一种45度硅反射镜的设计制造结构以及制造方法技术

本发明专利技术公开了一种45度硅反射镜的设计制造结构以及制造方法，包括晶面硅片衬底，所述硅片衬底正面设置有多组腐蚀坑，所述硅片衬底的底面在靠近每两个腐蚀坑之间均设置有矩形槽，所述晶面硅片衬底在靠近腐蚀坑和矩形槽的底面均竖直设有切割道，且所述切割道的中心轴线分别与腐蚀坑和矩形槽的中心轴线相互重合。该种45度硅反射镜的设计制造结构，降低了成本，提高了器件的可靠性能，硅基材料的芯片上制作的反射镜，它具有尺寸小，产出率高，成本低、重复性好、热学性能稳定等的优点，由于是45度角，平行光入射进去，垂直入射出来，光路调整简洁，且优化的工艺成倍提高了反射镜的输出射功率，得到的图像亮度高，画质更清晰精准，色彩更逼真。

【技术实现步骤摘要】
一种45度硅反射镜的设计制造结构以及制造方法
本专利技术涉及硅湿法腐蚀制作反射镜
，具体为一种45度硅反射镜的设计制造结构以及制造方法。
技术介绍
45度反射镜在光学系统中广泛应用，起到光路90度转换的作用，及入射光和反射光形成90度夹角。在硅光子集成芯片中，45度反射镜可以将波导中的光垂直反射出芯片，比54.74度硅反射镜光路调整更简单，因为集成和成本需求，所以硅腐蚀45度反射镜有很高的应用价值。湿法腐蚀反射镜目前通常采(100)晶面硅片,腐蚀斜面(111)面和晶面(100)的夹角为54.74度，停在(111)面，(111)面的特性稳定且光滑，可做为光学反射镜面使用，但是入射光和反射光夹角为109.48度，达不到入射角度和反射角度成90度。因此我们对此做出改进，提出一种45度硅反射镜的设计制造结构以及制造方法。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：本专利技术一种45度硅反射镜的设计制造方法，包括以下操作步骤：步骤S1：选材腐蚀，采用(100)硅晶圆衬底，通过KOH(氢氧化钾)等碱性腐蚀液在硅片正面腐蚀出(100)和(111)面的54.74度夹角；并在硅片的背面腐蚀出一个深宽有要求的槽结构；步骤S2：外侧镀金，在光滑平面上镀金或其它高反射率金属，形成金反射镜；步骤S3：切割分离，根据需要将硅片背面减薄切割，分离出独立的反射镜面；步骤S4：贴装，将制造出的54.74度光学反射镜的侧面贴载体上，背面的两支撑边楞线装载在同一水平面上，形成45度反射镜。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤S1中在背面腐蚀出一个的槽的方法不限于湿法腐蚀和干法腐蚀。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤S2中的高反射率金属包含但不限于银，金，铜，铝等材料，厚度0.1～10um。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤S4中贴装的贴面使用材料不限于银浆等粘性材质。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤S1中的槽结构的深宽要求为H/(2L+切片道宽度d)≈0.08578，其中H是槽深度，2L是槽宽度。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤S3中，在切割分离时需保证背面的槽H/L≈0.1715，其中H是槽深度，L是槽宽度的一半。一种45度硅反射镜的设计制造结构，包括晶面硅片衬底，所述硅片衬底正面设置有多组腐蚀坑，所述硅片衬底的底面在靠近每两个腐蚀坑之间均设置有矩形槽，所述晶面硅片衬底在靠近腐蚀坑和矩形槽的底面均竖直设有切割道，且所述切割道的中心轴线分别与腐蚀坑和矩形槽的中心轴线相互重合。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述腐蚀坑的腐蚀斜面与晶面的夹角为54.74度。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述矩形槽的整个槽宽度是2L+d,其中d为切割道的宽度，且所述矩形槽的槽深度H满足公式H/L＝tan(9.74度)。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述腐蚀坑的腐蚀斜面表面设有反射镜面，且所述反射镜面的表面溅射/蒸镀一层金属层，且金属层可为Ti/AL和Ti/AU，所述反射镜面镀有为高反射率金属，所述高反射率金属包含但不限于银，金，铜，铝等材料。本专利技术的有益效果是：本专利的技术方案，降低了成本，提高了器件的可靠性能，硅基材料的芯片上制作的反射镜，它具有尺寸小，产出率高，成本低、重复性好、耐用性强、热学性能稳定等的优点。由于是45度角，平行光入射进去，垂直入射出来，光路调整简洁，且优化的工艺成倍提高了反射镜的输出射功率，得到的图像亮度高，画质更清晰精准，色彩更逼真，属于超精密光学元器件。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术一种45度硅反射镜的设计制造结构的晶圆制造完成未切割时的芯片内部结构侧面图；图2是本专利技术一种45度硅反射镜的设计制造结构未旋转的反射镜侧视图；图3是本专利技术一种45度硅反射镜的设计制造结构沿虚线方向顺时针旋转9.74度后的45度反射镜侧视图；图4是本专利技术另一种实施方案的45度硅反射镜的设计制造结构实现45度反射镜功能的侧视图；图5是本专利技术一种45度硅反射镜的设计制造结构54.74度反射镜的俯视图基本结构。图中：1、切割道；2、硅片衬底。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例：本专利技术一种45度硅反射镜的设计制造方法，包括以下操作步骤：步骤S1：选材腐蚀，采用(100)硅晶圆衬底，通过KOH(氢氧化钾)等碱性腐蚀液在硅片正面腐蚀出(100)和(111)面的54.74度夹角；并在硅片的背面腐蚀出一个深宽有要求的槽结构；步骤S2：外侧镀金，在光滑平面上镀金或其它高反射率金属，形成金反射镜；步骤S3：切割分离，根据需要将硅片背面减薄切割，分离出独立的反射镜面；步骤S4：贴装，将制造出的54.74度光学反射镜的侧面贴载体上，背面的两支撑边楞线装载在同一水平面上，形成45度反射镜。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤S1中在背面腐蚀出一个的槽的方法不限于湿法腐蚀和干法腐蚀。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤S2中的高反射率金属包含但不限于银，金，铜，铝等材料，厚度0.1～10um。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤S4中贴装的贴面使用材料不限于银浆等粘性材质。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤S1中的槽结构的深宽要求为H/(2L+切片道宽度d)≈0.08578，其中H是槽深度，2L是槽宽度。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤S3中，在切割分离时需保证背面的槽H/L≈0.1715，其中H是槽深度，L是槽宽度的一半。一种45度硅反射镜的设计制造结构，包括晶面硅片衬底2，所述硅片衬底2正面设置有多组腐蚀坑，所述硅片衬底2的底面在靠近每两个腐蚀坑之间均设置有矩形槽，所述晶面硅片衬底2在靠近腐蚀坑和矩形槽的底面均竖直设有切割道1，且所述切割道1的中心轴线分别与腐蚀坑和矩形槽的中心轴线相互重合。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述腐蚀坑的腐蚀斜面与晶面的夹角为54.74度。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述矩形槽的整个槽宽度是2L+d,其中d为切割道1的宽度，且所述矩形槽的槽深度H满足公式H/L＝tan(9.74度)。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述腐蚀坑的腐蚀斜面表面设有反射镜面，且所述反射镜面的表面溅射/蒸镀一层金属层，且金属层可为Ti/AL和Ti/AU，所述反射镜面镀有为高反射率金属，所述高反射率金属包含但不限于银，金，铜，铝等材料。实施1：首先按照传统方法制造出和晶面成54.74度的结构：如图5所示。采用(100)晶向的衬底2，生长一层掩膜层，掩膜层根据工艺需要选择不同的厚度二氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种45度硅反射镜的设计制造方法，其特征在于，包括以下操作步骤：/n步骤S1：选材腐蚀，采用(100)硅晶圆衬底，通过KOH(氢氧化钾)等碱性腐蚀液在硅片正面腐蚀出(100)和(111)面的54.74度夹角；并在硅片的背面腐蚀出一个深宽有要求的槽结构；/n步骤S2：外侧镀金，在光滑平面上镀金或其它高反射率金属，形成金反射镜；/n步骤S3：切割分离，根据需要将硅片背面减薄切割，分离出独立的反射镜面；/n步骤S4：贴装，将制造出的54.74度光学反射镜的侧面贴载体上，背面的两支撑边楞线装载在同一水平面上，形成45度反射镜。/n

【技术特征摘要】
1.一种45度硅反射镜的设计制造方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
步骤S1：选材腐蚀，采用(100)硅晶圆衬底，通过KOH(氢氧化钾)等碱性腐蚀液在硅片正面腐蚀出(100)和(111)面的54.74度夹角；并在硅片的背面腐蚀出一个深宽有要求的槽结构；
步骤S2：外侧镀金，在光滑平面上镀金或其它高反射率金属，形成金反射镜；
步骤S3：切割分离，根据需要将硅片背面减薄切割，分离出独立的反射镜面；
步骤S4：贴装，将制造出的54.74度光学反射镜的侧面贴载体上，背面的两支撑边楞线装载在同一水平面上，形成45度反射镜。


2.根据权利要求1所述的一种45度硅反射镜的设计制造方法，其特征在于，所述步骤S1中在背面腐蚀出一个的槽的方法不限于湿法腐蚀和干法腐蚀。


3.根据权利要求1所述的一种45度硅反射镜的设计制造方法，其特征在于，所述步骤S2中的高反射率金属包含但不限于银，金，铜，铝等材料，厚度0.1～10um。


4.根据权利要求1所述的一种45度硅反射镜的设计制造方法，其特征在于，所述步骤S4中贴装的贴面使用材料不限于银浆等粘性材质。


5.根据权利要求1所述的一种45度硅反射镜的设计制造方法，其特征在于，所述步骤S1中的槽结构的深宽要求为H/(2L+切片道宽度d)≈0.08578，其中H...

【专利技术属性】
技术研发人员：李蜀文，徐艳，李忠旭，
申请(专利权)人：上海矽安光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31