[發明專利]MEMS光纖氫氣傳感器及形成方法

在審

• 申請號: 202211327582.5
• 申請日: 2022-10-27
• 公開（公告）號: CN115684088A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 龍亮;郭智慧;鐘少龍;郭涼杰
• 申請（專利權）人: 上海拜安傳感技術有限公司
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45;G01N21/01;G01L1/24;B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 上海思捷知識產權代理有限公司 31295
• 代理人: 羅磊

1.一種MEMS光纖氫氣傳感器，其特征在于，包括：

鈀膜，用于吸收氫氣；

支撐薄膜，用于支撐所述鈀膜，所述支撐薄膜包括相對的第一面和第二面以及連接在所述第一面和第二面之間的側面，所述鈀膜位于所述支撐薄膜的第一面；

形變梁，連接在所述支撐薄膜的側面上，所述形變梁受力能產生形變；

框架，用于支撐所述形變梁，所述框架的第一端與所述形變梁連接；

第一反射膜，位于所述支撐薄膜的第二面；

支撐結構，具有通孔，所述框架的第二端設置在所述支撐結構的表面；

第二反射膜，位于所述通孔內，所述第二反射膜與所述第一反射膜相對并且對準所述第一反射膜，所述第一反射膜和所述第二反射膜之間形成FP腔體，并且所述第一反射膜和所述第二反射膜之間的距離為FP腔體的腔長；以及

檢測光纖，用于向所述FP腔體發射激光，以及接收從所述FP腔體反射的激光。

2.如權利要求1所述的MEMS光纖氫氣傳感器，其特征在于，所述形變梁為長方體的形狀，所述形變梁的一端連接在所述支撐薄膜的側面，另一端連接在所述框架上。

3.如權利要求1所述的MEMS光纖氫氣傳感器，其特征在于，所述支撐薄膜具有四個側面，每個所述側面均至少連接一個形變梁，每個所述側面連接的形變梁的數量相同。

4.如權利要求1所述的MEMS光纖氫氣傳感器，其特征在于，所述第一反射膜的軸線和所述第二反射膜的軸線重合。

5.如權利要求1所述的MEMS光纖氫氣傳感器，其特征在于，所述通孔的徑向與所述第二反射膜的軸線重合。

6.如權利要求1所述的MEMS光纖氫氣傳感器，其特征在于，所述檢測光纖位于所述通孔內。

7.如權利要求1所述的MEMS光纖氫氣傳感器，其特征在于，所述第二反射膜位于所述檢測光纖的端面。

8.如權利要求1所述的MEMS光纖氫氣傳感器，其特征在于，所述第一反射膜包括復合介質膜或者金屬膜；所述第二反射膜包括復合介質膜。

9.一種形成于1權利要求1～8任一項所述的MEMS光纖氫氣傳感器的形成方法，其特征在于，包括：

提供SOI硅片，所述SOI硅片包括自下而上形成的襯底硅、埋層氧化層和頂層硅；

刻蝕所述頂層硅，形成圖案化的頂層硅，所述圖案化的頂層硅從內向外依次分為第一部分、第二部分和第三部分，所述第一部分和第二部分分別形成支撐薄膜和形變梁，所述支撐薄膜包括相對的第一面和第二面；

刻蝕所述襯底硅，以形成通孔，所述通孔內露出所述埋層氧化層，剩余的所述襯底硅形成支撐結構；

去除支撐薄膜和形變梁下方的所述埋層氧化層，所述通孔露出所述支撐薄膜的第二面，剩余的所述埋層氧化層和所述第三部分共同形成框架；

通過所述通孔在所述支撐薄膜的第二面上形成第一反射膜；

在所述支撐薄膜的第一面形成鈀膜；

提供檢測光纖，在所述檢測光纖的端面形成第二反射膜；以及

將所述檢測光纖和所述第二反射膜安裝在所述通孔內，以使得所述第二反射膜與所述第一反射膜相對并且對準所述第一反射膜，所述第一反射膜和所述第二反射膜之間形成FP腔體，并且所述第一反射膜和所述第二反射膜之間的距離為FP腔體的腔長。

10.如權利要求9所述的MEMS光纖氫氣傳感器的形成方法，其特征在于，通過氫氟酸濕法刻蝕或氣相腐蝕的方法去除支撐薄膜和形變梁下方的所述埋層氧化層。

11.如權利要求9所述的MEMS光纖氫氣傳感器的形成方法，其特征在于，在所述支撐薄膜的第一面形成鈀膜的方法包括：

通過磁控濺射的方法，在所述支撐薄膜的第一面沉積金屬鈀薄膜；

刻蝕所述金屬鈀薄膜，以形成鈀膜。