[發(fā)明專利]硅基狹縫結(jié)構(gòu)及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111448305.5
• 申請(qǐng)日: 2021-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN114156232A
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶金;李盼園;樊凱莉;孫文超;朱立財(cái);呂金光;秦余欣;王惟彪;梁靜秋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號(hào): H01L21/78
• 分類號(hào): H01L21/78
• 代理公司: 長春中科長光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 22218
• 代理人: 陳新英

本發(fā)明提供硅基狹縫結(jié)構(gòu)及其制備方法，包括硅基片、狹縫、梯形槽、吸光材料層和金屬保護(hù)層；硅基片的晶面晶向?yàn)?111)；硅基片的入射面開設(shè)有至少一個(gè)的狹縫，狹縫結(jié)構(gòu)供入射光通過硅基片；硅基片的出射面開設(shè)有梯形槽，狹縫的長度方向和梯形槽的長度方向分別沿硅基片的長度方向布置；從入射面至其出射面方向，梯形槽的槽寬逐漸變大；在硅基片的縱截面上，所有狹縫與梯形槽相通，并且梯形槽的槽底的兩端與每個(gè)狹縫具有間隔；吸光材料層位于硅基片的入射面上，用以減小入射光的反射；金屬保護(hù)層位于硅基片的出射面上，用以防止雜散光透過硅基片。本發(fā)明采用常用的半導(dǎo)體硅材料加工工藝，具有大批量制備和成本低的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到光學(xué)狹縫領(lǐng)域，特別涉及硅基狹縫結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)

理想的光學(xué)狹縫光學(xué)特性如圖1所示，入射光從入射面照射狹縫，在出射面狹縫對(duì)應(yīng)的位置，光束100％通過；在出射面非狹縫位置，無光束通過，即T1＝0；在入射面的非狹縫位置，反射光強(qiáng)為0，即R1＝0％。傳統(tǒng)的狹縫采用激光在金屬薄板上制備狹縫，當(dāng)狹縫的尺寸進(jìn)一步減小時(shí)，例如小于10μm，激光加工金屬薄板的邊緣形貌不能滿足狹縫的要求。另外，金屬薄板狹縫在入射面的吸光處理通常采用硼砂的工藝，不能實(shí)現(xiàn)100％的吸光。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于結(jié)構(gòu)簡單、成本低、尺寸小的硅基狹縫結(jié)構(gòu)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下具體技術(shù)方案：

硅基狹縫結(jié)構(gòu)，包括硅基片、狹縫、梯形槽、吸光材料層和金屬保護(hù)層；

硅基片的晶面晶向?yàn)?11；

硅基片的入射面開設(shè)有至少一個(gè)的狹縫，狹縫供入射光通過硅基片；

硅基片的出射面開設(shè)有梯形槽；

從硅基片的入射面至其出射面方向，梯形槽的槽寬逐漸變大；在硅基片的縱截面上，所有狹縫與梯形槽相通，并且梯形槽的槽底的兩端與每個(gè)狹縫具有間隔；

吸光材料層位于硅基片的入射面上，用以減小入射光的反射；

金屬保護(hù)層位于硅基片的出射面上，用以防止雜散光透過硅基片。

進(jìn)一步的，吸光材料層為黑硅結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，金屬保護(hù)層的材料為Au、Al、Ni、A、Pt中的任一種。

進(jìn)一步的，梯形槽由濕法刻蝕工藝制備。

一種用于制備硅基狹縫結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟：

S1、提供硅基片；

S2、在入射面上制備第二保護(hù)膜，在出射面上制備第一保護(hù)膜；

S3、制備狹縫和梯形槽；

其中制備狹縫的步驟包括：在第二保護(hù)膜的部分區(qū)域上覆蓋第二光刻膠層，以暴露出第二保護(hù)膜上的與狹縫的位置對(duì)應(yīng)的區(qū)域；刻蝕第二保護(hù)膜和硅基片以形成狹縫；去除第二光刻膠層；

其中制備梯形槽的步驟包括：在第一保護(hù)膜的部分區(qū)域上覆蓋第一光刻膠層，以暴露出第一保護(hù)膜上的與梯形槽的位置對(duì)應(yīng)的區(qū)域；刻蝕第一保護(hù)膜和硅基片以形成梯形槽；去除第一光刻膠層；

S4、去除第一保護(hù)膜和第二保護(hù)膜；

S5、在硅基片上制備黑硅結(jié)構(gòu)；

S6、在硅基片上制備金屬保護(hù)層；

S7、切割硅基片、黑硅結(jié)構(gòu)和金屬保護(hù)層以分離出單件的硅基狹縫結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，在步驟S5中通過干法刻蝕、濕法刻蝕、飛秒激光加工中的任一種方法制備黑硅結(jié)構(gòu)。