太赫茲增透窗口設(shè)計與制作.pdf

1、隨著大規(guī)模集成電路工藝水平的進(jìn)一步發(fā)展，采用二元光學(xué)技術(shù)能夠制作的圖形尺寸越來越小以及線條的精細(xì)程度也隨之提高。基于二元光學(xué)技術(shù)制造的亞波長結(jié)構(gòu)給太赫茲增透窗口設(shè)計提供了新的思路，因此也吸引了很多從事光學(xué)透過率研究學(xué)者的關(guān)注。亞波長增透結(jié)構(gòu)是一種周期性浮雕結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的特征尺寸與特定工作光波的波長大小相當(dāng)甚至更小的。它的最大特點(diǎn)就是其周期結(jié)構(gòu)尺寸足夠小時，器件僅存在零級反射衍射和透射衍射，因此衍射效率高于一般的衍射光學(xué)器件。該結(jié)構(gòu)的另一

2、特點(diǎn)就是可以通過改變浮雕結(jié)構(gòu)的周期大小、占空比大小和高度大小等特征尺寸參數(shù)改變其透過率和反射率。
　　本文結(jié)合等效介質(zhì)理論和嚴(yán)格耦合波理論對亞波長增透結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，并且通過實(shí)驗(yàn)制作了太赫茲增透窗口，有效的提高了太赫茲頻率為1.7T時的窗口通過率。本文的主要內(nèi)容簡述如下：
　　(1)介紹了太赫茲波的概念和太赫茲傳感器，以及二元光學(xué)的發(fā)展。介紹了研究亞波長增透結(jié)構(gòu)的理論方式，并指出標(biāo)量衍射理論不再適用于亞波長結(jié)構(gòu)，應(yīng)該采用矢

3、量衍射理論。
　　(2)介紹了等效介質(zhì)理論，并采用該理論推導(dǎo)出一維、二維亞波長的零級等效折射率和二級等效折射率。討論了亞波長結(jié)構(gòu)僅存在零級衍射時的周期閾值。介紹了嚴(yán)格耦合波理論，并采用該理論推導(dǎo)出二維亞波長柱狀體結(jié)構(gòu)的透過率和反射率。
　　(3)結(jié)合等效介質(zhì)理論和嚴(yán)格耦合波理論，利用MATLAB編程進(jìn)行仿真，得到理論上反射率最低的雙面太赫茲增透窗口結(jié)構(gòu)，使用 L-Edit繪制對應(yīng)的圖形并制作掩膜版。整個計算過程為今后的太赫茲

4、增透窗口設(shè)計提供有價值的參考。
　　(4)介紹了光刻流程。詳細(xì)說明了太赫茲增透窗口的具體制作步驟以及工藝流程。由于刻蝕深度比較深，光刻膠不足以充當(dāng)掩膜層，提出可增鍍一層氮化硅作為刻蝕硅的掩膜層，采用ICP進(jìn)行深硅刻蝕，采用RIE對氮化硅進(jìn)行刻蝕。整個制作過程為微細(xì)加工工藝提供了一些可靠的參考。
　　(5)使用太赫茲時域光譜儀(THz-TDs)對制作好的單面、雙面增透結(jié)構(gòu)進(jìn)行透過率測試。通過分析測試結(jié)果，測試結(jié)果表明：當(dāng)太赫茲