光波导压力传感器,就是集成硅微机械光压力传感器,它利用MEMS加工技术,将传输、获取信息的光波导以及具有良好机械性能的硅膜和光电转换PN结光电探测器集成
一块三维硅基片上。这种传感器具有灵敏度高、抗干扰能力强、自身无需电源、防爆、成本低和可靠性高等优点。它特别适于在特殊的环境中应用。光波导压力传感器的结构如图15-15所示。
该光波导压力传感器是将硅弹性膜、脊形光波导和光电探器一体化集成在一块三维硅基片上,因此必须考虑到三者制造工艺的特点及其工艺的兼容性。设计选用的材料是N型（100)双面抛光硅片,电阻率为15~20 Ω·m,厚度为200 μm左右。在硅片上用双面对准光刻与常规的集成电路工艺相结合,并配以正面和背面的各向异性腐蚀技术,从而制作成集成硅微机械光波导压力传感器。其主要工艺流程如图15- 16所示。
A.硅片双面同时热生长 300 nm的SiO2 ,正面光刻,用KOH加适量异丙醇 进行各向异性腐蚀 ,形成敏感弹性硅膜 表面与光电探测器的一定高差和固定输入光纤的V型槽。
B.去掉原热生长的SiO2后,重新双面生长 2μm厚的优质SiO2层。
C.正面光刻,扩散生长一层3~4 μm的重挨杂硼,光刻出PN结光电探测器的引出孔，蒸镀,反刻,完成光电探测器的制作。
D.用LPCVD法在晶体上表面先淀积一层2μm厚的优质 PMMA,控制其折射率为N=1. 48,再淀积一层2μm厚的NOA ,控制其折射率为1. 55。
E. 正面光刻,腐蚀形成NOA - PMMA - SiO2结构的兰形光波导。
F.用LPCVD双面淀积一层优质 膜做保护层。
G. 背面光刻,各向异性腐蚀 ,形成敏感弹性硅膜。
H. 等离子刻亿去掉保护膜 Si3N4 ,完成集成硅微机械光压力传感器芯片的制造。
I.测试 ,完成传感器的封装。
