專利名稱：靜電驅動垂直微鏡微光學開關及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光纖通訊中微光學信息處理技術領域，特別涉及一種微光學開關的結構設計與制作。
目前，光學開關在光纖通信特別是大容量光纖通信網(wǎng)中有著重要的地位。因為光學開關被使用的廣泛性，要求其具有性能高、小型、價廉等特性，微光學開關正能滿足這一要求。日本NTT研制了在光纖上鍍上磁性材料，利用電磁驅動的1×2小型光纖開關。瑞士Neufchatel大學研制了利用高深寬比等離子刻蝕制作的、梳狀靜電驅動器驅動的、利用側面反射的微鏡光學開關；德國卡魯休斯核研究所利用LIGA工藝制作了原理相同的微光學開關，上述兩種開關通過梳狀靜電驅動器驅動微鏡平移入光路，切斷一方向的光，反射另一方向的光，梳狀驅動器需占較大的面積。日本東京大學研制了利用硅表面工藝和體硅工藝結合制作的微鏡光學開關，該開關利用下硅片上的電極驅動和光纖定位溝在同一硅片上的微轉鏡旋轉90°切入光路，切斷一方向的光反射另一方向的光，該開關因需腐蝕穿硅片，所占面積不小，下電極與微鏡間距離較大，所需驅動電壓也較高。美國加州大學咯杉機分校研制了硅表面微加工結合鉸鏈組裝技術制作的垂直于硅片的微轉鏡開關，在微轉鏡和與其成45°的電極間印加電壓，實現(xiàn)45°微鏡開關。
但是，上述各種微光學開關由于驅動部件結構復雜，所占面積大，慣量大，頻率響應慢，所需驅動電壓高，制造工藝復雜，因此在制造、使用上受到很大的限制。
本發(fā)明的目的是為克服已有技術的不足之處，提供一種微光學開關，具有結構簡單，制造方便，能夠實現(xiàn)自組裝和自校準，光功率損失小，開關時間短，串擾小，耐沖擊、振動，驅動電壓低，能耗低，使用方便等諸多優(yōu)點，易于推廣應用。
本發(fā)明提出一種微光學開關，由結合成一體的芯片、金引線、金屬封裝外殼及帶尾纖的光纖活動連接器構成，其特征在于，所說的芯片由硅襯底，插入硅襯底上的光纖定位槽中的入射、出射光纖，制作在硅襯底上由多晶硅-氮化硅復合微梁，由多晶硅-氮化硅復合微梁支撐的用于反射光線的與硅襯底垂直的微鏡，位于該微梁上的上電極和位于絕緣介質膜之下的下電極所組成，利用靜電驅動微梁作上下運動，把微鏡切入或離開光路，從而實現(xiàn)光學開關功能。
所說的芯片可由單層硅襯底構成，該硅襯底上有由SU-8膠經(jīng)過光刻后所形成的供光纖固定的定位槽，該定位槽與所說的微鏡成45度角。
所說的微鏡是在SU-8膠經(jīng)過光刻后所形成的側面濺射上Cr-Au層而形成的光線反射面。
所說的復合微梁可由制作在位于所說硅襯底上可腐蝕掉的磷硅玻璃(PSG)犧牲層上的多晶硅層、氮化硅層(Si3N4)、鉻-金(Cr-Au)層構成，所說的上電極由多晶硅層和Cr-Au層構成。
本發(fā)明所述的微光學開關的制作方法，包括采用引線鍵合工藝將芯片、金引線及金屬封裝外殼結合成一體，其特征在于，所說的芯片制作步驟為；在硅襯底上摻雜硼作為公共下電極，在硅襯底上依次用熱氧化法生長上一層二氧化硅(SiO2)和用低壓化學氣相淀積法(LPCVD)生長上一層Si3N4，SiO2和Si3N4一起作為絕緣介質膜，光刻、用反應離子刻蝕(RIE)方法圖形化Si3N4和SiO2層，刻出下電極壓焊塊和對準符號窗口，在硅襯底上用常壓化學氣相淀積法(APCVD)淀積上一層PSG，作為犧牲層，第一次光刻PSG，用RIE圖形化PSG，不刻穿PSG，刻出以后長多晶硅支撐柱的凹坑，第二次光刻PSG，用RIE圖形化PSG，刻穿PSG層，再用低壓化學氣相淀積法(LPCVD)在硅襯底上淀積上一層多晶硅，多晶硅摻雜磷，用低壓化學氣相淀積法(LPCVD)在硅襯底上淀積上一層PSG，退火去除多晶硅層中的內應力，去除表面PSG，在硅襯底上用低壓化學氣相淀積法(LPCVD)生長上一層Si3N4，光刻、用RIE法圖形化Si3N4，作為多晶硅-氮化硅復合微梁的上層，光刻、用RIE法圖形化多晶硅，刻出微梁、上電極、上電極引線、上電極壓焊塊、上下電極隔離圈，用BHF去除表面外露的PSG，并且部分鉆蝕PSG，在硅襯底上甩SU8膠，光刻SU8膠，刻出微鏡部分和光纖定位槽部分，在硅襯底上濺射Cr-Au層，作為微鏡反射面和上、下電極的壓焊塊，進行劃片，犧牲層腐蝕，把PSG層腐蝕掉，從而釋放多晶硅-氮化硅復合梁和微鏡，用去離子水漂洗、烘干。
芯片封裝過程為把芯片用低應力膠粘接在金屬封裝外殼的基座上；把光纖從光纖套筒中穿入；用膠水把光纖和光纖套筒固定起來；去除伸出光纖套筒的光纖上的披覆層；用固定螺母把光纖套筒固定在金屬封裝外殼的側壁上；把裸光纖用膠固定在芯片的光纖定位槽中；利用引線鍵合工藝，由金引線把芯片上的壓焊塊和金屬封裝外殼基座上的外引線鍵合連接起來；把金屬封裝外殼的上蓋和金屬封裝外殼的基座焊接起來；把光纖和光纖活動連接器連接起來。
本發(fā)明的工作原理是，利用硅微細加工工藝，進行硅表面微細加工，制作出多晶硅-氮化硅復合微梁及制作在微梁上的反射光線的微鏡。由于在多晶硅-氮化硅復合微梁制作過程中會產(chǎn)生的大殘余內應力，在把位于多晶硅-氮化硅復合微梁下方的PSG犧牲層腐蝕掉后，由于應力釋放而使多晶硅-氮化硅復合微梁彎曲翹起至一定高度，在微梁上和微梁下方各有一個電極，驅動時，在這兩個電極間印加電壓，微梁在靜電引力的作用下下躺，帶動微鏡向下運動，直至微梁被吸附在硅襯底上；撤去電壓后，微鏡在多晶硅-氮化硅復合微梁的彈性力作用下回到初始位置，從而實現(xiàn)光線的開關功能。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下有益的效果；1、結構簡單，易于制造。利用多晶硅-氮化硅復合微梁內大殘余應力使微鏡豎起，不用進行大面積和深度的體硅腐蝕工藝。
2、制造成本低廉，適合于在流水線上大批量生產(chǎn)。
3、能夠實現(xiàn)微鏡的自組裝，光纖和微鏡能夠實現(xiàn)自校準，校準精度高。
4、微梁和微鏡慣量小，由于微梁本身是弧形電極，導致驅動電壓低，能耗小。
5、快速性好，由于微梁和微鏡結構簡單，慣量小，諧振頻率高。
6、使用方便，使用時，只需直接插入集成電路插槽中就能與外接驅動電路相連，利用光纖活動連接器連接好光纖后就能使用。
本發(fā)明涉及到五個實施例，其中實施例一、實施例二、實施例三為2×2光學開關，實施例四為1×2光學開關，實施例五為1×4光學開關。
附圖簡要說明；

圖1是本發(fā)明微光學開關各實施例中芯片的封裝結構示意圖。
圖2是圖1封裝結構中封裝外殼和光纖連接部分的局部剖視圖。
圖3是微光學開關實施例一中芯片12的立體結構示意圖。
圖4是微光學開關實施例一中芯片12的俯視圖。
圖5是微光學開關實施例二中芯片12的立體結構示意圖。
圖6是微光學開關實施例二中芯片12的俯視圖。
圖7是微光學開關實施例三中芯片12的立體結構示意圖。
圖8是微光學開關實施例三中芯片12的俯視圖。
圖9是微光學開關實施例四中芯片12的立體結構示意圖。
圖10是微光學開關實施例四中芯片12的俯視圖。
圖11是微光學開關實施例五中芯片12的立體結構示意圖。
圖12是微光學開關實施例五中芯片12的俯視圖。
圖13是五個實施例中芯片上的微梁和微鏡結構示意圖。
以下結合附圖對本發(fā)明的各個實施例的具體結構及制作方法作進一步描述五個實施例中的芯片的封裝結構原理完全相同，都用圖1和圖2來表示；五個實施例中的芯片制作步驟都完全相同。
圖1是本發(fā)明微光學開關各實施例中芯片的封裝結構示意圖?？傮w共包括四個部件；其中，11和15為光纖活動連接器，其數(shù)目與各個實施例的結構有關；12為芯片；13為金屬封裝外殼的上蓋；14為光纖，16為金屬封裝外殼的外引線；17為金屬封裝外殼的基座；18為金引線。圖2是圖1封裝結構中封裝外殼和光纖連接部分的局部剖視圖。圖中171為光纖套筒，172為固定光纖的膠，173為金屬封裝外殼的側壁，174為固定螺母，175為光纖，176為去除光纖披覆層后的裸光纖。
芯片12用低應力膠粘接在金屬封裝外殼的基座17上，把光纖14從如圖2中所示的光纖套筒171中穿入，并且用膠水172把光纖175和光纖套筒171固定起來，去除伸出光纖套筒171的光纖上的披覆層，用固定螺母174把光纖套筒171固定在金屬封裝外殼的側壁173上，把裸光纖用膠固定在芯片的光纖定位槽中，利用引線鍵合工藝，由金引線18把芯片上的壓焊塊和金屬封裝外殼基座上的外引線16鍵合連接起來，把金屬封裝外殼的上蓋13和金屬封裝外殼的基座17焊接起來，把光纖175和光纖活動連接器15連接起來。
圖3是微光學開關實施例一中芯片12的立體結構示意圖。其中圖3(a)是在上電極1213和下電極12114間未加電壓時，微梁1214和微鏡1217、1219、12110、12111在翹起狀態(tài)中；圖3(b)是在上電極1213和下電極12114間加上電壓時，微梁1214和微鏡1217、1219、12110、12111被靜電力吸附在硅襯底1211上。圖中1211為硅襯底，1212為由SiO2和Si3N4層組成的絕緣介質膜，位于硅襯底上，1213為位于絕緣介質膜1212上的上電極壓焊塊，1214為與上電極壓焊塊1213相連的多晶硅-氮化硅復合微梁，1215為SU-8光纖定位槽，位于絕緣介質膜1212上，1216和12112為出射光纖，位于光纖定位槽1215之中，與對應的微鏡成45度角，1217、1219、12110和12111為SU-8微鏡，垂直立于微梁1214上方，各相鄰微鏡間成90度角，每個微鏡只使用一面作為光線反射面。1218和12113為入射光纖，位于光纖定位槽1215之中，與對應的微鏡成45度角，其中入射光纖1218和出射光纖12112在同一直線上，并且和出射光纖1216平行，入射光纖12113和出射光纖1216在同一直線上，并且和出射光纖12112平行，12114為下電極壓焊塊，作為公共電極。
如圖3(a)中所示，在上電極1213和下電極12114間未加電壓時，微梁1214和微鏡1217、1219、12110、12111翹起，從入射光纖1218射出的光線射入出射光纖12112中，從入射光纖12113射出的光線射入出射光纖1216中，參看圖4(a)實施例一中芯片12的俯視圖；如圖3(b)中所示，在上電極1213和下電極12114間加上電壓時，微梁1214和微鏡1217、1219、12110、12111平躺，從入射光纖1218射出的光線依次經(jīng)過微鏡12110和1217的反射射入出射光纖1216中，從入射光纖12113射出的光線依次經(jīng)過微鏡1219和12111的反射射入出射光纖12112中，參看圖4(b)實施例一中芯片12的俯視圖。從而實現(xiàn)2×2光學開關功能。
圖5是微光學開關實施例二中芯片12的立體結構示意圖。其中圖5(a)是在上電極1223和下電極12211間未加電壓時，微梁1224和微鏡1227在翹起狀態(tài)中；圖5(b)是在上電極1223和下電極12211間加上電壓時，微梁1224和微鏡1227被靜電力吸附在硅襯底上。圖中1221為硅襯底，1222為由SiO2和Si3N4層組成的絕緣介質膜，位于硅襯底上，1223為位于絕緣介質膜1222上的上電極壓焊塊，1224為與上電極壓焊塊1213相連的多晶硅-氮化硅復合微梁，1225為位于絕緣介質膜1222上的SU-8光纖定位槽，1226和12210為入射光纖，位于光纖定位槽1215之中，均與微鏡成45度角，1227為SU-8微鏡，垂直立于微梁1224上方，1228和1229為出射光纖，位于光纖定位槽1215之中，其中1228與入射光纖12210在同一直線上，并且與入射光纖1226垂直，1229與入射光纖1226在同一直線上，并且與入射光纖12210垂直，12211為下電極壓焊塊，作為公共電極。實施例二與實施例一不同的是，芯片上只有一個微梁，并且只有一面微鏡，微鏡的兩面都作為光線反射面使用，因此在微鏡和光纖的位置安排上與實施例一有所不同，具體見圖3、4、5、6所示。
如圖5(a)中所示，在上電極1223和下電極12211間未加電壓時，微梁1224和微鏡1227翹起，從入射光纖1226射出的光線射入出射光纖1229中，從入射光纖12210射出的光線射入出射光纖1228中，參看圖6(a)實施例二中芯片12的俯視圖；如圖5(b)中所示，在上電極1223和下電極12211間加上電壓時，微梁1224和微鏡1227平躺，從入射光纖1226射出的光線經(jīng)過微鏡1227的反射射入出射光纖1228中，從入射光纖12210射出的光線經(jīng)過微鏡1227的反射射入出射光纖1229中，參看圖6(b)實施例二中芯片12的俯視圖。從而實現(xiàn)2×2光學開關功能。
圖7是微光學開關實施例三中芯片12的立體結構示意圖。圖中1231為硅襯底，1232為由SiO2和Si3N4層組成的絕緣介質膜，位于硅襯底上，1233、1235、1239、12318為位于絕緣介質膜上的上電極壓焊塊，1234、1236、12310、12317為多晶硅-氮化硅復合微梁，分別與上電極壓焊塊1233、1235、1239、12318相連在一起，1237、1238、12311、12312為SU-8微鏡，分別垂直立于微梁1234、1236、12310、12317上方，12313和12314為出射光纖，位于光纖定位槽之中，相互平行，12315和12319為入射光纖，位于光纖定位槽之中，相互平行，并且均與出射光纖12313和12314垂直，12316為下電極壓焊塊，作為公共電極，12320為SU-8光纖定位槽，位于絕緣介質膜1232上。實施例三與實施例一和實施例二在結構上有所不同，每個芯片上有四個微梁，每個微梁上有一面微鏡，四個微鏡相互平行，因此在微鏡和光纖的位置安排上與實施例一和二有所不同，具體見圖7、8所示。
如圖7(a)中所示，在上電極1233和下電極12316之間以及在上電極1239和下電極12316間加上電壓，而在上電極1235和下電極12316間以及在上電極12318和下電極12316間未加電壓時，微梁1236、12317和微鏡1238、12312翹起，微梁1234、12310和微鏡1237、12311被靜電力吸附在硅襯底上，從入射光纖12315射出的光線經(jīng)過微鏡12311的反射射入出射光纖12313中，從入射光纖12319射出的光線經(jīng)過微鏡1237的反射射入出射光纖12314中，參看圖8(a)實施例三中芯片12的俯視圖；如圖7(b)中所示，在上電極1235和下電極12316之間以及在上電極12318和下電極12316間加上電壓，而在上電極1233和下電極12316間以及在上電極12319和下電極12316間未加電壓時，微梁1234、12310和微鏡1237、12311翹起，微梁1236、12317和微鏡1238、12312被靜電力吸附在硅襯底上，從入射光纖12315射出的光線經(jīng)過微鏡12312的反射射入出射光纖12314中，從入射光纖12319射出的光線經(jīng)過微鏡1238的反射射入出射光纖12313中，參看圖8(b)實施例三中芯片12的俯視圖。從而實現(xiàn)2×2光學開關功能。
圖9是微光學開關實施例四中芯片12的立體結構示意圖。圖中1241為硅襯底，1242為由SiO2和Si3N4層組成的絕緣介質膜，位于硅襯底上，1243為SU-8微鏡，垂直立于微梁上方，1244為多晶硅-氮化硅復合微梁，1245為上電極壓焊塊，位于絕緣介質膜上，與微梁1244相連在一起，1246、1247為出射光纖，位于SU-8光纖定位槽1249之中，相互垂直，1248為入射光纖，位于SU-8光纖定位槽1249之中，與出射光纖1246在同一直線上，并且與出射光纖1247垂直，出射光纖和入射光纖均與SU-8微鏡成45度角，12410為下電極壓焊塊，作為公共電極。
如圖9(a)中所示，在上電極1245和下電極12410之間未加上電壓時，微梁1244和微鏡1243翹起，從入射光纖1248射出的光線射入出射光纖1246中，參看圖10(a)實施例四中芯片12的俯視圖；當在上電極1245和下電極12410之間加上電壓時，微梁1244和微鏡1243被靜電力吸附在硅襯底上，從入射光纖1248射出的光線經(jīng)過微鏡1243反射射入出射光纖1247中，參看圖10(b)實施例四中芯片12的俯視圖，從而可以實現(xiàn)1×2光學開關功能。
圖11是微光學開關實施例五中芯片12的立體結構示意圖。其中1251為硅襯底，1252為由SiO2和Si3N4層組成的絕緣介質膜，位于硅襯底上，1253、1258、12511、12514為SU-8微鏡，分別垂直立于多晶硅-氮化硅復合微梁1254、1257、12510、12513上，1255、1256、1259、12512為上電極壓焊塊，位于絕緣介質膜上，分別與微梁1254、1257、12510、12513相連在一起，12515、12516、12517、12518為出射光纖，均位于SU-8光纖定位槽之中，相互平行，并且分別與對應的微鏡成45度角，12519為入射光纖，位于SU-8光纖定位槽之中，與出射光纖12515、12516、12517、12518都垂直，與所有的微鏡成45度角，12520為SU-8光纖定位槽，位于絕緣介質膜上，12521為下電極壓焊塊，作為公共電極。
如圖11和12中所示，在上電極1255和下電極12521之間加上電壓，而其它電極間不加電壓時，微梁1254和微鏡1253被靜電力吸附在硅襯底上，微梁1257、12510、12513和微鏡1258、12511、12514翹起，從入射光纖12519射出的光線經(jīng)過微鏡1253的反射射入出射光纖12518中；當在不同的上電極和下電極之間加上電壓時，對應的微梁和微鏡吸附在硅襯底上，而在其它上電極和下電極間不加電壓，它們所對應的微梁和微鏡翹起，從入射光纖12519射出的光線經(jīng)過被吸附在硅襯底上的微鏡反射射入對應的出射光纖中，從而可以實現(xiàn)1×4光學開關功能。
上述五個實施例中的芯片上的微梁和微鏡的結構相同，如圖13所示。圖13(a)是兩個電極間未加電壓時，微梁和微鏡處于翹起的的狀態(tài)；圖13(b)是兩個電極間加上電壓時，微梁和微鏡被靜電力吸附在硅襯底上的狀態(tài)。圖中從下到上各層組成結構為；1201為單晶硅襯底；1202為摻雜過硼的單晶硅層，作為公共的下電極；1203為SiO2層；1204為Si3N4層，Si3N4層和SiO2層一起作為絕緣介質膜；位于絕緣介質膜上的1205為上下電極隔離圈，由多晶硅和上面的Cr-Au層組成；1206為上電極壓焊塊，位于絕緣介質膜上，由多晶硅和上面的Cr-Au層組成；1207為多晶硅-氮化硅復合微梁，與上電極壓焊塊相連，分為兩部分，靠近電極壓焊塊的部分由多晶硅、氮化硅和上面的Cr-Au層組成，遠離電極壓焊塊的一端由多晶硅和上面的Cr-Au層組成；1208為微鏡，由SU-8和包在SU-8外面作為反射層Cr-Au層組成，位于微梁上遠離電極壓焊塊的一端；1209光纖定位槽，由SU-8和上面的Cr-Au層組成。
本發(fā)明的具體制作過程作進一步描述如下制作過程共分成芯片制作和外殼封裝兩個過程。五個實施例中的芯片制作和外殼封裝過程都相同。
1、芯片制作過程(1)在硅襯底上重摻雜硼作為公共下電極；(2)在硅襯底上用熱氧化法生長上一層SiO2作為絕緣介質膜；(3)在硅襯底上用低壓化學氣相淀積法(LPCVD)淀積上一層Si3N4作為絕緣介質膜；(4)光刻、用反應離子刻蝕(RIE)方法圖形化Si3N4和SiO2層，刻出下電極壓焊塊和對準符號窗口；(5)在硅襯底上用常壓化學氣相淀積法(APCVD)淀積上一層PSG，作為犧牲層；(6)第一次光刻PSG，用RIE圖形化PSG，不刻穿PSG，刻出以后長多晶硅支撐柱的凹坑；(7)第二次光刻PSG，用RIE圖形化PSG，刻穿PSG層；(8)在硅襯底上用LPCVD法淀積上一層多晶硅；(9)多晶硅摻磷；(10)在硅襯底上用LPCVD法淀積上一層PSG；(11)退火去除內應力；(12)去除表面的PSG；
(13)在硅襯底上用LPCVD法淀積上一層Si3N4；(14)光刻、用RIE法圖形化Si3N4，作為多晶硅-氮化硅復合微梁的上層；(15)光刻、用RIE法圖形化多晶硅，刻出微梁、上電極、上電極引線、上電極壓焊塊、上下電極隔離圈；(16)用BHF去除表面外露的PSG，并且部分鉆蝕PSG；(17)在硅襯底上甩SU8膠，光刻SU8膠，刻出微鏡部分和光纖定位槽部分；(18)在硅襯底上濺射Cr-Au層，作為微鏡反射面和上、下電極的壓焊塊；(19)進行劃片；(20)犧牲層腐蝕，把PSG層腐蝕掉，從而釋放多晶硅-氮化硅復合梁和微鏡；(21)用去離子水漂洗、烘干。
2、芯片封裝步驟為(1)、把芯片12用低應力膠粘接在金屬封裝外殼的基座17上；(2)、把光纖14從如圖2中所示的光纖套筒171中穿入；(3)、用膠水172把光纖175和光纖套筒171固定起來；(4)、去除伸出光纖套筒171的光纖上的披覆層；(5)、用固定螺母174把光纖套筒171固定在金屬封裝外殼的側壁173上；(6)、把裸光纖用膠固定在芯片的光纖定位槽中；(7)、利用引線鍵合工藝，用金引線18把芯片上的壓焊塊和金屬封裝外殼基座上的外引線16鍵合連接起來；(8)、把金屬封裝外殼的上蓋13和金屬封裝外殼的基座17焊接起來；(9)、把光纖175和光纖活動連接器15連接起來。
權利要求
1.一種微光學開關，其特征在于，所包括的芯片由硅襯底，插入硅襯底上的光纖定位槽中的入射、出射光纖，制作在硅襯底上由多晶硅-氮化硅復合微梁，由該微梁支撐的用于反射光線的與硅襯底垂直的微鏡，位于該微梁上的上電極和位于絕緣介質膜之下的下電極所組成，利用靜電驅動微梁作上下運動，把微鏡切入或離開光路，從而實現(xiàn)光學開關功能。
2.按照權利要求1所述的微光學開關，其特征在于所說的芯片可由單層硅襯底構成，該硅襯底上有由SU-8膠經(jīng)過光刻后所形成的供光纖固定的定位槽，該定位槽與所說的微鏡成45度角。
3.按照權利要求1或2所述的微光學開關，其特征在于所說的微鏡是在SU-8膠經(jīng)過光刻后所形成的側面濺射上Cr-Au層而形成的光線反射面。
4.按照權利要求1、2或3所述的微光學開關，其特征在于所說的復合微梁可由制作在所說硅襯底上可腐蝕掉的PSG犧牲層上的多晶硅層、氮化硅層、Cr-Au層構成，多晶硅層和Cr-Au層構成上電極。
5.按照權利要求1、2、3或4所述的微光學開關，其特征在于利用部分鉆蝕位于多晶硅下的PSG犧牲層來實現(xiàn)上下電極間的電隔離。
6.制作權利要求1所述的微光學開關的方法，其特征在于1)所說的芯片制作步驟為(1)在硅襯底上重摻雜硼作為公共下電極；(2)在硅襯底上用熱氧化法生長上一層SiO2作為絕緣介質膜；(3)在硅襯底上用低壓化學氣相淀積法(LPCVD)淀積上一層Si3N4作為絕緣介質膜；(4)光刻、用反應離子刻蝕(RIE)方法圖形化Si3N4和SiO2層，刻出下電極壓焊塊和對準符號窗口；(5)在硅襯底上用常壓化學氣相淀積法(APCVD)淀積上一層PSG，作為犧牲層；(6)第一次光刻PSG，用RIE圖形化PSG，不刻穿PSG，刻出以后長多晶硅支撐柱的凹坑；(7)第二次光刻PSG，用RIE圖形化PSG，刻穿PSG層；(8)在硅襯底上用LPCVD法淀積上一層多晶硅；(9)多晶硅摻磷；(10)在硅襯底上用LPCVD法淀積上一層PSG；(11)退火去除內應力；(12)去除表面的PSG；(13)在硅襯底上用LPCVD法淀積上一層Si3N4；(14)光刻、用RIE法圖形化Si3N4，作為多晶硅-氮化硅復合微梁的上層；(15)光刻、用RIE法圖形化多晶硅，刻出微梁、上電極、上電極引線、上電極壓焊塊、上下電極隔離圈；(16)用BHF去除表面外露的PSG，并且部分鉆蝕PSG；(17)在硅襯底上甩SU8膠，光刻SU8膠，刻出微鏡部分和光纖定位槽部分；(18)在硅襯底上濺射Cr-Au層，作為微鏡反射面和上、下電極的壓焊塊；(19)進行劃片；(20)犧牲層腐蝕，把PSG層腐蝕掉，從而釋放多晶硅-氮化硅復合梁和微鏡；(21)用去離子水漂洗、烘干；2)芯片封裝過程為(1)、把芯片用低應力膠粘接在金屬封裝外殼的基座上；(2)、把光纖從光纖套筒中穿入；(3)、用膠水把光纖和光纖套筒固定起來；(4)、去除伸出光纖套筒的光纖上的披覆層；(5)、用固定螺母把光纖套筒固定在金屬封裝外殼的側壁上；(6)、把裸光纖用膠固定在芯片的光纖定位槽中；(7)、利用引線鍵合工藝，由金引線把芯片上的壓焊塊和金屬封裝外殼基座上的外引線鍵合連接起來；(8)、把金屬封裝外殼的上蓋和金屬封裝外殼的基座焊接起來；(9)、把光纖和光纖活動連接器連接起來。
全文摘要
本發(fā)明屬于光纖通訊中微光學信息處理技術領域,包括芯片、金外線、金屬封裝外殼及帶尾纖的光纖活動連接器,該芯片由硅襯底,入射、出射光纖,制作在硅襯底上由多晶硅－氮化硅復合微梁支撐的微鏡,位于該微梁上的上電極和位于絕緣介質膜之下的下電極所組成。本發(fā)明具有結構簡單,制造方便,能夠實現(xiàn)自組裝和自校準,光功率損失小,開關時間短,串擾小,耐沖擊、振動,驅動電壓低,能耗低,使用方便等諸多優(yōu)點,易于推廣應用。
文檔編號G02B6/35GK1258851SQ00100148
公開日2000年7月5日 申請日期2000年1月14日 優(yōu)先權日2000年1月14日
發(fā)明者葉雄英, 卜敏強, 周兆英, 何日暉 申請人:清華大學