[发明专利]一种电磁驱动珐珀滤波芯片及其圆片级制作工艺

权利要求书

1.一种电磁驱动珐珀滤波芯片，包括珐珀滤波芯片本体，其特征在于：所述珐珀滤波芯片本体包括裸芯片，所述裸芯片包括可动镜体(1)、位于可动镜体(1)上的支撑薄膜(5)、位于支撑薄膜(5)上的可动反射镜(3)、通过键合层(6)与可动镜体(1)键合在一起的固定镜体(2)以及设置在固定镜体(2)上且与可动反射镜(3)相对的固定反射镜(4)，所述可动反射镜(3)和固定反射镜(4)之间形成珐珀干涉腔，所述珐珀滤波芯片本体还包括与裸芯片连接的间隔层(8)、PCB驱动/控制电路板(9)以及封装外壳(10)，所述裸芯片和间隔层(8)封装在PCB驱动/控制电路板(9)上，所述PCB驱动/控制电路板(9)包括控制电路(901)以及电磁驱动线圈(902)，所述可动镜体(1)包括悬臂梁(101)、开口朝向电磁驱动线圈(902)的永磁体槽(102)以及通光孔(103)，所述裸芯片还包括镶嵌在永磁体槽(102)内的永磁体(7)。

2.根据权利要求1所述的一种电磁驱动的珐珀滤波芯片，其特征在于：所述可动镜体(1)采用圆片级MEMS体加工技术的材料制成，所述悬臂梁(101)、永磁体槽(102)以及通光孔(103)采用刻蚀工艺制作而成。

3.根据权利要求1所述的一种电磁驱动的珐珀滤波芯片，其特征在于：当珐珀滤波芯片本体的工作波段为紫外线、可见光和近红外线波段时，固定镜体(2)采用玻璃或石英材质制成；当珐珀滤波芯片本体的工作波段为红外线波段时，固定镜体(2)采用硅、或硫化锌、或蓝宝石、或砷化镓材质制成。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种电磁驱动的珐珀滤波芯片，其特征在于：可动反射镜(3)和固定反射镜(4)均采用金属反射镜、或电介质多层膜反射镜、或带有周期性微纳结构的光子晶体反射镜，它们均通过MEMS工艺制作而成，可动反射镜(3)和固定反射镜(4)的反射率均根据膜层厚度、或层数或微纳结构特征尺寸进行定制。

5.根据权利要求1所述的一种电磁驱动的珐珀滤波芯片，其特征在于：当珐珀滤波芯片本体的工作波段为紫外线、可见光和近红外线波段时，支撑薄膜(5)为Si3N4薄膜、或SiO2薄膜或Si3N4薄膜和SiO2薄膜的组合；当珐珀滤波芯片本体的工作波段为红外线波段时，支撑薄膜(5)为ZnS薄膜。

6.根据权利要求1所述的一种电磁驱动的珐珀滤波芯片，其特征在于：键合层(6)由第一键合层(601)和第二键合层(602)通过聚合物键合、或金-硅键合、或金-金键合或硅-玻键合制作而成，其键合后的厚度为d4，并满足关系式：d₄＝mλ_m/2+d₁+d₂+d₃，其中，d1为可动反射镜(3)的厚度，d2为固定反射镜的厚度，d3为支撑薄膜(5)的厚度，λm为珐珀滤波芯片本体的中心波长，m为干涉等级。

7.根据权利要求1所述的一种电磁驱动的珐珀滤波芯片，其特征在于：永磁体(7)采用剩余磁通量分布均匀的磁性材料制成。

8.一种用于制作上述权利要求1至权利要求7中任意一项所述的电磁驱动的珐珀滤波芯片的圆片级制作工艺，该工艺包括的步骤为：

步骤1、选取第一基底为可动镜体(1)，进行清洗、烘干；

步骤2、在可动镜体(1)的上表面制作支撑薄膜(5)，其厚度为d3；

步骤3、在支撑薄膜(5)的上表面制作可动反射镜(3)，其厚度为d1；

步骤4、在可动镜体(1)的上表面制作第一键合层(601)；

步骤5、在可动镜体(1)的背部进行刻蚀来制作永磁体槽(102)，其刻蚀深度小于基底的厚度；

步骤6、从可动镜体(1)的背部通过刻穿来制作悬臂梁(101)和通光孔(103)；

步骤7、选取第二基底为固定镜体(2)，对其进行清洗、烘干；

步骤8、在固定镜体(2)上制作固定反射镜(4)，其厚度为d2；

步骤9、在固定镜体(2)上制作第二键合层(602)；

步骤10、采用聚合物键合、或金-硅键合、或金-金键合或硅-玻键合工艺，将可动镜体(1)和固定镜体(2)通过第一键合层(601)和第二键合层(602)进行键合，其键合后键合层(6)的厚度为d4，并满足关系式：d₄＝mλ_m/2+d₁+d₂+d₃，其中，d1为可动反射镜(3)的厚度，d2为固定反射镜的厚度，d3为支撑薄膜(5)的厚度，λm为珐珀滤波芯片本体的中心波长，m为干涉等级；

步骤11、对键合后的圆片级可动镜体(1)和固定镜体(2)进行划片，分离出若干个单独芯片；

步骤12、将永磁体(7)分别嵌入到每个单独芯片的永磁体槽(102)中，形成若干个裸芯片；

步骤13、将裸芯片和间隔层(8)对心封装到PCB驱动/控制电路板(9)上；

步骤14、将封装外壳(10)安装在PCB驱动/控制电路板(9)上，且套在裸芯片和间隔层(8)的外部，完成珐珀滤波芯片的圆片级制作。