多梯度相位调制全息成像反射单元及其制备方法

本发明属于半导体材料以及器件制造，具体涉及多梯度相位调制全息成像反射单元，本发明还涉及多梯度相位调制全息成像反射单元的制备方法。

背景技术：

1、全息成像是一种利用光学原理和技术，将物体的全息信息记录下来并再现出来的三维成像技术。它与传统的摄影或摄像技术不同，不仅可以捕捉物体的表面信息，还可以记录物体的深度和形状，因此可以实现更为真实和立体的影像效果。全息成像技术可以将光学信息编码到复杂的全息图像中，实现光学信息的存储、传输和处理，有助于开发新型的光学器件和光学计算技术。然而，目前全息器件依赖于沿电磁波传输方向逐渐累积的相位变化来实现对电磁场的调控，通常存在体积结构较大、难以集成化等缺点，且在单元制备完成之后无法实现相位自由调控。为了实现全息成像技术的灵活调控、自适应以及多场景应用，基于固态等离子体的多梯度相位调制全息成像反射单元展现出优越的性能、快速动态的可重构性，实时调控电磁波并对信息进行感知与学习，在医学、生物学、工程、艺术等领域有着广泛的应用，可以用于三维影像的获取、立体显示、光学信息处理等方面。

2、因此，选择何种结构及工艺来制作一种固态等离子体多梯度相位调制全息成像反射单元以应用于新型全息成像系统就变得尤为重要。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供多梯度相位调制全息成像反射单元，解决了现有技术中存在的全息器件依赖于沿电磁波传输方向逐渐累积的相位变化来实现对电磁场的调控，通常存在体积结构较大、难以集成化的问题。

2、本发明的另一目的是提供多梯度相位调制全息成像反射单元的制备方法。

3、本发明所采用的第一技术方案是，多梯度相位调制全息成像反射单元的制备方法，具体按照以下步骤实施：

4、步骤1、选取特定的si基片和蓝宝石衬底，键合形成所需的si基衬底；

5、步骤2、在衬底顶层si区域内设置深槽隔离区；

6、步骤3、刻蚀顶层si形成有源区沟槽，并形成p型有源区和n型有源区；

7、步骤4、光刻导电沟桥图形，溅射金属合金化形成导电沟桥；

8、步骤5、设置具有相位调制功能的矩形金属区域，以完成基于固态等离子体的多梯度相位调制全息成像反射单元的制备。

9、本发明第一技术方案的特点还在于，

10、步骤1具体如下：

11、步骤1.1、选取si基片和蓝宝石衬底；

12、步骤1.2、在si基片和蓝宝石衬底表面分别形成氧化层；

13、步骤1.3、键合形成所需si基衬底。

14、步骤2具体如下：

15、步骤2.1、在所述顶层si表面形成保护层；

16、步骤2.1.1、在所述衬底表面生成二氧化硅层；

17、步骤2.1.2、在所述二氧化硅层表面生成氮化硅层。

18、步骤2.2、利用光刻工艺在所述保护层上形成隔离区图形；

19、步骤2.3、利用干法刻蚀工艺在所述隔离区图形的指定位置处刻蚀所述保护层及所述衬底以形成隔离槽，且所述隔离槽的深度大于等于所述衬底的顶层si的厚度；

20、步骤2.4、填充所述隔离槽以形成所述固态等离子体器件的所述隔离区；

21、步骤2.5、平整化处理所述衬底。

22、步骤3具体如下：

23、步骤3.1、在所述衬底表面形成保护层；

24、步骤3.2、利用光刻工艺在所述保护层上形成p型有源区和所述n型有源区图形；

25、步骤3.3、利用干法刻蚀工艺在所述有源区的指定位置处刻蚀所述保护层及所述顶层si以形成所述p型沟槽和所述n型沟槽；

26、步骤3.4、有源区沟槽内壁的平整化；

27、步骤3.5、利用多晶硅填充所述p型沟槽和所述n型沟槽；

28、步骤3.6、形成p型有源区和n型有源区。

29、步骤3.1具体如下：

30、步骤3.1.1、在所述衬底表面生成二氧化硅层；

31、步骤3.1.2、在所述二氧化硅层表面生成氮化硅层。

32、步骤3.4具体如下：

33、3.4.1、氧化所述p型沟槽和所述n型沟槽以使所述p型沟槽和所述n型沟槽的内壁形成一层二氧化硅氧化层；

34、3.4.2、利用湿法刻蚀工艺刻蚀所述p型沟槽和所述n型沟槽内壁的氧化层以完成所述p型沟槽和所述n型沟槽内壁的平整化。

35、步骤3.5具体如下：

36、3.5.1、利用多晶si填充所述p型沟槽和所述n型沟槽；

37、3.5.2、平整化处理所述衬底后，在所述衬底表面上形成多晶si层；

38、3.5.3、光刻所述多晶si层，并采用带胶离子注入的方法对所述p型沟槽和所述n型沟槽所在位置分别注入p型杂质和n型杂质以形成p型有源区和n型有源区且同时形成p型接触区和n型接触区；

39、3.5.4、去除光刻胶；

40、3.5.5、利用湿法刻蚀去除所述p型接触区和所述n型接触区以外的所述多晶硅层。

41、步骤4具体如下：

42、4.1、在所述衬底上生成二氧化硅；

43、4.2、光刻导电沟桥区域图形；

44、4.3、刻蚀形成导电沟桥区域；

45、4.4、溅射金属，合金化形成金属硅化物。

46、步骤5具体如下：

47、5.1、在所述衬底上生成二氧化硅；

48、5.2、利用退火工艺激活有源区中的杂质；

49、5.3、钝化处理；

50、5.4、设置具有相位调制功能的矩形金属区域，以完成基于固态等离子体的多梯度相位调制全息成像反射单元的制备。

51、本发明所采用的第二技术方案是，多梯度相位调制全息成像反射单元，采用上述任一项的方法制得。

52、本发明的有益效果是，多梯度相位调制全息成像反射单元，通过设置具有相位调制功能的矩形金属区域，实现了全息成像反射单元在0-2π之间的相位自由调控。同时，电控固态等离子体数字编码技术实现了全息单元相位的实时重构，将电磁波控制的物理行为与数字电路的编码对应起来，实现了电磁波的灵活调控。此外，导电沟桥设置在相邻器件有源区之间，利用金属硅化物的高导电性取代金属实现器件单元的控制以及相邻器件间的电气连接，在降低有源区串联电阻和接触电阻的同时，完全摆脱了金属接触区域对系统性能的束缚，可有效提升器件及其系统的全息、隐身与集成性能。

技术特征：

1.多梯度相位调制全息成像反射单元的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

2.根据权利要求1所述的多梯度相位调制全息成像反射单元的制备方法，其特征在于，所述步骤1具体如下：

3.根据权利要求1所述的多梯度相位调制全息成像反射单元的制备方法，其特征在于，所述步骤2具体如下：

4.根据权利要求1所述的多梯度相位调制全息成像反射单元的制备方法，其特征在于，所述步骤3具体如下：

5.根据权利要求1所述的多梯度相位调制全息成像反射单元的制备方法，其特征在于，所述步骤3.1具体如下：

6.根据权利要求1所述的多梯度相位调制全息成像反射单元的制备方法，其特征在于，所述步骤3.4具体如下：

7.根据权利要求1所述的多梯度相位调制全息成像反射单元的制备方法，其特征在于，所述步骤3.5具体如下：

8.根据权利要求1所述的多梯度相位调制全息成像反射单元的制备方法，其特征在于，所述步骤4具体如下：

9.根据权利要求1所述的多梯度相位调制全息成像反射单元的制备方法，其特征在于，所述步骤5具体如下：

10.多梯度相位调制全息成像反射单元，其特征在于，采用如权利要求1-10中任一项所述的方法制得。

技术总结本发明公开了多梯度相位调制全息成像反射单元，首先选取Si基片和蓝宝石衬底，键合形成所需的Si基衬底；然后在衬底顶层Si区域内设置深槽隔离区；刻蚀顶层Si形成有源区沟槽，并形成P型有源区和N型有源区；最后光刻导电沟桥图形，溅射金属合金化形成导电沟桥；设置具有相位调制功能的矩形金属区域，以完成基于固态等离子体的多梯度相位调制全息成像反射单元的制备。本发明还公开了多梯度相位调制全息成像反射单元的制备方法。本发明解决了现有技术中存在的全息器件依赖于沿电磁波传输方向逐渐累积的相位变化来实现对电磁场的调控，通常存在体积结构较大、难以集成化的问题。技术研发人员：苏汉,邵琛杰,路敏,贺小敏,席晓莉受保护的技术使用者：西安理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29