[發明專利]一種硅基MEMS閃耀光柵的制備方法

在審

• 申請號: 201910357433.5
• 申請日: 2019-04-29
• 公開（公告）號: CN110082847A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 李東玲;雷宏杰;溫泉;佘引;溫志渝
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種硅基MEMS閃耀光柵的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：

(1)將N(111)硅片按特定切偏角進行切割，形成偏晶向硅襯底，所述切偏角為設計的硅基MEMS閃耀光柵的閃耀角，由光譜范圍和閃耀波長確定；

(2)在步驟(1)中所述偏晶向硅襯底上生長薄膜材料，作為腐蝕掩膜層；

(3)在步驟(2)中所述腐蝕掩膜層上旋涂厚度為1～5μm的光刻膠，于85～115℃下的熱板或者烘箱中前烘1～5min以除去所述光刻膠中的溶劑，再經過曝光處理后在85～135℃下將光刻膠進行后烘1～5min，最后經顯影、堅膜處理，在腐蝕掩膜層上形成光刻膠光柵層；

(4)以光刻膠光柵層為掩膜，采用緩沖氫氟酸或反應離子刻蝕工藝對掩膜外的腐蝕掩膜層進行刻蝕，然后用丙酮或者氧等離子體除去光刻膠光柵層，再采用標準清洗工藝進行清洗，形成部分裸露的硅襯底；

(5)采用各向異性濕法腐蝕液對裸露的硅襯底進行刻蝕，形成由(111)面組成的硅光柵面A；

(6)用緩沖氫氟酸或反應離子刻蝕工藝去除剩余的腐蝕掩膜層，采用標準工藝進行清洗，得到具有硅光柵面A的偏晶向硅襯底；

(7)再次在步驟(6)中所述具有硅光柵面A的偏晶向硅襯底上生長薄膜材料，形成第二次腐蝕掩膜層；

(8)在步驟(7)中所述第二次腐蝕掩膜層上旋涂厚度為1～5μm的光刻膠，于85～115℃下的熱板或者烘箱中前烘1～5min以除去所述光刻膠中的溶劑，再經過曝光處理后在85～135℃下將光刻膠進行后烘1～5min，最后經顯影、堅膜處理形成光刻膠光柵掩膜，所述曝光處理時相對于步驟(3)中形成的光刻膠光柵層平移一個周期；

(9)以步驟(8)中所述光刻膠光柵層為掩膜，對掩膜外的第二次腐蝕掩膜層進行刻蝕，然后用丙酮或者氧等離子體除去光刻膠光柵層，再按標準清洗工藝進行清洗，形成第二次部分裸露的硅襯底；

(10)采用各向異性濕法腐蝕液對步驟(9)中所述裸露的硅襯底進行刻蝕，露出由(111)面形成的硅光柵面B，所述硅光柵面B與所述硅光柵面A相交，形成最終的閃耀光柵；

(11)采用緩沖氫氟酸或反應離子刻蝕工藝去除剩余的腐蝕掩膜層，并采用磁控濺射或電子束蒸發的方式在光柵面沉積高反射率金屬作為反射層，即可形成一種硅基MEMS閃耀光柵。

2.根據權利要求1所述的一種硅基MEMS閃耀光柵的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述硅片為偏晶向N型(111)單晶硅，厚度為300～500μm，所述切偏角為待制備的閃耀光柵的閃耀角。

3.根據權利要求1所述的一種硅基MEMS閃耀光柵的制備方法，其特征在于，所述標準清洗工藝為RCA清洗工藝，即使用SC1清洗液、SC2清洗液或者SPM清洗液進行清洗的工藝。

4.根據權利要求1所述的一種硅基MEMS閃耀光柵的制備方法，其特征在于，步驟(2)和步驟(7)所述薄膜材料為氧化硅或者氮化硅中的任意一種或兩種；所述薄膜材料的厚度為50～500nm；所述生長的方法為熱氧化、低壓化學氣相淀積或等離子增強型化學氣相淀積法。

5.根據權利要求1所述的一種硅基MEMS閃耀光柵的制備方法，其特征在于，所述曝光的方式為接觸式或者步進投影式曝光，曝光的劑量為30～300mJ。

6.根據權利要求1所述的一種硅基MEMS閃耀光柵的制備方法，其特征在于，所述顯影、堅膜處理的具體操作步驟如下：首先將經曝光、后烘后的光刻膠經2.38％TMAH顯影后形成光刻膠光柵圖形；再將所述光刻膠光柵圖形在110～150℃的熱板上堅膜1～5min進行固化即可形成光刻膠光柵層。

7.根據權利要求1所述的一種硅基MEMS閃耀光柵的制備方法，其特征在于，所述緩沖氫氟酸由氫氟酸、氟化銨和去離子水組成，所述緩沖氫氟酸對氧化硅的的刻蝕速率為30～600nm/min。