[发明专利]高折射率材料上的类布拉格光栅

权利要求书

1.一种在材料层制造倾斜表面浮凸光栅的方法，所述方法包括：

在所述材料层上形成掩模层；

使用离子束和所述掩模层，以大于零的倾斜角注入离子到所述材料层的多个区域中，其中相对于所述材料层的表面法线来测量所述倾斜角，

其中注入所述离子到所述材料层的所述多个区域中改变所述材料层的所述多个区域的蚀刻速率；

其特征在于所述方法还包括：

在注入所述离子到所述多个区域中之后，蚀刻所述材料层以选择性地去除所述材料层的经注入的所述多个区域中的材料，以在所述材料层中形成所述倾斜表面浮凸光栅，其中所述倾斜表面浮凸光栅的光栅脊的前缘相对于所述材料层的第一倾斜角和所述光栅脊的后缘相对于所述材料层的第二倾斜角之间的差异小于第一倾斜角的20％；

在所述材料层上形成外覆层；

在所述外覆层上执行离子注入，以改变所述外覆层的一个或多个区域中的折射率；

其中注入离子到所述材料层的所述多个区域中包括：当对所述多个区域中的不同区域进行注入时，通过使用不同的注入时间来将不同数量的离子注入到所述多个区域中的不同区域中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述材料层包括以下中的一个或多个：透明衬底、半导体衬底、SiO₂层、Si₃N₄材料层、氧化钛层、氧化铝层、SiC层、SiO_xN_y层、非晶硅层、旋涂碳(SOC)层、非晶碳层(ACL)、类金刚石碳(DLC)层、TiO_x层、AlO_x层、TaO_x层和HFO_x层。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述离子包括氢离子或氧离子。

4.根据权利要求1所述的方法，其中蚀刻所述材料层包括使用蚀刻剂湿法蚀刻所述材料层，以选择性地去除所述材料层的所经注入的述多个区域中的材料。

5.根据权利要求4所述的方法，其中：

所述材料层包括Si₃N₄材料层；

所述离子包括氢离子；并且

所述蚀刻剂包括经稀释的氢氟酸。

6.根据权利要求4所述的方法，还包括：

重复执行所述注入和所述湿法蚀刻，直到达到所述倾斜表面浮凸光栅的预定深度。

7.根据权利要求6所述的方法，其中：

所述倾斜表面浮凸光栅的所述预定深度大于100nm。

8.根据权利要求1所述的方法，其中以大于零的所述倾斜角注入离子到所述材料层的所述多个区域中包括以下中的至少一个：

在所述注入期间旋转所述材料层，以变化针对所述多个区域的不同区域的所述倾斜角；或者

在所述注入期间改变所述离子的离子能量，以改变针对所述多个区域的注入深度。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

使用蚀刻剂湿法蚀刻所述材料层，以去除所述材料层的所述多个区域中的材料；

去除所述掩模层。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述外覆层包括氟化SiO₂、多孔硅酸盐、SiO_xN_y、HFO₂和Al₂O₃中的一种或多种。

11.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在使用所述离子束注入离子到所述材料层的所述多个区域中的同时，使用反应气体蚀刻所述材料层。