[发明专利]一种硅基长波红外光波导及其制备方法

权利要求书

1.一种硅基长波红外光波导，其特征在于，它是将衬底硅（4）上的波导（1）下端面两侧利用湿法腐蚀中硅的各向异性腐蚀掏空，形成两个空气槽（2），仅保留一个梯形支撑柱（3）。

2.根据权利要求1所述硅基长波红外光波导，其特征在于，所述梯形支撑柱（3）的宽度为：

；其中，为等效波长，为光源波长，为硅的折射率，为波导宽度。

3.一种权利要求1所述硅基长波红外光波导的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）准备：将普通硅片解理成与匀胶机载物台匹配的尺寸，清洗硅片、烘干备用，同时清洗光刻板；

（2）生长二氧化硅作为掩膜：将硅片放入热氧化炉中，干氧和湿氧交替进行两次，时间分别为30分钟和60分钟，在硅片表面生长一层致密的氧化层，厚度为600-800nm；

（3）光刻工艺：利用匀胶机旋涂光刻胶后前烘28-30分钟，再使用光刻机将光刻板上的波导图形转移到硅片上，显影、定型以及后烘、坚膜；

（4）波导图形的刻蚀：使用干法刻蚀或者湿法刻蚀工艺将波导刻蚀出来；

（5）二次氧化，制备二氧化硅掩膜：再次清洗硅片，将其放入热氧化炉中进行二次氧化制备二氧化硅掩膜；

（6）二次光刻：方法同步骤3，在波导区域的两侧开出一个二氧化硅的窗口，作为下一步湿法腐蚀工艺开空气槽的位置；

（7）湿法腐蚀工艺制备空气槽：使用KOH+IPA+H₂O作为刻蚀液，设定温度在55-60摄氏度，进行硅的各向异性湿法腐蚀；利用不同的晶向具有不同的刻蚀速率这一特点，即在其侧面会出现一定程度地钻蚀，将二氧化硅掩膜下方的硅衬底掏空；

（8）形成波导图形：当腐蚀侧壁超过掩膜后，腐蚀液同样会对波导的下端面产生腐蚀，使波导不再是一个标准的矩形，对波导下端面的吃进深度可以由空气槽的刻蚀深度，即反应时间控制；

（9）氧化层的剥离：用NH₄F+HF+H₂0将剩下的二氧化硅掩膜剥离掉，减小由于二氧化硅层的存在对长波红外光的吸收作用。