质量块1-3-2的内侧通过梁式弹簧1-3-3和中心质量块1-3-4连接，横向稳定质量块1-3-2为分体式块状结构，由四个L型分质量块呈中心对称分布构成。

所述的上层电极1-1和下层电极2-1的材质为金，采用磁控溅射及剥离工艺制成，上层电极1-1和下层电极2-1两者共同组成电极组，在加电情况下驱动可动结构1-3发生位移，从而调节法布里珀罗腔的腔长；

所述的上层增透膜1-2为190nm氮化硅薄膜，上层增透膜1-2采用磁控溅射工艺溅射于可动镜面1上表面，使得可动结构1-3上表面对红外光的透过率达到98％以上。

所述的上层增反膜1-4由264nm二氧化硅和94nm锗薄膜分别采用等离子体增强化学气相沉积和磁控溅射工艺依次加工于可动结构1-3下表面，使得可动结构1-3下表面对红外光的反射率达到98％以上。

所述的下层增透膜2-2为190nm氮化硅薄膜，下层增透膜2-2采用等离子体增强化学气相沉积工艺沉积于固定结构2-3下表面，使得固定结构2-3下表面对红外光的透过率达到98％以上。

所述的固定结构2-3由500μm单晶硅晶圆加工而成，其与腔体3及可动结构1-3共同组成法布里珀罗腔。