Tecnología de microfabricación de silicio a escala de oblea hacia la realización de dispositivos de guía de ondas sub-THz de bajo costo

Resumen Este artículo presenta una tecnología de microfabricación de silicio a escala de oblea para la producción en masa de dispositivos de guía de ondas sub-terahercios (sub-THz). Basado en el esquema efectivo, se implementan un guía de ondas rectangular recta WR-5 (140–220 GHz) y un filtro de banda pasante de guía de ondas rectangular WR-2.8 (260–400 GHz) como ejemplos demostrativos. Se emplea el proceso de grabado por ion profundo reactivo (DRIE) de silicio para grabar a través de todo el grosor de la oblea de silicio y formar los canales principales de guía de ondas. Luego, se utiliza un proceso de compresión térmica a baja temperatura para unir la oblea grabada en la parte inferior con las obleas de silicio metalizadas en la parte superior e inferior para formar las estructuras de guía de ondas cerradas sin ningún proceso de alineación precisa. La guía de ondas fabricada tiene el beneficio de una baja pérdida de transmisión (0.03–0.05 dB mm −1) en toda la banda G. Además, para medir el filtro de guía de ondas WR-2.8 fabricado y resolver la diferencia estándar de guía de ondas del equipo de medición, se exploran y fabrican transiciones de guía de ondas micromecanizadas de silicio para emparejar dos módulos de diferentes bandas de frecuencia para medir los filtros de guía de ondas en la banda de frecuencia completa deseada, lo cual también tiene una aplicación potencial para la conversión de guía de ondas de diferentes tamaños. Los resultados medidos concuerdan bien con los simulados. El ancho de banda medido de 3 dB es del 9.3%, con una frecuencia central de 343 GHz; la pérdida de inserción promedio (IL) es de aproximadamente 1.6 dB en la banda pasante, incluyendo dos guías de ondas rectas adicionales de 8 mm de longitud en los extremos de entrada/salida y dos transiciones de guía de ondas externas. El método propuesto ofrece una solución factible y rentable para la producción en masa de dispositivos de guía de ondas de alto rendimiento y sistemas integrados en bandas de frecuencia sub-THz y más allá.