光波導(dǎo)壓力傳感器,就是集成硅微機(jī)械光壓力傳感器,它利用MEMS加工技術(shù),將傳輸、獲取信息的光波導(dǎo)以及具有良好機(jī)械性能的硅膜和光電轉(zhuǎn)換PN結(jié)光電探測器集成
一塊三維硅基片上。這種傳感器具有靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、自身無需電源、防爆、成本低和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。它特別適于在特殊的環(huán)境中應(yīng)用。光波導(dǎo)壓力傳感器的結(jié)構(gòu)如圖15-15所示。
該光波導(dǎo)壓力傳感器是將硅彈性膜、脊形光波導(dǎo)和光電探器一體化集成在一塊三維硅基片上,因此必須考慮到三者制造工藝的特點(diǎn)及其工藝的兼容性。設(shè)計(jì)選用的材料是N型（100)雙面拋光硅片,電阻率為15~20 Ω·m,厚度為200 μm左右。在硅片上用雙面對準(zhǔn)光刻與常規(guī)的集成電路工藝相結(jié)合,并配以正面和背面的各向異性腐蝕技術(shù),從而制作成集成硅微機(jī)械光波導(dǎo)壓力傳感器。其主要工藝流程如圖15- 16所示。
A.硅片雙面同時熱生長 300 nm的SiO2 ,正面光刻,用KOH加適量異丙醇 進(jìn)行各向異性腐蝕 ,形成敏感彈性硅膜 表面與光電探測器的一定高差和固定輸入光纖的V型槽。
B.去掉原熱生長的SiO2后,重新雙面生長 2μm厚的優(yōu)質(zhì)SiO2層。
C.正面光刻,擴(kuò)散生長一層3~4 μm的重挨雜硼,光刻出PN結(jié)光電探測器的引出孔，蒸鍍,反刻,完成光電探測器的制作。
D.用LPCVD法在晶體上表面先淀積一層2μm厚的優(yōu)質(zhì) PMMA,控制其折射率為N=1. 48,再淀積一層2μm厚的NOA ,控制其折射率為1. 55。
E. 正面光刻,腐蝕形成NOA - PMMA - SiO2結(jié)構(gòu)的蘭形光波導(dǎo)。
F.用LPCVD雙面淀積一層優(yōu)質(zhì) 膜做保護(hù)層。
G. 背面光刻,各向異性腐蝕 ,形成敏感彈性硅膜。
H. 等離子刻億去掉保護(hù)膜 Si3N4 ,完成集成硅微機(jī)械光壓力傳感器芯片的制造。
I.測試 ,完成傳感器的封裝。
