[发明专利]一种用于太赫兹微测辐射热计的天线结构及其制备方法

权利要求书

1.一种用于太赫兹微测辐射热计的天线结构，其特征在于，所述天线结构为位于太赫兹微测辐射热计微桥结构桥面多层薄膜中的平面天线结构，天线结构为厚度为5-40nm的金属薄膜，所述天线结构的材料为金、NiCr或者上述金属中的任何具有合适性质的合金，所述平面天线结构经过两次反应离子刻蚀工艺处理；第一次是直接或间接地经过反应离子刻蚀工艺修饰处理；第二次直接地经过光刻和反应离子刻蚀工艺处理。

2.根据权利要求1所述的一种用于太赫兹微测辐射热计的天线结构，其特征在于，所述第一次反应离子刻蚀工艺修饰处理为间接经过反应离子刻蚀工艺修饰的金属薄膜，具体而言，所述平面天线结构下方设有经过反应离子刻蚀工艺修饰过的介质薄膜，所述介质薄膜与所述金属薄膜接触。

3.根据权利要求1所述的一种用于太赫兹微测辐射热计的天线结构，其特征在于，所述平面天线为贴片天线、领结型天线或槽形天线中的一种。

4.一种用于太赫兹微测辐射热计的天线结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：在太赫兹微桥探测结构中制备直接或间接经过第一次反应离子刻蚀工艺修饰的金属薄膜；

步骤2：将金属薄膜经过光刻和第二次反应离子刻蚀工艺制备厚度为5-40nm平面天线结构。

5.根据权利要求4所述的一种用于太赫兹微测辐射热计的天线结构的制备方法，其特征在于，若所述步骤1中的金属薄膜为直接经过反应离子刻蚀工艺修饰得到的，所述步骤1的具体步骤包括：

步骤1.1：在太赫兹微桥探测结构中制备金属薄膜；

步骤1.2：经过第一次反应离子刻蚀金属薄膜，形成带有表面微结构的金属薄膜。

6.根据权利要求5所述的一种用于太赫兹微测辐射热计的天线结构的制备方法，其特征在于，所述步骤1和步骤2更具体的步骤为：

步骤1.1：采用磁控溅射法制备厚度为10-100nm的金属薄膜；

步骤1.2：采用第一次反应离子刻蚀工艺刻蚀金属薄膜；刻蚀气体为BCl₃，Cl₂等氯基活性刻蚀剂和N₂、CH₄等中性气体；设置BCl₃和Cl₂的流量比为10∶30-90∶10，射频功率为200-800W，反应室压力为2-10Pa，金属的刻蚀速率约30-300nm/min；根据金属薄膜厚度和刻蚀工艺参数控制刻蚀时间，刻蚀后剩下的金属薄膜厚度在5-40nm内，形成具有表面微结构的金属薄膜；

步骤2：采用光刻与第二次反应离子刻蚀工艺刻蚀金属薄膜为天线结构；第二次反应离子刻蚀工艺中，刻蚀气体为BCl₃，Cl₂等氯基活性刻蚀剂和N₂、CH₄等中性气体；设置BCl₃和Cl₂的流量比为10∶30-90∶10，射频功率为200-800W，反应室压力为2-10Pa，金属的刻蚀速率约30-300nm/min；根据金属薄膜厚度和刻蚀工艺参数控制刻蚀时间，刻蚀后形成天线结构。

7.根据权利要求4所述的一种用于太赫兹微测辐射热计的天线结构的制备方法，其特征在于，若所述步骤1中的金属薄膜为间接经过第一次反应离子刻蚀工艺修饰得到的，所述步骤1的具体步骤包括：

步骤1.1：在太赫兹微桥探测结构中制备介质薄膜；

步骤1.2：反应离子刻蚀介质薄膜，形成表面微结构；

步骤1.3：在步骤1.2所得具有表面微结构的介质薄膜上制备金属薄膜。

8.根据权利要求7所述的一种用于太赫兹微测辐射热计的天线结构的制备方法，其特征在于，所述步骤1和步骤2更具体的步骤为：

步骤1.1：在太赫兹微桥探测结构中制备介质薄膜，介质薄膜为由PECVD设备制备的氮化硅或氧化硅薄膜，PECVD沉积温度为150-300℃，制备氮化硅薄膜时SiH₄与NH₃的流量比为10/170-40/140，制备氧化硅薄膜时SiH₄与N₂0的流量比为10/20-10/60；制备的介质薄膜厚度在50nm-200nm内；

步骤1.2：采用第一次反应离子刻蚀工艺介质薄膜，形成表面微结构；刻蚀气体为CHF₃和O₂；设置CHF₃与O₂的流量比为20∶3-20∶8，射频功率为300-500W，反应室压力为3-6Pa，氮化硅的刻蚀速率约80-180nm/min，氧化硅的刻蚀速率约30-100nm/min，刻蚀片内非均匀性低于5％；根据介质薄膜厚度和刻蚀工艺参数控制刻蚀时间，刻蚀后剩下的介质薄膜厚度在30nm-100nm；

步骤1.3：采用磁控溅射法在步骤1.2所得具有表面微结构的介质薄膜上制备NiCr薄膜，控制金属薄膜的厚度为5-40nm；

步骤2：采用光刻与第二次反应离子刻蚀工艺刻蚀NiCr薄膜为天线结构；第二次反应离子刻蚀工艺中，刻蚀气体为BCl₃，Cl₂等氯基活性刻蚀剂和N₂、CH₄等中性气体；设置BCl₃和Cl₂的流量比为10∶30-90∶10，射频功率为200-800W，反应室压力为2-10Pa，金属的刻蚀速率约30-300nm/min；根据金属薄膜厚度和刻蚀工艺参数控制刻蚀时间，刻蚀后形成天线结构。