[發明專利]太赫茲懸置空芯脊型介質波導的制作方法及其結構

有效

• 申請號: 201810960490.8
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN109031523B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 鄭小平;劉佳明;張德鑒;白勝闖;李志杰;李佳;歐湛
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G02B6/13
• 分類號: G02B6/13;G02B6/136;G02B6/122
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 趙永輝

本申請提供一種太赫茲懸置空芯脊型介質波導的制作方法及其結構，所述太赫茲懸置空芯脊型介質波導的制作方法采用所述第一高阻硅以及所述第二高阻硅作為傳輸材料，可以使得在0.1THz～1THz頻段范圍內吸收系數小于0.01每厘米，具有很低的介質損耗。并且，所述第一高阻硅以及所述第二高阻硅作為傳輸材料具有極高的介電常數，可以使得電磁波集中在波導高阻硅內部進行傳輸減少電磁波向周圍空氣層的輻射，從而減少輻射損耗。同時，由于電磁波集中于所述空氣芯腔內，使得更多的電磁波集中在無損的空氣中進行傳輸，進一步減少了介質損耗。

技術領域

本申請涉及太赫茲波導結構及其制作領域，特別是涉及一種太赫茲懸置空芯脊型介質波導的制作方法及其結構。

背景技術

太赫茲波(THz波)一般是指頻率從0.1THz到10THz的電磁波，該頻段處于光子學波段與微波毫米波之間，其在傳感，成像，通信，光譜學，天文學和無損探測等方面具有很大的學術價值和廣泛的應用潛力。在太赫茲應用系統中，用于傳輸電磁波的波導是不可或缺的關鍵組成部分。但由于太赫茲波的獨特特性，如水汽等對THz波有強烈的吸收，使THz波傳輸距離十分受限，因此研究低損耗易于集成的波導結構成為了太赫茲技術發展的首要目標。隨著工作頻率的提高，傳統低阻硅材料在太赫茲波段表現出大的介質損耗。在長距離傳輸器件中，太赫茲傳輸過程中一部分的電磁場在導帶層周圍進行傳輸，介質損耗顯著。同時，采用傳統的加工制作技術制作很薄的硅傳輸層結構中容易發生斷裂，影響介質波導的傳輸性能與可靠性，導致造成明顯的傳輸損耗。

發明內容

基于此，有必要針對傳統太赫茲波導結構及其制作方法中造成的介質損耗顯著的問題，提供一種易集成、低介質損耗的太赫茲懸置空芯脊型介質波導的制作方法及結構。

本申請提供一種太赫茲懸置空芯脊型介質波導的制作方法，包括：

S10，提供一個第一高阻硅，所述第一高阻硅包括第一刻蝕面，在所述第一刻蝕面的相對兩側上制備第一掩膜，并以所述第一掩膜為遮擋進行深反應離子刻蝕，形成第一導帶層；

S20，提供一個第二高阻硅，與所述第一高阻硅的寬度相同，所述第二高阻硅包括第二刻蝕面以及第三刻蝕面，所述第二刻蝕面與所述第三刻蝕面相對設置，在所述第二刻蝕面的相對兩側上制備第二掩膜，并以所述第二掩膜為遮擋進行深反應離子刻蝕，形成第二導帶層，在所述第三刻蝕面的相對兩側上制備第三掩膜，并以所述第三掩膜為遮擋進行深反應離子刻蝕，形成兩個高阻硅支撐片；

S30，提供一個基底，所述基底的寬度大于所述第二高阻硅，所述基底包括第四刻蝕面，在所述第四刻蝕面的相對兩側上制備第四掩膜，并以所述第四掩膜為遮擋進行濕法刻蝕，形成基底層；

S40，將所述兩個高阻硅支撐片與所述基底層貼合在一起，所述第一導帶層與所述第二導帶層貼合在一起，形成一個空氣芯腔，并在高溫高壓環境下制備太赫茲懸置空芯脊型介質波導。

在其中一個實施例中，所述步驟S10包括：

S110，提供一個所述第一高阻硅，包括所述第一刻蝕面；

S120，將光致抗蝕劑旋涂在所述第一刻蝕面的相對兩側，且所述光致抗蝕劑的厚度為4微米～6微米；

S130，將旋涂有所述光致抗蝕劑的所述第一高阻硅進行光刻、曝光以及顯影，形成所述第一掩膜；

S140，以所述第一掩膜為遮擋，對所述第一高阻硅進行深反應離子刻蝕至深度為30微米～40微米，形成所述第一導帶層。

在其中一個實施例中，所述步驟S20包括：

S210，提供一個所述第二高阻硅，包括所述第二刻蝕面以及所述第三刻蝕面；

S220，將光致抗蝕劑旋涂在所述第二刻蝕面的相對兩側以及所述第三刻蝕面的相對兩側，且所述光致抗蝕劑的厚度為4微米～6微米；