基于倏逝波调控的波导光栅天线及制造方法技术

本发明专利技术公开了一种基于倏逝波调控的波导光栅天线及制造方法，该波导光栅天线包括由下至上的体硅衬底、第一氧化层、器件层和第二氧化层；其中，所述器件层设有间隔预设距离的光栅结构和波导结构，所述波导结构配置为在接收到输入光时，将所述输入光耦合至光栅结构，所述光栅结构配置为将接收的耦合光发射至自由空间。本发明专利技术通过在单个器件层中实现光栅结构和波导结构的制备，降低了工艺的复杂度，不需要将光栅刻蚀深度控制到几个纳米，降低了工艺的难度，可轻松实现毫米量级的有效发射长度，解决了目前在单个器件层中制作毫米量级有效发射长度的波导光栅天线的制造难度大的技术问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
基于倏逝波调控的波导光栅天线及制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及到一种基于倏逝波调控的波导光栅天线及制造方法。

技术介绍

[0002]近年来，由于自动驾驶的兴起，激光雷达作为一种高级别自动驾驶不可或缺的传感器，引起了人们极大的兴趣。传统激光雷达采用机械装置实现空间扫描，此类激光雷达一般存在成本高、尺寸大、难符合车规、机械结构易损坏、可量产性差等问题。光学相控阵可以消除机械装置，实现真正的纯固态激光雷达，极大的降低体积和成本，提高光束的扫描速度。
[0003]波导光栅是光学相控阵中的一个十分重要的器件，它用于将波导中的光发射到自由空间中。波导光栅的有效发射长度是一个很重要的参数，光栅的有效发射越长，沿波导方向的发散角越小，小的发散角有利于提高光学相控阵的分辨率。只通过刻蚀硅实现毫米级有效发射长度的波导光栅，刻蚀深度只有几个纳米，增加了工艺的难度。通过多层结构也可实现毫米级别的波导光栅，但同时也增加了工艺的复杂度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种基于倏逝波调控的波导光栅天线及制造方法，旨在解决目前在单个器件层中制作毫米量级有效发射长度的波导光栅天线的制造难度大的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种基于倏逝波调控的波导光栅天线，包括由下至上的体硅衬底、第一氧化层、器件层和第二氧化层；其中，所述器件层设有间隔预设距离的光栅结构和波导结构，所述波导结构配置为在接收到输入光时，将所述输入光耦合至光栅结构，所述光栅结构配置为将接收的耦合光发射至自由空间。
[0006]可选的，所述光栅结构通过设置于所述器件层顶部的若干条第一沟槽构成。
[0007]可选的，所述第一沟槽的深度小于等于器件层的厚度。
[0008]可选的，所述波导结构通过设置于所述器件层顶部的两条第二沟槽构成。
[0009]可选的，所述第二沟槽的深度等于器件层的厚度。
[0010]可选的，所述第一氧化层和第二氧化层采用绝缘SiO2层。
[0011]此外，为了实现上述目的，本专利技术还提供了一种基于倏逝波调控的波导光栅天线的制造方法，包括如下步骤：
[0012]S1：获取SOI晶圆；其中，所述SOI晶圆包括由下至上的硅衬底、第一氧化层和器件层；
[0013]S2：采用第一掩模刻蚀工艺，在器件层上光栅结构与波导结构的对应位置分别形成浅沟槽，获得光栅结构和波导中间结构；
[0014]S3：采用第二掩模刻蚀工艺，在器件层上波导结构对应位置形成深沟槽，获得波导
结构；
[0015]S4：在器件层上沉积第二氧化层。
[0016]可选的，所述获取SOI晶圆，具体包括：提供一体硅衬底，形成第一氧化层于体硅衬底上，形成器件层于氧化层上。
[0017]此外，为了实现上述目的，本专利技术还提供了一种基于倏逝波调控的波导光栅天线的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0018]S1：获取SOI晶圆；其中，所述SOI晶圆包括由下至上的硅衬底、第一氧化层和器件层；
[0019]S2：采用第三掩模刻蚀工艺，在器件层上光栅结构的对应位置形成浅沟槽，获得光栅结构；
[0020]S3：采用第四掩模刻蚀工艺，在器件层上波导结构对应位置形成深沟槽，获得波导结构；
[0021]S4：在器件层上沉积第二氧化层。
[0022]可选的，所述获取SOI晶圆，具体包括：提供一体硅衬底，形成第一氧化层于体硅衬底上，形成器件层于氧化层上。
[0023]本专利技术提出了一种基于倏逝波调控的波导光栅天线及制造方法，该波导光栅天线包括由下至上的体硅衬底、第一氧化层、器件层和第二氧化层；其中，所述器件层设有间隔预设距离的光栅结构和波导结构，所述波导结构配置为在接收到输入光时，将所述输入光耦合至光栅结构，所述光栅结构配置为将接收的耦合光发射至自由空间。本专利技术通过在单个器件层中实现光栅结构和波导结构的制备，降低了工艺的复杂度，不需要将光栅刻蚀深度控制到几个纳米，降低了工艺的难度，可轻松实现毫米量级的有效发射长度，解决了目前在单个器件层中制作毫米量级有效发射长度的波导光栅天线的制造难度大的技术问题。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例中基于倏逝波调控的波导光栅天线的示意图。
[0025]图2为本专利技术实施例中基于倏逝波调控的波导光栅天线的结构示意图。
[0026]图3为本专利技术实施例中所采用的SOI晶圆的截面示意图。
[0027]图4为本专利技术实施例中基于倏逝波调控的波导光栅天线其一制造方法中第一次光刻刻蚀后的示意图。
[0028]图5为本专利技术实施例中基于倏逝波调控的波导光栅天线其一制造方法中第二次光刻刻蚀后的示意图。
[0029]图6为本专利技术实施例中基于倏逝波调控的波导光栅天线其二制造方法中第一次光刻刻蚀后的示意图。
[0030]图7为本专利技术实施例中基于倏逝波调控的波导光栅天线其二制造方法中第二次光刻刻蚀后的示意图。
[0031]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0032]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释专利技术，并不用于限定专利技术。
[0033]下面将结合专利技术实施例中的附图，对专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于专利技术保护的范围。
[0034]需要说明，专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0035]另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在专利技术要求的保护范围之内。
[0036]目前，在相关
中，在单个器件层中制作毫米量级有效发射长度的波导光栅天线的制造难度大。
[0037]为了解决这一问题，提出本专利技术的基于倏逝波调控的波导光栅天线及制造方法的各个实施例。本专利技术提供的基于倏逝波调控的波导光栅天线及制造方法，通过在单个器件层中实现光栅结构和波导结构的制备，降低了工艺的复杂度，不需要将光栅刻蚀深度控制到几个纳米，降低了工艺的难度，可轻松实现毫米量级的有效发射长度，解决了目前在单个器件层中制作毫米量级有效发射长度的波导光栅天线的制造难度大的技术问题。
[0038]参照图1，图1为本专利技术实施例方案涉及的基于倏逝波调控的波导光栅天线的示意图。
[0039]本实施例提供一种基于倏逝波调控的波导光栅天线，包括由下至上的体硅衬底、第一氧化层、器件层和第二氧化层；其中，所述器件层设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于倏逝波调控的波导光栅天线，其特征在于，包括由下至上的体硅衬底、第一氧化层、器件层和第二氧化层；其中，所述器件层设有间隔预设距离的光栅结构和波导结构，所述波导结构配置为在接收到输入光时，将所述输入光耦合至光栅结构，所述光栅结构配置为将接收的耦合光发射至自由空间。2.如权利要求1所述的基于倏逝波调控的波导光栅天线，其特征在于，所述光栅结构通过设置于所述器件层顶部的若干条第一沟槽构成。3.如权利要求2所述的基于倏逝波调控的波导光栅天线，其特征在于，所述第一沟槽的深度小于等于器件层的厚度。4.如权利要求1所述的基于倏逝波调控的波导光栅天线，其特征在于，所述波导结构通过设置于所述器件层顶部的两条第二沟槽构成。5.如权利要求4所述的基于倏逝波调控的波导光栅天线，其特征在于，所述第二沟槽的深度等于器件层的厚度。6.如权利要求1所述的基于倏逝波调控的波导光栅天线，其特征在于，所述第一氧化层和第二氧化层采用绝缘SiO2层。7.一种基于倏逝波调控的波导光栅天线的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：获取SOI晶圆；其中，所述SOI晶圆包括由下至上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庆，杨荣，余明斌，
申请(专利权)人：上海铭锟半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：