一种宽可调范围的MEMS法布里珀罗滤波器芯片结构制造技术

本发明专利技术涉及一种宽可调范围的MEMS法布里珀罗滤波器芯片结构，它包括固定镜结构和连接在其上方的可动镜结构，可动镜结构和固定镜结构共同构成FP谐振腔，固定镜结构具有第一电极、可动镜结构具有第二电极，当第一、第二电极存在电势差时，可动镜结构向固定镜结构偏移，FP谐振腔的腔长减小，可动镜结构上方设有与之连接的顶部固定结构，顶部固定结构与可动镜结构之间具有空腔，顶部固定结构具有第三电极，当第二、第三电极存在电势差时，可动镜结构向顶部固定结构偏移，使FP谐振腔的腔长增大。本发明专利技术拓展了FP谐振腔可动镜的位移方向，同样的作用力下可动镜运动的位移大小并未改变，进而在增加了腔长调谐范围的同时，其腔长调谐精度未受到影响。未受到影响。未受到影响。

【技术实现步骤摘要】
一种宽可调范围的MEMS法布里珀罗滤波器芯片结构


[0001]本专利技术涉及属于光学微机电系统（MEMS）
，具体涉及一种宽可调范围的MEMS法布里珀罗滤波器芯片结构。

技术介绍

[0002]MEMS法布里
‑
珀罗（Fabry
–
P
é
rot，FP）芯片即MEMS FP芯片，由于其检测精度高、体积小、功耗低等优势广泛应用于国防、工业及电子消费品领域，特别是腔长可调型MEMS法布里珀罗芯片更是以光谱仪、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。
[0003]MEMS FP芯片结构主要由固定镜、可动镜组成，两者之间的距离即为腔长，通过施加静电力或电磁力可改变其腔长。基于电磁力腔长调谐的MEMS FP芯片由于芯片面积大、封装体积大（包含磁铁），应用场景较少。对于静电力腔长调谐原理的MEMS FP芯片，腔长调节精度越高，表示改变单位腔长需要的静电力越大，在最大静电力一定的情况下，腔长可变的最大距离（即腔长调谐范围）也越小。
[0004]现有技术中例如公开号为CN110850587A的一种腔长可调型MEMS法布里珀罗腔，它包括可动镜面、固定镜面和腔体，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，通过在加电情况下驱动可动镜面发生向内的位移，从而减少法布里珀罗腔的腔长。该结构中只具备减小FP谐振腔腔长的功能，由于腔长调谐精度和腔长调谐范围是一对相互制约的性能参数，要增加腔长调谐范围就要减小腔长调谐精度，因此，如何兼顾调谐精度的情况下增加腔长调谐范围成为急需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中MEMS FP滤波器芯片如何兼顾调谐精度的情况下增加腔长调谐范围的问题，本专利技术提供了一种宽可调范围的MEMS法布里珀罗滤波器芯片结构，其FP谐振腔腔长既可减小，也可增大，相比普通的MEMS FP芯片，腔长调谐范围大大扩展，并更具灵活性，甚至可以在不损失腔长调谐精度的情况下增加腔长调谐范围。
[0006]它采用了如下技术方案：一种宽可调范围的MEMS法布里珀罗滤波器芯片结构，包括固定镜结构和连接在其上方的可动镜结构，可动镜结构和固定镜结构共同构成FP谐振腔，固定镜结构具有第一电极、可动镜结构具有第二电极，当第一、第二电极存在电势差时，可动镜结构向固定镜结构偏移，FP谐振腔的腔长减小，所述可动镜结构上方设有与之连接的顶部固定结构，顶部固定结构与可动镜结构之间具有空腔，顶部固定结构具有第三电极，当第二、第三电极存在电势差时，可动镜结构向顶部固定结构偏移，使FP谐振腔的腔长增大。
[0007]进一步地，所述顶部固定结构包括第三体硅结构，第三体硅结构上设有相连接的第三电极引线点，第三电极引线点与相连的第三体硅结构形成所述第三电极；在第三体硅结构上还设有供光线射入FP谐振腔的透光孔。
[0008]进一步地，所述固定镜结构包括第一硅体结构，第一硅体结构上表面设有绝缘介质层和第一高反膜，第一高反膜位于FP谐振腔内；所述第一电极设置在绝缘介质层上，它包括第一引线点和相连的电极片。
[0009]进一步地，所述第一硅体结构下表面设有与第一高反膜位置对应的第一增透膜。
[0010]进一步地，所述可动镜结构包括第二硅体结构，第二硅体结构包括可动体、悬臂梁和支撑体，支撑体通过悬臂梁与可动体连接，可动体下表面设有位于FP谐振腔内的第二高反膜。
[0011]进一步地，所述支撑体上设有相连接的第二电极引线点，第二电极引线点与导通的第二硅体结构形成所述第二电极。
[0012]进一步地，所述可动体上表面设有与第二高反膜位置相对应的第二增透膜。
[0013]进一步地，所述悬臂梁厚度小于可动体厚度，且悬臂梁上设有竖向贯通的槽孔。
[0014]进一步地，所述第一硅体结构上表面设有连接第一高反膜的第一凹槽（104），和/或所述可动体下表面设有连接第二高反膜的第二凹槽。
[0015]进一步地，所述固定镜结构、可动镜结构和顶部固定结构均通过键合环对应连接。
[0016]本专利技术相比现有技术具的有益效果：本专利技术通过设置顶部固定结构，通过静电力驱动可使可动镜结构向顶部固定结构方向位移，相比现有技术而言拓展了FP谐振腔可动镜的位移方向，同样的作用力下可动镜运动的位移大小并未改变，进而在增加了腔长调谐范围的同时，其腔长调谐精度未受到影响。
附图说明
[0017]图1是本专利技术一种宽可调范围的MEMS法布里珀罗滤波器芯片结构的结构示意图。
[0018]附图标记说明：1、FP谐振腔；2、空腔；100、固定镜结构；101、第一硅体结构；102、绝缘介质层；103、第一引线点；104、第一凹槽；105、第一增透膜；106、第一高反膜；107、第一键合环；108、电极片；110、第一电极；200、可动镜结构；201、第二硅体结构；201a、可动体；201b、悬臂梁；201c、支撑体；202、第二电极引线点；203、第二凹槽；204、深槽；205、槽孔；206、第二键合环；207、第三键合环；208、第二高反膜；209、第二增透膜；210、第二电极；300、顶部固定结构；301、第三体硅结构；302、第三电极引线点；303、透光孔；304、第四键合环；310、第三电极。
具体实施方式
[0019]为使本专利技术更加清楚明白，下面结合附图对本专利技术的一种宽可调范围的MEMS法布里珀罗滤波器芯片结构进一步说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0020]如图1所示，一种宽可调范围的MEMS法布里珀罗滤波器芯片结构，它具有三层结构：包括固定镜结构100、可动镜结构200和顶部固定结构300，固定镜结构100上表面通过键合环连接可动镜结构200的下表面，可动镜结构200的上表面通过键合环连接顶部固定结构300。可动镜结构200和固定镜结构100共同构成FP谐振腔1（法布里
‑
珀罗谐振腔），顶部固定结构300与可动镜结构200之间具有空腔2，固定镜结构100具有第一电极110、可动镜结构
200具有第二电极210、顶部固定结构300具有第三电极310，当第一、第二电极存在电势差时，可动镜结构200向固定镜结构100偏移，FP谐振腔1的腔长减小；当第二、第三电极存在电势差时，可动镜结构200在空腔2范围内向顶部固定结构300偏移，使FP谐振腔1的腔长增大。
[0021]具体地，所述顶部固定结构300包括第三体硅结构301，第三体硅结构301上表面上设有与之相连接的第三电极引线点302，第三电极引线点302与相连的第三体硅结构301形成所述第三电极310；在第三体硅结构301中心处设有透光孔303，透光孔303可以使光线射入FP谐振腔1而减少能量损失。
[0022]所述固定镜结构100包括第一硅体结构101，第一硅体结构101上表面设有绝缘介质层102和第一高反膜106，第一高反膜106位于第一硅体结构101中心处形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽可调范围的MEMS法布里珀罗滤波器芯片结构，包括固定镜结构（100）和连接在其上方的可动镜结构（200），可动镜结构（200）和固定镜结构（100）共同构成FP谐振腔（1），固定镜结构（100）具有第一电极（110）、可动镜结构（200）具有第二电极（210），当第一、第二电极存在电势差时，可动镜结构（200）向固定镜结构（100）偏移，FP谐振腔（1）的腔长减小，其特征在于：所述可动镜结构（200）上方设有与之连接的顶部固定结构（300），顶部固定结构（300）与可动镜结构（200）之间具有空腔（2），顶部固定结构（300）具有第三电极（310），当第二、第三电极存在电势差时，可动镜结构（200）向顶部固定结构（300）偏移，使FP谐振腔（1）的腔长增大。2.根据权利要求1所述的一种宽可调范围的MEMS法布里珀罗滤波器芯片结构，其特征在于：所述顶部固定结构（300）包括第三体硅结构（301），第三体硅结构（301）上设有相连接的第三电极引线点（302），第三电极引线点（302）与相连的第三体硅结构（301）形成所述第三电极（310）；在第三体硅结构（301）上还设有供光线射入FP谐振腔（1）的透光孔（303）。3.根据权利要求1或2所述的一种宽可调范围的MEMS法布里珀罗滤波器芯片结构，其特征在于：所述固定镜结构（100）包括第一硅体结构（101），第一硅体结构（101）上表面设有绝缘介质层（102）和第一高反膜（106），第一高反膜（106）位于FP谐振腔（1）内；所述第一电极（110）设置在绝缘介质层（102）上，它包括第一引线点（103）和相连的电极片（108）。4.根据权利要求3所述的一种宽可调范围的MEMS法布里珀罗滤波器芯片结构，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王帆，张帅，肇伟懿，
申请(专利权)人：华东光电集成器件研究所，
类型：发明
国别省市：