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Dokumentenidentifikation DE102006040235A1 15.03.2007
Titel Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung, sowie hiermit hergestellte optische Vorrichtung
Anmelder Denso Corp., Kariya, Aichi, JP
Erfinder Oohara, Junji, Kariya, Aichi, JP;
Takeuchi, Yukihiro, Kariya, Aichi, JP
Vertreter WINTER, BRANDL, FÜRNISS, HÜBNER, RÖSS, KAISER, POLTE, Partnerschaft, 85354 Freising
DE-Anmeldedatum 28.08.2006
DE-Aktenzeichen 102006040235
Offenlegungstag 15.03.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.03.2007
IPC-Hauptklasse B81C 1/00(2006.01)A, F, I, 20060828, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B81B 3/00(2006.01)A, L, I, 20060828, B, H, DE   G01L 11/02(2006.01)A, L, I, 20060828, B, H, DE   
Zusammenfassung Geschaffen wird ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung (1). Die Vorrichtung enthält einen optischen Wellenleiterpfad (3) mit einem Bragg-Gitter (4) und einem beweglichen Abschnitt (6) nahe dem Bragg-Gitter (4). Eine Verschiebung des beweglichen Abschnitts (6) liefert eine Änderung in der Beabstandung des Bragg-Gitters (4), so dass ein durch den optischen Wellenleiterpfad (3) laufendes Licht geändert wird. Die optische Vorrichtung (1) erkennt die physikalische Größe, basierend auf dieser Änderung des Lichts. Das Verfahren enthält die Schritte von: Ausbilden des optischen Wellenleiterpfads (3) mit dem Bragg-Gitter (4) auf einem ersten Teil eines Siliziumsubstrats (2) und Ausbilden des beweglichen Abschnitts (6) auf einem zweiten Teil des Siliziumsubstrats (2). Erfindungsgegenstand ist auch eine durch das Verfahren geschaffene Vorrichtung, beispielsweise ein optisch arbeitender Drucksensor.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung, sowie eine hiermit hergestellte optische Vorrichtung.

Ein Drucksensor des optischen Typs zur Erkennung beispielsweise eines Drucks eines Fluides auf optischem Weg ist als in Frage stehende optische Vorrichtung bekannt. Die 9A bis 9D zeigen Ansichten eines Drucksensors des optischen Typs, wobei 9A eine Draufsicht ist, 9B eine Ansicht von vorne ist, 9C eine vergrößerte Teilansicht ist und 9D eine Schnittdarstellung entlang Pfeil IXD-IXD in 9C ist.

Der Drucksensor 50 des optischen Typs hat einen optischen Wellenleiterpfad 51. Optische Fasern 52 und 53 sind mit beiden Enden des optischen Wellenleiterpfads 51 verbunden. Ein Bragg-Gitter 55 ist an einem Zwischenabschnitt eines optischen Pfads des optischen Wellenleiterpfads 51 ausgebildet. Dieses Bragg-Gitter 55 hat eine periodische Struktur, in der sich konkave Abschnitte und konvexe Abschnitte abwechseln. Das Bragg-Gitter 55 hat die Funktion der Reflexion oder Transmission von nur Licht einer konstanten Wellenlänge.

Der optische Wellenleiterpfad 51 ist an einer Substratfläche eines Siliziumsubstrats 55 durch eine Kleberschicht 59 angeheftet. Ein Glassubstrat 54 ist an der anderen Substratfläche des Siliziumsubstrats 55 angeheftet. Eine Druckaufnahmekammer 57, in welche Fluid als ein zu erkennendes Objekt fließen kann, ist in einem Abschnitt gebildet, der durch das Siliziumsubstrat 56 und das Glassubstrat 54 und eine entsprechende rückwärtige Fläche des Bragg-Gitters 55 gebildet ist. Eine Membran 58 ist in einem Abschnitt entsprechend der rückwärtigen Fläche des Bragg-Gitters 55 in dieser Druckaufnahmekammer 57 ausgebildet, in dem das Siliziumsubstrat 56 entsprechend verdünnt wird. Wenn der Drucksensor 50 des optischen Typs verwendet wird, wird ein nicht dargestelltes Lichtemissionselement mit der optischen Faser 52 verbunden und ein Lichtempfangselement wird ebenfalls mit der optischen Faser 53 verbunden.

Wenn der Druck des Fluides, welches in die Druckaufnahmekammer 57 fließt, sich ändert, wird die Membran 58 in Vertikalrichtung verschoben oder ausgelenkt und eine ungleichmässige periodische Eigenschaft des Bragg-Gitters 55 wird geändert. Somit wird ein Teil des von dem Lichtemissionselement in den optischen Wellenleiterpfad 51 emittierten Lichts, welches sonst an dem Bragg-Gitter 55 totalreflektiert wird, durch das Bragg-Gitter 55 durchgelassen und von dem Lichtempfangselement empfangen. Der Druck des Fluides wird auf der Grundlage der Intensität, etc. des von diesem Lichtempfangselement empfangenen Lichts erkannt.

Der obige Sensor ist beispielsweise in "Technical Digest of 16th International Conference on Optical Fiber Sensors (2003) (Seiten 694–697)" und in der JP-A-2000-221085 beschrieben.

Der bekannte Drucksensor des optischen Typs gemäß obigen Aufbaus hat jedoch eine Anordnung, bei der der optische Wellenleiter 51 an dem Siliziumsubstrat 56 durch die Kleberschicht 59 angeheftet ist. Damit wird der auf die Membran 58 aufgebrachte Druck von der Kleberschicht 59 gepuffert, also abgeschwächt oder gedämpft. Insofern besteht ein Problem, dass es Nachteile bei der Erkennungsgenauigkeit für den Druck gibt.

Weiterhin gibt es das Problem, dass die Herstellungseffizienz gering ist, da die Mehrzahl von konkaven Abschnitten (Vertiefungen) und konvexen Abschnitten auf dem Bragg-Gitter 55 nacheinander durch einen Laser herausgearbeitet werden müssen, beispielsweise durch einen Excimer-Laser.

Wenn weiterhin der Druck des Fluides an einer Mehrzahl von Messpunkten erkannt wird, müssen Sätze von Lichtemissionselementen und Drucksensoren 50 des optischen Typs aufgrund der Anzahl von Messpunkten verwendet werden. Somit besteht das Problem, dass die Kosten anwachsen.

Angesichts hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung, sowie eine hiermit hergestellte optische Vorrichtung bereitzustellen, mit der zumindest einer der genannten Nachteile beseitigt ist.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung geschaffen, welche einen optischen Wellenleiterpfad und einen beweglichen Abschnitt enthält. Der optische Wellenleiterpfad enthält ein Bragg-Gitter, welches im Wesentlichen mittig des optischen Wellenleiterpfades angeordnet ist. Der bewegliche Abschnitt ist nahe dem Bragg-Gitter angeordnet und abhängig von einer physikalischen Größe bewegbar, welche auf dem beweglichen Abschnitt aufgebracht wird. Eine Verschiebung oder ein Versatz des beweglichen Abschnittes schafft eine Abstandsänderung im Bragg-Gitter, so dass ein Licht, welches durch den optischen Wellenleiterpfad läuft, geändert wird. Die optische Vorrichtung erkennt die physikalische Größe basierend auf einer Änderung des Lichts, welches durch den optischen Wellenleiterpfad läuft. Das Verfahren enthält die Schritte: Ausbilden des optischen Wellenleiterpfades mit dem Bragg-Gitter auf einem ersten Teil eines Siliziumsubstrats und Ausbilden des beweglichen Abschnitts auf einem zweiten Teil des Siliziumsubstrats, wobei der zweite Teil dem ersten Teil entspricht.

In diesem Fall ist es somit nicht notwendig, eine Kleberschicht zwischen den optischen Wellenleiterpfad und das Substrat zu setzen, wie es im Stand der Technik notwendig ist, so dass eine auf dem beweglichen Abschnitt aufgebrachte physikalische Größe von der Kleberschicht nicht absorbiert oder gedämpft wird. Folglich kann die physikalische Größe von der Vorrichtung genau erkannt werden. Weiterhin ist das Erkennungsansprechverhalten auf die physikalische Größe durch die Vorrichtung verbessert. Weiterhin ist der Herstellungsprozess vereinfacht und die Herstellungskosten sind verringert.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung geschaffen. Das Verfahren enthält die Schritte von: Ätzen einer ersten Seite eines Siliziumsubstrats, so dass eine Mehrzahl von strukturellen Körpern aus Silizium gebildet wird, wobei benachbarte zwei strukturelle Körper zwischen sich einen Freiraum aufweisen; und thermisches Oxidieren des Siliziumsubstrats, so dass jeder strukturelle Körper in einem strukturellen Siliziumoxidkörper gewandelt wird und der Abstand oder Freiraum teilweise mit Siliziumoxid einbettet wird, wobei ein teilweise eingebetteter Freiraum oder Abstand einen Luftspalt liefert und wobei die strukturellen Siliziumoxidkörper mit dem teilweise eingebetteten Freiraum einen optischen Block schaffen. Der optische Block enthält eine Linse und ein Diffraktionsgitter. In diesem Fall werden der optische Block mit der Linse und dem Diffraktionsgitter in einem Arbeitsdurchgang auf dem Substrat gebildet. Folglich sind Erkennungsgenauigkeit, Herstellungseffizienz und Herstellungskosten der Vorrichtung verbessert. Weiterhin ist es nicht notwendig, die Linse und das Diffraktionsgitter zueinander zu positionieren.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine optische Vorrichtung auf: einen optischen Wellenleiterpfad mit einem Bragg-Gitter im wesentlichen mittig des optischen Wellenleiterpfads; und einen beweglichen Abschnitt, der nahe dem Bragg-Gitter angeordnet ist und abhängig von einer physikalischen Größe bewegbar ist, die auf dem beweglichen Abschnitt aufgebracht wird. Eine Verschiebung oder ein Versatz des beweglichen Abschnitts liefert eine Änderung des Abstandes im Bragg-Gitter, so dass ein durch den optischen Wellenleiterpfad laufendes Licht geändert wird. Die optische Vorrichtung erkennt die physikalische Größe basierend auf einer Änderung des Lichts, welches durch den optischen Wellenleiterpfad läuft. Der optische Wellenleiterpfad mit dem Bragg-Gitter liegt an einer ersten Seite eines Siliziumsubstrats. Der bewegliche Abschnitt liegt an einer zweiten Seite des Siliziumsubstrats und die zweite Seite liegt gegenüber der ersten Seite.

Mit der obigen Vorrichtung ist es nicht notwendig, eine Kleberschicht zwischen den optischen Wellenleiterpfad und das Substrat wie beim Stand der Technik vorzusehen, so dass die auf dem beweglichen Abschnitt aufgebrachte physikalische Größe von der Kleberschicht nicht absorbiert oder gedämpft wird. Folglich kann die physikalische Größe durch die Vorrichtung genau erkannt werden. Weiterhin ist das Erkennungsansprechverhalten auf die physikalische Größe durch die Vorrichtung verbessert. Schließlich sind der Herstellungsprozess vereinfacht und damit die Herstellungskosten verringert.

Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine optische Vorrichtung auf: eine Linse aus Siliziumoxid, welche an einer ersten Seite eines Siliziumsubstrats angeordnet ist und ein Diffraktionsgitter mit einem Freiraum hierin, welches auf der Seite des Siliziumsubstrats angeordnet ist. Die Linse ist der Lage, eine Strahlform eines Lichts zu ändern, welches durch die Linse läuft, indem ein Linseneffekt verwendet wird. Ein geändertes Licht wird von dem Diffraktionsgitter in eine Mehrzahl von Lichtteilen unterteilt, und das Diffraktionsgitter mit der Linse gibt jedes Lichtteil in einer Richtung aus, welche durch die Periode des Freiraums definiert ist.

Bei der obigen Vorrichtung werden die Linse und das Diffraktionsgitter in einem Arbeitsdurchgang auf dem Substrat ausgebildet. Folglich werden die Erkennungsgenauigkeit, die Herstellungseffizienz und die Herstellungskosten der Vorrichtung verbessert. Weiterhin ist es nicht notwendig, die Linse und das Diffraktionsgitter zueinander zu positionieren.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.

Es zeigt:

1A eine Draufsicht auf einen Drucksensor des optischen Typs, 1B eine Schnittdarstellung durch den Sensor entlang Linie IB-IB in 1A und 1C eine vergrößerte Schnittdarstellung, welche ein Bragg-Gitter in dem Sensor zeigt;

2A eine Draufsicht auf eine Maske zur Herstellung eines optischen Wellenleiterpfads, 2B eine vergrößerte Draufsicht auf einen Teil der Maske und 2C eine Draufsicht auf den optischen Wellenleiterpfad nach der thermischen Oxidation;

3A, 3C, 3E und 3G jeweils Querschnittsdarstellungen durch den Sensor entlang Linie IIIA-IIIA in 2B und 3B, 3D, 3F und 3H jeweils Querschnittsdarstellungen durch den Sensor entlang Linie IIIB-IIIB in 2A;

4A bis 4C jeweils Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung eines Herstellungsverfahrens des Sensors;

5 eine schematische Darstellung eines anderen Drucksensors des optischen Typs;

6 eine vergrößerte Draufsicht auf einen Teil des Sensors von 5;

7A eine Draufsicht auf eine Maske zur Ausbildung des Sensors und 7B eine Draufsicht auf den Sensor nach der thermischen Oxidation;

8A bis 8E perspektivische und Querschnittsansichten zur Erläuterung eines Herstellungsverfahrens für eine optische Vorrichtung in dem Sensor; und

9A eine Draufsicht auf einen Drucksensor des optischen Typs nach dem Stand der Technik, 9B eine Ansicht von vorne auf den bekannten Sensor, 9C eine vergrößerte Ansicht von vorne auf einen Teil des bekannten Sensors und 9D eine Querschnittsdarstellung durch den Sensor entlang Linie IXD-IXD in 9C.

Eine optische Vorrichtung und ein Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Bei dieser Ausführungsform sei als Beisüiel einer optischen Vorrichtung ein Drucksensor des optischen Typs beschrieben. Die 1A, 1B und 1C sind erläuternde Darstellungen eines Hauptaufbaus des Drucksensors des optischen Typs gemäß dieser Ausführungsform, wobei 1A eine Draufsicht auf den Drucksensor des optischen Typs, 1B eine Querschnittsdarstellung entlang Pfeil IB-IB in 1A ist und 1C eine vergrößerte Ansicht eines Bragg-Gitters von 1B ist. Die Erläuterungen von Anordnungen und Funktionen, welche mit einem bekannten Drucksensor des optischen Typs gemeinsam sind, sind nachfolgend weggelassen.

Der Drucksensor 1 des optischen Typs gemäß der dargestellten Ausführungsform hat einen optischen Wellenleiterpfad 3, der auf einer Substratfläche eines Siliziumsubstrats 1 ausgebildet ist, eine Druckaufnahmekammer 5, die an der anderen Substratfläche ausgebildet ist und eine Membran 6 in einem Bodenabschnitt dieser Druckaufnahmekammer 5. Genauer gesagt, der optischen Wellenleiterpfad 3, die Druckaufnahmekammer 5 und die Membran 6 sind einstückig in einem Siliziumsubstrat ausgebildet.

Wenn daher die Membran 6 in vertikaler Richtung beispielsweise durch den Druck eines Fluids verschoben wird, welches in die Druckaufnahmekammer 5 fließt, wird diese Verschiebung genau und direkt auf ein Bragg-Gitter 4 übertragen.

Folglich kann der Druck des Fluides mit hoher Präzision und mit gutem Ansprechverhalten erkannt werden.

Die Bezeichnung "Fluid" bedeutet, dass ein solches Fluid beispielsweise ein Brenngemisch aus Kraftstoff und Luft sein kann, ein semi-fluodisierter Körper sein kann, ein superkritisches Fluid sein kann, ein Fluid gebildet durch granulatartige Gegenstände sein kann, sowie eine Flüssigkeit wie Wasser etc. oder ein Gas wie Luft etc.

Ein Glassubstrat 9 ist auf die andere Substratfläche des Siliziumsubstrats 2 aufgebracht. Ein Flusseinlass 10, der mit der Druckaufnahmekammer 5 in Verbindung steht, ist in dem Glassubstrat 9 ausgebildet, so dass das Glassubstrat 9 in Vertikalrichtung durchsetzt wird. Das Fluid als zu erkennendes Objekt wird durch den Flusseinlass 10 in die Druckaufnahmekammer 5 eingebracht und die Membran 6 wird in vertikaler Richtung abhängig von einer Druckänderung des so eingebrachten Fluides verschoben oder ausgelenkt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist ein Abschnitt der Druckaufnahmekammer 5 gebildet, indem die einander gegenüberliegenden Endabschnitte des Glassubstrats 9 in Richtung der Druckaufnahmekammer 5 vorstehen. Es kann jedoch ein jeder Endabschnitt des Glassubstrats 9 und jedes Öffnungsende an einer unteren Fläche der Druckaufnahmekammer 5 so gebildet sein, dass sie aneinander angepasst sind. In diesem Fall wird die Druckaufnahmekammer 5 alleine in dem Siliziumsubstrat 2 ausgebildet.

Eine optische Faser 7 ist mit einem Ende des optischen Wellenleiterpfades 3 in Verbindung und eine optische Faser 8 ist mit dem anderen Ende in Verbindung. Ein Lichtemissionselement, beispielsweise eine Laserdiode oder dergleichen zur Emission von Licht in den optischen Wellenleiterpfade 3 ist in der optischen Faser 7 angeordnet und ein Lichtempfangselement wie beispielsweise eine Photodiode zum Empfang von Licht, welches durch das Bragg-Gitter 4 übertragen wurde, ist in der optischen Faser 8 angeordnet; das Lichtemissionselement und das Lichtempfangselement sind in der Zeichnung nicht dargestellt.

Ein Herstellungsverfahren für den optischen Wellenleiterpfad 3 wird nachfolgend noch näher erläutert, es kann jedoch schon jetzt festgehalten werden, dass der optische Wellenleiterpfad 3 durch Ätzen und thermisches Oxidieren einer Substratfläche des Siliziumsubstrats 2 gebildet wird. Genauer gesagt, der optische Wellenleiterpfad 3 wird gebildet, indem die Natur von Silizium verwendet wird, welches in transparentes Glas umgewandelt wird und durch thermische Oxidation ausgedehnt wird.

Der optische Wellenleiterpfad 3 hat das Bragg-Gitter 4 im Wesentlichen mittig seines optischen Pfads. Das Bragg-Gitter 4 wird durch Ätzen und thermisches Oxidieren einer Substratfläche des Siliziumsubstrats 2 gebildet. Das Bragg-Gitter 4 ist innerhalb des optischen Wellenleiterpfads 3 im gleichen Herstellungsprozess wie zur Ausbildung des optischen Wellenleiterpfades 3 gebildet. D.h., das Bragg-Gitter 4 wird ebenfalls durch Verwendung der Natur von Silizium gebildet, welches in transparentes Glas geändert und durch die thermische Oxidation ausgedehnt wurde.

Gemäß 1C ist das Bragg-Gitter 4 gebildet durch abwechselndes und periodisches Anordnen von Luftschichten 4a und Glasschichten 4b im Wesentlichen senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung des Lichts. Wenn eine Länge entlang der Fortpflanzungsrichtung von Licht als Breite definiert sei, so ist die Breite L1 der Luftschicht 4a auf 1/4 der Wellenlänge von Licht gesetzt, welches durch diese Luftschicht 4a bei dieser Ausführungsform übertragen wird. Die Breite L2 der Glasschicht 4b wird auf 1/4 der Wellenlänge von Licht gesetzt, welches durch diese Glasschicht 4b übertragen wird.

In einem unveränderten Zustand einer jeden der Breiten L1 und L2 wird somit das gesamte auf das Bragg-Gitter 4 einfallende Licht durch die bestimmte Glasschicht 4b in Einfallsrichtung reflektiert. Wenn jedoch die Breiten L1 und L2 geändert werden und sich die Periode des Bragg-Gitters 4 ändert, wird nur Licht einer Wellenlänge entsprechend dieser geänderten Periode von dem Bragg-Gitter 4 durchgelassen.

Folglich kann der Druck des Fluides, der die Membran 6 verschiebt, auf der Grundlage der Intensität etc. von Licht erkannt werden, welches von dem Bragg-Gitter 4 durchgelassen und von dem Lichtempfangselement empfangen wird.

Wenn weiterhin der obige Wert von 1/4 auf 1/2 gesetzt wird, wird alles Licht, welches auf das Bragg-Gitter 4 fällt, vom Bragg-Gitter 4 durchgelassen.

Wenn somit jede der Breiten L1 und L2 geändert wird und die Periode des Bragg-Gitters 4 geändert wird, wird nur Licht einer Wellenlänge entsprechend dieser geänderten Periode am Bragg-Gitter 4 reflektiert.

Folglich kann der Druck des Fluides, der die Membran 6 verschiebt, auf der Grundlage der Intensität etc. von Licht erkannt werden, welches vom Bragg-Gitter 4 durchgelassen und vom Lichtempfangselement empfangen wird.

Das Herstellungsverfahren für den obigen Drucksensor 1 des optischen Typs wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2A bis 4C beschrieben.

Die 2A bis 2C sind erläuternde Darstellungen, welche den Herstellungsprozess des Drucksensors 1 des optischen Typs zeigen, wobei 2A eine Draufsicht auf eine Ätzmaske zur Ausbildung des optischen Wellenleiterpfades 3 ist, 2B eine vergrößerte Ansicht von 2A ist und 2C eine Draufsicht auf den optischen Wellenleiterpfad 3 nach der thermischen Oxidation ist. Die 3A bis 3H sind erläuternde Darstellungen für den Herstellungsprozess des Drucksensors 1 des optischen Typs, wobei 3A eine Querschnittsansicht in Richtung des Pfeils IIIA-IIIA in 2B ist, 3B eine Querschnittsdarstellung in Richtung des Pfeils IIIB-IIIB in 2B ist, die 3C und 3D Querschnittsdarstellungen in Richtung des Pfeils IIIA-IIIA und eine Querschnittsdarstellung in Richtung des Pfeils IIIB-IIIB nach Beendigung eines DRIE-Prozesses sind, die 3E und 3F Querschnittsdarstellungen in Richtung des Pfeils IIIA-IIIA und eine Querschnittsdarstellung in Richtung des Pfeils IIIB-IIIB nach Entfernung einer Ätzmaske sind und die 3G und 3H Querschnittsdarstellungen entlang des Pfeils IIIA-IIIA und des Pfeils IIIB-IIIB nach der thermischen Oxidation sind. Die 4A, 4B und 4C sind erläuternde Darstellungen für einen Herstellungsprozess der Druckaufnahmekammer, wobei 4A eine Querschnittsdarstellung des Anordnungszustandes der Ätzmaske ist, 4B eine Querschnittsdarstellung des Ausbildungszustands der Druckaufnahmekammer ist und 4C eine Querschnittsdarstellung des entfernten Zustands der Ätzmaske ist. 2B wird bei jedem Prozess verwendet.

Zunächst wird gemäß 2A eine Ätzmaske 11 zur Ausbildung des optischen Wellenleiterpfades 3 und des Bragg-Gitters 4 auf einer Substratfläche des Siliziumsubstrats 2 gemustert. Eine Mehrzahl von langgestreckten ersten Öffnungsabschnitten 11a und eine Mehrzahl von langgestreckten zweiten Öffnungsabschnitten 11b werden jeweils in der Ätzmaske 11 ausgebildet und geöffnet. Jeder erste Öffnungsabschnitt 11a ist ein Öffnungsabschnitt zur Ausbildung eines ersten Grabens 21 in einem nachfolgenden DRIE-Prozess (DRIE = deep reactive ion etching). Jeder zweite Öffnungsabschnitt 11b ist ein Öffnungsabschnitt zur Bildung eines zweiten Grabens 31.

Jeder erste Öffnungsabschnitt 11a ist entlang einer Fortpflanzungsrichtung von Licht ausgebildet, welches sich innerhalb des optischen Wellenleiterpfades 3 fortpflanzt und sie liegen zueinander parallel mit einem bestimmten Abstand zwischen sich. Jeder zweite Öffnungsabschnitt 11b ist einer Ausrichtung senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung des Lichts ausgebildet und sie sind parallel mit einem bestimmten Abstand zwischen sich angeordnet.

Da weiterhin Silizium eine Natur dahingehend hat, dass es durch thermische Oxidation expandiert wird, wird die Ätzmaske 11 unter Berücksichtigung dieses Ausdehnungskoeffizienten (z.B. 2,22) gemustert. Beispielsweise ist eine Öffnungsweite eines jeden ersten Öffnungsabschnitts 11a senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung des Lichts und eine Öffnungsweite eines jeden zweiten Öffnungsabschnitts 11b entlang der Fortpflanzungsrichtung von Licht auf Breiten oder Weiten gesetzt, wobei der Ausdehnungskoeffizient bei der Berechnung so berücksichtigt wird, dass die Sollweiten erreicht werden.

Nachfolgend wird DRIE von der Substratfläche her durchgeführt, auf der die Ätzmaske 11 angeordnet ist. Somit wird gemäß den 3C und 3D ein erster Graben 21 in einem Abschnitt entsprechend einem jeden ersten Öffnungsabschnitt 11a ausgebildet, und ein erster struktureller Körper 20 wird zwischen den jeweiligen ersten Gräben 21 ausgebildet. Ein zweiter Graben 31 wird in einem Abschnitt entsprechend einem jeden zweiten Öffnungsabschnitt 11b ausgebildet und ein zweiter struktureller Körper 30 wird zwischen den jeweiligen zweiten Gräben 31 gebildet.

Jede der Längsschnittformen eines jeden ersten strukturellen Körpers 20 und eines jeden zweiten strukturellen Körpers 30 ist so, dass ein struktureller Körper mit einem hohen Strekkungsverhältnis (beispielsweise einem Streckungsverhältnis von 50) erhalten wird. Genauer gesagt, wenn eine Substratfläche des geätzten Siliziumsubstrats 2 von einer Ebene aus gesehen wird, wird sie so gesehen, dass eine Mehrzahl von tiefen Vertiefungen gemeinsam parallel entlang der Fortpflanzungsrichtung von Licht verläuft. Weiterhin ist die Betrachtung so, dass eine Mehrzahl von tiefen und kurzen Ausnehmungen oder Vertiefungen senkrecht zu den zuerst genannten tiefen Ausnehmungen oder Vertiefungen gemeinsam parallel in Zwischenabschnitten der Verlaufsrichtung der jeweiligen tiefen Vertiefung angeordnet ist.

Eine irreguläre Form kann auch durch eine andere Ätztechnik wie z.B. RIE etc. gebildet werden, es ist jedoch vorteilhaft, DRIE zu verwenden, um die Ungleichmäßigkeiten mit hohem Strekkungsverhältnis gemäß obiger Beschreibung auszubilden.

Nachfolgend wird gemäß den 3E und 3F die Ätzmaske 11 entfernt.

Nachfolgend werden ein Abschnitt, gebildet durch jeden ersten strukturellen Körper und jeden ersten Graben 21 und ein Abschnitt, gebildet durch jeden zweiten strukturellen Körper 30 und jeden zweiten Graben 31 thermisch oxidiert und jeder strukturelle Körper wird als transparentes Glas ausgebildet. Somit wird jeder erste strukturelle Körper 20, der aus Silizium gebildet ist, durch oxidiertes Silizium ersetzt und transparentes Glas ausgebildet. Jeder erste Graben 21 wird von dem ersten strukturellen Körper 20, der durch die thermische Oxidation ausgeweitet wurde, vergraben, d.h. durch einen oxidierten ersten strukturellen Körper 20a, der aus dem oxidierten Silikon gebildet worden ist. Somit wird der optische Wellenleiterpfad 3, der aus Glas hergestellt ist, vervollständigt.

Zu diesem Zeitpunkt wird jeder erste Graben 21 durch die Ausdehnung des benachbarten ersten strukturellen Körpers 20 vergraben oder eingebettet. Hierbei kann der erste Graben 21 als Luftspalt zwischen den oxidierten ersten strukturellen Körpern 20a geringfügig verbleiben. In den 3G und 3H ist dieser eingebettete erste Graben 21a durch eine gestrichelte Linie dargestellt. In einer Kernschicht (Lichtbegrenzungsbereich) und einer Deckschicht, welche den optischen Wellenleiterpfad 3 bilden, wird ein Ausbildungsbereich abhängig von Form und Größe des eingebetteten ersten Grabens 21a geändert. Beispielsweise wirkt ein oberer Abschnitt (ein oberer Abschnitt im Schnitt des optischen Wellenleiterpfads 3 gemäß den 3G und 3H) entlang der Fortpflanzungsrichtung von Licht als Kernschicht 2a und ein unterer Abschnitt (ein unterer Abschnitt im Schnitt des optischen Wellenleiterpfads 3 gemäß den 3G und 3H) dient als Deckschicht 3b.

Es liegt somit ein Verfahren zum Vergraben des Inneren eines jeden ersten Grabens 21 durch das oxidierte Silizium durch Verwendung der Expansion oder Ausdehnung des Siliziums bei der thermischen Oxidation vor. Unter Berücksichtigung der thermischen Ausdehnung werden somit die jeweiligen Weiten oder Breiten des ersten strukturellen Körpers 20 und des ersten Grabens 21, d.h. die Öffnungsweite des ersten Öffnungsabschnitts 11a und das Anordnungsintervall des ersten Öffnungsabschnitts 11a in der Ätzmaske 11 festgelegt.

Da weiterhin jeder zweite strukturelle Körper 30 durch die thermische Oxidation expandiert oder ausgeweitet wird, wird die Weite eines jeden zweiten Grabens 31 in Weiten- oder Breitenrichtung verringert. Das Bragg-Gitter 4 wird gebildet durch jeden zweiten strukturellen Körper (Glasschicht) 4b, der durch das oxidierte Silizium in Form transparenten Glases ersetzt wird und durch jeden zweiten Graben (Luftschicht) 4a, der in seiner Größe verringert ist.

Da jeder zweite strukturelle Körper 30 durch die thermische Oxidation expandiert wird, ist es daher notwendig, einen Ziel- oder Sollwert einer jeden Breite des zweiten strukturellen Körpers 4b und des zweiten Grabens 4a nach der thermischen Oxidation unter Berücksichtung dieser thermischen Ausdehnung zu wählen. Daher ist jede Weite oder Breite des zweiten strukturellen Körpers 30 und des zweiten Grabens 31, d.h. die Öffnungsweite des zweiten Öffnungsabschnitts 11b und das Anordnungsintervall des zweiten Öffnungsabschnitts 11b in der Ätzmaske 11 unter Berücksichtigung der obigen Überlegungen gewählt.

Nachfolgend wird gemäß 4A eine Ätzmaske 12 in einer Form entsprechend einer Öffnungsform der Druckaufnahmekammer 5 in einem Abschnitt entsprechend der rückwärtigen Oberfläche des Bragg-Gitters 4 auf der anderen Substratfläche des Siliziumsubstrats 2 angeordnet. Weiterhin wird ein oberer Abschnitt des optischen Wellenleiterpfades 3, der in der einen Fläche des Siliziumsubstrats 2 ausgebildet ist, mit einem Schutzmaterial 13, beispielsweise einem Resistmaterial oder dergleichen bedeckt.

Nachfolgend wird die Druckaufnahmekammer 5 ausgebildet und die Membran 6 wird in ihrem Bodenabschnitt ausgebildet, in dem Nassätzen unter Verwendung einer wässrigen Kaliumhydroxidlösung (KOH) oder einer wässrigen Tetramethylammoniumhydroxidlösung (TMAH) oder Trockenätzen wie Plasmaätzen oder dergleichen durchgeführt wird (4B).

Danach werden die Ätzmaske 12 und das Schutzmaterial 13 entfernt (4C). Wie in 1B gezeigt, wird dann das Glassubstrat 9, durch welches der Flusseinlass 10 in Verbindung mit der Druckaufnahmekammer 5 in vertikaler Richtung verläuft, an der anderen Substratfläche des Siliziumsubstrats 2 angebracht.

Die obigen Abläufe der Maskenmusterung, von DRIE und Ätzmaskenentfernung entsprechen einem ersten Prozess, wie er in einem vierten Aspekt beschrieben ist und der Prozess der thermischen Oxidation entspricht einem zweiten Prozess.

  • (1) Wie oben beschrieben, kann bei dem Drucksensor 1 des optischen Typs und bei seinem Herstellungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform der optische Wellenleiterpfad 3 mit dem Bragg-Gitter 4 auf einer Substratfläche des Siliziumsubstrats 2 ausgebildet werden und die Membran 6 kann auf der anderen Substratfläche ausgebildet werden.

    Genauer gesagt, eine Struktur zur Ausbildung des Bragg-Gitters 4 auf einer Substratfläche des gleichen Siliziumsubstrats 2 und zur Ausbildung der Membran 6 auf der anderen Substratfläche wird anstelle einer Struktur verwendet, bei der der optische Wellenleiterpfad an die Substratfläche durch eine Kleberschicht angeheftet wird, wie dies im Stand der Technik der Fall ist. Somit wird kein auf die Membran 6 einwirkender Druck durch die Kleberschicht 6 gepuffert oder gedämpft.

    Folglich kann auf die Membran 6 einwirkender Druck genau auf das Bragg-Gitter 4 übertragen werden. Die Erkennungsgenauigkeit des Drucks, der auf die Membran 6 einwirkt, kann somit erhöht werden.
  • (2) Weiterhin wird der optische Wellenleiterpfad 3, der das Bragg-Gitter 4 aufweist, durch Ätzen von einer Substratfläche her und durch thermische Oxidation des geätzten Abschnitts gebildet. Somit kann die Herstellungseffizienz im Vergleich zu einem Verfahren erhöht werden, bei dem ein konkaver Abschnitt (Vertiefung) und ein konvexer Abschnitt zur Bildung des Bragg-Gitters durch einen Laser nacheinander und nebeneinander ausgebildet werden, wie dies im Stand der Technik der Fall ist.
  • (3) Weiterhin wirken ein Abschnitt eines Teils entlang der Fortpflanzungsrichtung von Licht aus einem Abschnitt, gebildet durch jeden oxidierten ersten strukturellen Körper 20a, ersetzt durch oxidiertes Silizium und jeder eingebettete erste Abstand 21a, der in einer Größe verringert ist, als Kernschicht und ein Abschnitt des jeweils anderen Teils wirkt als Deckschicht. Somit kann der optische Wellenleiterpfad 3 genau hergestellt werden.
  • (4) Die Membran 6 wird gebildet durch Ätzen eines Abschnitts entsprechend der rückwärtigen Fläche des Bragg-Gitters 4 von der anderen Substratfläche her. Damit kann die Herstellungseffizienz erhöht werden und die Herstellungskosten können im Vergleich zu einem Verfahren verringert werden, bei dem die Membran hergestellt wird, indem ein separates Bauteil getrennt von dem Siliziumsubstrat 2 bearbeitet wird.
  • (5) Die Druckaufnahmekammer 5, in welche das Fluid als zu messendes Objekt strömt, ist in der anderen Substratfläche ausgebildet und die Bodenfläche dieser Druckaufnahmekammer 5 wird von der Membran 6 gebildet. Da es somit nicht notwendig ist, die Membran separat von der Druckaufnahmekammer auszubilden, kann die Herstellungseffizienz erhöht werden.
  • (6) Da die Druckaufnahmekammer 5 und die Membran 6 gebildet werden können, indem lediglich das Ätzen von der anderen Substratfläche des Siliziumsubstrats 2 her durchgeführt wird, kann die Herstellungseffizienz erhöht werden.
  • (7) Eine Struktur als Basis des optischen Wellenleiterpfades 2 und des Bragg-Gitters 4 wird gebildet durch Ätzen einer Substratfläche des Siliziumsubstrats 2 durch DRIE und der optische Wellenleiterpfad mit dem Bragg-Gitter 4 kann durch Durchführung der thermischen Oxidation hergestellt werden.

    Genauer gesagt, der optische Wellenleiterpfad 3 mit dem Bragg-Gitter 4 kann durch alleiniges Durchführen des Ätzens und der thermischen Oxidation an dem gleichen Siliziumsubstrat 2 hergestellt werden. Daher kann die Herstellungseffizienz im Vergleich zu einem Verfahren höher gemacht werden, bei dem der optische Wellenleiterpfad in einem separaten Prozess bergestellt wird und das Bragg-Gitter durch Laserbearbeitung dieses optischen Wellenleiterpfads ausgebildet wird.
  • (8) In dem DRIE-Prozess werden jeder zweite strukturelle Körper 30 und jeder zweite Graben 31 entsprechend so ausgebildet, dass sie verlaufsmässig senkrecht zum ersten Graben 21 verlaufen. Somit kann ein Teil oder können alle Teile von Licht, welches auf das Bragg-Gitter 4 einfällt, in Einfallsrichtung reflektiert werden.
  • (9) Da der zweite strukturelle Körper 30 und der zweite Graben 31 abwechselnd in dem DRIE-Prozess ausgebildet werden, kann die Periode des Bragg-Gitters 4 geändert werden, indem jede Breite des zweiten strukturellen Körpers 30 und des zweiten Grabens 31 und ihre jeweiligen Ausbildungsanzahlen geändert werden. Folglich kann nur Licht einer bestimmten Wellenlänge geändert werden, um das Bragg-Gitter 4 zu durchlaufen oder am Bragg-Gitter 4 reflektiert zu werden.
  • (10) Wenn die Länge entlang der Fortpflanzungsrichtung von Licht als Weite definiert wird, wird die Weite L2 des zweiten strukturellen Körpers (Glasschicht) 4b, der durch oxidiertes Silizium ersetzt wird, so eingestellt, dass sie 1/4 der Wellenlänge des übertragenen Lichts innerhalb dieses zweiten strukturellen Körpers 4b beträgt, und die Weite L1 des zweiten Grabens (Luftschicht) 4a, die sich ihrer Größe verringert, wird so eingestellt, dass sie 1/4 der Wellenlänge des durchgelassenen Lichts innerhalb dieses zweiten Grabens 4a wird. D.h., wenn die Membran 6 nicht verschoben wird, d.h., wenn die periodische Struktur des Bragg-Gitters nicht geändert wird, kann das gesamte auf das Bragg-Gitter einfallende Licht in Einfallsrichtung reflektiert werden.

Folglich kann auf die Membran 6 einwirkender Druck auf der Grundlage der Intensität etc. von Licht von Null an gemessen werden, welches durch das Bragg-Gitter 4 läuft.

Nachfolgend werden eine optische Vorrichtung und ihr Herstellungsverfahren gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 5 bis 8E beschrieben.

5 ist eine perspektivische Ansicht eines Drucksensors des optischen Typs gemäß dieser Ausführungsform. 6 ist eine Draufsicht, welche einen Teil von 5 vergrößert darstellt. Die 7A und 7B sind erläuternde Ansichten eines Herstellungsverfahrens für die Drucksensor des optischen Typs von 5, wobei 7A eine Draufsicht auf eine Ätzmaske ist und 7B eine Draufsicht auf den Drucksensor des optischen Typs nach der thermischen Oxidation ist. Die 8A bis 8E sind erläuternde Darstellungen eines Herstellungsverfahrens für ein optisches Element, welches in dem Drucksensor des optischen Typs von 5 angeordnet ist, wobei 8A eine perspektivische Ansicht des optischen Elements mit der hieran angeordneten Ätzmaske ist, 8E eine Querschnittsdarstellung entlang Pfeil VIIIB-VIIIB in 8A ist, 8C eine Querschnittsdarstellung eines Ätzzustandes ist, 8D eine Querschnittsdarstellung des entfernten Zustands der Ätzmaske ist und 8D eine Querschnittsdarstellung nach der thermischen Oxidation ist.

Gemäß 5 ist ein Laserdiodenelement (nachfolgend als LD-Element bezeichnet) 64 auf einer Substratfläche eines Siliziumsubstrats 2 angeordnet. Eine Stablinse 62 als eine Linse für eine schnelle Achse zum Kollimieren eines Laserstrahls von dem LD-Element 64 ist an der Emissionsseite des LD-Elements 64 angebracht. Das LD-Element 64 und die Stablinse 62 sind in einem Zustand gehalten, in welchem das LD-Element 64 und die Stablinse 62 auf der Substratfläche positioniert sind und durch ein Positionierteil 63 gehalten sind.

Ein optisches Element 70 als Linse für eine langsame Achse ist integral an der Substratfläche auf der Emissionsseite der Stablinse 62 ausgebildet. Das optische Element 70 hat sowohl die Funktionen eines Diffraktionsgitters als auch einer Linse. Gemäß 6 ist ein dritter Graben 71a als Diffraktionsgitter innerhalb des optischen Elements 70 in einem bestimmten Intervall angeordnet. Das optische Element 70 teilt und emittiert einfallendes Licht in einem Intervall, welches von jedem dritten Graben 71a vorgeschrieben wird. Bei dieser Ausführungsform teilt das optische Element 70 den Laserstrahl (das einfallende Licht), der von der Stablinse 62 emittiert wird, in drei Lichter oder Lichtanteile, bestehend aus Licht nullter Ordnung, Licht der Ordnung +1 und Licht der Ordnung –1 und kollimiert und emittiert jeden dieser Lichtanteile aufgrund des Linseneffekts. In dieser Ausführungsform hat das optische Element 70 die Funktion einer zylindrischen Linse des flachen Konvextyps mit einer flachen Einfallsfläche und einer konvexen Emissionsfläche. In 6 ist der Aufbau zum Unterteilen des einfallenden Lichts in die drei Lichter oder Lichtanteile als ein Beispiel dargestellt; das einfallende Licht kann auch in zwei Lichtanteile, oder vier oder mehr Lichtanteile unterteilt werden.

In Fortpflanzungsrichtung des Lichts der Ordnung +1 und des Lichts der Ordnung –1, welche vom optischen Element 70 emittiert werden, ist ein Spiegel 61 zum Reflektieren des unterteilten Lichts auf ein Einfallsende des optischen Wellenleiterpfades 3 einstückig mit der Substratfläche ausgebildet.

In Fortpflanzungsrichtung des von jedem Spiegel 61 reflektierten Lichts ist der optische Wellenleiterpfad 3 bei der genannten ersten Ausführungsform einstückig mit der Substratfläche ausgebildet. Weiterhin ist der optische Wellenleiterpfad 3 auch in Fortpflanzungsrichtung des Lichts nullter Ordnung ausgebildet.

Die Druckaufnahmekammer 5 ist in einem Abschnitt entsprechend der rückwärtigen Fläche eines jeden Bragg-Gitters 4 in jedem optischen Wellenleiterpfad 3 auf der anderen Substratfläche des Siliziumsubstrats 2 ausgebildet. Jeweils eine Membran 6 ist in einem Bodenabschnitt einer jeden Druckaufnahmekammer 5 ausgebildet. Jede Membran 6 ist entlang des Flusses eines Fluides als zu erkennendes Objekt angeordnet und ist so aufgebaut, dass Druck etc. an einer Mehrzahl von Orten in dem Fluid erkannt wird.

Genauer gesagt, der Drucksensor 60 des optischen Typs ist aufgebaut aus dem einzelnen LD-Element 64, der einzelnen Stablinse 62, dem einzelnen optischen Element 70, der Mehrzahl von Spiegeln 61, der Mehrzahl optischer Wellenleiterpfade 3, der Mehrzahl von Druckaufnahmekammern 5 und der Mehrzahl von Membranen 6.

Zunächst werden gemäß der 7A eine Ätzmaske 63a zum Bilden eines Positionierteils 63, eine Ätzmaske 73 zum Bilden des optischen Elements 70, eine Ätzmaske 61b zum Bilden des Spiegels 61 und eine Ätzmaske 11 zum Bilden des optischen Wellenleiterpfads 3 auf einer Substratfläche des Siliziumsubstrats 2 gemustert.

Gemäß 8B wird die Ätzmaske 73 des optischen Elements 70 in einer Form gemustert, dass ein dritter Graben 71 und ein dritter struktureller Körper 72 im nächsten Ätzprozess gebildet werden.

Danach wird DRIE von einer Substratfläche her durchgeführt, nämlich von der, wo sich die Ätzmaske befindet. Somit wird die Substratfläche in einer Form entsprechend der Musterung einer jeden Ätzmaske bearbeitet. Wie in 8C gezeigt, wird das optische Element 70 in einer Form hergestellt, bei der dritte Graben 71 und der dritte strukturelle Körper 72 abwechselnd angeordnet sind. Jeder dritte Graben 71 hat eine Vertiefungsform mit einem hohen Streckungsverhältnis (z.B. Streckungsverhältnis 50). Jeder dritte strukturelle Körper 72 hat im Querschnitt Säulenform mit einem hohen Streckungsverhältnis (z.B. Strekkungsverhältnis 50).

Weiterhin ist jeder optische Wellenleiterpfad 3 in einer Form gemäß 3B der ersten Ausführungsform ausgebildet. Weiterhin ist das Positionierteil 63 von 5 auf der Substratfläche entsprechend der Ätzmaske 63a gebildet. Der Spiegel 61 gemäß 5 ist auf der Substratfläche entsprechend der Ätzmaske 61b ausgebildet. Der Spiegel 61 verwendet Charakteristiken, bei denen eine geätzte Fläche des Siliziumsubstrats 2 eine Spiegelfläche wird. Diese geätzte Fläche wird als reflektierende Fläche 61a (6) verwendet.

Danach wird jede Ätzmaske entfernt.

Nachfolgend wird eine oxidierte Maske auf einem Abschnitt angeordnet, der keiner thermischen Oxidation unterworfen werden soll, beispielsweise dem Positionierteil 63, dem Spiegel 61 etc. Danach wird jeder strukturelle Körper auf der Substratfläche entsprechend den Ätzmasken 73 und 11 thermisch oxidiert. Somit wird gemäß 8E jeder dritte strukturelle Körper 72 durch oxidiertes Silizium ersetzt und als transparentes Glas ausgebildet. Jeder dritte Graben 61 wird in seiner Größe in Weitenrichtung durch den oxidierten dritten strukturellen Körper 72a verringert, der durch oxidiertes Silizium ersetzt worden ist und wird zu einem dritten Graben 71a mit verringerter Größe. Jeder dritte Graben 71a mit verringerter Größe wirkt als Diffraktionsgitter. Weiterhin wird der optische Wellenleiterpfad 3 entsprechend in einem Abschnitt einer jeden Ätzmaske 11 ausgebildet, wie in den 3G und 3H der obigen ersten Ausführungsform gezeigt.

Nachfolgend wird gemäß der 4A der obigen ersten Ausführungsform die Ätzmaske 12 in einer Form entsprechend der Öffnungsform der Druckaufnahmekammer 5 entsprechend in einem Abschnitt entsprechend der rückwärtigen Fläche eines jeden Bragg-Gitters 4 auf der anderen Substratfläche des Siliziumsubstrats 2 ausgebildet. Weiterhin wird eine Fläche des Siliziumsubstrats 2 mit einem Schutzmaterial 13, beispielsweise einem Resist oder dergleichen bedeckt.

Nachfolgend wird jede Druckaufnahmekammer 5 ausgebildet und die Membran 6 wird im Bodenabschnitt hiervon ausgebildet, indem Nassätzen mit einer wässrigen Lösung von KOH oder einer wässrigen Lösung von TMAH durchgeführt wird, oder indem Trockenätzen wie Plasmaätzen bei der gleichen durchgeführt wird (4B).

Nachfolgend werden ein LD-Element 64 und eine Stablinse 62 entsprechend positioniert und auf der Substratfläche angebracht, indem das Positionierteil 63 auf der Substratfläche verwendet wird (5).

Jeder der obigen Abläufe von Maskenmusterung, DRIE und Ätzmaskenentfernung entspricht dem ersten Prozess, wie er in einem 15. Aspekt beschrieben wird und der Prozess der thermischen Oxidation entspricht einem zweiten Prozess und der Ausbildungsprozess der Membran entspricht einem dritten Prozess.

  • (1) Wie oben erwähnt können bei dem Drucksensor 60 des optischen Typs und seinem Herstellungsverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform mehrere Drucksensoren des optischen Typs zur Erkennung des Drucks eines Fluides an einer Mehrzahl von Messpunkten gemeinsam auf einem Siliziumsubstrat ausgebildet werden. Daher wird die Herstellungseffizienz im Vergleich zu einem Verfahren angehoben, bei dem die Mehrzahl von Drucksensoren des optischen Typs individuell hergestellt wird.

    Da weiterhin jeder Drucksensor des optischen Typs den gleichen Aufbau wie der Drucksensor 1 des optischen Typs gemäß der obigen ersten Ausführungsform hat, lässt sich der Druck an einer Mehrzahl von Messpunkten mit hoher Präzision erkennen.
  • (2) Weiterhin kann das optische Element 70, welches die beiden Funktionen einer Linse und eines Diffraktionsgitters hat und kann die Mehrzahl von optischen Wellenleiterpfaden 3, die in Fortpflanzungsrichtung eines jeden Lichtanteils, welche von diesem optischen Element 70 emittiert werden, gemeinsam auf dem gleichen Siliziumsubstrat 2 mit dem gleichen Herstellungsprozess hergestellt werden.

    Genauer gesagt, das optische Element 70 und jeder optische Wellenleiterpfad 3 wird in Abschnitten gebildet, welche vorab auf dem gleichen Siliziumsubstrat 2 positioniert werden. Daher kann die Positioniergenauigkeit im Vergleich zu einer Anordnung erhöht werden, bei der das optische Element und jeder optische Wellenleiterpfad 3 individuell hergestellt und dann kombiniert werden.

    Weiterhin ist es möglich, die Herstellungseffizienz des Drucksensors 60 des optischen Typs zu erhöhen, der durch das optische Element 70 und die Mehrzahl von optischen Wellenleiterpfaden 3 gebildet ist.
  • (3) Weiterhin kann jeder Spiegel 61 auf der Substratfläche des gleichen Siliziumsubstrats durch den gleichen Herstellungsprozess wie für das optische Element 70 und jeden optischen Wellenleiterpfad 3 ausgebildet werden.

    Folglich kann die Positioniergenauigkeit und Herstellungseffizienz im Vergleich zu einem Herstellungsverfahren erhöht werden, bei dem jeder Spiegel 61 in einem separaten Herstellungsprozess hergestellt werden muss und dann jeder Spiegel 61 auf der Substratfläche des Siliziumsubstrats 2 angeordnet werden muss.
  • (4) Da jeder Spiegel 61 thermisch nicht oxidiert wird, gibt es keinen Fall, bei dem seine reflektierende Fläche 61 in transparentes Glas umgewandelt wird und somit unterteiltes Licht nicht genau reflektieren kann.
  • (5) Es ist ausreichend, eine einzelne Lichtquelle (LD-Element 64) zur Emission von Licht auf eine Einfallfläche des optischen Elements 70 vorzusehen. Damit kann die Herstellungseffizienz erhöht werden und die Herstellungskosten können im Vergleich zu einem Herstellungsverfahren verringert werden, bei dem die Lichtquelle für jeden optischen Wellenleiterpfad 3 angeordnet werden muss.
  • (6) Das optische Element mit sowohl der Funktion einer Linse als auch eines Diffraktionsgitters kann durch Ätzen und thermische Oxidation des Siliziumsubstrats 2 hergestellt werden. Damit ist es nicht notwendig, separat und unabhängig voneinander eine Linse und ein Diffraktionsgitter herzustellen und dann zu kombinieren.

    Folglich kann die Herstellungseffizienz für die optische Vorrichtung mit der Linse und dem Diffraktionsgitter erhöht werden und die Herstellungskosten können verringert werden.

    Da weiterhin die Funktionen von Linse und Diffraktionsgitter einfach durch das optische Element 70 erzeugt werden können, ist es nicht notwendig, die Linse und das Diffraktionsgitter zu positionieren, wie es der Fall wäre, wenn Linse und Diffraktionsgitter unabhängig voneinander hergestellt und dann angeordnet werden.
  • (7) Es ist möglich, das optische Element 70 herzustellen, in welchem eine Strahlform von einfallendem Licht durch einen Linseneffekt geändert wird, das geänderte Licht in einer Mehrzahl von unterteilten Lichtanteilen in einer Richtung emittiert wird, welche als Intervall eines jeden dritten Grabens 71a vorgeschrieben ist, der verringerte Größe hat und als Diffraktionsgitter wirkt.

    Folglich kann eine optische Vorrichtung zur Emission der Lichtanteile des Strahls mit der durch die Linse geänderten Form dadurch hergestellt werden, dass das optische Element 70 so hergestellt wird, dass die dritten Gräben 71a entsprechend der benötigten Anzahl von Lichtanteilen gebildet werden.
  • (8) Jeder optische Wellenleiterpfad 3 mit dem Bragg-Gitter 4 in einem mittigen Abschnitt des optischen Pfades wird durch Ätzen und thermisches Oxidieren einer Substratfläche gebildet. Somit können die optischen Wellenleiterpfade 3 gemeinsam mit dem gleichen Herstellungsprozess wie das optische Element 70 ausgebildet werden.

    Folglich ist es nicht notwendig, das optische Element 70 und jeden optischen Wellenleiterpfad 3 wie bei einer Konstruktion zu positionieren, bei der die Mehrzahl von optischen Wellenleiterpfaden 3 in einem separaten Herstellungsprozess auf einer Substratfläche ausgebildet wird.

    Weiterhin ist es nicht notwendig, die Mehrzahl von optischen Wellenleiterpfaden 3 in einem separaten Herstellungsprozess herzustellen und das Bragg-Gitter 4 in jedem optischen Wellenleiterpfad 3 separat durch einen Laser oder dergleichen auszubilden. Damit ist es möglich, die Herstellungseffizienz der Mehrzahl von optischen Wellenleiterpfaden 3 mit den Bragg-Gittern und des optischen Elements 70 zu erhöhen.
  • (9) Die Druckaufnahmekammer 5 zur Aufnahme des Fluides als zu messenden Objektes ist auf der anderen Substratfläche ausgebildet und die Bodenfläche dieser Druckaufnahmekammer 5 bildet die Membran 6. Daher ist es nicht notwendig, die Membran 6 separat von der Druckaufnahmekammer 5 für jeden optischen Wellenleiterpfad 3 herzustellen. Damit kann die Herstellungseffizienz erhöht werden.

Alternativ kann jeder zweite strukturelle Körper 30 zur Bildung des Bragg-Gitters 4 und der jeder zweite Graben 31 auch so hergestellt werden, dass der erste Graben 21 (bzw. dessen Verlaufsrichtung) schräg geschnitten wird.

Ein Teil oder alle Teile von Licht, welches in das Bragg-Gitter 4 einfällt, kann oder können nach außen in eine seitliche Richtung des optischen Wellenleiterpfades 3 reflektiert werden, indem jeder zweite strukturelle Körper 30 und jeder zweite Graben 31 so hergestellt werden.

Alternativ kann ein Abschnitt anstelle der Membran 6 vorgesehen werden, der sich abhängig von der Temperatur verformt. Beispielsweise kann die Membran 6 verwendet werden, so wie sie ist und ein Teil der Membran 6 kann durch ein Metall gebildet werden. Weiterhin kann auch ein metallischer Film auf einer Oberfläche der Membran 6 ausgebildet werden. Weiterhin kann ein Abschnitt entsprechend der rückwärtigen Fläche des Bragg-Gitters 4 als ein zu verschiebender Abschnitt verwendet werden, ohne eine separate Membran 6 auszubilden.

Auch wenn diese Gestaltungen verwendet werden, wird der abhängig von der Temperatur sich verschiebende Abschnitt direkt auf der rückwärtigen Fläche des Bragg-Gitters 4 ausgebildet. Damit ist es möglich, eine optische Vorrichtung zu realisieren, die in der Lage ist, die Temperatur des sich verschiebenden Abschnitts oder in der Nähe des sich verschiebenden Abschnitts mit hoher Präzision zu erkennen. Weiterhin kann die Herstellungseffizienz dieser optischen Vorrichtung erhöht werden.

Weiterhin kann auch ein reflektierendes Material auf der reflektierenden Fläche 61a des thermisch oxidierten Spiegels 61 ausgebildet werden. Mit diesem Aufbau ist es möglich, Brechungen des unterteilten Lichts in einem Oberflächenschichtabschnitt zu beseitigen, der als transparentes Glas ausgebildet ist. Das reflektierte Licht kann damit korrekt und genau zu dem optischen Wellenleiterpfad 3 geführt werden.

Alternativ kann das optische Element 70 auch durch ein Element gebildet werden, welches alleine die Funktion des Diffraktionsgitters hat. Das optische Element 70 mit diesem Aufbau entspricht der optischen Vorrichtung, wie sie in einem 15. Aspekt beschrieben ist.

Alternativ kann in dem Drucksensor 60 des optischen Typs gemäß der zweiten Ausführungsform jeder optische Wellenleiterpfad 3 auch entlang der Fortpflanzungsrichtung eines jeden unterteilten Lichts oder Lichtanteils ohne Verwendung des Spiegels 61 ausgebildet sein.

Alternativ kann bei dem Drucksensor 60 des optischen Typs gemäß der zweiten Ausführungsform ein Lichtempfangselement, beispielsweise eine Fotodiode oder dergleichen anstelle eines jeden optischen Wellenleiterpfades 3 angeordnet werden.

Alternativ kann in jeder Ausführungsform anstelle des Siliziumsubstrats 2 auch ein SOI-Substrat verwendet werden. In diesem Fall können die gleichen Effekte wie bei den obigen Ausführungsformen erhalten werden.

Die vorliegende Erfindung weist unter anderem die folgenden wesentlichen Aspekte auf, von denen einige in der bisher erfolgten Beschreibung bereits kurz angesprochen wurden:

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegende Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung geschaffen, welche einen optischen Wellenleiterpfad und einen beweglichen Abschnitt enthält. Der optische Wellenleiterpfad enthält ein Bragg-Gitter, welches im Wesentlichen mittig des optischen Wellenleiterpfades angeordnet ist. Der bewegliche Abschnitt ist nahe dem Bragg-Gitter angeordnet und abhängig von einer physikalischen Größe beweglich, welche auf den beweglichen Abschnitt wirkt. Eine Verschiebung des beweglichen Abschnitts liefert eine Änderung des Abstands in dem Bragg-Gitter, so dass ein durch den optischen Wellenleiterpfad laufendes Licht geändert wird. Die optische Vorrichtung erkennt die physikalische Größe basierend auf einer Änderung des Lichts, welches durch den optischen Wellenleiterpfad läuft. Das Verfahren enthält die Schritte von: Ausbilden des optischen Wellenleiterpfades mit dem Bragg-Gitter auf einem ersten Teil des Siliziumsubstrats und Ausbilden des beweglichen Abschnitts auf einem zweiten Teil des Siliziumsubstrats, wobei der zweite Teil dem ersten Teil entspricht.

In diesem Fall ist es nicht notwendig, einen Kleber oder eine Kleberschicht zwischen dem optischen Wellenleiterpfad und dem Substrat wie beim Stand der Technik vorzusehen, so dass die auf den beweglichen Abschnitt wirkenden oder hierauf aufgebrachte physikalische Größe in der Kleberschicht keine Absorption oder Dämpfung erfährt. Folglich wird die physikalische Größe von der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Genauigkeit erkannt. Weiterhin ist das Erkennungsansprechverhalten auf die physikalische Größe bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbessert. Der Herstellungsprozess ist vereinfacht und die Herstellungskosten sind verringert.

Weiterhin kann der Schritt des Ausbildens des optischen Wellenleiterpfades die folgenden Schritte aufweisen: Ätzen des ersten Teils des Siliziumsubstrats und thermisches Oxidieren des ersten Teils des Siliziumsubstrats. Mit dem obigen Verfahren wirkt der Schritt der thermischen Oxidation des ersten Teils dahingehend, den ersten Teil des Siliziumsubstrats in ein Glas, beispielsweise Siliziumoxid umzuwandeln, so dass das Glas in der Lage ist, Licht durchzulassen. Mit dem obigen Verfahren ist es nicht notwendig, eine Mehrzahl von Vertiefungen und konvexen Abschnitten nebeneinander herzustellen, wie im Stand der Technik. Die Herstellungseffizienz der Vorrichtung wird damit verbessert.

Weiterhin kann der Schritt des Ausbildens des beweglichen Abschnitts den Schritt des Ätzens des zweiten Teils des Siliziumsubstrats enthalten. Der zweite Teil des Siliziumsubstrats ist auf einer zweiten Seite des Siliziumsubstrats angeordnet. Der erste Teil des Siliziumsubstrats liegt auf einer ersten Seite des Siliziumsubstrats und die erste Seite liegt der zweiten Seite gegenüber. Bei dem obigen Verfahren wird der bewegliche Abschnitt auf dem Substrat zusammen mit dem Bragg-Gitter ausgebildet, so dass es nicht notwendig ist, diesen beweglichen Abschnitt unabhängig auszubilden. Die Herstellungseffizienz der Vorrichtung wird verbessert und weiterhin werden Herstellungskosten verringert.

Weiterhin kann der Schritt des Ausbildens des optischen Wellenleiterpfads die Schritte enthält von: Ausbilden einer Mehrzahl erster struktureller Körper an einer ersten Seite des Siliziumsubstrats durch Ätzen der ersten Seite des Siliziumsubstrats, wobei einander benachbarte zwei erste strukturelle Körper zwischen sich einen ersten Freiraum haben und wobei jeder erster struktureller Körper aus Silizium ist; Ausbilden einer Mehrzahl zweiter struktureller Körper auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats durch Ätzen der ersten Seite des Siliziumsubstrats, wobei einander benachbarte zwei zweite strukturelle Körper zwischen sich einen zweiten Freiraum haben, wobei die zweiten strukturellen Körper sich mit den ersten strukturellen Körpern verlaufsmäßig schneiden und wobei jeder zweite strukturelle Körper aus Silizium ist; Einbetten des ersten Freiraums mittels Siliziumoxid und Wandeln der ersten strukturellen Körper (20) in erste strukturelle Siliziumoxidkörper durch thermisches Oxidieren des Siliziumsubstrats, so dass der optische Wellenleiter gebildet wird; und Einbetten des zweiten Freiraums mittels Siliziumoxid und Wandeln der zweiten strukturellen Körper in zweite strukturelle Siliziumoxidkörper durch thermisches Oxidieren des Siliziumsubstrats, so dass das Bragg-Gitter gebildet wird; und wobei beim Schritt des Einbettens des zweiten Freiraums mittels Siliziumoxid der zweite Freiraum schrumpft, so dass ein geschrumpfter zweiter Freiraum einen Luftspalt ergibt und jeder zweite strukturelle Siliziumoxidkörper mit einem eingebetteten zweiten Freiraum eine Glasschicht ergibt. Mit dem obigen Verfahren liefern der Schritt des Ausbildens der Mehrzahl erster struktureller Körper und der Schritt des Ausbildens einer Mehrzahl zweiter struktureller Körper einen ersten Schritt. Der Schritt des Ausbildens einer Mehrzahl erster struktureller Körper liefert den optischen Wellenleiterpfad und der Schritt des Ausbildens der Mehrzahl zweiter struktureller Körper liefert das Bragg-Gitter. Der Schritt des Einbettens des ersten Freiraums mit Siliziumoxid und das Umwandeln der ersten strukturellen Körper und der Schritt des Einbettens des zweiten Freiraums mit Siliziumoxid und das Wandeln der zweiten strukturellen Körper liefert einen zweiten Schritt. Somit wird das Substrat geätzt und thermisch oxidiert, so dass der optische Wellenleiterpfad mit dem Bragg-Gitter einfach ausgebildet werden kann. Damit wird die Herstellungseffizienz der Vorrichtung verbessert.

Der optische Wellenleiterpfad kann eine Kernschicht und eine Deckschicht enthalten, wobei die Kernschicht und die Deckschicht entlang einer Fortpflanzungsrichtung von Licht in dem optischen Wellenleiterpfad angeordnet sind. Mit diesem Verfahren wird der optische Wellenleiterpfad mit der Kernschicht und der Deckschicht korrekt auf dem Substrat ausgebildet. Die Erkennungsgenauigkeit der Vorrichtung ist verbessert.

Alternativ können die ersten strukturellen Körper mit dem ersten Freiraum senkrecht zu den zweiten strukturellen Körpern mit dem zweiten Freiraum sein. Mit diesem Verfahren kann ein Teil der ersten strukturellen Körper mit dem ersten Freiraum senkrecht zu einem Teil der zweiten strukturellen Körper mit dem zweiten Freiraum sein. In diesem Fall wird in das Bragg-Gitter einzubringendes Licht teilweise oder vollständig in Richtung der Einfallsrichtung des Lichts reflektiert.

Weiterhin können sich die ersten strukturellen Körper mit dem ersten Freiraum mit den zweiten strukturellen Körpern mit dem zweiten Freiraum verlaufsmässig, d.h. mit ihren gedachten Verlängerungslinien schräg schneiden. Bei obigem Fall können die ersten strukturellen Körper die zweiten strukturellen Körper in einem bestimmten Winkel schräg schneiden, der in einem Bereich zwischen 0 Grad und 90 Grad liegt. Weiterhin kann ein Teil der ersten strukturellen Körper mit dem ersten Freiraum einen Teil der zweiten strukturellen Körper mit dem zweiten Freiraum schräg schneiden. In diesem Fall wird in das Bragg-Gitter einzubringendes Licht teilweise oder vollständig in Richtung einer Seite des optischen Wellenleiterpfades reflektiert.

Auch können die zweiten strukturellen Körper mit dem zweiten Freiraum periodisch so gebildet werden, dass der Abstand des Bragg-Gitters eine bestimmte Periode hat. In diesem Fall kann die Wellenlänge von Licht, welches in dem Bragg-Gitter reflektiert oder von diesem durchgelassen wird, geändert werden.

Die ersten strukturellen Körper mit dem ersten Freiraum können parallel zu einer Fortpflanzungsrichtung von Licht in dem optischen Wellenleiterpfad sein. Der Luftspalt kann eine erste Weite entlang der Fortpflanzungsrichtung von Licht haben, die erste Weite kann ein Viertel einer Wellenlänge des Lichts betragen, welches durch den Luftspalt läuft, die Glasschicht kann eine zweite Weite entlang der Fortpflanzungsrichtung des Lichts haben und die zweite Weite kann ein Viertel einer Wellenlänge des Lichts betragen, welches durch die Glasschicht läuft. Bei diesem Verfahren kann, wenn der bewegliche Abschnitt nicht verschoben wird, d.h. wenn die Beabstandung des Bragg-Gitters nicht geändert wird, in das Bragg-Gitter eingebrachte Licht vollständig in Richtung der anfänglichen Einfallsrichtung des Lichts reflektiert werden. Folglich kann die physikalische Größe auf der Grundlage der Stärke des durch das Bragg-Gitter laufenden Lichts von Null an erkannt werden.

Weiterhin können die ersten strukturellen Körper mit dem ersten Freiraum parallel zu einer Fortpflanzungsrichtung von Licht in dem optischen Wellenleiterpfad sein und beim Schritt des Ausbildens der zweiten strukturellen Körper kann jede Weite der zweiten strukturellen Körper entlang der Fortpflanzungsrichtung von Licht und eine Weite des zweiten Freiraums entlang der Fortpflanzungsrichtung von Licht unter Berücksichtigung der thermischen Ausdehnung der Glasschicht (4b) bestimmt werden. In diesem Fall wird die Weite der zweiten strukturellen Körper und die Weite des zweiten Freiraums bestimmt, wobei die thermische Ausdehnung mit berücksichtigt wird. In diesem Fall haben dann die zweiten strukturellen Körper aus Siliziumoxid mit dem eingebetteten zweiten Freiraum die benötigte Weite und der geschrumpfte zweite Freiraum hat ebenfalls die benötigte Weite.

Weiterhin kann der bewegliche Abschnitt eine Membran sein, welche abhängig von einem Druck, der die physikalische Größe darstellt, verformbar ist. In diesem Fall wird auf die Membran einwirkender Druck mit hoher Erkennungsgenauigkeit erkannt. Weiterhin wird die Herstellungseffizienz der Vorrichtung verbessert.

Das Verfahren kann weiterhin aufweisen: Ausbilden einer Druckaufnahmekammer an dem zweiten Teil des Siliziumsubstrats, wobei der Druck durch ein Fluid als zu erkennendes Objekt geliefert wird, das Fluid in die Druckaufnahmekammer geleitet wird und die Druckaufnahmekammer einen Boden hat, der die Membran bildet. In diesem Fall ist das Fluid eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, ein Gas, beispielsweise Luft, eine Mischung aus Brennstoff und Luft, ein semi-fluides Material, ein superkritisches Fluid, ein Fluid bestehend aus einer Mehrzahl von Partikeln oder dergleichen. Die Druckaufnahmekammer kann zusammen mit der Membran ausgebildet werden. Somit ist es nicht notwendig, die Druckaufnahmekammer unabhängig von der Membran auszubilden. Damit ist die Herstellungseffizienz der Vorrichtung verbessert.

Der Schritt des Ausbildens der Druckaufnahmekammer kann zusammen mit dem Schritt des Ausbildens des beweglichen Abschnitts durch Ätzen des zweiten Teils des Siliziumsubstrats durchgeführt werden, so dass die Membran gebildet wird, wobei der zweite Teil des Siliziumsubstrats an einer zweiten Seite des Siliziumsubstrats liegt, der erste Teil des Siliziumsubstrats an einer ersten Seite des Siliziumsubstrats liegt und die erste Seite gegenüber der zweiten Seite liegt. Somit lassen sich die Druckaufnahmekammer und die Membran einfach herstellen. Damit wird die Herstellungseffizienz verbessert. Der bewegliche Abschnitt kann abhängig von einer Temperaturänderung als physikalische Größe bewegbar sein. In diesem Fall ist der bewegliche Abschnitt beispielsweise aus Silizium oder Siliziumoxid. Der bewegliche Abschnitt kann an einer gegenüberliegenden Seite des Bragg-Gitters angeordnet sein. Die Temperatur des beweglichen Abschnitts oder diejenige nahe des beweglichen Abschnitts kann genau erkannt werden. Weiterhin wird die Herstellungseffizienz der Vorrichtung verbessert.

Das Verfahren kann weiterhin die Schritte aufweisen von: Ausbilden eines optischen Blocks mit einem Diffraktionsgitter, wobei der optische Block aus Siliziumoxid ist und wobei der optische Block in der Lage ist, durch den optischen Block laufendes Licht zu unterteilen und eine Mehrzahl von Lichtanteilen auszugeben; Ausbilden einer Mehrzahl von optischen Wellenleiterpfaden mit Bragg-Gittern auf dem ersten Teil des Siliziumsubstrats, wobei jeder optische Wellenleiterpfad mit dem optischen Block verbunden ist, so dass von dem optischen Block ausgehendes unterteiltes Licht in den optischen Wellenleiterpfad eingeführt wird; und Ausbilden einer Mehrzahl von beweglichen Abschnitten auf dem zweiten Teil des Siliziumsubstrats, wobei der zweite Teil dem ersten Teil entspricht und wobei im Schritt des Ausbildens des optischen Wellenleiterpfads jeder optische Wellenleiterpfad gebildet wird durch die Schritte von: Ausbilden einer Mehrzahl erster struktureller Körper auf einer ersten Seite des Siliziumsubstrats durch Ätzen der ersten Seite des Siliziumsubstrats, wobei einander benachbarte zwei erste strukturelle Körper zwischen sich einen ersten Freiraum haben und wobei jeder erste strukturelle Körper aus Silizium ist; Ausbilden einer Mehrzahl von zweiten strukturellen Körpern auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats durch Ätzen der ersten Seite des Siliziumsubstrats, wobei einander benachbarte zwei zweite strukturelle Körper zwischen sich einen zweiten Freiraum haben, wobei die zweiten strukturellen Körper sich verlaufsmäßig mit den ersten strukturellen Körpern schneiden und wobei jeder zweite strukturelle Körper aus Silizium ist; Einbetten des ersten Freiraums mittels Siliziumoxid und Wandeln der ersten strukturellen Körper in erste strukturelle Siliziumoxidkörper durch thermisches Oxidieren des Siliziumsubstrats, so dass der optische Wellenleiterpfad gebildet wird; und Einbetten des zweiten Freiraums mittels Siliziumoxid und Wandeln der zweiten strukturellen Körper in zweite strukturelle Siliziumoxidkörper durch thermisches Oxidieren des Siliziumsubstrats, so dass das Bragg-Gitter gebildet wird, wobei im Schritt des Einbettens des zweiten Freiraums mittels Siliziumoxid der zweite Freiraum schrumpft, so dass ein geschrumpfter zweiter Freiraum einen Luftspalt schafft und jeder zweiter struktureller Siliziumoxidkörper mit einem eingebetteten zweiten Freiraum eine Glasschicht schafft; der Schritt des Ausbildens des beweglichen Abschnitts einen Schritt des Ätzens des zweiten Teils des Siliziumsubstrats enthält, der zweite Teil des Siliziumsubstrats an einer zweiten Seite des Siliziumsubstrats liegt, der erste Teil des Siliziumsubstrats an der ersten Seite des Siliziumsubstrats liegt, die erste Seite gegenüber der zweiten Seite liegt, wobei der Schritt des Ausbildens des optischen Blocks die Schritte aufweist von: Ausbilden einer Mehrzahl dritter struktureller Körper auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats durch Ätzen der ersten Seite des Siliziumsubstrats, wobei benachbarte zwei dritte strukturelle Körper einen dritten Freiraum zwischen sich haben und wobei jeder strukturelle Körper aus Silizium ist; Einbetten des dritten Freiraums mittels Siliziumoxid und Wandeln der dritten strukturellen Körper in dritte strukturelle Siliziumoxidkörper durch thermisches Oxidieren des Siliziumsubstrats, so dass der optische Block mit dem Diffraktionsgitter gebildet wird, und im Schritt des Einbettens des dritten Freiraums mittels Siliziumoxid der dritte Freiraum schrumpft, so dass ein geschrumpfter dritter Freiraum einen Luftspalt schafft und jeder dritte strukturelle Siliziumoxidkörper mit einem eingebetteten dritten Freiraum eine Glasschicht schafft. Bei diesem Verfahren liefern der Schritt der Ausbildung einer Mehrzahl der erstens strukturellen Körper und der Schritt der Ausbildung einer Mehrzahl der zweiten strukturellen Körper einen ersten Schritt. Der Schritt des Einbettens des ersten Freiraums mit Siliziumoxid und das Umwandeln der ersten strukturellen Körper und der Schritt des Einbettens des zweiten Freiraums mit Siliziumoxid und das Umwandeln der zweiten strukturellen Körper liefern einen zweiten Schritt. Die ersten und zweiten Schritte liefern den optischen Block und die Mehrzahl von optischen Wellenleiterpfaden auf dem Siliziumsubstrat in einem Arbeitsdurchgang. Somit wird die Positionsgenauigkeit des optischen Blocks und der optischen Wellenleiterpfade verbessert. Damit wird die Erkennungsgenauigkeit der Vorrichtung erhöht und weiterhin die Herstellungseffizienz der Vorrichtung verbessert.

Der optische Block kann in der Lage sein, eine Strahlform des Lichts, welches den optischen Block durchläuft, unter Verwendung eines Linseneffekts zu ändern. Ein geändertes Licht wird von dem Diffraktionsgitter in die Lichtanteile unterteilt und der optische Block mit dem Diffraktionsgitter gibt jeden Lichtanteil in einer Richtung aus, welche von der Periode des Luftspalts definiert wird. In diesem Fall ist die Linse eine zylindrische Linse, beispielsweise eine bikonvexe Linse, eine bikonkave Linse, eine plankonvexe Linse, eine konkav-konvexe Linse, eine zylindrische Stablinse, eine Meniskuslinse oder dergleichen. Die Linse kann das Licht kollimieren, das Licht konzentrieren, das Licht streuen, das Licht spektral zerlegen oder das Licht polarisieren. Die Linse hat damit einen erwünschten Linseneffekt. Mit dem Verfahren ist es nicht notwendig, die Linse und das Diffraktionsgitter zu positionieren. Folglich können Linse und Diffraktionsgitter korrekt auf dem Substrat angeordnet werden. Damit wird die Erkennungsgenauigkeit der Vorrichtung erhöht und da weiterhin die Vorrichtung in einem Arbeitsdurchgang hergestellt werden kann, ist die Herstellungseffizienz der Vorrichtung verbessert. Damit können auch die Herstellungskosten der Vorrichtung verringert werden.

Der optische Block kann weiterhin eine zylindrische Linse mit einer flachen Oberfläche und einer konvexen Oberfläche enthalten wobei das Licht in die zylindrische Linse von der flachen Oberfläche her eingegeben und von der konvexen Oberfläche ausgegeben wird. In diesem Fall kann das Licht von der zylindrischen Linse kollimiert werden.

Das Verfahren kann weiterhin den Schritt des Ausbildens einer Mehrzahl von Spiegeln aus Silizium durch Ätzen der ersten Seite des Siliziumsubstrats aufweisen, wobei jeder Spiegel entlang der Fortpflanzungsrichtung eines jeden Lichtanteils angeordnet ist, der vom optischen Block ausgegeben wird und jeder Spiegel in der Lage ist, den Lichtanteil so zu reflektieren, dass reflektiertes Licht in jeden optischen Wellenleiterpfad eingebracht wird. Der Spiegel hat einen Reflektionsgrad, der gleich oder kleiner als 100 ist. Mit diesem Verfahren kann der Spiegel zusammen mit dem optischen Block und dem optischen Wellenleiterpfad gebildet werden. Damit wird die Positionsgenauigkeit des Spiegels und die Herstellungseffizienz für den Spiegel verbessert. Weiterhin hat die Oberfläche des Spiegels, welche zum Ätzen des Siliziumsubstrats vorbereitet ist, eine Spiegeloberfläche. Damit hat der Spiegel mit der Spiegeloberfläche einen hohen Reflektionskoeffizienten.

Der Schritt des Ausbildens der Spiegel kann den Schritt des Ausbildens eines reflektierenden Bauteils auf einer reflektierenden Oberfläche eines jeden Spiegels enthalten. Das reflektierende Bauteil wird dann durch ein Sputter-Verfahren, ein Dampfabscheidungsverfahren oder dergleichen gebildet. Das reflektierende Bauteil kann ein zum Material des Spiegels unterschiedliches Material sein. In diesem Fall bricht der Oberflächenabschnitt des Spiegels das Licht nicht wesentlich. Damit wird das reflektierte Licht genau in den optischen Wellenleiterpfad eingebracht. Der Oberflächenabschnitt des Spiegels wird hierbei transparent und glasig gemacht.

Das Verfahren kann weiterhin den Schritt aufweisen von: Ausbilden einer einzelnen Lichtquelle zur Emission des Lichts in Richtung des optischen Blocks. In diesem Fall ist es nicht notwendig, unterschiedliche mehrere Lichtquellen entsprechend den optischen Wellenleiterpfaden zu bilden. Damit können Herstellungseffizienz und Herstellungskosten der Vorrichtung verbessert werden.

Die physikalische Größe kann durch ein Fluid als zu erkennendes Objekt erzeugt werden und der bewegliche Abschnitt wird zusammen mit der Fließrichtung des Fluids ausgelenkt oder verschoben. In diesem Fall kann die Fließrichtung eine Mehrzahl von Fließrichtungen enthalten. In diesem Fall kann der Druck an unterschiedlichen Punkten erkannt werden.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung geschaffen. Das Verfahren weist die Schritte auf von: Ätzen einer ersten Seite eines Siliziumsubstrats, so dass eine Mehrzahl von strukturellen Körpern aus Silizium gebildet wird, wobei einander benachbarte zwei strukturelle Körper zwischen sich einen Freiraum haben; und thermisches Oxidieren des Siliziumsubstrats, so dass jeder strukturelle Körper in einen strukturellen Siliziumoxidkörper umgewandelt wird und der Freiraum zumindest teilweise mittels Siliziumoxid eingebettet wird, wobei der teilweise eingebettete Freiraum einen Luftspalt schafft und wobei die strukturellen Siliziumoxidkörper mit dem teilweise eingebetteten Freiraum einen optischen Block schaffen, wobei der optische Block eine Linse und ein Diffraktionsgitter enthält. In diesem Fall wird der optische Block mit der Linse und dem Diffraktionsgitter auf dem Substrat in einem Arbeitsdurchgang gebildet. Folglich werden Erkennungsgenauigkeit, Herstellungseffizienz und Herstellungskosten der Vorrichtung verbessert. Weiterhin ist es nicht notwendig, die Linse und das Diffraktionsgitter zu positionieren.

Weiterhin kann das Verfahren den Schritt aufweisen von: Ätzen und thermisches Oxidieren der ersten Seite des Siliziumsubstrats, so dass eine Mehrzahl von optischen Elementen gebildet wird. Jedes optische Element entspricht jedem Lichtteil oder Lichtanteil, so dass das unterteilte Licht von dem optischen Block in das optische Element eingeführt wird.

Weiterhin kann das Siliziumsubstrat auch ein SOI-Substrat sein.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine optische Vorrichtung geschaffen, mit: einem optischen Wellenleiterpad mit einem Bragg-Gitter, welches im Wesentlichen mutig des optischen Wellenleiterpfads angeordnet ist; und einem beweglichen Abschnitt, der nahe dem Bragg-Gitter angeordnet ist und abhängig von ein auf dem beweglichen Abschnitt aufbringbaren physikalischen Größe bewegbar ist, wobei eine Verschiebung des beweglichen Abschnitts eine Änderung des Abstands im Bragg-Gitter erzeugt, so dass ein durch den optischen Wellenleiterpad laufendes Licht geändert wird, die optische Vorrichtung die physikalische Größe basierend auf einer Änderung von durch den optischen Wellenleiterpad laufenden Lichts erkennt, der optische Wellenleiterpad mit dem Bragg-Gitter an einer ersten Seite eines Siliziumsubstrats angeordnet ist, der bewegliche Abschnitt an einer zweiten Seite des Siliziumsubstrats angeordnet ist, und die zweite Seite gegenüber der ersten Seite ist. Mit der obigen Vorrichtung ist es nicht notwendig, eine Adhäsions- oder Kleberschicht zwischen dem optischen Wellenleiterpfad und dem Substrat hinzuzufügen, wie es im Stand der Technik notwendig ist, so dass eine auf dem beweglichen Abschnitt aufgebrachte physikalische Größe in dieser Schicht nicht absorbiert oder gedämpft wird. Folglich kann die physikalische Größe von der Vorrichtung erkannt werden. Weiterhin ist auch das Ansprechverhalten bei der Erkennung der physikalischen Größe mittels der Vorrichtung verbessert. Der Herstellungsprozess wird darüber hinaus vereinfacht und die Herstellungskosten werden verringert.

Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine optische Vorrichtung auf: eine Linse aus Siliziumoxid, die an einer ersten Seite eines Siliziumsubstrats angeordnet ist; und ein Diffraktionsgitter mit einem Freiraum hierin, welches an die erste Seite des Siliziumsubstrats angeordnet ist, wobei die Linse in der Lage ist, eine Strahlform eines durch die Linse laufenden Lichts unter Verwendung eines Linseneffekts zu ändern, das geänderte Licht von dem Diffraktionsgitter in eine Mehrzahl von Lichtanteilen unterteilt wird, und das Diffraktionsgitter mit der Linse jeden Lichtanteil in einer durch die Periode der Spalten definierten Richtung ausgibt.

Bei dieser Vorrichtung sind die Linse und das Diffraktionsgitter in einem Arbeitsdurchgang auf dem Substrat ausgebildet. Folglich sind Erkennungsgenauigkeit, Herstellungseffizienz und Herstellungskosten der Vorrichtung verbessert. Weiterhin ist es nicht notwendig, die Linse und das Diffraktionsgitter zueinander zu positionieren.

Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen hiervon beschrieben; es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf diese bevorzugten Ausführungsformen und Konstruktionsbeispiele beschränkt ist. Die Erfindung soll vielmehr verschiedenste Modifikationen und äquivalente Anordnungen umfassen. Obgleich weiterhin die hier beschriebenen Ausgestaltungsformen momentan als bevorzugt betrachtet werden, liegen auch andere Kombinationen, Abwandlungen und Ausgestaltungsformen, welche mehr, weniger oder nur ein einzelnes der oben beschriebenen Elemente enthalten, innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung, wie es durch die nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.


Anspruch[de]
Ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung (1; 60), welche einen optischen Wellenleiterpfad (3) und einen beweglichen Abschnitt (6) enthält, wobei der optische Wellenleiterpfad (3) ein Bragg-Gitter (4) enthält, welches im Wesentlichen mittig des optischen Wellenleiterpfades (3) angeordnet ist, wobei der bewegliche Abschnitt (6) nahe dem Bragg-Gitter (4) angeordnet ist und abhängig von einer auf den beweglichen Abschnitt (6) aufgebrachten physikalischen Größe beweglich ist, wobei eine Verschiebung des beweglichen Abschnitts (6) eine Änderung in der Beabstandung des Bragg-Gitters (4) erzeugt, so dass ein durch den optischen Wellenleiterpad (3) laufendes Licht geändert wird, wobei die optische Vorrichtung (1; 60) die physikalische Größe basierend auf einer Änderung des durch den optischen Wellenleiterpfad (3) laufenden Lichts erkennt, und wobei das Verfahren die Schritte aufweist von:

Ausbilden des optischen Wellenleiterpfads (3) mit dem Bragg-Gitter (4) auf einem ersten Teil eines Siliziumsubstrats (2); und

Ausbilden des beweglichen Abschnitts (6) auf einem zweiten Teil des Siliziumsubstrats (2), wobei der zweite Teil dem ersten Teil entspricht.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Ausbildens des optischen Wellenleiterpfads (3) die Schritte enthält von:

Ätzen des ersten Teils des Siliziumsubstrats (2); und thermisches Oxidieren des ersten Teils des Siliziumsubstrats (2).
Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt des Ausbildens des beweglichen Abschnitts (6) einen Schritt des Ätzens des zweiten Teils des Siliziumsubstrats (2) aufweist, wobei der zweite Teil des Siliziumsubstrats (2) an einer zweiten Seite des Siliziumsubstrats (2) angeordnet ist, der erste Teil des Siliziumsubstrats (2) an einer ersten Seite des Siliziumsubstrats (2) angeordnet ist und die erste Seite gegenüber der zweiten Seite liegt. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Schritt des Ausbildens des optischen Wellenleiterpfads (3) die Schritte enthält von:

Ausbilden einer Mehrzahl erster struktureller Körper (20) an einer ersten Seite des Siliziumsubstrats (2) durch Ätzen der ersten Seite des Siliziumsubstrats (2), wobei einander benachbarte zwei erste strukturelle Körper (20) zwischen sich einen ersten Freiraum (21) haben und wobei jeder erster struktureller Körper (20) aus Silizium ist;

Ausbilden einer Mehrzahl zweiter struktureller Körper (30) auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats (2) durch Ätzen der ersten Seite des Siliziumsubstrats (2), wobei einander benachbarte zwei zweite strukturelle Körper (30) zwischen sich einen zweiten Freiraum (31) haben, wobei die zweiten strukturellen Körper (30) sich mit den ersten strukturellen Körpern (20) verlaufsmäßig schneiden und wobei jeder zweite strukturelle Körper (30) aus Silizium ist;

Einbetten des ersten Freiraums (21) mittels Siliziumoxid und Wandeln der ersten strukturellen Körper (20) in erste strukturelle Siliziumoxidkörper (20a) durch thermisches Oxidieren des Siliziumsubstrats (2), so dass der optische Wellenleiter (3) gebildet wird; und

Einbetten des zweiten Freiraums (31) mittels Siliziumoxid und Wandeln der zweiten strukturellen Körper (30) in zweite strukturelle Siliziumoxidkörper durch thermisches Oxidieren des Siliziumsubstrats (2), so dass das Bragg-Gitter (4) gebildet wird; und

wobei beim Schritt des Einbettens des zweiten Freiraums (31) mittels Siliziumoxid der zweite Freiraum (31) schrumpft, so dass ein geschrumpfter zweiter Freiraum (4a) einen Luftspalt (4a) ergibt und jeder zweite strukturelle Siliziumoxidkörper mit einem eingebetteten zweiten Freiraum eine Glasschicht (4b) ergibt.
Das Verfahren nach Anspruch 4, wobei der optische Wellenleiterpfad (3) eine Kernschicht (3a) und eine Deckschicht (3b) enthält und wobei die Kernschicht (3a) und die Deckschicht (3b) entlang einer Fortpflanzungsrichtung von Licht in dem optischen Wellenleiterpfad (3) angeordnet sind. Das Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die ersten strukturellen Körper (20) mit dem ersten Freiraum (21) verlaufsmäßig senkrecht zu den zweiten strukturellen Körpern (30) mit dem zweiten Freiraum (31) sind. Das Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die ersten strukturellen Körper (20) mit dem ersten Freiraum (21) sich verlaufsmäßig schräg mit den zweiten strukturellen Körpern 30 mit dem zweiten Freiraum (31) schneiden. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die zweiten strukturellen Körper (30) mit dem zweiten Freiraum (31) periodisch so ausgeformt sind, dass die Beabstandung des Bragg-Gitters (4) eine bestimmte Periode hat. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die ersten strukturellen Körper (20) mit dem ersten Freiraum (21) parallel zu einer Fortpflanzungsrichtung von Licht in dem optischen Wellenleiterpfad (3) sind;

der Luftspalt (4a) eine erste Weite (L1) entlang der Fortpflanzungsrichtung von Licht hat;

die erste Weite (L1) ein Viertel einer Wellenlänge des Lichts beträgt, welches durch den Luftspalt (4a) läuft;

die Glasschicht (4b) eine zweite Weite (L2) entlang der Fortpflanzungsrichtung des Lichts hat; und

die zweite Weite (L2) ein Viertel einer Wellenlänge des Lichts beträgt, welches durch die Glasschicht (4b) läuft.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei die ersten strukturellen Körper (20) mit dem ersten Freiraum (21) parallel zu einer Fortpflanzungsrichtung von Licht in dem optischen Wellenleiterpfad (3) sind, und beim Schritt des Ausbildens der zweiten strukturellen Körper (30) jede Weite der zweiten strukturellen Körper (30) entlang der Fortpflanzungsrichtung von Licht und eine Weite des zweiten Freiraums (31) entlang der Fortpflanzungsrichtung von Licht unter Berücksichtigung der thermischen Ausdehnung der Glasschicht (4b) bestimmt werden. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der bewegliche Abschnitt (6) eine Membran ist, welche abhängig von einem Druck als physikalischer Größe verformbar ist. Das Verfahren nach Anspruch 11, weiterhin aufweisend den Schritt von:

Ausbilden einer Druckaufnahmekammer (5) an dem zweiten Teil des Siliziumsubstrats (2), wobei der Druck durch ein Fluid als zu erkennendes Objekt geliefert wird, das Fluid in die Druckaufnahmekammer (5) geleitet wird und die Druckaufnahmekammer (5) einen Boden hat, der die Membran (6) bildet.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Schritt des Ausbildens der Druckaufnahmekammer (5) zusammen mit dem Schritt des Ausbildens des beweglichen Abschnitts (6) durch Ätzen des zweiten Teils des Siliziumsubstrats (2) durchgeführt wird, so dass die Membran (6) gebildet wird, wobei der zweite Teil des Siliziumsubstrats (2) an einer zweiten Seite des Siliziumsubstrats (2) liegt, der erste Teil des Siliziumsubstrats (2) an einer ersten Seite des Siliziumsubstrats (2) liegt und die erste Seite gegenüber der zweiten Seite liegt. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der bewegliche Abschnitt (6) abhängig von einer Temperaturänderung als der physikalischen Größe beweglich ist. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, weiterhin aufweisend die Schritte von:

Ausbilden eines optischen Blocks (70) mit einem Diffraktionsgitter (70), wobei der optische Block (70) aus Siliziumoxid ist und wobei der optische Block (70) in der Lage ist, durch den optischen Block (70) laufendes Licht zu unterteilen und eine Mehrzahl von Lichtanteilen auszugeben;

Ausbilden einer Mehrzahl von optischen Wellenleiterpfaden (3) mit Bragg-Gittern (4) auf dem ersten Teil des Siliziumsubstrats (2), wobei jeder optische Wellenleiterpfad (3) mit dem optischen Block (70) verbunden ist, so dass von dem optischen Block (70) ausgehendes unterteiltes Licht in den optischen Wellenleiterpfad (3) eingeführt wird; und

Ausbilden einer Mehrzahl von beweglichen Abschnitten (6) auf dem zweiten Teil des Siliziumsubstrats (2), wobei der zweite Teil dem ersten Teil entspricht und wobei

im Schritt des Ausbildens des optischen Wellenleiterpfads (3) jeder optische Wellenleiterpfad (3) gebildet wird durch die Schritte von:

Ausbilden einer Mehrzahl erster struktureller Körper (20) auf einer ersten Seite des Siliziumsubstrats (2) durch Ätzen der ersten Seite des Siliziumsubstrats (2), wobei einander benachbarte zwei erste strukturelle Körper (20) zwischen sich einen ersten Freiraum haben und wobei jeder erste strukturelle Körper (20) aus Silizium ist;

Ausbilden einer Mehrzahl von zweiten strukturellen Körpern (30) auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats (2) durch Ätzen der ersten Seite des Siliziumsubstrats (2), wobei einander benachbarte zwei zweite strukturelle Körper (30) zwischen sich einen zweiten Freiraum (31) haben, wobei die zweiten strukturellen Körper (30) sich verlaufsmäßig mit den ersten strukturellen Körpern (20) schneiden und wobei jeder zweite strukturelle Körper (30) aus Silizium ist;

Einbetten des ersten Freiraums (21) mittels Siliziumoxid und Wandeln der ersten strukturellen Körper (20) in erste strukturelle Siliziumoxidkörper (20a) durch thermisches Oxidieren des Siliziumsubstrats (2), so dass der optische Wellenleiterpfad (3) gebildet wird; und

Einbetten des zweiten Freiraums (31) mittels Siliziumoxid und Wandeln der zweiten strukturellen Körper (30) in zweite strukturelle Siliziumoxidkörper durch thermisches Oxidieren des Siliziumsubstrats (2), so dass das Bragg-Gitter (4) gebildet wird, wobei

im Schritt des Einbettens des zweiten Freiraums (31) mittels Siliziumoxid der zweite Freiraum (31) schrumpft, so dass ein geschrumpfter zweiter Freiraum (4a) einen Luftspalt (4a) schafft und jeder zweiter struktureller Siliziumoxidkörper mit einem eingebetteten zweiten Freiraum eine Glasschicht (4b) schafft;

der Schritt des Ausbildens des beweglichen Abschnitts (6) einen Schritt des Ätzens des zweiten Teils des Siliziumsubstrats (2) enthält,

der zweite Teil des Siliziumsubstrats (2) an einer zweiten Seite des Siliziumsubstrats (2) liegt,

der erste Teil des Siliziumsubstrats (2) an der ersten Seite des Siliziumsubstrats (2) liegt,

die erste Seite gegenüber der zweiten Seite liegt, wobei der Schritt des Ausbildens des optischen Blocks (70) die Schritte aufweist von:

Ausbilden einer Mehrzahl dritter struktureller Körper (72) auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats (2) durch Ätzen der ersten Seite des Siliziumsubstrats (2), wobei benachbarte zwei dritte strukturelle Körper (72) einen dritten Freiraum (71) zwischen sich haben und wobei jeder strukturelle Körper (72) aus Silizium ist;

Einbetten des dritten Freiraums (71) mittels Siliziumoxid und Wandeln der dritten strukturellen Körper (72) in dritte strukturelle Siliziumoxidkörper durch thermisches Oxidieren des Siliziumsubstrats (2), so dass der optische Block (70) mit dem Diffraktionsgitter (70) gebildet wird, und

im Schritt des Einbettens des dritten Freiraums (71) mittels Siliziumoxid der dritte Freiraum (71) schrumpft, so dass ein geschrumpfter dritter Freiraum einen Luftspalt (71a) schafft und jeder dritte strukturelle Siliziumoxidkörper mit einem eingebetteten dritten Freiraum eine Glasschicht (72a) schafft.
Das Verfahren nach Anspruch 15, wobei der optische Block (70) in der Lage ist, eine Strahlform des Lichts, welches den optischen Block (70) durchläuft, unter Verwendung eines Linseneffekts zu ändern;

ein geändertes Licht von dem Diffraktionsgitter (70) in die Lichtanteile unterteilt wird; und

der optische Block (70) mit dem Diffraktionsgitter (70) jeden Lichtanteil in einer Richtung ausgibt, welche von der Periode des Luftspalts (71a) definiert wird.
Das Verfahren nach Anspruch 16 wobei der optische Block (70) weiterhin eine zylindrische Linse (70) mit einer flachen Oberfläche und einer konvexen Oberfläche enthält und das Licht in die zylindrische Linse (70) von der flachen Oberfläche her eingegeben und von der konvexen Oberfläche ausgegeben wird. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, weiterhin mit dem Schritt des Ausbildens einer Mehrzahl von Spiegeln (61) aus Silizium durch Ätzen der ersten Seite des Siliziumsubstrats (2), wobei jeder Spiegel (61) entlang der Fortpflanzungsrichtung eines jeden Lichtanteils angeordnet ist, der vom optischen Block (70) ausgegeben wird und jeder Spiegel (61) in der Lage ist, den Lichtanteil so zu reflektieren, dass reflektiertes Licht in jeden optischen Wellenleiterpfad (3) eingebracht wird. Das Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Schritt des Ausbildens der Spiegel (61) den Schritt des Ausbildens eines reflektierenden Bauteils auf einer reflektierenden Oberfläche (61a) eines jeden Spiegels (61) enthält. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, weiterhin mit dem Schritt des Ausbildens einer einzelnen Lichtquelle (64) zur Emission des Lichts in der Richtung des optischen Blocks (70). Das Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, wobei die physikalische Größe durch ein Fluid als zu erkennendes Objekt geliefert wird und der bewegliche Abschnitt (6) entlang einer Fließrichtung des Fluids angeordnet ist. Ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung (60), wobei das Verfahren die Schritte aufweist von:

Ätzen einer ersten Seite eines Siliziumsubstrats (2), so dass eine Mehrzahl von strukturellen Körpern (72) aus Silizium gebildet wird, wobei einander benachbarte zwei strukturelle Körper (72) zwischen sich einen Freiraum (71) haben; und thermisches Oxidieren des Siliziumsubstrats (2), so dass jeder strukturelle Körper (72) in einen strukturellen Siliziumoxidkörper (72a) umgewandelt wird und der Freiraum (71) zumindest teilweise mittels Siliziumoxid eingebettet wird, wobei der teilweise eingebettete Freiraum einen Luftspalt (71a) schafft und wobei die strukturellen Siliziumoxidkörper (72a) mit dem teilweise eingebetteten Freiraum einen optischen Block (70) schaffen, wobei der optische Block (70) eine Linse (70) und ein Diffraktionsgitter (70) enthält.
Das Verfahren nach Anspruch 22, wobei:

der optische Block (70) in der Lage ist, eine Strahlform von durch den optischen Block (70) laufenden Lichts unter Verwendung eines Linseneffekts zu ändern;

das geänderte Licht von dem Diffraktionsgitter (70) in eine Mehrzahl von Lichtanteilen unterteilt wird; und

der optische Block (70) mit der Linse (70) und dem Diffraktionsgitter (70) jeden Lichtanteil in einer Richtung ausgibt, welche durch die Periode des Luftspalts (71a) definiert ist.
Das Verfahren nach Anspruch 23, weiterhin mit dem Schritt des Ätzens und thermischen Oxidierens der ersten Seite des Siliziumsubstrats (2), so dass eine Mehrzahl von optischen Elementen (3) gebildet wird, wobei jedes optische Element (3) jedem Lichtanteil entspricht, so dass das unterteilte Licht von dem optischen Block (70) in das optische Element (3) eingebracht wird. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, weiterhin mit dem Schritt des Ausbildens einer einzelnen Lichtquelle (64) zur Emission von Licht in Richtung des optischen Blocks (70). Das Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei der optische Block (70) weiterhin eine zylindrische Linse (70) mit einer flachen Oberfläche und einer konvexen Oberfläche enthält und wobei Licht in die zylindrische Linse (70) von der flachen Oberfläche her eingebracht und von der konvexen Oberfläche ausgegeben wird. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, wobei das Siliziumsubstrat (2) ein SOI-Substrat (2) ist. Eine optische Vorrichtung mit:

einem optischen Wellenleiterpad (3) mit einem Bragg-Gitter (4), welches im Wesentlichen mittig des optischen Wellenleiterpfads (3) angeordnet ist; und

einem beweglichen Abschnitt (6), der nahe dem Bragg-Gitter (4) angeordnet ist und abhängig von ein auf den beweglichen Abschnitt (6) aufbringbaren physikalischen Größe bewegbar ist, wobei

eine Verschiebung des beweglichen Abschnitts (6) eine Änderung des Abstands im Bragg-Gitter (4) erzeugt, so dass ein durch den optischen Wellenleiterpad (3) laufendes Licht geändert wird,

die optische Vorrichtung (1; 60) die physikalische Größe basierend auf einer Änderung von durch den optischen Wellenleiterpad (3) laufenden Lichts erkennt,

der optische Wellenleiterpad (3) mit dem Bragg-Gitter (4) an einer ersten Seite eines Siliziumsubstrats (2) angeordnet ist,

der bewegliche Abschnitt (6) an einer zweiten Seite des Siliziumsubstrats (2) angeordnet ist, und

die zweite Seite gegenüber der ersten Seite ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei der bewegliche Abschnitt (6) eine Membran (6) ist, welche abhängig von einem Druck als die physikalische Größe verformbar ist. Die Vorrichtung nach Anspruch 29, weiterhin mit:

einer Druckaufnahmekammer (5), die an der zweiten Seite des Siliziumsubstrats (2) angeordnet ist, wobei

der Druck durch ein Fluid als zu erkennendes Objekt geliefert wird,

das Fluid in die Druckaufnahmekammer (5) eingebracht wird, und

die Druckaufnahmekammer (5) einen Boden hat, der die Membran (6) bildet.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 30, wobei der bewegliche Abschnitt (6) abhängig von einer Temperaturänderung als der physikalischen Größe bewegbar ist. Eine optische Vorrichtung mit:

einer Linse (70) aus Siliziumoxid, die an einer ersten Seite eines Siliziumsubstrats (2) angeordnet ist; und

einem Diffraktionsgitter (70) mit einem Freiraum (71a) hierin, welches an der ersten Seite des Siliziumsubstrats (2) angeordnet ist, wobei

die Linse (70) in der Lage ist, eine Strahlform eines durch die Linse (70) laufenden Lichts unter Verwendung eines Linseneffekts zu ändern,

das geänderte Licht von dem Diffraktionsgitter (70) in eine Mehrzahl von Lichtanteilen unterteilt wird, und

das Diffraktionsgitter (70) mit der Linse (70) jeden Lichtanteil in einer durch den Freiraum (72a) definierten Richtung ausgibt.
Die Vorrichtung nach Anspruch 32, weiterhin mit einer Mehrzahl optischer Elemente (3), die auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats (2) angeordnet und aus Siliziumoxid sind, wobei jedes optische Element (3) jedem Lichtanteil entspricht, so dass das von dem Diffraktionsgitter (70) unterteilte Licht in das optische Element (3) eingebracht wird. Die Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei jedes optische Element (3) ein optischer Wellenleiterpfad (2) ist. Die Vorrichtung nach Anspruch 34, weiterhin mit:

einem beweglichen Abschnitt (6), wobei der optische Wellenleiter (3) ein Bragg-Gitter (4) enthält, welches im Wesentlichen mittig des optischen Wellenleiterpfads (3) angeordnet ist,

der bewegliche Abschnitt (6) nahe dem Bragg-Gitter (4) angeordnet ist und abhängig von einer auf dem beweglichen Abschnitt (6) wirkenden physikalischen Größe bewegbar ist,

eine Verschiebung des beweglichen Abschnitts (6) eine Änderung des Abstands im Bragg-Gitter (4) erzeugt, so dass durch den optischen Wellenleiterpfad (3) laufendes Licht geändert wird,

die optische Vorrichtung (60) die physikalische Größe basierend auf einer Änderung des durch den optischen Wellenleiterpfad (3) laufenden Lichts erkennt,

der bewegliche Abschnitt (6) an einer zweiten Seite des Siliziumsubstrats (2) angeordnet ist, und

die zweite Seite gegenüber der ersten Seite ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 35, wobei der bewegliche Abschnitt (6) eine Membran (6) ist, welche abhängig von Druck als physikalischer Größe verformbar ist. Die Vorrichtung nach Anspruch 36, weiterhin mit:

einer Druckaufnahmekammer (5), die an der zweiten Seite des Siliziumsubstrats (2) angeordnet ist, wobei

der Druck durch ein Fluid als zu erkennendes Objekt geliefert wird,

das Fluid in die Druckaufnahmekammer (5) eingebracht wird, und

die Druckaufnahmekammer (5) einen Boden hat, der die Membran (6) liefert.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 35 bis 37, wobei der bewegliche Abschnitt (6) abhängig von einer Temperaturänderung als physikalischer Größe bewegbar ist. Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 32 bis 38, wobei das Siliziumsubstrat (2) ein SOI-Substrat (2) ist.






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