第三节 新加工工艺
? 实现新传感器技术的手段
一、薄膜加工工艺
主要有 蒸发, 溅射 和 化学气相淀积 。
1.蒸发
条件：真空度 1.33X10-2 Pa以下，加热蒸
发材料。
特点：对金属，非金属和热稳定性好的化
合物，制作的膜纯度极高。
2.溅射
条件,真空 ;数 KV的电压。
特点,1）设备复杂；成膜时间长。
2）制作高熔点材料的膜；膜与基
片附着力好。
方法：阴极溅射、反应溅射,射频溅射,
等离子溅射、磁控溅射等。
原理如下图 1-13。
3.化学气相淀积 (CVD)
使用 加热、等离子和紫外线 等各种能源，
使气体物质经化学反应形成固态物质淀
积在衬底上的方法。
常用设备：反应气体输入部分； 反应激活
能源供给部分 和气体排出部分。
特点：气体工艺。
4.分子束外延 (MBE)
? 利用分子束在单晶衬底上生长单晶层的外
延方法。
特点,1）新工艺，边生产，边分析、控制。
2）超真空条件下，制膜超纯。
3）生长速度低，成品率高。
二、光学曝光微加工工艺
? 通过具有一定图形的 掩模板 在 硅片 上进
行光学腐蚀。
接触式：设备简单，造价低，分辨率高。
但成品率低，目前不使用。
目前使用 接近式 和 投影式 。
投影曝光分两种：
1.反射式等比例曝光
优点,无光学像差,成像清晰,
缺点,高分辨率难实现,
2.透射式缩小曝光
优点,图形分辨率高
缺点,设备昂贵,曝光效率低
三、激光精细加工
? 直接写入，低温处理
1.激光辅助气相淀积
2.激光辅助固相淀积
3.激光辅助液相淀积
4.激光退火
5.激光辅助化学掺杂
以上方法目前大多用于集成电路,光电器件
等生产工艺上,
四、光纤制造技术
? 包括三个制造工艺
1.预制超纯石英玻璃 光纤棒 — 化 学气相沉
积法,
1)管内沉积法 (MCVD)
直径 10mm，长 500~1000mm,
拉 125μm,长 5~8km.
2）外附法
用高折射率的实心玻璃棒做支撑体，在玻
璃棒上沉积低折射率的材料。
特点：易制成大型预制棒（可拉 200km)。
控制难度略大。
2.光纤拉丝及一次涂覆
拉成标准丝 — 125μm，并涂第一层 保护层
温度,2000度；速度：数十米 /分钟
3.光纤二次涂覆
进一步加固涂层,两种结构,
1)松套结构 — 耐 压力好,低温收缩损耗大,
2)紧套结构 ---低温收缩损耗小,但 耐 压力差,
作业,1.新型传感效应和敏感材料有那些?
2.光电导和光伏效应的原理,
3.光纤制造工艺,传输原理,全反射条件,
4.薄膜加工工艺有那些?何谓淀 (沉 )积?
第二章 新型固态光电传感器
? 象限探测器、光敏器件阵列等
第一节 普通光敏器件阵列
一、象限探测器
利用光刻技术，将一整块 圆形 或 方形 光敏
器件的 敏感面 分成若干对称部分形成。
? 作用：确定光点在二维坐标的位置，进
行目标的准值，定位和跟踪。
以四象限探测器为例，说明运算方法。
1.直差电路形式
UX=K·
Uy=K·
特点,电路简单,但灵敏度不高,
2.和差电路形式
坐标线 和 基准线 成水平安装
UX=K·
Uy=K·
3.放大电路
? 对输出 UX Uy信号放大,便于检测,
? 象限探测器的缺点,
1) 因分割带来死区,
2) 若光斑落在一个象限内,无法测量,
3) 光强影响测量,因此分辨率和精度不高,
二、光敏管阵列
将 N个光敏管（像元）集成在一个硅片上，
形成测量电路。
? 实现新传感器技术的手段
一、薄膜加工工艺
主要有 蒸发, 溅射 和 化学气相淀积 。
1.蒸发
条件：真空度 1.33X10-2 Pa以下，加热蒸
发材料。
特点：对金属，非金属和热稳定性好的化
合物，制作的膜纯度极高。
2.溅射
条件,真空 ;数 KV的电压。
特点,1）设备复杂；成膜时间长。
2）制作高熔点材料的膜；膜与基
片附着力好。
方法：阴极溅射、反应溅射,射频溅射,
等离子溅射、磁控溅射等。
原理如下图 1-13。
3.化学气相淀积 (CVD)
使用 加热、等离子和紫外线 等各种能源，
使气体物质经化学反应形成固态物质淀
积在衬底上的方法。
常用设备：反应气体输入部分； 反应激活
能源供给部分 和气体排出部分。
特点：气体工艺。
4.分子束外延 (MBE)
? 利用分子束在单晶衬底上生长单晶层的外
延方法。
特点,1）新工艺，边生产，边分析、控制。
2）超真空条件下，制膜超纯。
3）生长速度低，成品率高。
二、光学曝光微加工工艺
? 通过具有一定图形的 掩模板 在 硅片 上进
行光学腐蚀。
接触式：设备简单，造价低，分辨率高。
但成品率低，目前不使用。
目前使用 接近式 和 投影式 。
投影曝光分两种：
1.反射式等比例曝光
优点,无光学像差,成像清晰,
缺点,高分辨率难实现,
2.透射式缩小曝光
优点,图形分辨率高
缺点,设备昂贵,曝光效率低
三、激光精细加工
? 直接写入，低温处理
1.激光辅助气相淀积
2.激光辅助固相淀积
3.激光辅助液相淀积
4.激光退火
5.激光辅助化学掺杂
以上方法目前大多用于集成电路,光电器件
等生产工艺上,
四、光纤制造技术
? 包括三个制造工艺
1.预制超纯石英玻璃 光纤棒 — 化 学气相沉
积法,
1)管内沉积法 (MCVD)
直径 10mm，长 500~1000mm,
拉 125μm,长 5~8km.
2）外附法
用高折射率的实心玻璃棒做支撑体，在玻
璃棒上沉积低折射率的材料。
特点：易制成大型预制棒（可拉 200km)。
控制难度略大。
2.光纤拉丝及一次涂覆
拉成标准丝 — 125μm，并涂第一层 保护层
温度,2000度；速度：数十米 /分钟
3.光纤二次涂覆
进一步加固涂层,两种结构,
1)松套结构 — 耐 压力好,低温收缩损耗大,
2)紧套结构 ---低温收缩损耗小,但 耐 压力差,
作业,1.新型传感效应和敏感材料有那些?
2.光电导和光伏效应的原理,
3.光纤制造工艺,传输原理,全反射条件,
4.薄膜加工工艺有那些?何谓淀 (沉 )积?
第二章 新型固态光电传感器
? 象限探测器、光敏器件阵列等
第一节 普通光敏器件阵列
一、象限探测器
利用光刻技术，将一整块 圆形 或 方形 光敏
器件的 敏感面 分成若干对称部分形成。
? 作用：确定光点在二维坐标的位置，进
行目标的准值，定位和跟踪。
以四象限探测器为例，说明运算方法。
1.直差电路形式
UX=K·
Uy=K·
特点,电路简单,但灵敏度不高,
2.和差电路形式
坐标线 和 基准线 成水平安装
UX=K·
Uy=K·
3.放大电路
? 对输出 UX Uy信号放大,便于检测,
? 象限探测器的缺点,
1) 因分割带来死区,
2) 若光斑落在一个象限内,无法测量,
3) 光强影响测量,因此分辨率和精度不高,
二、光敏管阵列
将 N个光敏管（像元）集成在一个硅片上，
形成测量电路。
