基于倏逝波调控的波导光栅天线及制造方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115842241A(43)申请公布日2023.03.24(21)申请号202211661899.2(22)申请日2022.12.23(71)申请人上海铭锟半导体有限公司地址200120上海市浦东新区环湖西二路888号C楼(72)发明人王庆杨荣余明斌(74)专利代理机构成都九鼎天元知识产权代理有限公司51214专利代理师孙元伟(51)Int.Cl.H01Q1/38(2006.01)H01Q1/22(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称基于倏逝波调控的波导光栅天线及制造方法(57)摘要本发明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。CN115842241ACN115842241A权利要求书1/1页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硅衬底、第一氧化层和器件层；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；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；S4：在器件层上沉积第二氧化层。8.如权利要求7所述的基于倏逝波调控的波导光栅天线的制造方法，其特征在于，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。9.一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硅衬底、第一氧化层和器件层；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；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；S4：在器件层上沉积第二氧化层。10.如权利要求9所述的基于倏逝波调控的波导光栅天线的制造方法，其特征在于，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。2CN115842241A说明书1/5页基于倏逝波调控的波导光栅天线及制造方法技术领域[0001]本发明涉及半导体技术领域，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。背景技术[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。发明内容[0004]本发明的