[发明专利]一种光学微纳结构的制备方法

说明书

本申请涉及一种光学微纳结构的制备方法，通过获取异质复合衬底；异质复合衬底从上至下依次包括薄膜层、绝缘层和支撑衬底；薄膜层由硅材料制成；对异质复合衬底进行离子束切割，得到光学微纳结构；光学微纳结构包括由于离子束切割造成的损伤层，损伤层位于薄膜层；对光学微纳结构进行退火处理，于损伤层的位置处形成二氧化硅层；二氧化硅层的厚度大于损伤层的厚度；去除二氧化硅层，使得损伤层一并去除，得到未被损伤的光学微纳结构。如此，可有效去除离子束对材料的损伤，从而得到高性能光学微纳结构。

技术领域

本申请涉及半导体制备技术领域，特别涉及一种光学微纳结构的制备方法。

背景技术

微纳结构的制备方法有离子束加工、极紫外干涉光刻、孔洞掩膜胶体光刻、热蒸发等，其中利用最多的是离子束加工。离子束加工微纳结构具有简便、快速的特点，同时还被广泛应用于透射电子显微镜制样、光学结构加工、表面抛光、微机电系统(Micro ElectroMechanical System，MEMS)等领域。

而离子束应用于光学结构的制备常常面临材料损伤的问题。在离子束加工时，大量的高能量聚焦离子轰击材料晶格以去除材料，与此同时，离子将注入到材料内部形成一层损伤层，该损伤层将引起光学吸收，导致加工的光学器件具有很大的光学传播损耗。

损伤层一般为晶格畸变和非晶材质组成，传统上，通过退火可以使得损伤层得到一定程度上的修复，原理为：①高温条件下，物质的原子进行移动，从而自发的重新形成规则排列的晶格；②由离子束注入的离子会在高温条件下进行扩散并逃离到外界。但是，这个退火的方式不能完全去除离子束轰击造成的损伤。

因此如何完全去除离子束轰击造成的损伤层，是离子束加工光学器件的关键问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种光学微纳结构的制备方法，通过高温在损伤层中形成氧化层，再去除氧化层的方式，可以有效去除由离子束造成的损伤，且工艺流程简便。

本申请实施例提供了一种光学微纳结构的制备方法，包括：

获取异质复合衬底；异质复合衬底从上至下依次包括薄膜层、绝缘层和支撑衬底；薄膜层由硅材料制成；

对异质复合衬底进行离子束切割，得到光学微纳结构；光学微纳结构包括由于离子束切割造成的损伤层，损伤层位于薄膜层；

对光学微纳结构进行退火处理，于损伤层的位置处形成二氧化硅层；二氧化硅层的厚度大于损伤层的厚度；

去除二氧化硅层，使得损伤层一并去除，得到未被损伤的光学微纳结构。

可选的，获取异质复合衬底之后，对异质复合衬底进行离子束切割之前，还包括：

于薄膜层的表面形成保护层。

可选的，对异质复合衬底进行离子束切割之后，对光学微纳结构进行退火处理之前，还包括：

将离子束切割后的异质复合衬底与保护层置于腐蚀溶液中以去除保护层。

可选的，保护层由金属材料制成；

金属材料包括铬、镍、钛和金中的至少一种。

可选的，保护层由非金属材料制成；

非金属材料包括氧化硅、氮化硅、氧化钛和氧化铝中至少一种。

可选的，硅材料为硅或碳化硅。

可选的，离子束为镓离子束、硅离子束、氦离子束和硼离子束中的任一种；

离子束的能量为1～100keV；离子束的束流为0.1pA～100nA。

可选的，退火温度范围为200～1300摄氏度；