高折射率光栅的氢/氮掺杂和化学辅助蚀刻的制作方法

技术特征：
1.一种在材料层中制造倾斜表面起伏结构的方法，所述方法包括：将第一反应气体注入到反应离子源发生器中；由所述反应离子源发生器中的所述第一反应气体生成等离子体，所述等离子体包括具有第一原子量的第一反应离子和具有小于所述第一原子量的第二原子量的第二反应离子；从所述等离子体中提取至少一些所述第一反应离子和至少一些所述第二反应离子以形成朝向所述材料层的准直反应离子束，所述材料层具有至少为2.3的折射率；将第二反应气体注入到所述材料层上；以及用所述准直反应离子束和所述第二反应气体物理地和化学地蚀刻所述材料层，以在所述材料层中形成所述倾斜表面起伏结构。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述材料层包括tio
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、linbo3、hfo
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.tisio
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、sic、znse、ingaas或gap中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第一反应离子包括氮离子。4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中所述第二反应离子包括氢离子。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述第一反应气体包括h2、n2、nf3、nh3、ch4、chf3、cl2、bcl3或hbr中的至少一种。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一反应气体不含氧或碳。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二反应气体包括氟基反应气体；并且优选地，其中所述第二反应气体包括cf4、nf3、sf6、cl2、bcl3或hbr中的至少一种。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中从所述等离子体提取至少一些所述第一反应离子和至少一些所述第二反应离子以形成所述准直反应离子束包括：在与所述反应离子源发生器相邻的提取栅格上施加提取电压；以及在加速栅格上施加加速电压以提取和加速至少一些所述第一反应离子和至少一些所述第二反应离子；其中所述提取栅格和所述加速栅格被对准；以及其中所述加速电压与所述提取电压不同。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：所述倾斜表面起伏结构包括倾斜表面起伏光栅；以及所述倾斜表面起伏光栅包括多个脊；并且优选地，其中所述多个脊中的每个脊的前缘平行于所述脊的后缘；和/或优选地，其中所述倾斜表面起伏光栅的特征在于以下中的至少一项：所述多个脊中的每个脊的前缘的倾斜角和所述脊的后缘的倾斜角相对于与所述材料层垂直的表面而大于30度；所述前缘的长度与所述后缘的长度之间的差异小于所述后缘的长度的10％；所述倾斜表面起伏光栅的深度大于100nm；或者所述倾斜表面起伏光栅的占空比大于60％。10.一种在材料层中制造倾斜表面起伏结构的方法，所述方法包括：将第一反应气体注入到反应离子源发生器中，其中所述第一反应气体包括氢气和氮气；由所述反应离子源发生器中的所述第一反应气体生成等离子体，所述等离子体包括氮
离子和氢离子；从所述反应离子源发生器中提取至少一些所述氮离子和至少一些所述氢离子，以形成朝向所述材料层的准直反应离子束；将第二反应气体注入到所述材料层上，其中所述第二反应气体包括氟；以及用所述准直反应离子束和所述第二反应气体物理地和化学地蚀刻所述材料层，以形成所述倾斜表面起伏结构，其中所述材料层包括tio
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、linbo3、hfo
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.tisio
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、sic、znse、ingaas或gap中的至少一种。11.根据权利要求10所述的方法，其中：所述材料层包括tio
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层；以及至少一些所述氢离子和至少一些所述氮离子与所述tio
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层反应以形成ti
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f、ti
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cl或ti
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br层；并且优选地，其中所述第二反应气体与所述ti
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f、ti
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cl或ti
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br层反应以生成tif4、ticl4或tibr4中的至少一种以及o2、co2、h2o或b2o3中的至少一种。12.根据权利要求10或11所述的方法，其中：所述材料层包括sic层；以及至少一些所述氢离子和至少一些所述氮离子与所述sic层反应以形成si
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c
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f、si
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br层；并且优选地，其中所述第二反应气体与所述si
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f、si
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cl或si
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br层反应以生成sif4、sicl4或sibr4，以及ch4、cn、cf4、ccl4或cbr4中的至少一种。13.一种表面起伏结构，包括：衬底，所述衬底上的多个脊，其中：所述多个脊相对于所述衬底而倾斜；以及所述多个脊包括具有至少为2.3的折射率的材料；以及多个槽，每个槽位于两个相邻的脊之间，其中：所述衬底的在所述多个槽的底部处的区域包括浓度至少为10
10
/cm3的氢或氮中的至少一种。14.根据权利要求13所述的表面起伏结构，其中所述多个脊的材料包括tio
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、linbo3、hfo
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、sic、znse、ingaas或gap中的至少一种。15.根据权利要求13或14所述的表面起伏结构，其中所述表面起伏结构的特征在于以下中的至少一项：所述多个脊中的每个脊的前缘平行于所述脊的后缘；所述前缘的倾斜角和所述后缘的倾斜角相对于与所述衬底垂直的表面而大于30度；所述前缘的长度与所述后缘的长度之间的差异小于所述后缘的长度的10％；所述多个槽的深度大于100nm；或者所述表面起伏结构的占空比大于60％。

技术总结
公开了一种表面起伏结构和用于制造该表面起伏结构的技术。表面起伏结构包括衬底、衬底上的多个脊以及分别位于两个相邻脊之间的多个槽。多个脊相对于衬底倾斜，并且包括具有至少为2.3的折射率的材料。衬底的在位于多个槽的底部处的区域包括浓度至少为10


技术研发人员：N
受保护的技术使用者：元平台技术有限公司
技术研发日：2021.04.17
技术公布日：2022/11/22