[發明專利]一種基于三層結構的可調諧人工電磁材料及其制作方法

有效

• 申請號: 201210026732.9
• 申請日: 2012-02-07
• 公開（公告）號: CN102556950A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 邱傳凱;胡承剛;岳衢;張鐵軍;李國俊;羅先剛;潘麗;李飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;H01Q15/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 李新華;成金玉

1.一種基于三層結構的可調諧人工電磁材料的制作方法，其特征在于該方法包括如下步驟：

步驟(1)選取合適的雙面拋光的SOI片，清洗干凈，并在SOI片頂層的摻雜硅表面沉積一層金屬膜；

步驟(2)另取單面拋光的硅片，在拋光表面涂覆一層粘結劑；

步驟(3)利用粘連劑將沉積有金屬膜的SOI片與硅片粘結，并將粘結好的硅片-SOI片進行烘烤固化；

步驟(4)利用干法刻蝕將硅片-SOI片結構中SOI片的底層單晶硅進行刻蝕減薄；

步驟(5)采用氫氧化鉀濕法腐蝕，將硅片-SOI片結構中SOI片上剩余的底層單晶硅腐蝕完畢，使SOI片的二氧化硅中間層露出；

步驟(6)采用氫氟酸濕法腐蝕，將硅片-SOI片結構中SOI片的二氧化硅中間層腐蝕完畢，露出摻雜硅表面；

步驟(7)在步驟(6)中的摻雜硅表面沉積一層金屬膜，從而在硅片上形成金屬-摻雜介質-金屬的三層結構；

步驟(8)在所得金屬-摻雜介質-金屬三層結構上涂覆光刻膠，并在烘箱或熱板中進行前烘；

步驟(9)利用光刻設備對基片進行曝光，在光刻膠上獲得所設計的二維周期性陣列微納結構圖形，并置于烘箱或熱板中進行堅膜；

步驟(10)采用干法刻蝕將步驟(9)中的光刻膠圖形轉移至金屬-摻雜介質-金屬三層結構中的上層金屬；

步驟(11)用有機溶劑浸泡刻蝕后的樣品，將刻蝕后剩余的光刻膠去除，即可獲得基于金屬-摻雜介質-金屬三層結構的可調諧人工電磁材料。

2.根據權利要求1所述的一種基于三層結構的可調諧人工電磁材料的制作方法，其特征在于，所述步驟(1)的SOI片是由底層單晶硅、中間層二氧化硅、頂層摻雜硅組成，底層厚度為300～450μm，中間層厚度為100～300nm，頂層是厚度為0.5～1.5μm的高濃度均勻摻雜的N型硅或P型硅，摻雜濃度為10¹⁸～10²⁰cm^-1。

3.根據權利要求1所述的一種基于三層結構的可調諧人工電磁材料的制作方法，其特征在于，所述步驟(1)的沉積方法可以為磁控濺射法或者蒸鍍法。

4.根據權利要求1所述的一種基于三層結構的可調諧人工電磁材料的制作方法，其特征在于，所述步驟(1)中的金屬膜可以為金、銅或者銀，金屬膜厚度為100～200nm。

5.根據權利要求1所述的一種基于三層結構的可調諧人工電磁材料的制作方法，其特征在于，所述步驟(2)中的粘結劑是一種耐高溫、耐強酸強堿及有機溶劑的膠。

6.根據權利要求1所述的一種基于三層結構的可調諧人工電磁材料的制作方法，其特征在于，所述步驟(3)中的粘結方式是將SOI的金屬膜層與旋涂有粘結劑的硅片相粘連。

7.根據權利要求1所述的一種基于三層結構的可調諧人工電磁材料的制作方法，其特征在于，所述步驟(3)中的烘烤設備可以為烘箱和熱板，溫度范圍為100～120℃，烘烤時間為5～10min。

8.根據權利要求1所述的一種基于三層結構的可調諧人工電磁材料的制作方法，其特征在于，所述步驟(4)中的干法刻蝕可以為電感耦合等離子刻蝕、等離子刻蝕或者離子束刻蝕。

9.根據權利要求1所述的一種基于三層結構的可調諧人工電磁材料的制作方法，其特征在于，所述步驟(4)中的SOI片的底層單晶硅減薄后的厚度為20～50μm。

10.根據權利要求1所述的一種基于三層結構的可調諧人工電磁材料的制作方法，其特征在于，所述步驟(7)中沉積方法可以為磁控濺射法或者蒸鍍法。

11.根據權利要求1所述的一種基于三層結構的可調諧人工電磁材料的制作方法，其特征在于，所述步驟(7)中沉積金屬膜可以為金、銅或者銀，金屬膜厚度為40～60nm。

12.根據權利要求1所述的一種基于三層結構的可調諧人工電磁材料的制作方法，其特征在于，所述步驟(8)中光刻膠的厚度為100～200nm，前烘溫度范圍為100～120℃，烘烤時間為20～30min。

13.根據權利要求1所述的一種基于三層結構的可調諧人工電磁材料的制作方法，其特征在于，所述步驟(9)中的光刻設備可以為接近接觸式光刻機、投影式光刻機或者電子束直寫曝光機。