制备大高宽比结构器件的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备大高宽比结构器件的方法。该方法采用分次沉积图形层的方法，通过控制沉积图形的次数以及每次沉积图形的高宽比来控制高宽比，提高了制作高宽比很大的器件的成功率，降低了生产成本。并且，本发明专利技术采用一次电子束直写和一次X射线曝光即可做出具有大高宽比结构的器件，在能量很高的射线领域具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电子和光学
，尤其涉及一种。
技术介绍
在能量很高的射线领域，只有吸收体的厚度达到一定的值才可以吸收相应射线， 所以制作大高宽比的衍射光学元件具有重要意义。在通常情况下，高宽比大于4的结构可以称作大高宽比结构器件。目前所制作的衍射光学元件常见的有波带片、光子筛、光栅等如图I、图2、图3所示，随着科技的发展，对这些器件的特征尺寸要求越来越小，有的要求达到几十纳米。传统大高宽比结构图形制作过程主要包括以下步骤步骤S002，在涂胶的衬底上曝光；步骤S004，对旋涂的光刻胶进行显影；步骤S006，显影完成之后，从显影液中拿出衬底在吹干的过程中，高宽比很大的图形光刻胶容易受到显影液的表面张力的影响而倒塌。在实现本专利技术的过程中，专利技术人意识到现有技术存在如下缺陷在制备过程中，由于光刻胶柱受显影液的张力影响很大，很容易倒塌，很难制备出大高宽比的衍射光学元件。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题为解决上述缺陷，本专利技术提供了一种，以克服光刻胶柱在大宽高比情况下容易倒塌的缺陷。(二)技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种。该方法包括 制备图形相同、有对准标记的掩膜板A和半成品掩模板B，半成品掩模板B制作到去除第一层光刻胶之前；在半成品掩膜板B上旋涂第二层光刻胶；按照对准标记，以掩膜板A为掩膜，对半成品掩膜板B进行第二次曝光和显影，显影后形成的空隙直到半成品掩膜板B上原有的第一图形层；在半成品掩膜板B上显影形成的空隙中，沉积第二图形层，第二图形层与第一图形层紧密结合；以及去除掩膜板B上所有光刻胶，形成大高宽比结构器件。优选地，本技术方案中，制备掩膜板A和半成品掩膜板B的步骤中，采用电子束曝光工艺和材料沉积工艺形成第一图形层；以掩膜板A为掩膜，对半成品掩膜板B进行第二次曝光的步骤中，采用X射线曝光工艺和材料沉积工艺形成第二图形层。优选地，本技术方案中，制备掩膜板A和半成品掩膜板B的步骤包括在衬底上电镀种子层；旋涂电子束光刻胶，进行电子束光刻、显影；利用等离子体在衬底一侧刻蚀出电镀所需的电极窗口，同时在另一侧刻蚀出电镀附加窗口 ；在电子束显影所形成的空隙中，利用电镀生长第一图形层，第一图形层和电子束光刻胶的厚度一致，对于半成品掩膜板B，结束；对于掩膜板A，去除剩余的电子束光刻胶，结束。优选地，本技术方案中，在半成品掩膜板B上旋涂第二层光刻胶的步骤包括在半成品掩膜板B上旋涂X射线光刻胶，X射线光刻胶的厚度大于电子束光刻胶的厚度。对半成品掩膜板B进行第二次曝光的步骤包括对半成品掩膜板B进行X射线曝光。在半成品掩膜板B上显影形成的空隙中，沉积第二图形层的步骤包括利用等离子体刻蚀在衬底刻蚀出电镀所需的电极窗口 ；在光刻胶显影所形成的空隙中，利用电镀生长第二图形层。(三)有益效果本专利技术采用分次沉积图形层的方法，通过控制沉积图形的次数以及每次沉积图形的高宽比来高效率地控制高宽比，提高了制作高宽比很大的器件的成功率，降低了生产成本。并且，本专利技术采用一次电子束直写和一次X射线曝光即可做出具有大高宽比结构的器件，在能量很高的射线领域具有广阔的应用前景。附图说明图I为本专利技术现有技术中波带片的结构示意图；图2为本专利技术现有技术中光子筛的结构示意图；图3为本专利技术现有技术中光栅的结构示意图；图4为本专利技术实施例大高宽比结构器件的制备方法的流程图；图5为本专利技术实施例半成品掩膜板B的剖面图；图6为本专利技术实施例掩膜板A的剖面图；图7为本专利技术实施例以掩膜A为掩膜对半成品掩膜板B进行曝光的剖面示意图；图8为本专利技术实施例对半成品掩膜板B进行曝光之后显影、定影的剖面示意图；图9为本专利技术实施例在掩膜板C上进行二次电镀的剖面示意图；图10为本专利技术实施例制备的大高宽比结构的器件D的剖面示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。在本专利技术的示例性实施例中，提供了一种。图4为本专利技术实施例大高宽比结构器件的制备方法的流程图。如图4所示，该方法包括步骤S402 :制备图形相同、有对准标记的掩膜板A和半成品掩模板B，半成品掩模板B制作到去除第一层光刻胶之前；步骤S404 :在半成品掩膜板B上旋涂第二层光刻胶；步骤S406 :按照对准标记，以掩膜板A为掩膜，对半成品掩膜板B进行第二次曝光和显影，显影后形成的空隙直到半成品掩膜板B上原有的第一图形层；步骤S408 :在半成品掩膜板B上显影形成的空隙中，沉积第二图形层，第二图形层与第一图形层紧密结合；步骤S410 :去除掩膜板B上所有光刻胶，形成大高宽比结构器件。本实施例中，沉积了两层图形层，但事实上，可以重复执行步骤S404-S408，直至图形层达到预设厚度，再去除所有光刻胶，以形成大高宽比结构器件。本实施例采用分次沉积图形层的方法，从而每次显影的过程中图形的高宽比都不是很大，从而可以保证图形光刻胶受显影液的表面张力影响不大，也就不容易倒塌。本实施例可以高效率地控制高宽比，提高制作高宽比很大的器件的成功率，降低生产成本。在本专利技术进一步的实施例中，包括两个大的步骤，S卩制备掩膜板A和半成品掩膜板B的步骤(A)，和在半成品掩膜板B上制备大高宽比结构器件的步骤(B)。其中制备掩膜板A和半成品掩膜板B的步骤A包括步骤Al :在衬底上电镀种子层；步骤A2 :旋涂电子束光刻胶，进行电子束光刻、显影；步骤A3 :利用等离子体在衬底一侧刻蚀出电镀所需的电极窗口，同时在另一侧刻蚀出电镀附加窗口；步骤A4:在电子束显影所形成的空隙中，利用电镀生长第一图形层，第一图形层和电子束光刻胶的厚度一致，对于半成品掩膜板B，结束；步骤A5 :对于掩膜板A，去除剩余的电子束光刻胶，结束。而在制备了掩膜板A和掩膜板B之后，在掩膜板B上包括步骤BI :在半成品掩膜板B上旋涂X射线光刻胶，X射线光刻胶的厚度大于电子束光刻胶的厚度；步骤B2 :按照对准标记，以掩膜板A为掩膜，对半成品掩膜板B进行X射线曝光和显影，显影后形成的空隙直到半成品掩膜板B上原有的第一图形层；步骤B3 :利用等离子体刻蚀在衬底刻蚀出电镀所需的电极窗口 ；在光刻胶显影所形成的空隙中，利用电镀生长第二图形层，第二图形层与第一图形层紧密结合；步骤B4 :去除掩膜板B上所有光刻胶，形成大高宽比结构器件。相对于传统的制作大高宽比器件的工艺，本实施例采用一次电子束直写和一次X 射线曝光即可做出具有大高宽比结构的器件，制作方法简单，在能量很高的射线领域具有广阔的应用前景。此外，本实施例中以电镀为例进行说明，但本领域的普通技术人员应该知晓，也可以采用其他物理或化学沉积方法，例如磁控溅射、CVD等，然后用lift-off的方法也可以达到本专利技术中一些步骤的要求。本实施例的关键为利用了电子束曝光的精度高，但速度慢，而X射线曝光的精度低，但穿透能力强、速度快、常用于制作大高宽比结构的优点。经过上述描述，已经整体介绍了本专利技术。以下将以具体的实施例来说明本专利技术，但以下实施例的各特征，不构成对本专利技术保护范围的限制。以下根据制备的顺序，分三部分对本专利技术进行具体说明一、电子束直写制作掩模板A、B I、在单面抛光的2英寸(100)硅片上，旋涂聚酰亚胺前体溶液形成O. 5-2 μ m厚的薄膜，对聚酰亚胺薄膜进行热处理至固化，以承载图形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢常青，辛将，朱效立，高南，刘明，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：