光强调制芯片及其制造方法、光学传感器与定位系统技术方案

本申请公开了一种光强调制芯片及其制造方法、光学传感器与定位系统，涉及半导体技术领域。光强调制芯片包括二氧化硅层、第一基底层、第二基底层与金属反射层。第一基底层具有相对的第一表面与第二表面，且通过第二表面与二氧化硅层连接；第二基底层与第一基底层分别设于二氧化硅层的相对两侧；二氧化硅层为环状结构，以在第一基底层与第二基底层之间形成调制空腔；金属反射层设于第一表面，用于输出经过强度调制后、指定波段的光；第二基底层具有相对的第三表面与安装表面，安装表面相对于第三表面具有预设倾角，预设倾角为指定波段的光通过滤波片后与滤波片的中心轴线形成的锐角。故本申请具有耦合效率高、提升光学传感器感应灵敏度的优点。灵敏度的优点。灵敏度的优点。

【技术实现步骤摘要】
光强调制芯片及其制造方法、光学传感器与定位系统


[0001]本申请涉及半导体的
，具体而言，涉及一种光强调制芯片及其制造方法、光学传感器与定位系统。

技术介绍

[0002]MEMS（Micro
‑
Electro
‑
Mechanical System，微机电系统）传感器具有微型化，智能化，高集成化等特点，具有批量生产、成本低廉的优势。其中，光学MEMS传感器由于自身的抗电磁干扰性能卓越，在现有技术中广泛应用于航空航天，特高压，高铁桥梁等强电磁干扰环境中，逐渐成为电学MEMS器件的优选替代品。
[0003]根据光学传感器内部的双纤准直器所输出光线的偏转角度，传感器内部用于光强调制的振镜芯片需要做出同步调整，以使振镜芯片的接收面与输出光线尽量垂直。现有技术中技术人员通常采用将带有倾角的微小垫片粘接于芯片底部等方式调整振镜芯片的摆放角度。当传感器使用时间较长、或受到外界环境影响发生震动等异常情况时，振镜芯片的摆放角度容易因垫片等辅助调整元件的移动、脱落或磨损发生改变，这会造成传感器耦合性能降低甚至失效的问题。
[0004]此外，现有技术中用于功率调制的光学传感器无法简单串联，通常需要光源、光学传感器以及接收器一一对应组成定位系统，该类定位系统也对应存在制造成本较高、结构复杂、不利于维护管理等缺陷。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种光强调制芯片及其制造方法、光学传感器与定位系统，其通过倾斜的安装表面提高光强调制芯片的耦合效率，有效改善了光强调制芯片与光学传感器的性能与功效。
[0006]本申请的实施例是这样实现的：本申请实施例第一方面提供了一种光强调制芯片，包括二氧化硅层、第一基底层、第二基底层以及金属反射层。其中，第一基底层具有相对的第一表面与第二表面，第一基底层通过第二表面与二氧化硅层连接；第二基底层与第一基底层分别设于二氧化硅层的相对两侧；二氧化硅层为环状结构，以在第一基底层与第二基底层之间形成调制空腔；金属反射层设于第一表面，用于输出经过强度调制后、指定波段的光；第二基底层具有相对的第三表面与安装表面，安装表面相对于第三表面具有预设倾角，预设倾角为指定波段的光通过滤波片后、与滤波片的中心轴线形成的锐角。
[0007]于一实施例中，第一基底层包括支撑部与浮岛部；支撑部为环状结构，浮岛部设于支撑部的内侧，浮岛部与支撑部通过悬臂梁结构连接。
[0008]于一实施例中，第二基底层的中央设有多个均匀分布的通孔，通孔从安装表面延伸至第三表面。
[0009]于一实施例中，各个通孔的中轴线相互平行，且中轴线与第三表面垂直。
[0010]本申请实施例第二方面提供了一种光强调制芯片的制造方法，该方法包括：提供一个SOI晶圆，SOI晶圆包括位于中间层的二氧化硅层、以及位于二氧化硅层相对两侧的第一基底层和第二基底层；通过刻蚀方法刻蚀第一基底层，形成通过悬臂梁结构连接的支撑部与浮岛部；通过蒸镀方法在第一基底层上形成金属反射层；以金属反射层的外露表面作为参考基面，将SOI晶圆偏转预设倾角后，通过刻蚀方法刻蚀第二基底层，以形成安装表面；通过缓冲液去除二氧化硅层的中间区域，以在浮岛部与第二基底层之间形成调制空腔。
[0011]于一实施例中，在通过缓冲液去除二氧化硅层的中间区域之前，制造方法还包括：通过刻蚀方法，在第二基底层的中央区域形成多个均匀分布的通孔。
[0012]本申请实施例第三方面提供了一种光学传感器，包括滤波片、双纤准直器以及本申请第一方面及任一实施例提供的光强调制芯片。其中，滤波片用于筛选指定波段的光，滤波片还用于反射其它波段的光；光强调制芯片设于滤波片的一侧，且安装表面与滤波片的出射面相互平行，以使金属反射层接收垂直入射的、指定波段的光；双纤准直器设于滤波片的另一侧，双纤准直器用于返回经过强度调制的、指定波段的光。
[0013]于一实施例中，滤波片的入射面设于双纤准直器输出光的束腰位置，且入射面与双纤准直器的中心轴线垂直。
[0014]本申请实施例第四方面提供了一种定位系统，包括一个光源、多个本申请第三方面及任一实施例提供的光学传感器、分光器以及多个接收器。其中，所有的光学传感器串联、且位于端点的第一光学传感器与光源连接；一个光学传感器用于输出一个指定波段的、经过强度调制的光；分光器与第一光学传感器连接，分光器用于按照不同的指定波段分离光；各个接收器与分光器连接，一个接收器用于检测一个指定波段的光的强度；针对不同的指定波段，接收器与光学传感器一一对应。
[0015]于一实施例中，定位系统还包括环形器，环形器具有一个输入端与两个输出端，输入端与光源连接，一个输出端与第一光学传感器连接，另一个输出端与分光器连接。
[0016]本申请与现有技术相比的有益效果是：本申请通过带有预设倾角的安装表面实现光强调制芯片的稳固组装，以使传感器检测待测物理量时，指定波段的光可以垂直入射至金属反射层并在光强调制后反射，提高光强调制芯片的耦合效率；本申请还通过悬臂梁结构提高光学传感器的检测灵敏度与检测分辨率；本申请还通过第二基底层中央多个独立且相互平行的通孔起到良好的限位作用。
[0017]本申请所提供的定位系统，通过环形器与分光器将多个传感器串联于一体，仅需要一个光源即可实现定位系统中多个传感器对待测物理量的检测与定位，当待测物理量发生变化时，外界因素影响光学传感器中光强调制芯片对指定波段的光的强度调制，当经过强度调制的光经由环形器、分光器输送至与传感器对应的接收器时，接收器可以检测到光强发生显著变化的光、进而根据光的波段确定对应光学传感器。故本申请所提供的定位系统实现了光学传感器的串联且将光源缩减为一个，有效降低了定位系统的制造成本与生产成本。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对
范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0019]图1为本申请一实施例示出的光强调制芯片的整体结构示意图；图2为本申请一实施例示出的光强调制芯片的主视示意图；图3为本申请一实施例示出的光强调制芯片的剖面示意图；图4为本申请一实施例示出的光强调制芯片的制造方法的流程示意图；图5为本申请一实施例示出的SOI晶圆的结构示意图；图6为本申请一实施例示出的在第二基底层刻蚀通孔的示意图；图7为本申请一实施例示出的刻蚀第一基底层的示意图；图8为本申请一实施例示出的蒸镀金属反射层的示意图；图9为本申请一实施例示出的刻蚀第二基底层形成安装表面的示意图；图10为本申请一实施例示出的去除二氧化硅层中间区域的示意图；图11为本申请一实施例示出的光学传感器的结构示意图；图12为本申请一实施例示出的定位系统的结构示意图。
[0020]图标：1
‑
光强调制芯片；2
‑
光学传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光强调制芯片，其特征在于，包括：二氧化硅层；第一基底层，所述第一基底层具有相对的第一表面与第二表面，所述第一基底层通过所述第二表面与所述二氧化硅层连接；第二基底层，所述第二基底层与所述第一基底层分别设于所述二氧化硅层的相对两侧；所述二氧化硅层为环状结构，以在所述第一基底层与所述第二基底层之间形成调制空腔；金属反射层，所述金属反射层设于所述第一表面，用于输出经过强度调制后、指定波段的光；所述第二基底层具有相对的第三表面与安装表面，所述安装表面相对于所述第三表面具有预设倾角，所述预设倾角为所述指定波段的光通过滤波片后、与所述滤波片的中心轴线形成的锐角。2.根据权利要求1所述的光强调制芯片，其特征在于，所述第一基底层包括支撑部与浮岛部；所述支撑部为环状结构，所述浮岛部设于所述支撑部的内侧，所述浮岛部与所述支撑部通过悬臂梁结构连接。3.根据权利要求1所述的光强调制芯片，其特征在于，所述第二基底层的中央设有多个均匀分布的通孔，所述通孔从所述安装表面延伸至所述第三表面。4.根据权利要求3所述的光强调制芯片，其特征在于，各个所述通孔的中轴线相互平行，且所述中轴线与所述第三表面垂直。5.一种光强调制芯片的制造方法，其特征在于，包括：提供一个SOI晶圆，所述SOI晶圆包括位于中间层的二氧化硅层、以及位于所述二氧化硅层相对两侧的第一基底层和第二基底层；通过刻蚀方法刻蚀所述第一基底层，形成通过悬臂梁结构连接的支撑部与浮岛部；通过蒸镀方法在所述第一基底层上形成金属反射层；以所述金属反射层的外露表面作为参考基面，将所述SOI晶圆偏转预设倾角后，通过刻蚀方法刻蚀所述第二基底层，以形成安装表面；通过缓冲液去除所述二氧化硅层的中间区域，以在所述浮岛部与所述第二基...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓海，姜天昊，吴盟，
申请(专利权)人：欧梯恩智能科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：