[發明專利]可雙向扭轉的交錯梳齒靜電驅動可變光衰減器及制備方法

有效

• 申請號: 201310049078.8
• 申請日: 2013-02-07
• 公開（公告）號: CN103149684A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 秦明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G02B26/08
• 分類號: G02B26/08;B81B7/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種可變光衰減器及制備方法，具體來說，涉及可雙向扭轉的交錯梳齒靜電驅動可變光衰減器及制備方法。

背景技術

可變光衰減器(文中簡稱VOA)是光網絡中的一種重要的光纖無源器件,是組成光放大器的關鍵部件,在光纖通信系統中起到功率平衡的關鍵作用。微機電系統（文中簡稱：MEMS）可變光衰減器性能可靠,結構緊湊,造價低廉,易于批量生產,具有廣泛的發展前景。目前的MEMS可變光衰減器主要有微鏡結構，通過靜電驅動實現微鏡的上下偏轉。驅動結構有平板型和梳齒型，平板型難以實現線性控制，梳齒則需要上下交疊，上下梳齒的加工涉及對準和隔離等問題，因此工藝相對復雜，如果梳齒集中在一邊，可能造成結構不對稱，容易失衡。

發明內容

技術問題：本發明所要解決的技術問題是：提供一種可雙向扭轉的交錯梳齒靜電驅動可變光衰減器，該可變光衰減器結構簡單，可以實現雙向扭轉，并且可精確控制微鏡扭轉位置；同時，本發明還提供該可變光衰減器的制備方法，該制備方法簡單，可靠性高，且加工精度高。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種可雙向扭轉的交錯梳齒靜電驅動可變光衰減器，該可變光衰減器包括上部設有空腔的襯底、固定連接在襯底空腔中的四個固定梳齒單元、微鏡、四個活動梳齒單元、第一支桿、絕緣介質層、第一扭轉桿、第二支桿、第二扭轉桿，以及位于襯底上方的第一活動電極區和第二活動電極區，第一活動電極區和第二活動電極區分別與襯底之間固定連接氧化絕緣層，絕緣介質層分別嵌至在第一支桿中部、第一扭轉桿中部、第二支桿中部、第二扭轉桿中部和微鏡中部，第一支桿的一端固定連接在微鏡上，第一支桿的另一端通過第一扭轉桿固定連接在第一活動電極區上，第二支桿的一端固定連接在微鏡上，第二支桿的另一端通過第二扭轉桿固定連接在第二活動電極區上；第一支桿和第二支桿上分別固定連接兩個且沿第一支桿或第二支桿對稱布置的活動梳齒單元，活動梳齒單元位于固定梳齒單元的上方，且每個活動梳齒單元與一個固定梳齒單元相對應，每個活動梳齒單元中的活動梳齒與該活動梳齒單元相對應的固定梳齒單元中的固定梳齒交錯布置；微鏡、活動梳齒單元、第一支桿、第二支桿、第一扭轉桿和第二扭轉桿均處于懸空狀態。

上述的可雙向扭轉的交錯梳齒靜電驅動可變光衰減器的制備方法，該制備方法包括以下步驟：

步驟10）選取起始硅片：選取（100）晶向高摻雜襯底和硅膜的SOI硅片作為起始硅片；SOI硅片中部含有氧化絕緣層；

步驟20）采用熱氧化方法在起始硅片表面生長一層上氧化絕緣層，然后采用旋涂工藝在上氧化絕緣層表面覆蓋一層光刻膠層，采用光刻工藝，在光刻膠層上刻蝕第一孔，當刻蝕到上氧化絕緣層頂面時，利用氫氟酸溶液，腐蝕掉第一孔中的上氧化絕緣層，接著再采用干法感應耦合等離子體工藝，在硅膜中向下刻蝕第一孔，當刻蝕到氧化絕緣層頂面時，再利用氫氟酸溶液，腐蝕掉第一孔中的氧化絕緣層；隨后采用八氟化四碳氣體干法刻蝕工藝，在第一孔的壁面和底面上淀積保護層，最后采用離子轟擊，去掉位于第一孔底面上的保護層；

步驟30）采用干法感應耦合等離子體工藝，沿著第一孔向下刻蝕襯底，在襯底上形成第二孔；

步驟40）采用各向同性等離子干法刻蝕工藝，刻蝕位于第一孔下方的襯底，使第二孔的孔徑變寬；

步驟50）采用氫氟酸溶液腐蝕掉位于硅膜上方的上氧化絕緣層和位于第一孔壁面上的保護層，然后采用外延工藝，在第一孔中進行硅外延生長，封閉第二孔；

步驟60）采用干法感應耦合等離子體工藝，刻蝕硅膜，直至氧化絕緣層，形成刻蝕槽，然后采用熱氧化和低壓化學淀積方法，在該刻蝕槽內填充氧化硅絕緣介質，形成絕緣介質層；

步驟70）光刻衰減器部件：采用光刻板，對硅膜進行梳齒光刻，一直刻到襯底空腔底部，形成活動梳齒單元、固定梳齒單元、微鏡、第一支桿、第二支桿、第一扭轉桿、第二扭轉桿、第一活動電極區和第二活動電極區，制成可變光衰減器。

有益效果：與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：