太赫茲增透窗口設計與制作.pdf

1、隨著大規(guī)模集成電路工藝水平的進一步發(fā)展，采用二元光學技術能夠制作的圖形尺寸越來越小以及線條的精細程度也隨之提高。基于二元光學技術制造的亞波長結構給太赫茲增透窗口設計提供了新的思路，因此也吸引了很多從事光學透過率研究學者的關注。亞波長增透結構是一種周期性浮雕結構，該結構的特征尺寸與特定工作光波的波長大小相當甚至更小的。它的最大特點就是其周期結構尺寸足夠小時，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器件。該結構的另一

2、特點就是可以通過改變浮雕結構的周期大小、占空比大小和高度大小等特征尺寸參數改變其透過率和反射率。
　　本文結合等效介質理論和嚴格耦合波理論對亞波長增透結構進行優(yōu)化設計，并且通過實驗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，以及二元光學的發(fā)展。介紹了研究亞波長增透結構的理論方式，并指出標量衍射理論不再適用于亞波長結構，應該采用矢

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

4、增透窗口設計提供有價值的參考。
　　(4)介紹了光刻流程。詳細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進行深硅刻蝕，采用RIE對氮化硅進行刻蝕。整個制作過程為微細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、雙面增透結構進行透過率測試。通過分析測試結果，測試結果表明：當太赫茲