[发明专利]一种微型的桥式结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微机电系统技术领域，更具体地，涉及一种微型的桥式结构及其制备方法。

背景技术

在微机电系统(Micro Electro Mechanical Systems，MEMS)中，微型可调谐F-P腔滤波器是一种通带可调谐的光滤波器件，具有体积小、重量轻、插入损耗低，响应快，调谐范围广，精细度高等优点，广泛用于星载、机载红外成像光谱分析滤波上，在军事、民用上有重要应用，目前受到国内外研究机构的广泛重视。同时光通信领域中，微型F-P腔可调谐滤波器可用作密集型波分复用(Dense Wavelenth Division Multiplexing，DWDM)的解复用，信号解调；在光纤传感领域中，可作为位移、应变传感器件，还可以作为光纤光栅传感器的波长解调器件，发挥着重要的作用。此外，在光纤激光器等领域，微型F-P可调谐滤波器也有重要的应用。

现在，基于微F-P腔的可调谐滤波器技术正在由近红外发展到中红外和远红外光谱。技术发展的方向是实现器件的宽光谱范围、高分辨率、低功耗、低成本和高度集成化。相信在不久的未来，微F-P腔可调谐滤波器技术可以大规模的商业化，广泛应用于各种行业。

德国的Infra Tec GmbH公司采用的是体硅工艺，把两块硅片用SU-8胶进行黏合，制备出单个的微型F-P腔可调谐滤波器，器件与探测器进行集成，用于红外探测。美国加州大学圣克鲁兹分校的Dmitry A.Kozak等人也开始这方面的研究。现在还只是完成了设计工作，实际的工艺制备还在进行中。他们也是准备采用体硅工艺来制备较大的滤波单元结构。

制作微型F-P腔可调谐滤波器，关键工艺是F-P腔的平行度，以及器件的可调谐范围，F-P腔的平行度，直接影响滤波效果，F-P腔悬臂梁的变化范围，影响器件的调谐范围，以及可探测到光谱范围窄，达不到广泛调谐的目的。

体硅工艺键合做成的F-P腔，是两片集成，调谐范围受限，制作设备要求高。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种微型的桥式结构，旨在解决现有技术中微型F-P腔的可调谐范围小以及F-P腔的平行度不好的问题。

本发明提供了一种微型的桥式结构，包括四个悬臂梁，金属桥面，四个金属桥墩和衬底；每一个悬臂梁均为L型结构，悬臂梁的一端与一个金属桥墩垂直固定连接，另一端与金属桥面连接；金属桥面为正方形，金属桥面与悬臂梁位于同一个平面，四个悬臂梁将金属桥面悬挂于衬底上并在金属桥面的下底面与衬底之间形成空腔结构。

更进一步地，所述悬臂梁的材料为金属弹性形变材料。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于制备的桥式结构工艺简单，对设备要求不高，不需要做RIE反刻工艺，解决了F-P腔空腔高度不够高，调谐范围不够大，F-P腔平行度不够好，两个分离键合集成制备F-P腔的问题。

本发明还提供了一种微型的桥式结构的制备方法，包括下述步骤：

S1：在洁净的衬底表面制备金属桥墩；

S2：在形成有所述金属桥墩的衬底表面涂覆牺牲层；所述牺牲层的高度等于所述金属桥墩的高度；

S3：对所述牺牲层进行光刻处理后将金属桥墩顶部的牺牲层去除并露出金属桥墩的顶部；

S4：对牺牲层进行固化处理；

S5：在固化后的牺牲层上制备金属桥面；

S6：去除所述金属桥面底部的牺牲层并形成桥式结构。

更进一步地，步骤S1具体为：

S11：在洁净的衬底表面涂覆一层光刻胶形成光刻胶薄膜；并对光刻胶薄膜进行光刻处理形成桥墩孔；所述桥墩孔的深度大于等于金属桥墩的高度；

S12：用金属填充桥墩孔；

S13：采用剥离工艺对桥墩孔填充金属后的光刻胶薄膜进行剥离并形成金属桥墩。

更进一步地，在步骤S2中牺牲层采用光敏型聚酰亚胺。

更进一步地，步骤S5具体为：

S51：在固化后的牺牲层上涂覆一层光刻胶形成光刻胶薄膜，并对光刻胶薄膜进行光刻处理形成桥面结构图形；所述桥面结构图形的厚度大于等于金属桥面的厚度；

S52：用金属填充桥面结构图形；

S53：采用剥离工艺对桥面图形填充有金属的光刻胶薄膜进行剥离并形成金属桥面。

本发明能够取得桥式结构中桥的高度高，可调谐范围大，桥的平行度好的效果，并且是高度集成的效果。并解决了F-P腔弹性悬臂梁形变后，平行度的问题，能很好的保持F-P腔的平行度，达到可调谐的滤波效果。

附图说明