技术特征：
1.一种基于高深宽比二氧化硅微纳结构的光学调制器的制备方法，其特征在于，包括：对硅晶圆正面进行刻蚀，形成硅微纳结构阵列；对硅晶圆背面进行刻蚀或腐蚀，完全释放出硅晶圆正面的硅微纳结构阵列，同时在硅微纳结构阵列的外围形成支撑结构；对硅微纳结构阵列完全释放且形成支撑结构的硅晶圆进行热氧化处理，将硅微纳结构阵列氧化为二氧化硅微纳结构阵列，同时将支撑结构表面的硅氧化为二氧化硅；在进行热氧化处理的硅晶圆表面沉积透明电极层；另取一块玻璃圆片，在玻璃圆片上加工出填充液出入口，并在玻璃圆片的一面沉积透明电极层；以及将玻璃圆片沉积有透明电极层的一面与二氧化硅微纳结构阵列外围的支撑结构进行键合，形成封闭腔体。2.根据权利要求1所述的基于高深宽比二氧化硅微纳结构的光学调制器的制备方法，其特征在于，所述对硅晶圆正面进行刻蚀，形成硅微纳结构阵列，包括：选取双表面抛光的硅晶圆，在硅晶圆上正面利用金属层作为掩膜，采用深反应离子刻蚀工艺d-rie或金属辅助化学刻蚀工艺mace在硅晶圆上刻蚀出尺寸相等、间距一致的硅微纳结构阵列。3.根据权利要求2所述的基于高深宽比二氧化硅微纳结构的光学调制器的制备方法，其特征在于，所述双表面抛光的硅晶圆的厚度为200μm～500μm；所述作为掩膜的金属层采用钛/金或银，厚度为5nm～100nm；所述硅微纳结构阵列中，硅凹槽的宽度为10nm～10μm，相邻硅凹槽之间的间距为10nm～10μm。4.根据权利要求1所述的基于高深宽比二氧化硅微纳结构的光学调制器的制备方法，其特征在于，所述形成硅微纳结构阵列之后，还包括：去除硅微纳结构阵列内的金属层掩膜。5.根据权利要求1所述的基于高深宽比二氧化硅微纳结构的光学调制器的制备方法，其特征在于，所述对硅晶圆背面进行刻蚀或腐蚀，完全释放出硅晶圆正面的硅微纳结构阵列，同时在硅微纳结构阵列的外围形成支撑结构，包括：采用刻蚀或腐蚀工艺在硅晶圆背面上刻蚀出空腔，直至硅晶圆正面的硅微纳结构阵列完全释放，同时在硅微纳结构阵列的外围形成支撑结构。6.根据权利要求5所述的基于高深宽比二氧化硅微纳结构的光学调制器的制备方法，其特征在于，所述刻蚀工艺采用深反应离子刻蚀工艺d-rie，所述腐蚀工艺采用氢氧化钾koh或四甲基氢氧化铵tmah溶液的湿法腐蚀工艺；所述支撑结构为四方形环状结构，所述硅微纳结构阵列均位于四方形环状结构内，所述支撑结构的厚度与硅晶圆的厚度一致。7.根据权利要求1所述的基于高深宽比二氧化硅微纳结构的光学调制器的制备方法，其特征在于，所述对硅微纳结构阵列完全释放且形成支撑结构的硅晶圆进行热氧化处理，将硅微纳结构阵列氧化为二氧化硅微纳结构阵列，同时将支撑结构表面的硅氧化为二氧化
硅，包括：将硅微纳结构阵列完全释放且形成支撑结构的硅晶圆放入氧化炉内进行一次或多次热氧化处理，热氧化温度为850℃～1100℃，直至硅微纳结构阵列中的硅完全被氧化为二氧化硅，即硅微纳结构阵列氧化为二氧化硅微纳结构阵列，同时支撑结构表面的硅氧化为二氧化硅。8.根据权利要求7所述的基于高深宽比二氧化硅微纳结构的光学调制器的制备方法，其特征在于，所述对硅微纳结构阵列完全释放且形成支撑结构的硅晶圆进行热氧化处理之后，还包括：通过氢氟酸湿法腐蚀的方式调整二氧化硅微纳结构阵列的尺寸。9.根据权利要求1所述的基于高深宽比二氧化硅微纳结构的光学调制器的制备方法，其特征在于，所述在进行热氧化处理的硅晶圆表面沉积透明电极层与所述在玻璃圆片的一面沉积透明电极层，二者采用相同的材料。10.根据权利要求9所述的基于高深宽比二氧化硅微纳结构的光学调制器的制备方法，其特征在于，所述透明电极层采用的材料为氧化铟锡ito或掺铝氧化锌azo，所述透明电极层的厚度为1nm～50nm。11.根据权利要求1所述的基于高深宽比二氧化硅微纳结构的光学调制器的制备方法，其特征在于，所述在进行热氧化处理的硅晶圆表面沉积透明电极层采用原子层沉积ald；所述在玻璃圆片的一面沉积透明电极层采用原子层沉积ald或溅射方式。12.根据权利要求1所述的基于高深宽比二氧化硅微纳结构的光学调制器的制备方法，其特征在于，所述在玻璃圆片上加工出填充液出入口采用湿法腐蚀、激光钻孔或喷砂工艺实现。13.根据权利要求1所述的基于高深宽比二氧化硅微纳结构的光学调制器的制备方法，其特征在于，所述将玻璃圆片沉积有透明电极层的一面与二氧化硅微纳结构阵列外围的支撑结构进行键合的步骤中，采用阳极键合或聚酰亚胺键合的方式进行键合。14.一种基于高深宽比二氧化硅微纳结构的光学调制器，采用权利要求1至13中任一项所述的基于高深宽比二氧化硅微纳结构的光学调制器的制备方法制备而成。
技术总结
本公开提供了一种基于高深宽比二氧化硅微纳结构的光学调制器的制备方法，包括：对硅晶圆正面进行刻蚀，形成硅微纳结构阵列；对硅晶圆背面进行刻蚀或腐蚀，完全释放出硅微纳结构阵列，同时在硅微纳结构阵列的外围形成支撑结构；对硅晶圆进行热氧化处理，将硅氧化为二氧化硅；在进行热氧化处理的硅晶圆表面沉积透明电极层；另取一块玻璃圆片，在玻璃圆片上加工出填充液出入口，并在玻璃圆片的一面沉积透明电极层；将玻璃圆片沉积有透明电极层的一面与二氧化硅微纳结构阵列外围的支撑结构进行键合，形成封闭腔体。本公开利用刻蚀结合热氧化工艺，实现了高深宽比的二氧化硅微纳结构阵列的制备，进而得到高深宽比的光学调制器。进而得到高深宽比的光学调制器。进而得到高深宽比的光学调制器。
技术研发人员：朱敏杰 杜晓辉 刘帅 刘丹 王麟琨
受保护的技术使用者：机械工业仪器仪表综合技术经济研究所
技术研发日：2022.06.23
技术公布日：2022/10/3