可调谐法布里-珀罗滤波器元件及其制造方法和光谱仪设备技术

本申请涉及可调谐法布里‑珀罗滤波器元件及其制造方法和光谱仪设备。根据一个实施例，可调谐法布里‑珀罗(FP)滤波器元件100包括：第一FP滤波器堆叠110，被布置在可移动的第一载体元件120处；以及第二FP滤波器堆叠115，以与第一FP滤波器堆叠110相对的配置被布置在第二载体元件125处，其中，在致动时，具有第一FP滤波器堆叠110的第一载体元件120相对于具有第二FP滤波器堆叠115的第二载体元件125可垂直地移动，用于调整相对的第一FP滤波器堆叠110和第二FP滤波器堆叠115之间的距离d

【技术实现步骤摘要】
可调谐法布里-珀罗滤波器元件及其制造方法和光谱仪设备
实施例涉及可调谐法布里-珀罗(FP)滤波器元件、涉及具有这种集成可调谐法布里-珀罗滤波器元件的光谱仪设备(光谱仪)以及涉及用于制造集成可调谐法布里-珀罗滤波器元件的方法。
技术介绍
在周围大气方面的环境参数的检测在移动设备内的适当的传感器的实施方式中变得越来越重要，而且对于家庭自动化(诸如智能家居)以及例如汽车行业中的应用变得越来越重要。然而，随着传感器的应用越来越广泛，还存在对于能够尽可能廉价的制造这种传感器并由此具有成本效益的特定需要，但是应该保持或者甚至提高所得的传感器的可靠性和准确性。在颜色识别和/或气体分析的
，小型化光谱仪侧重于光学测量和检测技术的移动应用及其在标准消费品(诸如智能手机和其他手持设备)中的应用。在这种情况下，需要大量生产的光谱仪产品，特别是在这些设备满足关于物理尺寸、性能和成本的约束的条件下。另一方面，对高光谱成像设备的需求也在不断增加，其中它们可能的应用范围从回收和塑料分类、地质和矿物检查以及医疗控制到食品和农业监督。光学识别方法可以包括单色成像、RGB成像、多光谱成像、高光谱成像、高通光谱成像以及光谱检查。设计微型颜色传感器有多种方式，它们遵循不同方法，其中第一种方法可以涉及透射滤波器的并排使用，第二种方法可以涉及光生电荷载流子在硅块材料中的位置的评估，以及另一种(第三种)方法可以涉及微加工光栅结构的使用。通常，在本领域中需要一种实施改进的可调谐光学滤波器元件(例如集成可调谐的法布里-珀罗滤波器元件)的方法，提供高分辨率、小足迹和相对较大目标光谱的组合，并且提供这些设计相对较低的复杂性，从而产生廉价的系统装配。这种需求可以通过根据独立权利要求1的可调谐法布里-珀罗滤波器元件、根据权利要求16的光谱仪设备(光谱仪)以及根据权利要求17的用于制造可调谐法布里-珀罗滤波器元件的方法来解决。此外，在从属权利要求中限定了不同实施例的具体实施方式。
技术实现思路
根据一个实施例，一种可调谐法布里-珀罗(FP)滤波器元件包括：第一FP滤波器堆叠，被布置在可移动的第一载体元件处；以及第二FP滤波器堆叠，以与第一FP滤波器堆叠相对的配置被布置在第二载体元件处，其中，在致动时，具有第一FP滤波器堆叠的第一载体元件可相对于具有第二FP滤波器堆叠的第二载体元件垂直地移动，用于调整相对的第一FP滤波器堆叠和第二FP滤波器堆叠之间的距离，并且其中，可移动的第一载体元件在SON衬底(SON＝悬空硅)中形成为SON结构，其中SON结构借助于机械弹簧元件相对于SON衬底可移动地悬置。根据一个实施例，一种光谱仪设备包括：集成可调谐的法布里-珀罗(FP)滤波器元件；以及光学检测器，被布置在在集成可调谐法布里-珀罗(FP)滤波器元件的下游的照明方向上。根据一个实施例，一种用于制造可调谐法布里-珀罗(FP)滤波器元件的方法包括：在SON衬底上形成第一FP滤波器堆叠；在SON衬底中形成可移动的第一载体元件作为SON结构，其中SON结构借助于机械弹簧元件相对于SON衬底可移动地悬置；形成用于覆盖SON衬底上的第一FP滤波器堆叠的牺牲层；在牺牲层上形成第二FP滤波器堆叠；在牺牲层上形成覆盖结构，覆盖结构具有用于提供接入牺牲层的开口；形成耦合至可移动的第一载体元件的致动结构，用于调整根据驱动信号调整相对的第一FP滤波器堆叠和第二FP滤波器堆叠之间的距离；以及通过覆盖结构的开口移除牺牲层，使得具有第一FP滤波器堆叠的第一载体元件相对于具有第二FP滤波器堆叠的第二载体元件可垂直地移动。根据一个实施例，SON结构(SON＝悬空硅)形成为具有盖或盖子的相对固定顶板的可移动可偏转元件，其中，相对的介电反射镜堆叠(＝布拉格反射镜)被布置在顶板的一侧和可移动元件的相对侧，其中法布里-珀罗腔介于二者之间。根据一个实施例，检测器(例如，光电二极管布置)也可以被布置在可移动元件上或被布置在可移动元件中。本专利技术关于垂直可移动SON结构上的可调谐法布里-珀罗滤波器元件的概念可简化可调谐集成法布里-珀罗光谱仪设备(干涉仪)的制造相关实现，可通过稳健的制造工艺为二者(可移动SON结构和顶板)实施相对刚性的结构。附图说明本文参考附图描述了本专利技术的集成可调谐法布里-珀罗滤波器元件、光谱仪设备和用于制造集成可调谐法布里-珀罗滤波器元件的方法的实施例。图1示出了根据一个实施例的集成可调谐法布里-珀罗滤波器元件的示意性截面图；图2a至图g示出了法布里-珀罗滤波器元件(法布里-珀罗干涉仪)的示例性设计选项和由此产生的透射光谱；图3a示出了根据另一实施例的集成可调谐法布里-珀罗滤波器元件的示意截面图；图3b至图c示出了根据另一实施例的图3a的集成可调谐法布里-珀罗滤波器元件的示意性三维平面图；图4示出了根据另一实施例的集成可调谐法布里-珀罗滤波器元件的示意性截面图；图5示出了根据又一实施例的具有集成可调谐法布里-珀罗滤波器元件的法布里-珀罗光谱仪设备的示意性截面图；图6示出了根据一个实施例的制造可调谐法布里-珀罗滤波器元件的方法的示例性工艺流程(流程图)；以及图7示出了根据一个实施例的半导体衬底的示意性截面图(示意快照)和处于制造工艺的不同阶段的用于制造可调谐法布里-珀罗滤波器元件和/或具有这种可调谐法布里-珀罗滤波器元件的光谱仪设备的示例性制造步骤。在使用附图进一步详细讨论本专利技术的实施例之前，应当指出，在附图和说明书中，相同元件以及具有相同功能和/或相同技术或物理效果的元件通常设置有相同的参考标号或者用相同的名称标识，使得在不同实施例中示出的这些元件及其功能性的描述可互换或者可以彼此应用到不同的实施例中。具体实施方式在下面的描述中，详细讨论了实施例，然而，应当理解，实施例提供了许多可以在各种半导体设备中具体化的可应用概念。所讨论的具体实施例只是示出制造和使用本概念的具体方式，并且不限制实施例的范围。在实施例的以下描述中，具有相同功能的相同或类似元件与相同的参考标号或相同的名称相关联，并且对于每个实施例，将不重复对这些元件的描述。此外，除非另有特别说明，否则下文描述的不同实施例的特征可以彼此组合。应理解，当一个元件被称为被“连接”或“耦合”至另一元件时，其可以直接连接或耦合至另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为被“直接”连接至另一元件时，“连接”或“耦合”没有中间元件。用于描述元件之间关系的其他术语应以类似的方式进行解释(例如，“在…之间”与“直接在…之间”，“相邻”与“直接相邻”，“位于…上”与“直接位于…上”等)。为了便于对不同实施例的描述，附图包括笛卡尔坐标系x、y、z，其中x-y平面对应于(即，平行于)SON衬底的第一主表面区域，并且其中垂直于第一主表面区域并接入SON衬底的深度方向对应于“-z”方向，即平行于z方向。在下面的描述中，术语“横向”是指平行于x方向的方向，其中术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调谐法布里-珀罗FP滤波器元件(100)，包括：/n第一FP滤波器堆叠(110)，被布置在可移动的第一载体元件(120)处；以及/n第二FP滤波器堆叠(115)，以与所述第一FP滤波器堆叠(110)相对的配置被布置在第二载体元件(125)处，/n其中，在致动时，具有所述第一FP滤波器(115)的所述第一载体元件(120)相对于具有所述第二FP滤波器堆叠(115)的所述第二载体元件(125)可垂直地移动，用于调整相对的所述第一FP滤波器堆叠(110)和所述第二FP滤波器堆叠(115)之间的距离(d

【技术特征摘要】
20190118 EP 19152623.51.一种可调谐法布里-珀罗FP滤波器元件(100)，包括：
第一FP滤波器堆叠(110)，被布置在可移动的第一载体元件(120)处；以及
第二FP滤波器堆叠(115)，以与所述第一FP滤波器堆叠(110)相对的配置被布置在第二载体元件(125)处，
其中，在致动时，具有所述第一FP滤波器(115)的所述第一载体元件(120)相对于具有所述第二FP滤波器堆叠(115)的所述第二载体元件(125)可垂直地移动，用于调整相对的所述第一FP滤波器堆叠(110)和所述第二FP滤波器堆叠(115)之间的距离(d1)，并且
其中，所述可移动的第一载体元件(120)在悬空硅SON衬底(130)中形成为SON结构，其中，所述SON结构(120)借助于机械弹簧元件(135)相对于所述SON衬底(130)可移动地悬置。


2.根据权利要求1所述的滤波器元件(100)，还包括：
静电致动器(155)，所述静电致动器具有第一电极结构(155-1)和第二电极结构(155-2)，用于通过所述第一电极结构(155-1)和所述第二电极结构(155-2)之间的电位差来实现静电致动。


3.根据权利要求1或2所述的滤波器元件(100)，其中，所述第一电极结构(155-1)被布置在所述第一载体元件(120)处，并且所述第二电极结构(155-2)被布置在所述第二载体元件(155-2)处。


4.根据权利要求1或2所述的滤波器元件(100)，其中，所述第一电极结构(155-1)被布置在所述第一载体元件(120)处，并且所述第二电极结构(155-2)被布置为所述SON衬底(130)中的导电区域。


5.根据前述权利要求中任一项所述的滤波器元件(100)，其中，所述静电电极(155-1、155-2)中的一个静电电极是在所述滤波器堆叠(110、115)中的一个滤波器堆叠内的导电层。


6.根据前述权利要求中任一项所述的滤波器元件(100)，还包括：
光电检测器(210)，在所述第一FP滤波器堆叠(110)和所述第一载体元件(120)之间被布置在所述可移动的第一载体元件(120)处。


7.根据权利要求6所述的滤波器元件(100)，其中，所述第一载体元件(120)处的所述光电检测器(210)被集成在所述SON结构(120)的半导体材料中。


8.根据权利要求6所述的滤波器元件(100)，其中，所述第一载体元件(120)处的所述光电检测器(210)被集成在所述SON结构(120)上外延生长的半导体层中。


9.根据前述权利要求中任一项所述的滤波器元件(100)，其中，所述第一FP滤波器堆叠(110)和所述第二FP滤波器堆叠(115)以面对面的配置被布置。


10.根据前述权利要求中任一项所述的滤波器元件(100)，其中，所述弹簧元件(135)被形成为在所述SON结构(120)和所述SON衬底(130)之间的扭转和/或弯曲弹簧元件。


11.根据前述权利要求中任一项所述的滤波器元件(100)，其中，盖元件(150)被布置在所述SON...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·考茨施，
申请(专利权)人：英飞凌科技德累斯顿公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE