平凹谐振腔型硅光加速度计的制备方法与流程

1.本技术涉及加速度计技术领域，尤其涉及平凹谐振腔型硅光加速度计的制备方法。


背景技术：

2.目前市面上主流的mems加速度计为电容式加速度计，电容式加速度计的缺点是抗电磁干扰能力差。光学加速度计抗电磁干扰性能优异，能够应用于航空航天、电塔、输出线等电磁辐射强的应用场景；同时光学加速度计灵敏度性能也优于电容式加速度计，在检测一些微小加速度或振动时具有明显优势。目前的光学加速度计，制作工艺复杂，成本高，不利于光学加速度计的广泛应用。


技术实现要素：

3.为了解决以上问题的一个或多个，本技术提出平凹谐振腔型硅光加速度计的制备方法。
4.根据本技术的一个方面，提供了平凹谐振腔型硅光加速度计的制备方法，包括，
5.步骤1：在第一衬底表面进行第一次刻蚀，形成下沉平台；
6.步骤2：在下沉平台中进行第二次刻蚀，形成半球形凹透镜；
7.步骤3：在半球形凹透镜表面镀上金属反射膜；
8.步骤4：在下沉平台对侧的第一衬底上镀减反射膜；
9.步骤5：在第二衬底一侧镀上金属反射膜；
10.步骤6：在金属反射膜对侧的第二衬底上镀减反射膜；
11.步骤7：在第二衬底上镀减反射膜的一侧进行第三次刻蚀，形成悬臂梁；
12.步骤8：在第二衬底上镀金属反射膜的一侧进行第四次刻蚀，使悬臂梁悬空；
13.步骤9：将第一衬底镀有金属反射膜的一侧与第二衬底镀有金属反射膜的一侧键合，得到平凹谐振腔型硅光加速度计。
14.在一些实施方式中，第一衬底为硅衬底，第二衬底为soi衬底。
15.在一些实施方式中，在步骤1中，第一次刻蚀包括，
16.步骤1.1，在第一衬底上表面均匀旋涂光刻胶；
17.步骤1.2，通过光刻工艺去除第一衬底上表面的部分光刻胶，裸露出第一衬底；
18.步骤1.3，在步骤1.2中裸露的第一衬底上通过干法刻蚀工艺刻蚀下沉平台。
19.在一些实施方式中，下沉平台的底面为长方形或正方形。
20.在一些实施方式中，在步骤2中，第二次刻蚀包括，
21.步骤2.1，采用低压化学气相沉积工艺在第一衬底的下沉平台一侧沉积氮化硅薄膜；
22.步骤2.2，在氮化硅薄膜上均匀喷涂光刻胶，显影出圆形窗口；
23.步骤2.3，通过干法刻蚀去除圆形窗口的氮化硅薄膜，得到圆形硅窗口；
24.步骤2.4，通过刻蚀将圆形硅窗口腐蚀成半球形，得到半球形凹透镜。
25.在一些实施方式中，还包括，在第二次刻蚀后，使用氢氟酸去除第一衬底表面的氮化硅薄膜。
26.在一些实施方式中，金属反射膜的材料为铬与金。
27.在一些实施方式中，减反射膜为二氧化硅和五氧化二钽组成的多层叠加膜。
28.在一些实施方式中，减反射膜为二氧化硅、五氧化二钽和氮化硅组成的多层叠加膜。
29.在一些实施方式中，在步骤7中，第三次刻蚀包括，
30.步骤7.1，在第二衬底上镀减反射膜的一侧进行干法刻蚀，刻蚀至氧化硅牺牲层；
31.步骤7.2，使用缓冲氧化物刻蚀液释放氧化硅牺牲层，形成悬臂梁。
32.本技术的有益效果为，该方法通过在第一衬底上形成半球形凹透镜，与第二衬底之间形成稳定的谐振腔，实现了加速度计的制备，采用mems加工工艺，加工一致性好，表面粗糙度低，能够实现大批量生产，加工过程方便简单快捷，提高生产效率，降低生产成本。
33.另外，在本技术所述技术方案中，凡未作特别说明的，均可通过采用本领域中的常规手段来实现本技术方案。
附图说明
34.图1为本技术一实施例提供的平凹谐振腔型硅光加速度计的制备方法中的步骤1至步骤4的制备流程图。
35.图2为本技术一实施例提供的平凹谐振腔型硅光加速度计的制备方法中的步骤5至步骤9的制备流程图。
具体实施方式
36.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
37.实施例：
38.在本实施例中，参考说明书附图1
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2，提供了一种平凹谐振腔型硅光加速度计的制备方法，包括以下步骤，
39.步骤1：在第一衬底表面进行第一次刻蚀，形成下沉平台；
40.步骤2：在下沉平台中进行第二次刻蚀，形成半球形凹透镜；
41.步骤3：在半球形凹透镜表面镀上金属反射膜；
42.步骤4：在下沉平台对侧的第一衬底上镀减反射膜；
43.步骤5：在第二衬底一侧镀上金属反射膜；
44.步骤6：在金属反射膜对侧的第二衬底上镀减反射膜；
45.步骤7：在第二衬底上镀减反射膜的一侧进行第三次刻蚀，形成悬臂梁；
46.步骤8：在第二衬底上镀金属反射膜的一侧进行第四次刻蚀，使悬臂梁悬空；
47.步骤9：将第一衬底镀有金属反射膜的一侧与第二衬底镀有金属反射膜的一侧键
合，得到平凹谐振腔型硅光加速度计。
48.在一些实施方式中，第一衬底为硅衬底，第二衬底为soi衬底。
49.在一些实施方式中，在步骤1中，第一次刻蚀包括，
50.步骤1.1，在第一衬底上表面均匀旋涂光刻胶；
51.步骤1.2，通过光刻工艺去除第一衬底上表面的部分光刻胶，裸露出第一衬底；
52.步骤1.3，在步骤1.2中裸露的第一衬底上通过干法刻蚀工艺刻蚀下沉平台。
53.在一些实施方式中，下沉平台的底面为长方形或正方形。
54.在一些实施方式中，在步骤2中，第二次刻蚀包括，
55.步骤2.1，采用低压化学气相沉积工艺在第一衬底的下沉平台一侧沉积氮化硅薄膜作为硬掩模；
56.步骤2.2，在氮化硅薄膜上均匀喷涂光刻胶，显影出圆形窗口；
57.步骤2.3，通过干法刻蚀去除圆形窗口的氮化硅薄膜，得到圆形硅窗口；
58.步骤2.4，通过刻蚀将圆形硅窗口腐蚀成半球形，得到半球形凹透镜。
59.具体的，步骤2.4中，若刻蚀为湿法刻蚀，则使用氢氟酸、硝酸和醋酸混合溶液。
60.具体的，步骤2.4中，还可以使用xef2干法释放刻蚀得到半球形凹透镜。
61.在一些实施方式中，还包括，在第二次刻蚀后，使用氢氟酸去除第一衬底表面的氮化硅薄膜。
62.在一些实施方式中，金属反射膜的材料为铬与金。
63.在一些实施方式中，减反射膜为二氧化硅和五氧化二钽组成的多层叠加膜。
64.在一些实施方式中，减反射膜为二氧化硅、五氧化二钽和氮化硅组成的多层叠加膜。
65.在一些实施方式中，在步骤7中，第三次刻蚀包括，
66.步骤7.1，在第二衬底上镀减反射膜的一侧进行干法刻蚀，刻蚀至氧化硅牺牲层；
67.步骤7.2，使用缓冲氧化物刻蚀液释放氧化硅牺牲层，形成悬臂梁。
68.本技术的有益效果为，该方法通过在第一衬底上形成半球形凹透镜，与第二衬底之间形成稳定的谐振腔，实现了加速度计的制备，采用mems加工工艺，加工一致性好，表面粗糙度低，能够实现大批量生产，加工过程方便简单快捷，提高生产效率，降低生产成本。
69.以上所述仅是本技术的可选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。