專利名稱：基于鍵合技術(shù)的集成光學(xué)干涉儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種光學(xué)干涉儀，特別是一種基于鍵合技術(shù)的集成光學(xué)干涉儀，屬于微細(xì)加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著MEMS技術(shù)的迅速發(fā)展，各種光學(xué)器件也逐漸向微型化和集成化的方向發(fā)展。光學(xué)干涉儀是一種用來(lái)測(cè)量光學(xué)表面的位移與變形的干涉計(jì)量?jī)x器。它利用激光作為待測(cè)表面的信息載體，以干涉條紋的形式在電視監(jiān)視器上顯示出試件表面位移或變形的等值線條紋，可以用于高靈敏度位移傳感器，形貌測(cè)定，折射率測(cè)定，面內(nèi)位移，振動(dòng)分析及材料或構(gòu)件的無(wú)損檢測(cè)等方面。由于傳統(tǒng)的光學(xué)干涉儀由激光器，分光棱鏡，隔離器，反射鏡等構(gòu)成，故體積較大，需要對(duì)準(zhǔn)，所以集成光學(xué)干涉儀的研究引起了科研人員的注意。經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，R.Sawada等人在1997的MEMS會(huì)議上(R.Sawada，etal.Integrated Micro-laser Displacement Sensor.Proc.IEEE10th Int.Workshop on Micro Electro Mechanical Systems(MEMS97)，pp.19-24(Nagoya，Japan，1997)提出了一種集成干涉儀的結(jié)構(gòu)。它主要由激光二極管，波導(dǎo)，半反射鏡，檢測(cè)二極管等組成。這種集成的結(jié)構(gòu)僅僅是利用波導(dǎo)技術(shù)和光反饋技術(shù)將傳統(tǒng)的兩臂干涉儀進(jìn)行微型化，所以所需的部件比較多，從而造成各個(gè)部件間對(duì)準(zhǔn)復(fù)雜。另外，從性能上來(lái)說(shuō)，由于波導(dǎo)和外部目標(biāo)間的耦合損失大，導(dǎo)致信號(hào)很小，數(shù)值在納安(nA)量級(jí)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于鍵合技術(shù)的集成光學(xué)干涉儀，本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有技術(shù)作了進(jìn)一步改進(jìn)，省略了現(xiàn)有技術(shù)中的參考反射鏡和分光器，使其結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)潔，并使其采用鍵合技術(shù)來(lái)集成光學(xué)干涉儀，集成光學(xué)干涉儀構(gòu)造關(guān)鍵部件采用了超薄薄膜光電二極管，解決了背景技術(shù)中存在的問題。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明主要包括微光學(xué)透鏡、隔離器、超薄薄膜光電二極管，其連接方式為微光學(xué)透鏡在最上層，中間為隔離器，下層為超薄薄膜光電二極管，這三層通過(guò)鍵合連接。微光學(xué)透鏡、隔離器、超薄薄膜光電二極管分別為陣列形式，然后采用鍵合技術(shù)連接，實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。
由于超薄薄膜光電二極管非常薄的原因，只有一小部分入射光被吸收，剩下的大部分光是透射光，這樣一來(lái)可把分光器省略掉。光的大部分穿過(guò)薄膜光電二極管的活性層。在設(shè)計(jì)中，估計(jì)吸收率小于30％，入射光的70％穿過(guò)薄膜光電二極管。參照面就是入射光的波面，這樣又把參照光的反射鏡省略掉。入射光束照射到可移動(dòng)的反射鏡上，并反射進(jìn)入薄膜光電二極管。透射光和反射光相互疊加產(chǎn)生駐波。當(dāng)超薄薄膜光電二極管正好在駐波節(jié)點(diǎn)上時(shí)，輸出信號(hào)最小。輸出信號(hào)大小取決于超薄薄膜光電二極管和反射鏡的相對(duì)位置。利用駐波作為標(biāo)準(zhǔn)可由干涉信號(hào)測(cè)量光電二極管和反射鏡的相對(duì)位置。光學(xué)隔離器用來(lái)消除反射回來(lái)的光。為了獲得足夠的對(duì)駐波的空間分辨率，超薄薄膜光電二極管活性層的厚度應(yīng)滿足mλ/4n(m＝1，3，5…，λ為光波波長(zhǎng)，n為自然數(shù))，但為了透光性，不能很厚。由于很薄的薄膜層中很難沿縱軸方向集成光電二極管的p-n結(jié)，因此，在硅片上沿橫軸方向集成光電二極管的p-n結(jié)。其制作流程是首先用直接鍵合方法將石英基板和硅片鍵合起來(lái)，然后，將硅片減薄到60nm，接著用光刻方法開出梳狀窗口，通過(guò)窗口進(jìn)行砷和硼離子注入，以制成p-n結(jié)，然后，淬火和沉積SiO2薄膜，最后，制作鋁電極而完成工藝。
本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，和其它集成光學(xué)干涉儀相比，它既沒有參考反射鏡又沒有分光器，所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。解決了集成光學(xué)干涉儀難對(duì)準(zhǔn)，加工工藝復(fù)雜，信號(hào)小的缺點(diǎn)。另外，本發(fā)明的測(cè)量范圍可達(dá)激光的相干長(zhǎng)度。


圖1本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明主要包括微光學(xué)透鏡1、隔離器2、超薄薄膜光電二極管3，其連接方式為微光學(xué)透鏡1在最上層，中間為隔離器2，下層為超薄薄膜光電二極管3，這三層通過(guò)鍵合連接。微光學(xué)透鏡1、隔離器2、超薄薄膜光電二極管3分別為陣列形式，然后采用鍵合技術(shù)連接。
超薄薄膜光電二極管3采用橫向PN結(jié)的結(jié)構(gòu)，在硅片上沿橫軸方向集成光電二極管的p-n結(jié)。
超薄薄膜光電二極管3中活性層的厚度滿足mλ/4n，其中m＝1，3，5…，λ為光波波長(zhǎng)，n為自然數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種基于鍵合技術(shù)的集成光學(xué)干涉儀，主要包括微光學(xué)透鏡(1)、隔離器(2)、超薄薄膜光電二極管(3)，其特征在于，其連接方式為微光學(xué)透鏡(1)在最上層，中間為隔離器(2)，下層為超薄薄膜光電二極管(3)，這三層通過(guò)鍵合連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鍵合技術(shù)的集成光學(xué)干涉儀，其特征是，微光學(xué)透鏡(1)、隔離器(2)、超薄薄膜光電二極管(3)分別為陣列形式，然后采用鍵合技術(shù)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于鍵合技術(shù)的集成光學(xué)干涉儀，其特征是，超薄薄膜光電二極管(3)中活性層的厚度滿足mλ/4n，其中m＝1，3，5…，λ為光波波長(zhǎng)，n為自然數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于鍵合技術(shù)的集成光學(xué)干涉儀，其特征是，超薄薄膜光電二極管(3)采用橫向PN結(jié)的結(jié)構(gòu)，在硅片上沿橫軸方向集成光電二極管的p-n結(jié)。
全文摘要
一種基于鍵合技術(shù)的集成光學(xué)干涉儀，屬于微細(xì)加工領(lǐng)域。本發(fā)明主要包括微光學(xué)透鏡、隔離器、超薄薄膜光電二極管，其連接方式為微光學(xué)透鏡在最上層，中間為隔離器，下層為超薄薄膜光電二極管，這三層通過(guò)鍵合連接。本發(fā)明和其它集成光學(xué)干涉儀相比，它既沒有參考反射鏡又沒有分光器，所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，解決了集成光學(xué)干涉儀難對(duì)準(zhǔn)，加工工藝復(fù)雜，信號(hào)小的缺點(diǎn)。另外，本發(fā)明的測(cè)量范圍可達(dá)激光的相干長(zhǎng)度。
文檔編號(hào)G01B9/02GK1456861SQ03128928
公開日2003年11月19日 申請(qǐng)日期2003年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月29日
發(fā)明者李以貴, 宋康, 陳水良, 宓曉宇 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)