[发明专利]一种太赫兹波导无源器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于太赫兹波导无源器件的制造方法领域，特别涉及一种适用于0.3～1.0THz频段内基于体硅刻蚀工艺的太赫兹波导无源器件的制造方法。

背景技术

太赫兹波频段处于0.3～3.0THz范围以内，位于电磁波谱中微波与红外波段之间。太赫兹科学是一门夹在电子学与光学之间的交叉科学，长波方向主要依靠电子学科学技术，短波方向主要是光子学科学技术。可见太赫兹波在电磁波频谱中占有很特殊的位置，对其研究有极其重要的学术价值和应用前景。太赫兹的独特性能给通信(宽带通信)、雷达、电子对抗、电磁武器、天文学、医学成像(无标记的基因检查、细胞水平的成像)、无损检测、安全检查(生化物的检查)等领域带来了深远的影响。由于太赫兹的频率很高，所以其空间分辨率也很高；又由于它的脉冲很短(皮秒量级)所以具有很高的时间分辨率。太赫兹成像技术和太赫兹波谱技术由此构成了太赫兹应用的两个主要关键技术。同时，由于太赫兹能量很小，不会对物质产生破坏作用，所以与X射线相比更具有优势。另外，由于生物大分子的振动和转动频率的共振频率均在太赫兹波段，因此太赫兹在粮食选种，优良菌种的选择等农业和食品加工行业有着良好的应用前景。太赫兹的应用仍然在不断的开发研究当中，其广袤的科学前景为世界所公认。

固态太赫兹系统主要由信号源、探测器件及各种太赫兹固态传输器件组成。太赫兹波导无源器件主要有滤波器、双工器、多工器、合路器、功分器、耦合器、电桥等。例如太赫兹固态滤波器可以在通带频率内提供信号输出并在阻带内提供衰减，在系统中起着关键作用。太赫兹系统的输出功率直接决定了系统的作用半径、抗干扰能力以及通信质量。为了提高太赫兹系统的输出功率，通常采用的方法是功率合成技术。该技术是将单个器件输出的功率通过功分/合成网络集中输出，从而增大了系统的输出功率，功率合成技术是目前提高太赫兹系统输出功率的常用并且有效的方法。同时，功分器可以为系统提供同一信号源的多路输出，满足系统的使用需求。所以有必要对太赫兹波导无源器件进行深入研究，从而提高我国在太赫兹传输技术领域的整体水平。

传统衬底支撑的微带或共面波导无源器件，其缺点是介电损耗和辐射损耗较大，被限制在亚毫米波频率以下。波导无源器件在太赫兹频段仍然具有低损耗、高Q值、高功率容量等性能的优势，由于短毫米至亚毫米波的波长缩小到亚毫米甚至接近光波的波长，电子器件的尺寸必然大大缩小，对其加工精度要求很高，而传统的精密机械加工方法已经不能满足现代器件的精度要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种的太赫兹波导无源器件的制造方法，其制造的器件具有工作频率高、介电损耗和辐射损耗小、高Q值、高功率容量、易于制造和通用性强等优点，实现了太赫兹固态电路的小型化和集成化，在太赫兹系统中具有良好的应用前景。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种太赫兹波导无源器件的制造方法，包括以下步骤：

S1、备片：准备两片硅晶圆并清洗干净；

S2、热氧化：采用热氧化的方法，在一片硅晶圆的一侧表面上氧化生长二氧化硅薄层作为衬底；

S3、脱水烘加打底膜：通过真空热板方式，在二氧化硅薄层表面涂覆一层增黏剂；

S4、涂胶：脱水烘加打底膜完成后，采用旋涂法将S3得到的增粘剂表面涂上光刻胶，并去除硅晶圆边缘的光刻胶；

S5、软烘：采用真空热板的方式，将光刻胶中的溶剂含量由20％～30％降低到4％～7％；

S6、对准：将光刻掩膜版和经过步骤S5处理后的硅晶圆分别放入掩膜版托盘和衬底托盘中，通过衬底和衬底托盘上的3个定位销将硅晶圆放置在固定位置即可；

S7、曝光：完成光刻掩膜版和硅晶圆的对准之后，采用扫描步进投影曝光方法进行曝光；

S8、中烘：采用真空热板的方式使光刻胶中的光敏化合物(PAC)分布更加均匀，从而达到消除驻波的目的；

S9、显影：用显影液溶解掉曝光区域的光刻胶；

S10、坚膜：采用真空热板加热的方式，完全蒸发掉光刻胶里面的溶剂；

S11、镜检：用光学显微镜对线条的关键线宽和线条的完整性进行检查；

S12、刻蚀：对光刻掩模版并未覆盖的硅晶圆部分进行深反应离子刻蚀，刻蚀深度为标准矩形波导的窄边长度；

S13、去胶：刻蚀工艺完成后，采用硫酸和双氧水混合溶液将二氧化硅薄层上的光刻胶全部去除；

S14、金属化：清除光刻胶之后，在刻蚀结构和光刻掩盖版覆盖位置的表面镀一层金属金，并对另一块硅晶圆表面镀一层金属金；