Dealbhadhfotonachcuairt amalaichte
Cearcallan amalaichte fotonach(PIC) gu tric air an dealbhadh le cuideachadh bho sgriobtaichean matamataigeach air sgàth cho cudromach 's a tha fad na slighe ann an eadar-theachdairean no tagraidhean eile a tha mothachail air fad na slighe.Dealbhair a dhèanamh le bhith a’ cur iomadh sreath (mar as trice 10 gu 30) air wafer, a tha air a dhèanamh suas de dh’ iomadh cumadh poileaganach, gu tric air an riochdachadh ann an cruth GDSII. Mus tèid am faidhle a chuir chun neach-dèanamh photomask, tha e gu math ion-mhiannaichte a bhith comasach air an PIC atharrais gus dearbhadh a dhèanamh air ceartas an dealbhaidh. Tha an atharrais air a roinn ann an iomadh ìre: is e an ìre as ìsle an atharrais electromagnetic (EM) trì-thaobhach, far a bheil an atharrais air a dhèanamh aig an ìre fo-thonn-fhaid, ged a tha na h-eadar-obrachaidhean eadar dadaman anns an stuth air an làimhseachadh aig an sgèile macrascopic. Tha dòighean àbhaisteach a’ toirt a-steach trì-thaobhach raon-ùine eadar-dhealachaidh chrìochnaichte (3D FDTD) agus leudachadh modh eigen (EME). Is iad na dòighean sin as cruinne, ach chan eil iad practaigeach airson ùine atharrais PIC gu lèir. Is e an ath ìre atharrais EM 2.5-thaobhach, leithid iomadachadh beam eadar-dhealachaidh chrìochnaichte (FD-BPM). Tha na dòighean sin tòrr nas luaithe, ach bidh iad a’ ìobairt beagan cruinneas agus chan urrainn dhaibh ach dèiligeadh ri iomadachadh paraxial agus chan urrainnear an cleachdadh gus ath-shondairean atharrais, mar eisimpleir. Is e an ath ìre atharrais EM 2D, leithid FDTD 2D agus BPM 2D. Tha iad sin nas luaithe cuideachd, ach tha gnìomhachd cuibhrichte aca, leithid nach urrainn dhaibh rothlaichean pòlarachaidh atharrais. Is e ìre eile atharrais maitrís tar-chuir agus/no sgapadh. Tha gach prìomh phàirt air a lughdachadh gu pàirt le cuir-a-steach agus toradh, agus tha an treòraiche tonn ceangailte air a lughdachadh gu eileamaid gluasad ìre agus lughdachadh. Tha na h-atharrais sin gu math luath. Gheibhear an comharra toraidh le bhith ag iomadachadh maitrís an tar-chuir leis a’ chomharra cuir-a-steach. Bidh am maitrís sgapadh (ris an canar S-paramadairean ris na h-eileamaidean aige) ag iomadachadh nan comharran cuir-a-steach agus toraidh air aon taobh gus na comharran cuir-a-steach agus toraidh a lorg air an taobh eile den phàirt. Gu bunaiteach, tha am maitrís sgapadh a’ toirt a-steach an fhaileas taobh a-staigh an eileamaid. Mar as trice tha am maitrís sgapadh dà uair nas motha na am maitrís tar-chuir anns gach tomhas. Ann an geàrr-chunntas, bho EM 3D gu atharrais maitrís tar-chuir/sgapadh, tha gach sreath de shamhlachadh a’ taisbeanadh co-rèiteachadh eadar astar agus cruinneas, agus bidh dealbhadairean a’ taghadh an ìre cheart de shamhlachadh airson na feumalachdan sònraichte aca gus am pròiseas dearbhaidh dealbhaidh a bharrachadh.
Ach, chan eil a bhith an urra ri atharrais electromagnetic air eileamaidean sònraichte agus a’ cleachdadh maitrís sgapadh/gluasaid gus am PIC gu lèir atharrais a’ gealltainn dealbhadh gu tur ceart air beulaibh a’ phlàta sruthadh. Mar eisimpleir, tha coltas ann nach tèid faid slighe ceàrr, treòraichean tonn ioma-mhodh nach eil a’ cumail smachd gu h-èifeachdach air modhan àrd-òrdugh, no dà threòraiche tonn a tha ro fhaisg air a chèile a’ leantainn gu duilgheadasan ceangail ris nach robh dùil a lorg rè an t-atharrais. Mar sin, ged a tha innealan atharrais adhartach a’ toirt seachad comasan dearbhaidh dealbhaidh cumhachdach, tha e fhathast ag iarraidh ìre àrd de dh’ aire agus sgrùdadh faiceallach leis an dealbhaiche, còmhla ri eòlas practaigeach agus eòlas teicnigeach, gus dèanamh cinnteach à cruinneas agus earbsachd an dealbhaidh agus gus cunnart an t-siota-sruthadh a lughdachadh.
Leigidh dòigh-obrach ris an canar FDTD tana le atharrais FDTD 3D agus 2D a bhith air an dèanamh gu dìreach air dealbhadh PIC iomlan gus an dealbhadh a dhearbhadh. Ged a tha e duilich do inneal atharrais electromagnetic sam bith PIC air sgèile mhòr a shamhlachadh, tha an FDTD tana comasach air sgìre ionadail gu math mòr a shamhlachadh. Ann an FDTD 3D traidiseanta, bidh an atharrais a’ tòiseachadh le bhith a’ tòiseachadh nan sia pàirtean den raon electromagnetic taobh a-staigh meud cainnichte sònraichte. Mar a thèid ùine air adhart, thèid am pàirt achaidh ùr anns an tomhas-lìonaidh obrachadh a-mach, agus mar sin air adhart. Feumaidh gach ceum tòrr àireamhachaidh, agus mar sin bheir e ùine mhòr. Ann an FDTD 3D tana, an àite a bhith ag obrachadh a-mach aig gach ceum aig gach puing den tomhas-lìonaidh, thèid liosta de phàirtean achaidh a chumail a dh’ fhaodadh a bhith co-ionnan gu teòiridheach ri meud mòr gu neo-riaghailteach agus a thèid a thomhas a-mhàin airson na pàirtean sin. Aig gach ceum ùine, thèid puingean ri taobh phàirtean achaidh a chur ris, agus thèid pàirtean achaidh fo stairsneach cumhachd sònraichte a leigeil seachad. Airson cuid de structaran, faodaidh an àireamhachadh seo a bhith grunn òrdughan meud nas luaithe na FDTD 3D traidiseanta. Ach, chan eil FDTDS tana ag obair gu math nuair a thathar a’ dèiligeadh ri structaran sgapte oir tha an raon ùine seo a’ sgaoileadh ro mhòr, agus mar thoradh air sin tha liostaichean ro fhada agus duilich an riaghladh. Tha Figear 1 a’ sealltainn eisimpleir de dhealbh-sgrìn de shamhlachadh FDTD 3D coltach ri sgoltair beam polarization (PBS).
Figear 1: Toraidhean samhlachaidh bho FDTD tana 3D. (A) 'S e sealladh àrd den structar a thathar a' samhlachadh, is e sin ceanglaiche stiùiridh. (B) A' sealltainn dealbh-sgrìn de shamhlachadh a' cleachdadh brosnachadh quasi-TE. Tha an dà dhiagram gu h-àrd a' sealltainn an sealladh àrd de na comharran quasi-TE agus quasi-TM, agus tha an dà dhiagram gu h-ìosal a' sealltainn an t-sealladh tarsainn-earrann co-fhreagarrach. (C) A' sealltainn dealbh-sgrìn de shamhlachadh a' cleachdadh brosnachadh quasi-TM.
Àm puist: 23 Iuchar 2024