一种微纳光栅的制备方法与流程

本发明属于半导体，具体涉及一种微纳光栅的制备方法。

背景技术：

1、微纳光栅是一种基于光波衍射理论，利用计算机辅助设计，采用超大规模集成电路制造工艺手段或直接在光学器件表面做精细加工工艺，或以浮雕的形式，改变器件本身结构来形成的纳米级别的光学产品。现有技术中一般采用半导体工艺技术制备微纳光栅，具体是直接在基底表面进行薄膜沉积，再将沉积在基底表面的薄膜依次进行高温回火和湿法腐蚀，其中，薄膜沉积通常通过化学气相沉积(cvd)的方式实现。但是，现有的cvd技术一般在真空条件下实现，而只要是真空沉积的薄膜都会存在应力，应力控制不合格会导致所得产品在集成电路制造的后段工艺中出现膜层裂开和脱膜的情况，从而造成产品报废。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种微纳光栅的制备方法。本发明提供的制备方法能够有效改善微纳光栅膜层的应力，减少由于应力控制不合格导致所得微纳光栅断裂和脱膜的情况出现，提高产品良率，降低成本。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种微纳光栅的制备方法，包括以下步骤：

4、将基底在氮气氛围中进行等离子体处理，得到改性基底；

5、在所述改性基底的表面沉积二氧化硅膜，得到镀二氧化硅基底；

6、将所述镀二氧化硅基底依次进行回火和湿法腐蚀，得到所述微纳光栅。

7、优选地，所述基底为碳化硅基底或高硼硅玻璃基底。

8、优选地，所述氮气的流量为500～1000sccm；所述等离子体处理的条件包括：腔室压力为500～1000mtoor，射频功率为20～40w，温度为300～320℃，时间为10～15min。

9、优选地，所述镀二氧化硅基底中二氧化硅膜的厚度为500～700nm。

10、优选地，所述沉积二氧化硅膜在氮气、硅烷和笑气的氛围中进行，所述氮气的流量为600～1000sccm，所述硅烷的流量为15～25sccm，所述笑气的流量为400～600sccm。

11、优选地，所述沉积二氧化硅膜的条件包括：腔室压力为1000～1400mtoor，射频功率为40～60w，温度为300～350℃，时间为15～20min。

12、优选地，所述回火前还包括：将镀二氧化硅基底中二氧化硅膜的厚度抛光至400～500nm。

13、优选地，所述回火的条件包括：炉管压力为100～600pa，温度为400～450℃，保温时间为180～250min。

14、优选地，所述湿法腐蚀为酸碱湿法腐蚀。

15、优选地，所述酸碱湿法腐蚀所用试剂依次为酸试剂和碱试剂；所述酸试剂为浓硫酸，所述碱试剂为氢氧化钾水溶液或氢氧化钠水溶液。

16、本发明提供了一种微纳光栅的制备方法，包括以下步骤：将基底在氮气氛围中进行等离子体处理，得到改性基底；将基底在氮气氛围中进行等离子体处理，得到改性基底；在所述改性基底的表面沉积二氧化硅膜，得到镀二氧化硅基底；将所述镀二氧化硅基底依次进行回火和湿法腐蚀，得到所述微纳光栅。在本发明中，等离子体处理能够改变基底本身的应力，当进行二氧化硅膜沉积时，可以使基底与膜层应力匹配，便于进行后续的湿法腐蚀；在回火时，温度变化会使二氧化硅膜应力朝着膜层本身应力的相反方向变化，由压应力朝拉应力方向转变，且恢复室温后二氧化硅膜层不会再因为应力释放不完全而受到很大影响；回火之后，二氧化硅膜层本身的应力得到的变化将不再导致膜层裂开和脱落，在此基础上可以进行正常的湿法腐蚀，通过湿法腐蚀实现化学键的部分断开。本发明提供的制备方法能够有效改善膜层的应力，提高产品良率，降低成本。

17、进一步地，本发明所述回火前还包括：将镀二氧化硅基底中二氧化硅膜的厚度抛光至400～500nm。本发明通过对镀二氧化硅基底中二氧化硅膜进行抛光，能够进一步调整二氧化硅膜层本身的应力，使之能和基底更加契合，并保持一部分原始膜厚对应的应力不被释放。

技术特征：

1.一种微纳光栅的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述基底为碳化硅基底或高硼硅玻璃基底。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氮气的流量为500～1000sccm；所述等离子体处理的条件包括：腔室压力为500～1000mtoor，射频功率为20～40w，温度为300～320℃，时间为10～15min。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镀二氧化硅基底中二氧化硅膜的厚度为500～700nm。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述沉积二氧化硅膜在氮气、硅烷和笑气的氛围中进行，所述氮气的流量为600～1000sccm，所述硅烷的流量为15～25sccm，所述笑气的流量为400～600sccm。

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述沉积二氧化硅膜的条件包括：腔室压力为1000～1400mtoor，射频功率为40～60w，温度为300～350℃，时间为15～20min。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述回火前还包括：将镀二氧化硅基底中二氧化硅膜的厚度抛光至400～500nm。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述回火的条件包括：炉管压力为100～600pa，温度为400～450℃，保温时间为180～250min。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述湿法腐蚀为酸碱湿法腐蚀。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述酸碱湿法腐蚀所用试剂依次为酸试剂和碱试剂；所述酸试剂为浓硫酸，所述碱试剂为氢氧化钾水溶液或氢氧化钠水溶液。

技术总结
本发明提供了一种微纳光栅的制备方法，属于半导体技术领域。本发明所述微纳光栅的制备方法包括以下步骤：将基底在氮气氛围中进行等离子体处理，得到改性基底；在所述改性基底的表面沉积二氧化硅膜，得到镀二氧化硅基底；将所述镀二氧化硅基底依次进行回火和湿法腐蚀，得到所述微纳光栅。本发明通过等离子体处理改善基底本身的应力，在此基础上进行二氧化硅膜沉积、回火和湿法腐蚀，便于基底与膜层应力匹配，减少由于应力控制不合格导致所得微纳光栅断裂和脱膜的情况出现，提高产品良率，降低成本。

技术研发人员：白喜青
受保护的技术使用者：杭州邦齐州科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/9