[发明专利]基于SOI材料的悬空谐振光子器件及其制备方法

权利要求书

1.一种基于SOI材料的悬空谐振光子器件，实现载体为SOI晶片，从上到下依次包括顶层硅器件层、氧化埋层和硅衬底层，其特征在于：

所述硅衬底层具有一个贯穿至所述氧化埋层下表面的长方体空腔；

所述顶层硅器件层位于空腔上方的部分具有纳米光子器件结构。

2.根据权利要求1所述的基于SOI材料的悬空谐振光子器件，其特征在于：所述纳米光子器件结构为圆形光栅结构或二维光子晶体结构。

3.根据权利要求1所述的基于SOI材料的悬空谐振光子器件，其特征在于：所述纳米光子器件结构为线形光栅结构。

4.根据权利要求1所述的基于SOI材料的悬空谐振光子器件，其特征在于：所述氧化埋层的材质为SiO₂。

5.一种基于SOI材料的悬空谐振光子器件的制备方法，选择SOI晶片为实现载体，从上到下依次包括顶层硅器件层、氧化埋层和硅衬底层，其特征在于包括如下步骤：

步骤（1）：在所述SOI晶片的顶层硅器件层的上表面旋涂一层电子束光刻胶层；

步骤（2）：采用电子束曝光技术在所述电子束光刻胶层定义纳米光子器件结构；

步骤（3）：采用氮化物刻蚀技术将步骤（2）中的纳米光子器件结构转移到所述顶层硅器件层；

步骤（4）：在所述顶层硅器件层上表面再次旋涂一层用于保护步骤（3）中转移到顶层硅器件层的纳米光子器件结构的光刻胶；

步骤（5）：在所述SOI晶片的硅衬底层下表面旋涂一层光刻胶层，采用背后对准工艺，在所述硅衬底层下表面的光刻胶层打开一个与所述顶层硅器件层具有纳米光子器件结构的部分对应的刻蚀窗口；

步骤（6）：将所述氧化埋层作为刻蚀阻挡层，采用深硅刻蚀工艺将所述硅衬底层贯穿刻蚀至氧化埋层的下表面，形成一个长方体的空腔；

步骤（7）：采用氧气等离子灰化方法去除残余的光刻胶层。

6.根据权利要求5所述的基于SOI材料的悬空谐振光子器件的制备方法，其特征在于还包括如下处理：

步骤（8）：采用BHF或Vapor HF技术，将位于步骤（6）中所述空腔上部的氧化埋层去除。

7.根据权利要求5所述的基于SOI材料的悬空谐振光子器件的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的纳米光子器件结构为圆形光栅结构或二维光子晶体结构。

8.根据权利要求5所述的基于SOI材料的悬空谐振光子器件的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的纳米光子器件结构为线形光栅结构。