【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光电子，尤其涉及可晶圆集成的含有静电驱动垂直微镜的耐高温干涉仪。
技术介绍
1、硅基光电子学利用硅或硅工艺兼容的其他材料开发以光子、电子为载体的微纳量级信息功能器件，并将它们在同一硅基底上大规模集成形成完整的新型芯片。硅基光子技术通常是在绝缘体上硅(silicon-on-insulator，soi)衬底上制造或集成发射模块、传输模块和接收模块以及光调制器、光开关、光放大器等器件，用激光束代替电子信号传输数据，既可以使用微电子工艺大批量制造，又具有多通道、大带宽、高速率的优点。目前，硅基光电子集成器件可以分为有源和无源两类，有源器件包括激光器、pin探测器、光调制器等；无源器件包括可调马赫-曾德尔调制器mzi、微环谐振器mrr和阵列波导光栅awg等。其中，硅基集成光调制器在光信息处理系统中具有重要的应用。在诸多的硅基调制器中，马赫-曾德尔调制器(mzm)结构是基于光场干涉原理制造，具有较宽的调制带宽和较低的温度敏感性，因此具有更广泛的应用前景。传统的硅基光电子mzi的两条干涉臂采用载流子注入式结构、耗尽式结构或者mos电容式结构的硅波导，通过外加电压控制y分支结构分束器汇合时的相位差。然而，制造工艺存在soi晶圆成本昂贵和良率低的问题。
2、基于微电子机械系统(mems)技术在在单晶硅晶圆上制造三维结构的微镜，可以实现控制光在空气中传播的路径，不仅与微电子工艺完全兼容，而且可以同时充分利用硅的机械特性、电学特性、光学特性。传统的mems微镜是水平结构的，即在硅晶圆的上表面通过组装或者牺牲层工艺制造，不仅制
技术实现思路
1、为了解决传统硅基光电子mzi成本昂贵和mems水平微镜难以直接串联协同工作的问题，本申请实施例提供一种可晶圆集成的含有静电驱动垂直微镜的耐高温干涉仪，通过在单晶硅晶圆上直接深刻蚀(deep reactive ion etching)可静电驱动的mems垂直微镜结构并进而串联组成干涉仪。不仅与cmos工艺完全兼容可以实现晶圆级系统集成，而且为无源结构，具有耐高温性能。
2、本申请提供一种可晶圆集成的含有静电驱动垂直微镜的耐高温干涉仪，包括晶圆及其上的固定干涉臂和可调干涉臂，所述可调干涉臂包括固定电极和静电驱动的垂直微镜，所述垂直微镜包括透镜及驱动电极，通过所述固定电极和所述驱动电极之间的排斥或吸引实现所述垂直微镜的偏转或折射率改变，使得通过所述调干涉臂的光程差发生改变，再与通过固定干涉臂的光形成干涉，其中所述可调干涉臂的制备工艺为：
3、固定电极及垂直微镜制造步骤：在晶圆上表面深刻蚀形成固定电极及垂直微镜，对深刻蚀形成的垂直侧壁进行平坦化抛光；
4、绝缘层沉积步骤：在所述晶圆、固定电极和垂直微镜表面沉积绝缘层；
5、引线互连制造步骤：在所述晶圆的上表面形成电极及互连线图形，在所述垂直微镜上沉积金属层，基于所述电极及互连线图形，通过剥离的方法形成引线互连；
6、垂直微镜表面绝缘层去除步骤：去除垂直微镜未被金属层覆盖的绝缘层，形成透镜。
7、进一步地，在所述可调干涉臂中，所述垂直微镜的单侧或者两侧设置所述固定电极。
8、进一步地，若所述可调干涉臂中包括一个固定电极，则：
9、当固定电极被施加静电压+v而垂直微镜不施加电压时，垂直微镜发生吸引偏转，从而产生光程差；
10、当固定电极和垂直微镜都被施加静电压+v时，垂直微镜发生排斥偏转，从而产生光程差；
11、当固定电极和垂直微镜的两个电极均被施加相反的静电压，垂直微镜发生排斥偏转，从而产生光程差，且垂直微镜上的静电压使得垂直微镜产生折射率变化。
12、进一步地，若所述可调干涉臂中包括两个固定电极，则：
13、当第一固定电极和垂直微镜都被施加静电压+v且对第二固定电极不施加电压时，垂直微镜与第一固定电极发生排斥偏转且与第二固定电极发生吸引偏转；
14、当第二固定电极和垂直微镜都被施加静电压+v且对第一固定电极不施加电压时，垂直微镜与第二固定电极发生排斥偏转且与第一固定电极发生吸引偏转。
15、进一步地，所述固定电极及垂直微镜制造步骤中，对深刻蚀形成的垂直侧壁进行平坦化抛光，具体为：
16、将深刻蚀后的晶圆浸入氢氧化钾或四甲基氢氧化铵与异丙醇的混合溶液中，对垂直侧壁进行平坦化抛光。
17、进一步地，所述绝缘层沉积步骤具体为：
18、使用电感耦合等离子体化学气相淀积的方法在所述晶圆、固定电极和垂直微镜表面沉积二氧化硅绝缘层。
19、进一步地，引线互连制造步骤包括：
20、在晶圆上表面通过喷胶的方式涂布光刻胶，通过曝光显影形成引线互连图形；
21、在所述垂直微镜表面沉积铬/金的金属层；
22、基于所述电极及互连线图形，在丙酮、乙醇或去胶液中对金属层剥离并去除光刻胶，形成引线互连。
23、进一步地，所述垂直微镜表面绝缘层去除步骤中，通过将晶圆浸入到氢氟酸溶液中去除绝缘层。
24、进一步地，所述固定干涉臂的制造步骤包括：
25、用深刻蚀的方法在所述晶圆的上表面刻蚀固定的垂直微镜结构；
26、将晶圆浸入氢氧化钾或四甲基氢氧化铵与异丙醇的混合溶液中，对垂直侧壁进行平坦化抛光；
27、对需要反光的微镜表面沉积金属层，在需要透光的微镜表面不沉积金属层。
28、进一步地，该干涉仪为马赫-曾德尔干涉仪、迈克尔逊干涉仪、法珀干涉仪、萨格纳克干涉仪中的任一种。
29、本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
30、第一，本专利技术在单晶硅晶圆上直接深刻蚀可静电驱动的mems垂直微镜结构并进而串联起来组成马赫-曾德尔干涉仪、迈克尔逊干涉仪、法珀干涉仪、萨格纳克干涉仪中的任一种干涉仪，与cmos工艺完全兼容可以实现晶圆级系统集成；
31、第二，本专利技术使用后道工艺制造，无需前道高温工艺，成本低、良率高、可靠性好；
32、第三，本专利技术的可静电驱动的mems垂直微镜结构为无源结构，具有耐高温性能。
33、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
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1.可晶圆集成的含有静电驱动垂直微镜的耐高温干涉仪，其特征在于，包括晶圆及其上的固定干涉臂和可调干涉臂，所述可调干涉臂包括固定电极和静电驱动的垂直微镜，所述垂直微镜包括透镜及驱动电极，通过所述固定电极和所述驱动电极之间的排斥或吸引实现所述垂直微镜的偏转或折射率改变，使得通过所述调干涉臂的光程差发生改变，再与通过固定干涉臂的光形成干涉，其中所述可调干涉臂的制备工艺为：
2.根据权利要求1所述的可晶圆集成的含有静电驱动垂直微镜的耐高温干涉仪，其特征在于，在所述可调干涉臂中，所述垂直微镜的单侧或者两侧设置所述固定电极。
3.根据权利要求2所述的可晶圆集成的含有静电驱动垂直微镜的耐高温干涉仪，其特征在于，若所述可调干涉臂中包括一个固定电极，则：
4.根据权利要求2所述的可晶圆集成的含有静电驱动垂直微镜的耐高温干涉仪，其特征在于，若所述可调干涉臂中包括两个固定电极，则：
5.根据权利要求1所述的可晶圆集成的含有静电驱动垂直微镜的耐高温干涉仪，其特征在于，所述固定电极及垂直微镜制造步骤中，对深刻蚀形成的垂直侧壁进行平坦化抛光，具体为：
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1.可晶圆集成的含有静电驱动垂直微镜的耐高温干涉仪，其特征在于，包括晶圆及其上的固定干涉臂和可调干涉臂，所述可调干涉臂包括固定电极和静电驱动的垂直微镜，所述垂直微镜包括透镜及驱动电极，通过所述固定电极和所述驱动电极之间的排斥或吸引实现所述垂直微镜的偏转或折射率改变，使得通过所述调干涉臂的光程差发生改变，再与通过固定干涉臂的光形成干涉，其中所述可调干涉臂的制备工艺为：
2.根据权利要求1所述的可晶圆集成的含有静电驱动垂直微镜的耐高温干涉仪，其特征在于，在所述可调干涉臂中，所述垂直微镜的单侧或者两侧设置所述固定电极。
3.根据权利要求2所述的可晶圆集成的含有静电驱动垂直微镜的耐高温干涉仪，其特征在于，若所述可调干涉臂中包括一个固定电极，则：
4.根据权利要求2所述的可晶圆集成的含有静电驱动垂直微镜的耐高温干涉仪，其特征在于，若所述可调干涉臂中包括两个固定电极，则：
5.根据权利要求1所述的可晶圆集成的...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘冠东，刘楠，马蔚，侯茂菁，骆瑞琦，贾志立，王乔，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：
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