FI125817B - Parannettu sähköisesti säädettävä Fabry-Perot-interferometri, välituote, elektrodijärjestely ja menetelmä sähköisesti säädettävän Fabry-Perot-interferometrin tuottamiseksi - Google Patents
Parannettu sähköisesti säädettävä Fabry-Perot-interferometri, välituote, elektrodijärjestely ja menetelmä sähköisesti säädettävän Fabry-Perot-interferometrin tuottamiseksi Download PDFInfo
- Publication number
- FI125817B FI125817B FI20095068A FI20095068A FI125817B FI 125817 B FI125817 B FI 125817B FI 20095068 A FI20095068 A FI 20095068A FI 20095068 A FI20095068 A FI 20095068A FI 125817 B FI125817 B FI 125817B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- mirror
- layer
- interferometer
- electrode
- fabry
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 22
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 title claims 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 37
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 32
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 20
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 16
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 15
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 14
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 6
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 3
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 claims description 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 120
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 14
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 8
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 5
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000006353 environmental stress Effects 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- KXNLCSXBJCPWGL-UHFFFAOYSA-N [Ga].[As].[In] Chemical compound [Ga].[As].[In] KXNLCSXBJCPWGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009429 electrical wiring Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
- G01J3/26—Generating the spectrum; Monochromators using multiple reflection, e.g. Fabry-Perot interferometer, variable interference filters
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/001—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on interference in an adjustable optical cavity
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/20—Filters
- G02B5/28—Interference filters
- G02B5/284—Interference filters of etalon type comprising a resonant cavity other than a thin solid film, e.g. gas, air, solid plates
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
Description
Parannettu sähköisesti säädettävä Fabry-Perot interfere»metri, välituote, ja menetelmä sähköisesti säädettävän Fabry-Perot interferometrin valmistamiseksi
Tekniikan ala
Keksintö koskee menetelmää sähköisesti säädettävän Fabry-Perot interferometrin aikaan saamiseksi, sähköisesti säädettävää Fabry-Perot interferometriä, välituotetta. Tarkemmin sanottuna keksintö koskee sähköisesti säädettäviä Fabry-Perot interferometrejä, jotka on valmistettu mikromekaanisella (MEMS) teknologialla. Keksinnön tekniikan ala on määritelty epäitsenäisten vaatimusten johdanto-osassa.
Tekniikan taustaa
Fabry-Perot interferometrejä käytetään esimerkiksi optisina suodattimina ja spektroskooppisissa sensoreissa. Fabry-Perot interferometri perustuu samansuuntaisiin peileihin, jolloin peilien väliseen aukkoon muodostuu Fabry-Perot ontelo. Fabry-Perot interferometrin päästökaistan aallonpituutta voidaan ohjata säätämällä peilien välinen etäisyys, ts. aukon leveys. Säätö tehdään tavallisesti sähköisesti. Fabry-Perot interferometrien valmistamisessa on yleistä käyttää mikro-mekaanista teknologiaa. Tällainen ratkaisu on selitetty esim. patenttijulkaisussa FI95838. Tekniikan tason mukainen mikromekaanisen interferometrin rakenne sisältää tavallisesti piikerroksia, jolloin sähköä johtavat kerrokset ja heijastavat kerrokset on seostettu. Liikkuva peili on saatu aikaan poistamalla uhrautuva pii-dioksidikerros, joka kerros on alun perin muodostettu kahden peilikerroksen väliin. Liikkuvan peilin positiota säädetään johtamalla jännite peilirakenteisiin sisältyviin elektrodeihin.
Mikromekaaninen valmistusteknologia mahdollistaa interferometrien sarjatuotannon. Tekniikan tason mukaisiin interferometrien ja näiden komponenttien tuotan-toratkaisuihin liittyy kuitenkin joitakin epäkohtia.
Piikerrosten seostaminen vaatii ioniseostusvälineistön käyttöä, joka on kallis välineistö ja lisää tuotantokustannuksia. Toinen ongelma liittyy uhrautuvan kerroksen poistamiseen peilien välistä. Tekniikan tason menetelmissä poistaminen on erillinen prosessi, joka tulee tehdä ennen kuin interferometrit voidaan leikata irti puolijohdekiekoista ja koteloida. Tällainen erillinen prosessi monimutkaistaa tuo tantoprosessia. Lisäksi interferometrien leikkaaminen, kotelointi ja kuljettaminen vaativat erityistä käsittelyä liikkuvan, vapautetun peilin vuoksi. Vapautettu peili on herkkä ympäristörasituksille, kuten fyysiselle paineelle, lämpötilan tai ilmankosteuden muutoksille, saasteille jne.
Interferometrien suhteellisten suurten tuotantokustannusten johdosta niitä ei ole voitu käyttää massatuotantosovelluksissa, joissa kustannusmääräykset ovat ehdottomia.
Tekniikan tason teknologian lisäepäkohta liittyy kykenemättömyyteen saada aikaan aukko lyhyellä etäisyydellä peilien väliin. Tämä johtuu märkäetsausproses-sista, jolloin kapeiden aukkojen muodostaminen on vaikeaa. Lisäksi kun Fabry-Perot interferometrit on saatu aikaan näkyvää ja ultraviolettivaloa varten, tulee optisten kerrosten olla ohuita. Ohuet kalvot ovat usein epäyhtenäisiä ja sisältävät huokosreikiä. Tällaiset kalvot vahingoittuvat helposti märkäetsauksen aikana. Tämän vuoksi tekniikan tason mukainen teknologia ei sovellu sähköisesti säädettävien Fabry-Perot interferometrien tuottamiseen lyhyitä aallonpituuksia, kuten näkyvää aluetta ja ultraviolettialuetta, varten.
Keksinnön yhteenveto
Esillä olevan keksinnön tavoitteena on välttää tekniikan tason epäkohdat tai lieventää niitä.
Keksinnön tavoitteeet saavutetaan valmistamalla sähköisesti säädettävä Fabry-Perot interferometri patenttivaatimuksen 1 mukaisesti ratkaisulla, jossa käytetään polymeeriä uhrautuvan kerroksen aikaan saamiseksi sähköisesti säädettävän Fabry-Perot interferometrin peilien väliin. Tällä keksinnöllisellä ratkaisulla on mahdollista välttää edellä mainitut tekniikan tasoon liittyvät ongelmat.
Peilikerros, joka on kasvatettu uhrautuvan kerroksen muodostamisen jälkeen, on tavallisesti tehty prosessissa, jolloin uhrautuvan kerroksen lämpötila ei ylitä polymeerimateriaalin lasisiirtymälämpötilaa. Polymeerimateriaalin lasisiirtymälämpöti-la on lämpötila-arvo, jonka yläpuolella polymeerimateriaalin rakenteesta tulee epätasaista ja rakenteen epämuodostumia esiintyy yleisesti.
Eräs esimerkki hyödyllisestä prosessista peilikerroksen kasvattamiseksi on atomi kerroskasvatus (ALD) teknologia, jolloin käytetty lämpötila on alle polymeerisen uhrautuvan kerroksen lasisiirtymälämpötilan. Erään edullisen suoritusmuo- don mukaisesti peilein elektrodit muodostetaan käyttämällä sopivan metallin, kuten alumiinin, kuparin, kullan tai platinan, sputterointia tai höyrystämistä.
Keksinnön mukainen menetelmä sähköisesti säädettävän Fabry-Perot interfero-metrin tuottamiseksi, jossa - muodostetaan substraatti, - muodostetaan substraatin päälle ensimmäinen peilirakenne, - muodostetaan toinen, liikkuvan peilin rakenne, jolloin ensimmäinen ja toinen peilirakenne käsittävät ensimmäisen ja toisen peilin, jotka ovat oleellisesti samansuuntaiset, - muodostetaan Fabry-Perot ontelo ensimmäisen ja toisen peilin välille, jolloin ontelon muodostaminen käsittää uhrautuvan kerroksen muodostamisen ensimmäisen ja toisen peilirakenteen välille ennen toisen peilirakenteen muodostamista ja uhrautuva kerros poistetaan toisen peilirakenteen muodostamisen jälkeen, - muodostetaan elektrodit peilien välisen etäisyyden sähköiseksi ohjaamiseksi, jolloin uhrautuvana kerroksena käytetään polymeerimateriaalia.
Keksinnön mukainen sähköisesti säädettävä Fabry-Perot interferometri on esitetty patenttivaatimuksessa 14.
Keksinnön erään suoritusmuodon mukainen Fabry-Perot interferometri käsittää - substraatin, - substraatin päällä olevan ensimmäisen peilirakenteen, - toisen, liikkuvan peilin rakenteen, jolloin ensimmäinen ja toinen peilirakenne käsittävät ensimmäisen ja toisen peilin, jotka ovat oleellisesti samansuuntaiset, - ensimmäisen ja toisen peilin välissä olevan Fabry-Perot ontelon, jolloin ontelo on muodostettu tekemällä uhrautuva kerros ensimmäisen peilirakenteen päälle ennen toisen peilirakenteen muodostamista ja poistamalla ainakin osittain uhrautuva kerros toisen peilirakenteen muodostamisen jälkeen, - elektrodit peilien välisen etäisyyden sähköiseksi ohjaamiseksi, jolloin ontelo on tehty uhrautuvalla kerroksella, joka käsittää polymeerimateriaalia.
Keksinnön mukaisen sähköisesti säädettävän Fabry-Perot interferometrin välituote on esitetty patenttivaatimuksessa 27.
Keksinnön mukainen mikromekaaninen komponentti, jossa komponentissa on ensimmäinen osa ja toinen osa, joka toinen osa on siirrettävissä suhteessa ensimmäiseen osaan, jossa komponentissa on ensimmäinen elektrodi ensimmäisessä osassa ja toinen elektrodi toisessa osassa ja jolloin liikkuvan toisen osan positiota ohjataan käyttämällä ensimmäisen ja toisen elektrodin välissä jännitettä mainittujen ensimmäisten ja toisten elektrodien muodostaessa ensimmäisen kapasitanssin, tunnettu siitä, että ensimmäisessä osassa on kolmas elektrodi, jolloin toisten ja kolmansien elektrodien välissä on toinen kapasitanssi, jolloin ensimmäiset ja toiset kapasitanssit on kytketty sarjaan, ja AC-jännite, jota on käytetty ensimmäisten ja toisten elektrodien välissä, sovitetaan muodostamaan ohjaus-jännite ensimmäisen kapasitanssin yli toisen, liikkuvan osan position määrittämiseksi.
Keksinnön eräitä edullisia suoritusmuotoja on selitetty epäitsenäisissä vaatimuksissa.
Keksinnöllä voidaan saavuttaa huomattavia etuja verrattuna tekniikan tason ratkaisuihin. Uhrautuva kerros voidaan poistaa kuivaetsauksella ja tämä voidaan tehdä sirujen irti leikkaamisen jälkeen ja myös sirujen koteloimisen jälkeen. Tämä mahdollistaa yksinkertaiset leikkaus-ja pakkausmenetelmät, koska liikkuvaa peiliä ei tarvitse vapauttaa tässä vaiheessa, eikä se ole tämän vuoksi herkkä ympä-ristörasituksille, kuten fyysiselle paineelle, lämpötilan tai ilmankosteuden muutoksille, saasteille jne. Interferometrejä voidaan lisäksi kuljettaa normaaleilla kuljetustavoilla, koska liikkuvat peilit voidaan vapauttaa kuljetuksen jälkeen.
Lisäksi tuotannossa ei ole välttämätöntä käyttää monimutkaista ja kallista io-niseostusvälineistöä. Näin ollen on mahdollista käyttää yksinkertaisempaa kom-ponenttituotantolinjaa, jolloin tuotantokustannukset voidaan saada huomattavan alhaiseksi massatuotantoa varten. Tämän seurauksena keksinnön mukaisia in-terferometreja voidaan käyttää uusissa kuluttajasovelluksissa, joissa tuotantomäärät ovat suuria ja tuotantokustannusten tulee olla erittäin pieniä.
Kun uhrautuva kerros poistetaan kuivaetsaamalla happiplasman avulla liikkuvan peilien läpireikien kautta, voidaan käyttää ohutta uhrautuvaa kerrosta. Näin peilien väliin voidaan saada aikaan pieni aukko ja voidaan saada aikaan sähköisesti säädettäviä Fabry-Perot interferometrejä lyhyille aallonpituuksille. Esimerkiksi on mahdollista saada aikaan interferometrejä ultraviolettialuetta varten, mikä ei ole ollut mahdollista tekniikan tason teknologialla.
Eräässä keksinnön edullisessa suoritusmuodossa toinen, liikkuva peilirakenne käsittää ainakin yhden kerroksen, joka on kasvatettu olosuhteissa, joissa uhrautuvan kerroksen lämpötila pysyy polymeerimateriaalin lasisiirtymälämpötilan alapuolella.
Keksinnön eräässä suoritusmuodossa liikkuvan peilirakenteen elektrodit on peitetty sähköä eristävällä tai puolieristävällä optisella kerroksella (kerroksilla), joka suojaa elektrodeja ja estää vastaelektrodien sähköoikosulut. Mikäli elektrodipin-nan peittämiseksi käytetään sähköisesti puolieristävää kerrosta, kuten Ti02, se myös estää varautumistapahtumat elektrodien pinnoilla. Optisen kerroksen varaus voi aiheuttaa peilin ohjatun position epätarkkuutta.
Keksinnön erään piirteen mukaan yksi elektrodeista on sähköisesti kelluva. Tämä mahdollistaa vaihtoehtoisen jännitteen käytön interferometrin säätämiseksi, eikä ole tarpeellista saada aikaan johtimia liikkuvaan peiliin peilien välisen aukon ohjaamiseksi. Tällainen kelluva elektrodirakenne voi olla edullinen myös sähköisesti säädettävissä Fabry-Perot interferometreissa, joissa on käytetty uhrautuvana kerroksena muuta materiaalia kuin polymeeriä. Kelluvaa elektrodirakennetta voidaan käyttää myös muissa komponenteissa kuin interferometreissa, kuten säädettävinä kondensaattoreina.
Keksinnön eräässä suoritusmuodossa peilirakenteilla on lisäelektrodeja peilin välisen aukon leveyden kapasitiiviseksi mittaamiseksi. Tällaista mittaustietoa voidaan käyttää palautteena interferometrien ohjaamisessa.
Keksinnön eräässä suoritusmuodossa interferometri on integroitu säteilyilmaisi-men kanssa, jolloin ilmaisin voidaan muodostaa interferometrin piisubstraatille. Tämä mahdollistaa pienikokoisen, luotettavan ja edullisen spektrometrin tuottamisen.
Keksinnön mukaiset interferometrit voidaan suunnitella minkä tahansa säteilyn hyödyntämistä varten optisella alueella; näkyvän valon, ultravioletti (UV) säteilyn, lähi-infrapunasäteilyn (NIR) ja infrapunasäteilyn (IR). Ainoastaan substraatin ja peilirakenteiden materiaalien tulee olla läpinäkyviä käytettävää aallonpituutta varten.
Tässä patenttihakemuksessa termi “peili” tarkoittaa rakennetta, jossa on heijastava kerros.
Tässä patenttihakemuksessa termejä “säteily” tai “valo” käytetään tarkoittamaan mitä tahansa säteilyä aallonpituuksien optisella alueella.
Tässä patenttihakemuksessa ”aukon leveys” tarkoittaa peilien välistä etäisyyttä asianosaisessa positiossa.
Tässä patenttihakemuksessa “sähköisesti kelluva” tarkoittaa sitä, että kyseinen elektrodi ei ole sähköisesti kytketty mihin tahansa interferometrin toiminnalliseen potentiaaliin mukaan lukien maapotentiaalin.
Tässä patenttihakemuksessa ”uhrautuva kerros” tarkoittaa materiaalikerrosta, joka on ainakin osittain poistettu lopputuotteesta.
Tässä patenttihakemuksessa “puolieristävä” tarkoittaa resistiivisyyttä, jolla on arvo alueella 1*10-2...1*106 ohmimetriä.
Kuvioiden lyhyt esittely
Seuraavassa osassa keksinnön edullisia esimerkin omaisia suoritusmuotoja selitetään yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa
Kuvio 1a havainnollistaa keksinnön mukaisen esimerkillisen prosessin vuo-kaavion sähköisesti säädettävän Fabry-Perot interferometrin valmistamiseksi;
Kuvio 1b havainnollistaa keksinnön mukaisen esimerkillisen sähköisesti säädettävän Fabry-Perot interferometrin poikkileikkaukset sen jälkeen kun kuvion 1a esimerkilliset tuotantoprosessivaiheet ovat päättyneet;
Kuvio 2 havainnollistaa poikkileikkauksena esimerkin omaisen keksinnön mukaisen monoliittisen integroidun spektrometrin;
Kuvio 3 havainnollistaa päällyskuvan esimerkin omaisesta sähköisesti säädettävästä keksinnön mukaisesta Fabry-Perot interferometristä;
Kuvio 4a havainnollistaa esimerkillisen elektrodimallin;
Kuvio 4b havainnollistaa esimerkillisen vastaelektrodimallin;
Kuvio 5a havainnollistaa esimerkillisen elektrodirakenteen, jossa liikkuvan peilin elektrodi on sähköisesti kelluva; ja
Kuvio 5b havainnollistaa kuvion 5a elektrodirakennetta vastaavan piirin. Suoritusmuotojen yksityiskohtainen kuvaus
Kuvio 1 havainnollistaa menetelmädiagrammin keksinnön mukaisesta esimerk-kimenetelmästä sähköisesti säädettävän Fabry-Perot interferometrin valmistamiseksi. Kuvio 1b havainnollistaa kuvion 1a tiettyjen tuotantovaiheiden jälkeiset tuotteen poikkileikkaukset.
Tuotantomenetelmä alkaa puolijohdekiekon 100 muodostamisella vaiheessa 11. Puolijohdekiekon materiaali voi olla esim. valukvartsia. Seuraavassa vaiheessa 12 kerrokset 101-105, 108 muodostetaan ensimmäisen, kiinteän peilirakenteen muodostamiseksi substraatin päälle. Ensimmäinen peilirakenne voidaan valmistaa esim. kasvattamalla substraatin päälle seuraavat kerrokset titaanidioksidista Ti02 ja alumiinioksidista AI203 vaiheessa 12. Esimerkiksi kolmen titaanidioksidi-kerroksen 101, 103, 105 välissä voi olla kaksi kerrosta alumiinioksidia AI203 102, 104. Titaanidioksidikerrosten paksuus voi olla esim. 10 nm-2 pm, ja alumiinioksi-dikerrosten paksuus voi olla esim. 10 nm-2 pm. Kerrosten tosiasiallinen paksuus riippuu materiaaleista ja aallonpituuksien alueesta, jolla interferometrin tulee olla toiminnallinen. Kerrosten paksuus on tyypillisesti neljännes tai puolet säteilyn käytettävästä aallonpituudesta kyseisen kerroksen materiaalissa. Nämä kerrokset voidaan kasvattaa substraatin päälle esimerkiksi ALD-menetelmällä. ALD-menetelmän lämpötila voi olla esim. 100-300 oC. Koska uhrautuvaa kerrosta polymeeristä ei ole kuitenkaan saatu aikaan vielä tässä vaiheessa, voidaan myös käyttää vaihtoehtoisia menetelmiä, joissa käytetään korkeampia lämpötiloja.
Seuraavaksi vaiheessa 13 muodostetaan kerrokset ensimmäisen peilin elektrodeja varten. Kerros alumiinista 106 on sputteroitu Ti02-kerroksen 105 päälle. Al-kerroksen paksuus on esim. 10-100 nm. Tämä kerros alumiinista 106 saa aikaan ensimmäisen maskikerroksen elektrodia ja johtoverkostoa varten. Sputteroitu alumiinikerros on kuvioitu ja märkäetsattu kerroksen poistamiseksi vaadituista paikoista kuvioinnin ulkopuolelta. Tällä tavalla muodostetaan elektrodi 106 vaaditulla kuvioinnilla. Optinen Ti02-kerros 108 kasvatetaan sitten Al-kerroksen päälle esim. ALD-menetelmää käyttämällä. Tällaisen Ti02-kerroksen paksuus on esimerkiksi 10 nm-2 pm. Tämä on myös maskikerros, joka on kuvioitu ja märkäet- sattu kerroksen poistamiseksi vaadituissa paikoissa 110 kuvioinnin ulkopuolella, ts. elektrodikontaktialueiden sijainneista. Tämän jälkeen lisäkerros alumiinista 110 on sputteroitu kontaktien aikaan saamiseksi elektrodia varten. Toisen Al-kerroksen paksuus on esim. 100 nm - 2 pm. Alumiinikerros on kuvioitu ja etsattu alumiinin poistamiseksi vaadituista paikoista kuvioinnin ulkopuolella, ts. elektrodikontaktialueiden ulkopuolella.
Ensimmäisen peilin optisella alueella oleva ylin Ti02-kerros on siten tehty kahdesta optisesta kerroksesta 105, 108 ja elektrodi 106 on sijoitettu näiden kahden kerroksen väliin. Tällä tavalla elektrodin päälle on saatu aikaan suojaava kerros. Ti02-kerros johtaa jossain määrin sähköä, mikä estää varautumistapahtuman elektrodien pinnoilla. Ti02-kerroksen sähkön eristävyys on kuitenkin riittävä vaaditun eristyksen aikaan saamiseksi lateraalisuunnassa.
Vaiheessa 14 uhrautuva kerros polymeeristä 112 on saatu aikaan esimerkiksi painosorvausmenetelmällä. Tällainen kerros on myös kuvioitu maskikerrokseksi ja polymeeri on poistettu kuvioinnin ulkopuolella. Uhrautuva kerros määrittää Fabry-Perot ontelon. Uhrautuva kerros on polymeerimateriaalia ja uhrautuvan kerroksen paksuus on määritetty vaaditulla, interferometrin peilien välisellä etäisyydellä.
Seuraavissa vaiheissa 15-17 on muodostettu kerrokset toista, liikkuvaa peiliä varten. Vaiheessa 15 uhrautuvan kerroksen päälle on kasvatettu optinen kerros Ti02:sta 113 käyttämällä esim. ALD-menetelmää. Tällainen Ti02-maskikerros on etsattu ja kuvioitu, jolloin Ti02-kerros on poistettu vaadituista paikoista 114 kuvioinnin ulkopuolella elektrodikontaktien 110 alueella. Tällainen kerros toimii toisen peilin optisena kerroksena ja suojaavana kerroksena elektrodia varten. Tällainen kerros on edullisesti sähköä puolieristävä, jolloin se estää varautumistapahtuman valmiin rakenteen toisessa peilissä. Lisäksi se estää elektrodien oikosulun. Kerros on yhtenäinen ja sen vuoksi kuviointielektrodeja varten käytetty resisti voidaan poistaa, ilman että vahingoitetaan uhrautuvaa kerrosta polymeerimateriaalista.
Kerros alumiinista 115 on sputteroitu elektrodin aikaan saamiseksi. Tällaisen alumiinikerroksen paksuus on esim. 10 nm - 100 nm. Alumiininen maskikerros muodostaa interferometrin ylemmän, liikkuvan peilin elektrodin 115. Alumiinikerros on kuvioitu ja märkäetsattu alumiinin poistamiseksi vaadituista paikoista 116 kuvioinnin ulkopuolella.
Vaiheessa 17 toista peiliä varten on muodostettu optisia lisäkerroksia. Tässä voi olla esim. neljä optista lisäkerrosta, jolloin ensimmäinen ja kolmas kerros on tehty AI203:sta ja toinen ja neljäs kerros on tehty Ti02:sta. Tällaiset optiset kerrokset voidaan kasvattaa käyttämällä ALD-menetelmää. Edellä mainitut ALD-vaiheet voidaan prosessoida esimerkiksi 100-300 °C:n lämpötilassa. Muita vaihtoehtoisia kasvatusprosesseja voidaan myös käyttää, mutta kasvatusmenetelmän lämpötilan tulee olla tarpeeksi alhainen, jotta vältetään polymeerimateriaalin uhrautuvan kerroksen muodonmuutos. Ti02-kerroksen paksuus voi olla esim. 10 nm-2 pm, ja AI203-kerroksen paksuus voi olla esim. 10 nm-2 pm. Kerrosten tosiasiallinen paksuus riippuu materiaaleista ja aallonpituuksien alueesta, jolla interfero-metrin tulee olla toiminnallinen.
AI203-ja Ti02-kerrokset, jotka on tuotettu vaiheissa 15 ja 17, muodostavat mas-kikerroksen, joka on kuvioitu ja etsattu vaiheessa 18. Etsauksen avulla optiset kerrokset poistetaan elektrodien 121 sähkökontaktien yläpuolella. Kuviointia ja etsausta voidaan käyttää myös läpireikien aikaan saamiseksi toiseen peiliin. Näitä reikiä tarvitaan uhrautuvan kerroksen 112 poistamiseksi.
Vaiheessa 19 antiheijastava kerros esim. MgF2:sta 122, on kasvatettu piipuoli-johdekiekon pinnalle, joka sijaitsee vastapäätä edellä mainittuja interferometriker-roksia. Lopuksi vaiheessa 20 sirut leikataan irti ja uhrautuva polymeeri kuivaetsa-taan 02-plasmalla. Ylemmässä, toisessa peilirakenteessa on pienikokoisia reikiä reaktiivisen laadun päästämiseksi peilirakenteen läpi. Kun uhrautuva kerros poistetaan optisesta alueesta peilien välissä, muodostuu Fabry-Perot ontelo 123. Kuvio vaiheesta 20 esittää siten valmiin interferometrisirun. Interferometrisirut koteloidaan tämän jälkeen ja elektrodijohdot voidaan yhdistää. On myös mahdollista, että uhrautuvan kerroksen poisto tapahtuu koteloinnin jälkeen. Uhrautuva kerros voidaan tässä poistaa useassa vaiheessa: ennen kuin siru leikataan irti puolijoh-dekiekosta; sen jälkeen kun siru on leikattu irti puolijohdekiekosta mutta ennen sirun kotelointia; tai sirun koteloinnin jälkeen. Kun uhrautuvaa kerrosta ei ole poistettu ennen sirujen irti leikkaamista puolijohdekiekosta, voidaan käyttää normaaleja leikkausmenetelmiä, koska toinen peili ei ole herkkä ympäristörasituksil-le, kuten fyysiselle paineelle, lämpötilan tai ilmankosteuden muutoksille, saasteille jne.
Kuvio 2 havainnollistaa poikkileikkauksen keksinnön mukaisesta esimerkillisestä monoliittisesta integroidusta spektrometristä. Komponentilla on vastaavia kerroksia 101-122 kuin on selitetty kuvion 1b yhteydessä. Näin ollen komponentilla on Fabry-Perot interferometrin toiminnallisuus. Peilien heijastavat kerrokset on saatu aikaan kerroksilla 103 ja 118. Liikkuvan peilin elektrodi 115 on kytketty sähköisesti yhteen sähköliitännöistä 110. Alemman, kiinteän peilin elektrodit 106 on kytketty sähköisesti toiseen liitännöistä 110. Interferometrin ontelo on muodostettu välillä 123, josta uhrautuva polymeerikerros on poistettu. Uhrautuva kerros on kuivaetsattu esim. polttamalla happiplasman avulla toisen peilirakenteen pienten reikien läpi, josta peilirakenteesta tulee näin liikkuva. Polymeerikerros on poistettu interferometrin optisesta alueesta, jolloin liikkuvassa peilissä on reikiä. Poly-meerikerrosta ei ole kuitenkaan poistettu polymeerikerroksen reunoista 112. Jäljelle jäävä polymeerikerros liikkuvan ylemmän peilin ja alemman kiinteän peilin reunojen välissä toimii tukena liikkuvalle ylemmälle peilille. Polymeeri pitää liikkuvan peilin suorassa ja yhtenäisessä positiossa. Siten on edullista käyttää poly-meerikerrosta myös tukena liikkuvaa kerrosta varten, mutta mahdollinen vaihtoehto on myös tehdä tuki liikkuvaa peiliä varten laittamalla tukikerros liikkuvan peilin reunojen ylle ja yli. Tällainen tuki voi olla tehty esimerkiksi alumiinista.
Kuvion 2 komponentilla on myös säteilyn puolijohdeilmaisin ja komponentti antaa siten sähkösignaalin, joka on Fabry-Perot interferometrin läpäisseen säteilyn voimakkuuden funktio. Substraatti on tehty tässä suoritusmuodossa piistä ja ilmaisin on muodostettu käyttämällä p+ seostettua aluetta 231, n- seostettua aluetta 230 ja n+ seostettua aluetta 232 piisubstraatissa, kuten on esitetty kuviossa 2. Integroidun spektrometrin ilmaisin voi olla muodostettu pn-rajapinnaksi, PIN-ilmaisimeksi tai esimerkiksi CCD-kennoksi. Pn-rajapinta ja PIN-ilmaisin voi olla tehty esimerkiksi piistä, germaniumista tai indium-gallium-arsenidista.
Kuvio 3 havainnollistaa päällyskuvan esimerkin omaisesta sähköisesti säädettävästä keksinnön mukaisesta Fabry-Perot interferometristä 30. Kontaktit 310a ja 310b ylempien ja alempien peilien elektrodeja varten on sijoitettu interferometrin kulmiin. Optinen alue 316 on ympyränmuotoinen, ja ylempi, toinen peili on varustettu useilla pienikokoisilla rei’illä. Reikiä on käytetty uhrautuvan kerroksen poistamista varten etsaamalla happiplasman avulla. Reiät on edullisesti jaettu tasaisesti toisen peilin optiselle alueelle. Jokaisen reiän halkaisija voi olla esimerkiksi 100 nm-5 pm. Reiät voivat peittää 0,01 %-5 % toisen peilin optisesta alueesta. Tällaiset reiät toimivat pääasiassa heijastavina peileinä, eikä niillä näin ollen ole olennaista vaikutusta interferometrin tehokkuuteen.
Kuvio 4a havainnollistaa ensimmäisen osan elektrodien esimerkillisen mallin ja kuvio 4b havainnollistaa esimerkillisen mallin vastaosan elektrodeista. Kuvion 4a elektrodit voivat olla esim. kiinteän ensimmäisen peilin elektrodeja, ja kuvion 4b elektrodit voivat olla esim. toisen, liikkuvan peilin elektrodeja, tai päinvastoin. Pei- lien välistä etäisyyttä ohjataan käyttämällä jännitettä elektrodien 406 ja 415 välissä, joilla on vastaavasti sähköiset kontaktit 410a ja 410b. Vastaosassa on lisäksi keskuselektrodi 435. Tällainen keskuselektrodi on edullisesti yhdistetty samaan potentiaaliin, kuten maapotentiaaliin, kuin vastakkainen ohjauselektrodi. Elektrodi 435 määrittää keskusosan potentiaalin elektrodin 435 sisällä. Tällä tavalla voidaan välttää potentiaaliero peilien keskusosien välillä. Mikäli potentiaaliero olisi olemassa, se voisi aiheuttaa epätasaisen poikkeaman liikkuvan peilin keskusosan positiossa. Tässä on mahdollisesti myös ylimääräinen keskuselektrodi 436 kuvion 4a osassa. Tätä elektrodia voidaan käyttää peilien välisen etäisyyden ka-pasitiiviseksi mittaamiseksi. Mikäli elektrodi 436 on olemassa, on edullisempaa kytkeä molemmat 435 ja 436 elektrodit siten, että näillä elektrodeilla on sama dc (tasavirta) potentiaali, kuten nollapotentiaali / maapotentiaali. Nämä elektrodit määrittävät optisten peilien dc-potentiaalin, ja kun potentiaali on sama molemmissa peileissä, peilit pidetään yhdenmukaisessa tasossa.
Kuvio 5 havainnollistaa esimerkillisen elektrodien rakenteen, jossa liikkuvan peilin elektrodi on sähköisesti kelluva. Kuvio 5 havainnollistaa kuvion 5a rakennetta vastaavan piirin. Tässä rakenteessa ei ole tarpeellista käyttää sähköisiä liitäntöjä liikkuvaan, ylempään peiliin, ja tämän vuoksi interferometrien tuotanto on vähemmän monimutkaista ja rakenne luotettavampi. Kelluvaa elektrodia ohjataan vaihto-ohjaussignaalilla (AC).
Ohjausjännitettä käytetään kontaktien 510a ja 510b välissä. Ohjaussignaali ohjataan kontaktista 510b johtimen 550 ja kiinteän kapasitanssin Cfixed, 53 kautta ylemmän peilin 52 elektrodiin 515. Toinen kontakti 510a on viety alemman peilin 51 elektrodiin 506. Tämän vuoksi piiri sisältää kaksi sarjaan kytkettyä kapasitanssia: kiinteän kapasitanssin Cfixed, 53, ja ohjauskapasitanssin Ccontrol, 54. Elektrodien 506 ja 515 välinen jännite määrittää liikkuvan elektrodin 52 position. Tätä jännitettä voidaan ohjata ohjaamalla AC-signaalin amplitudia Vac, jota käytetään kontaktien 510a ja 510b välissä.
Elektrodirakennetta, jossa liikkuvan osan 52 elektrodi on sähköisesti kelluva, voidaan käyttää myös muun tyyppisissä mikromekaanisissa komponenteissa. Sitä voidaan käyttää esimerkiksi sähköisesti säädettävissä Fabry-Perot interferomet-reissa, jotka on tuotettu muulla teknologialla, jossa esimerkiksi uhrautuvana kerroksena on käytetty muuta materiaalia kuin polymeeriä. Kelluvaa elektrodirakennetta voidaan käyttää myös muissa komponenteissa kuin interferometreissä, kuten säädettävissä mikromekaanisissa kondensaattoreissa.
Keksintöä on selitetty oheisiin suoritusmuotoihin viitaten. On kuitenkin selvää, että keksintö ei rajoitu ainoastaan näihin, vaan käsittää kaikki suoritusmuodot, joita voi kuvitella keksinnöllisen idean ja oheisten patenttivaatimusten puitteissa.
Esimerkiksi joitain materiaaleja, mittoja ja muotoja on mainittu esimerkkeinä keksinnön toteutukselle. On kuitenkin selvää, että mitat, muodot ja materiaalit sekä rakenteen yksityiskohdat tai tuotantovaiheet ovat vaihdettavissa ja optimoitavissa kutakin toteutusta varten erityisvaatimusten mukaisesti.
Edellä on selitetty alumiinin käyttöä johtavana materiaalina elektrodien, sähkö-johdotuksen ja liitäntöjen muodostamisessa. Huomioitavaa on kuitenkin se, että vaihtoehtoisesti voidaan käyttää muita johtavia materiaaleja, kuten kuparia, kultaa tai platinaa. Myös pii ja piidioksidi on mainittu esimerkkinä edullisesta materiaalista substraattia varten. Myös muita vaihtoehtoisia materiaaleja voidaan luonnollisesti käyttää.
Edellä olevassa suoritusmuodossa AI203- ja Ti02-kerroksia on käytetty peilien optisina kerroksina. On kuitenkin mahdollista käyttää useita muita vaihtoehtoisia materiaaleja. Ti02:n sijasta voidaan käyttää esimerkiksi tantaalioksidia tai piinitri-diä ja AI203:n sijasta piioksidia. Seuraavien kerrosten materiaalien taitekertoimi-en arvoilta vaaditaan tarpeeksi suurta eroa.
On hyödyllistä, että peilirakenteiden optiset kerrokset on tuotettu atomikerroskas-vatuksella ja peilirakenteiden elektrodit on muodostettu sputteroinnilla tai höyrys-tämällä. On kuitenkin selvää, että on käytetty muita vaihtoehtoisia prosesseja. Esimerkiksi on mahdollista, että optisten kerrosten tuottamiseksi on käytetty sput-terointia tai kemiallista kaasufaasikasvatusta, CVD.
Keksinnöllisillä interferometreillä on useita edullisia käyttötarkoituksia. Niitä voidaan käyttää ohjattavina suodattimina optisissa spektrometreissä, värianalysaat-toreissa, kuvantimissa, optisissa datasiirroissa ja useissa laitteissa esim. tiettyjen kaasujen tai nesteiden pitoisuuksien mittaamiseksi.
Claims (35)
1. Menetelmä sähköisesti säädettävän Fabry-Perot interferometrin valmistamiseksi, jossa - muodostetaan substraatti (130), - muodostetaan substraatille (130) ensimmäinen peilirakenne (101-105, 108), - muodostetaan toinen, liikkuvan peilin rakenne (113, 116-120), jolloin ensimmäinen ja toinen peilirakenne käsittävät ensimmäisen peilin (51) ja toisen peilin (52), jotka ovat oleellisesti samansuuntaiset, - muodostetaan Fabry-Perot ontelo (123) ensimmäisen peilin (51) ja toisen peilin (52) välille, jolloin ontelon (123) muodostaminen käsittää uhrautuvan kerroksen (112), jossa käytetään polymeeriä, muodostamisen ensimmäisen peilirakenteen päälle, ja ainakin osa uhrautuvasta kerroksesta (112) poistetaan toisen peilirakenteen muodostamisen jälkeen, - muodostetaan elektrodit (106, 506, 115, 515) peilien (51), (52) välisen etäisyyden ohjaamiseksi, -toiselle, liikkuvalle peilille (52) muodostetaan tuki jättämällä polymeeriä interferometrin ontelon (123) reunoille, tunnettu siitä, että muodostetaan ainakin yksi elektrodeista (115), (515) sähköisesti kelluvaksi, ja siitä että peilien (51), (52) kontrollointirakenteeseen muodostetaan ensimmäinen kiinteä elektrodi (106, 506) ja toinen kiinteä elektrodi (106, 550), siten että kapasitanssi kelluvan elektrodin (115, 515) ja mainitun ensimmäisen kiinteän elektrodin (106, 506) välillä järjestetään muuttuvaksi, ja kapasitanssi kelluvan elektrodin (115, 515) ja mainitun toisen kiinteän elektrodin (106, 550) välillä järjestetään kiinteäksi, siten että mainitut kiinteä kapasitanssi (Cfjxeci, 53) ja muuttuva kapasitanssi (CCOntroi, 54) muodostuvat sarjaan kytketyiksi, AC-jännitteen käyttämiseksi mainittujen ensimmäisen kiinteän elektrodin (106, 506) ja toisen kiinteän elektrodin (106, 550) välisenä kontrollijän-nitteenä sarjaankytketyn kapasitanssin (53, 54) ylitse etäisyyden kontrolloimiseksi rakenteen ensimmäisen peilin (51) ja toisen peilin (52) välillä.
2. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toisen, liikkuvan peilirakenteen muodostaminen käsittää ainakin yhden kerroksen (113, 115-120) muodostamisen prosessilla, jossa uhrautuvan kerroksen lämpötila pysyy polymeerimateriaalin lasisiirtymälämpötilan alapuolella.
3. Vaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että substraatti (130) on puolijohdekiekko, johon on muodostettu useita interferometrisiruja, jolloin interferometrisiru leikataan pois puolijohdekiekosta.
4. Vaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin osa uhrautuvasta kerroksesta (112) poistetaan sen jälkeen, kun interferometrisiru on leikattu pois puolijohdekiekosta.
5. Vaatimuksen 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että interferometrisiru koteloidaan ja ainakin osa uhrautuvasta kerroksesta poistetaan interfero-metrisirun koteloinnin jälkeen.
6. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muodostetaan toiseen, liikkuvaan peilirakenteeseen läpireiät ja poistetaan ainakin osa polymeerimateriaalia olevasta uhrautuvasta kerroksesta läpireikien kautta.
7. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin osa uhrautuvasta kerroksesta poistetaan kuivaetsaamalla.
8. Vaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin osa uhrautuvasta kerroksesta poistetaan happiplasman avulla.
9. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toisen, liikkuvan peilirakenteen muodostaminen käsittää ainakin yhden optisen kerroksen muodostamisen atomikerroskasvatusta käyttämällä.
10. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että elektrodien (106, 115) muodostaminen käsittää sähköä johtavan ohuen kalvon sputteroinnin tai höyrystäniisen.
11. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muodostetaan sähköisesti eristävä tai puolieristävä kerros (113) elektrodikerrok-sen (115) pinnalle elektrodikerroksen ja Fabry-Perot ontelon (123) väliin elektro-dikerroksen suojaamiseksi.
12. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sähköisesti puolieristävä kerros muodostetaan ensimmäisen ja/tai toisen peilin optiseen alueeseen varautumistapahtuman välttämiseksi.
13. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että integroidaan säteilyilmaisin (230-232) samalle substraatille (230) interferometrin kanssa interferometrin läpi kulkeutuvan säteilyn mittaamiseksi.
14. Sähköisesti säädettävä Fabry-Perot interferometri, joka käsittää - substraatin (130), - substraatilla (130) olevan ensimmäisen peilirakenteen (101-105, 108), - toisen, liikkuvan peilirakenteen (113, 116-120), jolloin ensimmäinen ja toinen peilirakenne käsittää ensimmäisen peilin (51) ja toisen peilin (52), jotka ovat oleellisesti samansuuntaiset, - Fabry-Perot ontelon (123) ensimmäisen peilin (51) ja toisen peilin (52) välissä, jolloin ontelo (123) on muodostettu muodostamalla uhrautuva kerros (112), jossa käytetään polymeeriä ensimmäisen peilirakenteen päälle ja poistamalla ainakin osa uhrautuvasta kerroksesta toisen peilirakenteen muodostamisen jälkeen, - elektrodit (106, 506, 115, 515) peilien (51), (52) välisen etäisyyden ohjaamiseksi, interferometrin ontelon (123) reunoilla, ensimmäisen ja toisen peilikerroksen välissä on polymeeristä muodostettu tuki toisen, liikkuvan peilin (52) tukemiseksi, tunnettu siitä, että ainakin yksi elektrodeista (115, 515) on sähköisesti kelluva, ja siitä että peilien (51), (52) kontrollointirakenteessa on ensimmäinen kiinteä elektrodi (106, 506) ja toinen kiinteä elektrodi (106, 550), siten että kapasitanssi kelluvan elektrodin (115, 515) ja mainitun ensimmäisen kiinteän elektrodin (106, 506) välillä on järjestetty muuttuvaksi, ja kapasitanssi kelluvan elektrodin (115, 515) ja mainitun toisen kiinteän elektrodin (106, 550) välillä on järjestetty kiinteäksi, siten että mainitut kiinteä kapasitanssi (Cfixed, 53) ja muuttuva kapasitanssi (CCOntroi, 54) ovat sarjaan kytketyt, AC-jännitteen käyttämiseksi mainittujen ensimmäisen kiinteän elektrodin (106, 506) ja toisen kiinteän elektrodin (106, 550) välisenä kont-rollijännitteenä sarjaankytketyn kapasitanssin (53, 54) ylitse etäisyyden kontrolloimiseksi rakenteen ensimmäisen peilin (51) ja toisen peilin (52) välillä.
15. Vaatimuksen 14 mukainen sähköisesti säädettävä Fabry-Perot interferometri, tunnettu siitä, että toinen, liikkuva peilirakenne käsittää ainakin yhden kerroksen (113, 115-120), joka on kasvatettu olosuhteissa, joissa uhrautuvan kerroksen lämpötila pysyy polymeerimateriaalin lasisiirtymälämpötilan alapuolella.
16. Vaatimuksen 14 tai 15 mukainen sähköisesti säädettävä Fabry-Perot interferometri, tunnettu siitä, että toinen, liikkuva peilirakenne sisältää läpireikiä toi sen, liikkuvan peilirakenteen vapauttamiseksi poistamalla polymeerimateriaalia mainittujen läpireikien kautta.
17. Jonkin vaatimuksen 14-16 mukainen sähköisesti säädettävä Fabry-Perot interferometri, tunnettu siitä, että interferometri käsittää interferometrisirun, joka on leikattu pois puolijohdekiekosta.
18. Vaatimuksen 17 mukainen sähköisesti säädettävä Fabry-Perot interferometri, tunnettu siitä, että ainakin osa uhrautuvasta kerroksesta (112) on poistettu sen jälkeen, kun interferometrisiru on leikattu pois puolijohdekiekosta.
19. Jonkin vaatimuksen 14-18 mukainen sähköisesti säädettävä Fabry-Perot interferometri, tunnettu siitä, että interferometri käsittää kotelon ja interferometrisirun, jolloin ainakin osa uhrautuvasta kerroksesta (112) on poistettu, kun interferometrisiru on ollut kotelon sisällä.
20. Jonkin vaatimuksen 14-19 mukainen sähköisesti säädettävä Fabry-Perot interferometri, tunnettu siitä, että mainittu ainakin osa uhrautuvasta kerroksesta (112) on poistettu kuivaetsaamalla.
21. Vaatimuksen 20 mukainen sähköisesti säädettävä Fabry-Perot interferometri, tunnettu siitä, että ainakin osa uhrautuvasta kerroksesta (112) on poistettu happiplasmalla.
22. Jonkin vaatimuksen 14-21 mukainen sähköisesti säädettävä Fabry-Perot interferometri, tunnettu siitä, että toinen peilirakenne (113, 116-120) käsittää ainakin yhden optisen kerroksen, joka on muodostettu atomikerroskasvatuksella.
23. Jonkin vaatimuksen 14-22 mukainen sähköisesti säädettävä Fabry-Perot interferometri, tunnettu siitä, että ainakin yksi elektrodeista (106, 115) on muodostettu sputteroimalla tai höyrystämällä ohut kalvo sähköä johtavaa materiaalia.
24. Jonkin vaatimuksen 14-23 mukainen sähköisesti säädettävä Fabry-Perot interferometri, tunnettu siitä, että se käsittää sähköisesti eristävän tai puolieristä-vän kerroksen (113) elektrodikerroksen (115) pinnalla, elektrodikerroksen ja Fabry-Perot ontelon (123) välissä elektrodikerroksen suojaamiseksi.
25. Jonkin vaatimuksen 14-24 mukainen sähköisesti säädettävä Fabry-Perot interferometri, tunnettu siitä, että se käsittää sähköä puolieristävän kerroksen (113) ensimmäisen ja/tai toisen peilin optisella alueella varautumistapahtuman estämiseksi.
26. Jonkin vaatimuksen 14-25 mukainen sähköisesti säädettävä Fabry-Perot interferometri, tunnettu siitä, että interferometri on integroitu säteilyilmaisimen (230, 232) kanssa interferometrin läpi kulkeutuvan säteilyn mittaamiseksi.
27. Sähköisesti säädettävän Fabry-Perot interferometrin välituote, joka käsittää - substraatin (130), - substraatilla (130) olevan ensimmäisen peilirakenteen (101-105, 108), - toisen, liikkuvan peilirakenteen (113, 116-120), jolloin ensimmäinen ja toinen peilirakenne käsittävät ensimmäisen peilin (51) ja toisen peilin (52), jotka ovat oleellisesti samansuuntaiset, - uhrautuvan kerroksen (112), joka sisältää polymeerimateriaalia, ensimmäisen ja toisen peilirakenteen välissä - elektrodit (106, 506, 115, 515) peilien (51), (52) välisen etäisyyden ohjaamiseksi, tunnettu siitä, että välituote käsittää sirun, joka on leikattu pois puolijohdekiekos-ta, siitä että ainakin yksi elektrodeista (115, 515) on sähköisesti kelluva, ja siitä että peilien (51), (52) kontrollointirakenteessa on ensimmäinen kiinteä elektrodi (106, 506) ja toinen kiinteä elektrodi (106, 550), siten että kapasitanssi kelluvan elektrodin (115, 515) ja mainitun ensimmäisen kiinteän elektrodin (106, 506) välillä on järjestetty muuttuvaksi, ja kapasitanssi kelluvan elektrodin (115, 515) ja mainitun toisen kiinteän elektrodin (106, 550) välillä on järjestetty kiinteäksi, siten että mainitut kiinteä kapasitanssi (Cfjxed, 53) ja muuttuva kapasitanssi (CCOntroi, 54) ovat sarjaan kytketyt, AC-jännitteen käyttämiseksi mainittujen ensimmäisen kiinteän elektrodin (106, 506) ja toisen kiinteän elektrodin (106, 550) välisenä kont-rollijännitteenä sarjaan kytketyn kapasitanssin (53, 54) ylitse etäisyyden kontrolloimiseksi rakenteen ensimmäisen peilin (51) ja toisen peilin (52) välillä.
28. Vaatimuksen 27 mukainen välituote, tunnettu siitä, että toinen, liikkuva peilirakenne käsittää ainakin yhden kerroksen (113, 115-120), joka on kasvatettu olosuhteissa, joissa uhrautuvan kerroksen lämpötila pysyy polymeerimateriaalin lasisiirtymälämpötilan alapuolella.
29. Vaatimuksen 27 tai 28 mukainen välituote, tunnettu siitä, että toinen, liikkuva peilirakenne sisältää läpireikiä toisen, liikkuvan peilirakenteen vapauttamiseksi poistamalla polymeerimateriaalia mainittujen läpireikien kautta.
30. Jonkin vaatimuksen 27-29 mukainen välituote, tunnettu siitä, että toinen peilirakenne (113, 116-120) käsittää ainakin yhden optisen kerroksen, joka on muodostettu atomikerroskasvatuksella.
31. Jonkin vaatimuksen 27-30 mukainen välituote, tunnettu siitä, että ainakin yksi elektrodeista (106, 115) on muodostettu sputteroimalla tai höyrystäni ällä ohut kalvo sähköä johtavaa materiaalia.
32. Jonkin vaatimuksen 27-31 mukainen välituote, tunnettu siitä, että se käsittää sähköisesti eristävän tai puolieristävän kerroksen (113) elektrodikerroksen (115) pinnalla, elektrodikerroksen ja Fabry-Perot ontelon (123) välissä elektrodi-kerroksen suojaamiseksi.
33. Jonkin vaatimuksen 27-32 mukainen välituote, tunnettu siitä, että se käsittää sähköä puolieristävän kerroksen (113) peilin optisella alueella varautumisen estämiseksi.
34. Jonkin vaatimuksen 27-33 mukainen välituote, tunnettu siitä, että välituote käsittää kotelon ja kotelossa olevan sirun.
35. Jonkin vaatimuksen 27-34 mukainen välituote, tunnettu siitä, että välituote on integroitu säteilyilmaisimen (230-232) kanssa.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20095068A FI125817B (fi) | 2009-01-27 | 2009-01-27 | Parannettu sähköisesti säädettävä Fabry-Perot-interferometri, välituote, elektrodijärjestely ja menetelmä sähköisesti säädettävän Fabry-Perot-interferometrin tuottamiseksi |
US13/146,319 US20110279824A1 (en) | 2009-01-27 | 2010-01-27 | Electrically tunable fabry-perot interferometer, an intermediate product an electrode arrangement and a method for producing an electrically tunable fabry-perot interferometer |
EP10735510.9A EP2394146B1 (en) | 2009-01-27 | 2010-01-27 | Improved electrically tunable fabry-perot interferometer, an intermediate product an electrode arrangement and a method for producing an electrically tunable fabry-perot interferometer |
PCT/FI2010/050043 WO2010086502A1 (en) | 2009-01-27 | 2010-01-27 | Improved electrically tunable fabry-perot interferometer, an intermediate product an electrode arrangement and a method for producing an electrically tunable fabry-perot interferometer |
US16/525,213 US11194152B2 (en) | 2009-01-27 | 2019-07-29 | Electrically tunable fabry-perot interferometer, an intermediate product an electrode arrangement and a method for producing an electrically tunable fabry-perot interferometer |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20095068 | 2009-01-27 | ||
FI20095068A FI125817B (fi) | 2009-01-27 | 2009-01-27 | Parannettu sähköisesti säädettävä Fabry-Perot-interferometri, välituote, elektrodijärjestely ja menetelmä sähköisesti säädettävän Fabry-Perot-interferometrin tuottamiseksi |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI20095068A0 FI20095068A0 (fi) | 2009-01-27 |
FI20095068L FI20095068L (fi) | 2010-07-28 |
FI125817B true FI125817B (fi) | 2016-02-29 |
Family
ID=40329523
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI20095068A FI125817B (fi) | 2009-01-27 | 2009-01-27 | Parannettu sähköisesti säädettävä Fabry-Perot-interferometri, välituote, elektrodijärjestely ja menetelmä sähköisesti säädettävän Fabry-Perot-interferometrin tuottamiseksi |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US20110279824A1 (fi) |
EP (1) | EP2394146B1 (fi) |
FI (1) | FI125817B (fi) |
WO (1) | WO2010086502A1 (fi) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11796887B2 (en) | 2020-09-22 | 2023-10-24 | Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy | Capacitively controlled fabry-perot interferometer |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120056890A1 (en) * | 2010-09-02 | 2012-03-08 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Flexible film interferometric modulator devices and methods of forming the same |
JP5724557B2 (ja) * | 2011-04-07 | 2015-05-27 | セイコーエプソン株式会社 | 波長可変干渉フィルター、光モジュール、および光分析装置 |
JP6003168B2 (ja) * | 2012-04-11 | 2016-10-05 | セイコーエプソン株式会社 | 波長可変干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器 |
DE102013100818B4 (de) * | 2013-01-28 | 2023-07-27 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips |
JP6211833B2 (ja) * | 2013-07-02 | 2017-10-11 | 浜松ホトニクス株式会社 | ファブリペロー干渉フィルタ |
JP6264838B2 (ja) | 2013-10-29 | 2018-01-24 | セイコーエプソン株式会社 | 光学素子 |
JP6290594B2 (ja) | 2013-10-31 | 2018-03-07 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光検出装置 |
JP6356427B2 (ja) * | 2014-02-13 | 2018-07-11 | 浜松ホトニクス株式会社 | ファブリペロー干渉フィルタ |
US10010145B2 (en) * | 2015-09-18 | 2018-07-03 | Apple Inc. | Enhanced sidewalls of an accessory device for an electronic device |
KR20180062463A (ko) * | 2015-10-02 | 2018-06-08 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 | 광 검출 장치 |
TWI581004B (zh) | 2015-11-18 | 2017-05-01 | 財團法人工業技術研究院 | 可調式光學裝置 |
SG11201810376PA (en) | 2016-05-27 | 2018-12-28 | Hamamatsu Photonics Kk | Production method for fabry-perot interference filter |
JP6341959B2 (ja) | 2016-05-27 | 2018-06-13 | 浜松ホトニクス株式会社 | ファブリペロー干渉フィルタの製造方法 |
US10060791B2 (en) * | 2016-06-15 | 2018-08-28 | Si-Ware Systems | Integrated spectral unit |
CN109477958A (zh) | 2016-08-24 | 2019-03-15 | 浜松光子学株式会社 | 法布里-珀罗干涉滤光器 |
JP6862216B2 (ja) * | 2017-02-28 | 2021-04-21 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光検出装置 |
CN108632731B (zh) * | 2017-03-16 | 2020-06-30 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | Mems麦克风的形成方法以及mems麦克风 |
FI128101B (fi) * | 2017-07-03 | 2019-09-30 | Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy | Mikrosysteemi (MEMS) Fabry–Perot-interferometri, laitteisto ja menetelmä Fabry–Perot-interferometrin valmistamiseksi |
US10302492B2 (en) | 2017-09-08 | 2019-05-28 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelectronic sensor device and method to operate an optoelectronic sensor device |
DE102018220272A1 (de) * | 2018-11-26 | 2020-05-28 | Robert Bosch Gmbh | Interferometereinrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Interferometereinrichtung |
DE102019205184A1 (de) * | 2019-04-11 | 2020-10-15 | Robert Bosch Gmbh | Kondensatorvorrichtung für einen optischen Filter |
Family Cites Families (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6381022B1 (en) * | 1992-01-22 | 2002-04-30 | Northeastern University | Light modulating device |
CA2115947A1 (en) * | 1993-03-03 | 1994-09-04 | Gregory C. Smith | Wafer-like processing after sawing dmds |
FR2768812B1 (fr) * | 1997-09-19 | 1999-10-22 | Commissariat Energie Atomique | Interferometre fabry-perot accordable integre |
US6438149B1 (en) * | 1998-06-26 | 2002-08-20 | Coretek, Inc. | Microelectromechanically tunable, confocal, vertical cavity surface emitting laser and fabry-perot filter |
CA2316858A1 (en) * | 1997-12-29 | 1999-07-08 | Coretek, Inc. | Microelectromechanically, tunable, confocal, vertical cavity surface emitting laser and fabry-perot filter |
FI981456A0 (fi) * | 1998-06-24 | 1998-06-24 | Valtion Teknillinen | Menetelmä mikromekaanisten elektrodien välisen etäisyyden sähköiseksi säätämiseksi |
US6584126B2 (en) * | 1998-06-26 | 2003-06-24 | Coretek, Inc. | Tunable Fabry-Perot filter and tunable vertical cavity surface emitting laser |
US6999812B2 (en) | 1999-10-22 | 2006-02-14 | Bml, Inc. | Arteriosclerosis detection system |
US6744805B2 (en) * | 2000-04-05 | 2004-06-01 | Nortel Networks Limited | Single mode operation of microelectromechanically tunable, half-symmetric, vertical cavity surface emitting lasers |
JP3801099B2 (ja) * | 2002-06-04 | 2006-07-26 | 株式会社デンソー | チューナブルフィルタ、その製造方法、及びそれを使用した光スイッチング装置 |
US7429495B2 (en) * | 2002-08-07 | 2008-09-30 | Chang-Feng Wan | System and method of fabricating micro cavities |
US6712480B1 (en) * | 2002-09-27 | 2004-03-30 | Silicon Light Machines | Controlled curvature of stressed micro-structures |
US7378655B2 (en) * | 2003-04-11 | 2008-05-27 | California Institute Of Technology | Apparatus and method for sensing electromagnetic radiation using a tunable device |
JP2005037360A (ja) | 2003-06-27 | 2005-02-10 | Takata Corp | シート重量計測装置 |
US20070006429A1 (en) | 2005-07-08 | 2007-01-11 | Harnischfeger Technologies, Inc. | Fitting for wire rope |
US20070024235A1 (en) | 2005-07-28 | 2007-02-01 | Research In Motion Limited | Method and system for battery authentication for wireless and other devices |
US7733553B2 (en) * | 2005-09-21 | 2010-06-08 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Light modulator with tunable optical state |
US7795061B2 (en) | 2005-12-29 | 2010-09-14 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Method of creating MEMS device cavities by a non-etching process |
US20070211257A1 (en) * | 2006-03-09 | 2007-09-13 | Kearl Daniel A | Fabry-Perot Interferometer Composite and Method |
EP1979268A2 (en) * | 2006-04-13 | 2008-10-15 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Packaging a mems device using a frame |
US20070242358A1 (en) * | 2006-04-18 | 2007-10-18 | Xerox Corporation | Fabry-perot tunable filter |
US7625825B2 (en) * | 2007-06-14 | 2009-12-01 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Method of patterning mechanical layer for MEMS structures |
-
2009
- 2009-01-27 FI FI20095068A patent/FI125817B/fi active IP Right Grant
-
2010
- 2010-01-27 US US13/146,319 patent/US20110279824A1/en not_active Abandoned
- 2010-01-27 EP EP10735510.9A patent/EP2394146B1/en active Active
- 2010-01-27 WO PCT/FI2010/050043 patent/WO2010086502A1/en active Application Filing
-
2019
- 2019-07-29 US US16/525,213 patent/US11194152B2/en active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11796887B2 (en) | 2020-09-22 | 2023-10-24 | Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy | Capacitively controlled fabry-perot interferometer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20200026063A1 (en) | 2020-01-23 |
FI20095068A0 (fi) | 2009-01-27 |
EP2394146B1 (en) | 2023-03-29 |
US11194152B2 (en) | 2021-12-07 |
US20110279824A1 (en) | 2011-11-17 |
WO2010086502A1 (en) | 2010-08-05 |
FI20095068L (fi) | 2010-07-28 |
EP2394146A4 (en) | 2018-01-03 |
EP2394146A1 (en) | 2011-12-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI125817B (fi) | Parannettu sähköisesti säädettävä Fabry-Perot-interferometri, välituote, elektrodijärjestely ja menetelmä sähköisesti säädettävän Fabry-Perot-interferometrin tuottamiseksi | |
US9235043B2 (en) | Micromechanical tunable Fabry-Perot interferometer, an intermediate product, and a method for producing the same | |
US8995044B2 (en) | Micromechanical tunable Fabry-Perot interferometer and a method for producing the same | |
FI125368B (fi) | Mikromekaanisesti säädettävä Fabry-Perot interferometrijärjestelmä ja menetelmä tämän aikaansaamiseksi | |
JP7030422B2 (ja) | 少なくとも1つの干渉フィルタを含む封入構造部を有する、電磁放射線を検出するための装置 | |
US8913322B2 (en) | Micromechanical tunable Fabry-Perot interferometer and a method for producing the same | |
CN105339829A (zh) | 法布里-珀罗干涉滤光片 | |
CN111458780B (zh) | 可调谐法布里-珀罗滤波器元件及其制造方法和光谱仪设备 | |
Rissanen et al. | Monolithically integrated microspectrometer-on-chip based on tunable visible light MEMS FPI | |
Keating et al. | Design and characterization of Fabry–Pérot MEMS-based short-wave infrared microspectrometers | |
JP6870123B2 (ja) | 微小電子機械(mems)ファブリ・ペロー干渉計、装置、およびファブリ・ペロー干渉計を製造する方法 | |
US11796887B2 (en) | Capacitively controlled fabry-perot interferometer | |
Kurth et al. | Tunable Fabry-Perot interferometer for 3-to 4.5-um wavelength with bulk micromachined reflector carrier | |
CN112415647B (zh) | 半导体标准具装置及制造方法 | |
Meinig et al. | Tunable Fabry-Pérot interferometer with subwavelength grating reflectors for MWIR microspectrometers | |
WO2021056251A1 (zh) | 一种可调光学滤波装置 | |
JP2010190618A (ja) | 波長選択型赤外線検出器 | |
CN114582991A (zh) | 一种量子点集成微型紫外光谱传感芯片及其制备方法 | |
CN117191190A (zh) | 一种集成宽波段微光机电法布里-珀罗滤光芯片阵列及其制作方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT OY |
|
FG | Patent granted |
Ref document number: 125817 Country of ref document: FI Kind code of ref document: B |