[发明专利]微纳米透镜片辅助聚光光刻工艺制备有序微纳米结构

说明书

技术领域

本发明属于半导体微纳加工技术领域，微纳米透镜片膜辅助聚光光刻工艺制备有序微纳米结构，完成有序微纳图形转移。

背景技术

传统光刻工艺在光刻纳米级别图形上有瓶颈，而采用电子束曝光会使得成本大，且不便于大面积工业化生产。而目前发展起来的微纳米球光刻(Nanosphere Lithography)由于其成本低廉，微纳米尺度控制精确等优点受到广泛重视。但其应用受如下限制：1、图案单一；2、球间距调整困难；3、大面积产业化制备困难；4、工艺过程重复组装微纳米球使得制备效率低下并且导致质量不可控。

本专利发明了一种微纳米透镜片辅助聚光光刻工艺。工艺主要依靠大面积微纳米透镜片作为聚光掩膜对光刻胶实现微纳米级别的曝光。应用这一工艺制备有序微纳米结构，在图形转移上可控制性高、图形高度有序、可以得到更多的图形花样、操作简单且便于产业化生产。比如在制备蓝宝石、硅、碳化硅纳米图形衬底、量子点、表面等离子体、光子晶体、网孔电极等，广泛应用于LED，LD，HEMT，太阳能电池、燃料电池双极板、微流控器件等半导体光电子器件微纳米结构的制造过程。

发明内容

本发明用微纳米透镜片辅助聚光光刻工艺制备有序微纳米结构，在半导体工艺中实现微纳米结构图形制备，以及图形转移。包括以下步骤：

步骤1)在一基底10上涂一层光刻胶11；

步骤2)在光刻胶11上，放置一个微纳米透镜片12；

步骤3)用光照13曝光；

步骤4)显影之后在光刻胶11表面形成纳米网孔；

步骤5)通过湿法或者干法将图形转移到基底10；

附图说明

为使审查员能进一步了解本发明的结构、特征及其目的，以下结合附图及较佳具体实施例的详细说明如后，其中：

图1为本发明的微纳米透镜片辅助聚光光刻工艺制备有序微纳米结构；其中10为基底，11为光刻胶，12为微纳米透镜片；

图2为本发明在为微纳米透镜片的制备方法一示意图，20为衬底，21单层微纳米球；

图3为本发明微纳米透镜片的制备方法二示意图，20为衬底，21为单层微纳米球，30为胶；

图4为本发明举例中制备蓝宝石纳米图形衬底的示意图，10为蓝宝石衬底，11为光刻胶，12为微纳米透镜片，13为光照；

图5为本发明举例中制备等离子体的示意图，10为器件，11为光刻胶，12为微纳米透镜片，13为光照，14为金属量子点；

图6为本发明举例中制备量子点的示意图，10为基片，11为绝缘层，12为光刻胶，13为微纳米透镜片，14为光照，15为半导体量子点；

图7为本发明举例中制备光子晶体的示意图，10为基片，11为介质层，12为光刻胶，13为微纳米透镜片，14为光照，15为半导体纳米柱；

图8为本发明举例中制备网孔电极的示意图，10为器件，11为负光刻胶，12为微纳米透镜片，13为光照，14为金属；

图9为本发明举例中微纳米阵列器件的示意图，10为基片，11为绝缘层，12为光刻胶，13为微纳米透镜片，14为光照，15为半导体纳米柱器件；

具体实施方式

微纳米透镜片辅助聚光光刻工艺制备有序微纳米结构，包括以下步骤：

步骤1)：如图1(a)所示在一基底10上涂一层光刻胶11；基底10可以为石英、玻璃、蓝宝石，硅、锗等一元半导体，碳化硅、砷化镓、氮化镓、碳化硅、磷化铟等III/V族，II/VI族二元、三元或四元半导体材料；氧化锌、氧化钛等氧化物半导体材料；可以是单层也可以是多层材料；还可以是OLED、LED、LD、太阳能电池、燃料电池双极板等半导体光电器件的整体或一部分；带有石墨烯、碳纳米管、ITO、GZO、AZO等作为导电膜材料的器件表面。光刻胶11是对200nm-800nm感光的正胶或者负胶。

步骤2)如图1(a)所示在光刻胶11上，放置一个微纳米透镜片12；微纳米透镜片12的制备工艺，现列举以下两种方法：

方法一：如图2取一衬底20，在上面覆盖一单层微纳米球21，通过高温退火形成半球或者凸面球，且和基地结合的牢固，构成一个整体移动透镜片。衬底20，其材料是双抛光蓝宝石、石英片、硅片、玻璃片、塑料、树脂、硅胶等有机、无机材料，只要对所曝光波段基本完全透明的介质材料即可。单层微纳米球51，可以是聚苯乙烯球、二氧化硅球、PDMS球、氧化铝球、氯化铯球等能通过自组装技术排列的单层透明球，直径为0.1-1um。