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微光机电器件及其关键技术研究

梁静秋  
【摘要】: 最近几年来,微电子机械系统(MEMS)逐渐向光学方面渗透,在二十世纪九十年代中后期形成了全新的技术领域—微光机电系统(MOEMS)。微光机电器件是MOEMS的基本组成单元,微制作技术是MOEMS的技术基础。本论文在国家自然科学基金、国家863计划、国家973计划、吉林省科技发展计划等资助下对MOEMS器件及其关键技术进行了研究探讨。 用于X射线波段的微小光学器件是MOEMS典型器件之一。在第二章X射线聚焦组合透镜的研究中,针对X射线波段的特性,综合考虑折射和吸收效应得出组合透镜的衍射屏函数,利用衍射理论推导出X射线聚焦组合透镜的设计理论并进行结构设计与微细加工制作技术研究。 MOEMS可动器件是MOEMS器件的又一典型类型。论文用三章的篇幅分别对微型可调谐红外滤光器、8×8 MOEMS阵列光开关等可动器件及作为MOEMS可动器件驱动源的微型电磁驱动器进行了探索。首先通过对微型可调谐光栅的理论分析,设计了电磁驱动的微型可调谐红外滤光器结构,给出全部采用微细加工技术制作集成式微型可调谐红外滤光器的技术方法并进行了初步工艺摸索;然后介绍了一种采用倾斜下电极的悬臂式MOEMS光开关的理论及制作方法,设计了针对这种结构光开关的闩锁机构,给出其工作原理及制作工艺,同时探讨了MOEMS光开关阵列的耦合技术并提出一种批量制作阵列光开关基座的方法;最后,对于MOEMS驱动器件端面摇摆式微型电磁驱动器的原理、结构、制作技术以及双转子平面微电机定子的制作进行了研究。 LIGA类工艺技术是MOEMS的关键制作技术之一。它包括LIGA技术、激光LIGA技术及准LIGA技术。论文在第六章展示了这类技术的工艺原理及实验步骤。在LIGA技术研究中提出了一次掩膜成型法,简化了工艺过程;在准分子激光刻蚀技术中,设计了附着式掩膜,提高了尺寸精度,简化了实验装置;在准LIGA技术中,摸索了AZP4903光刻胶的两次涂胶方法,使结构高度超过100μm。


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