[发明专利]一种硅基MEMS闪耀光栅的制备方法

摘要

本发明涉及一种硅基MEMS闪耀光栅的制备方法，属于半导体加工技术领域，基于单晶硅的各向异性湿法腐蚀特性，通过将N型(111)硅片按特定切偏角(即闪耀角)进行切割，采用两次光刻腐蚀的方法，利用硅的慢腐蚀面(111)面相交形成闪耀光栅。采用本发明的方法制备硅基MEMS闪耀光栅，可以有效减小光栅顶部平台，改善闪耀光栅的形貌，提高光栅的衍射效率，实现任意闪耀角闪耀光栅的制备；同时还具有精度高、易集成、成本低、重复性好、适合批量生产等优点，制备得到的硅基MEMS闪耀光栅可广泛应用于各类光谱分析仪器中。

主权项

1.一种硅基MEMS闪耀光栅的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将N(111)硅片按特定切偏角进行切割，形成偏晶向硅衬底，所述切偏角为设计的硅基MEMS闪耀光栅的闪耀角，由光谱范围和闪耀波长确定；(2)在步骤(1)中所述偏晶向硅衬底上生长薄膜材料，作为腐蚀掩膜层；(3)在步骤(2)中所述腐蚀掩膜层上旋涂厚度为1～5μm的光刻胶，于85～115℃下的热板或者烘箱中前烘1～5min以除去所述光刻胶中的溶剂，再经过曝光处理后在85～135℃下将光刻胶进行后烘1～5min，最后经显影、坚膜处理，在腐蚀掩膜层上形成光刻胶光栅层；(4)以光刻胶光栅层为掩膜，采用缓冲氢氟酸或反应离子刻蚀工艺对掩膜外的腐蚀掩膜层进行刻蚀，然后用丙酮或者氧等离子体除去光刻胶光栅层，再采用标准清洗工艺进行清洗，形成部分裸露的硅衬底；(5)采用各向异性湿法腐蚀液对裸露的硅衬底进行刻蚀，形成由(111)面组成的硅光栅面A；(6)用缓冲氢氟酸或反应离子刻蚀工艺去除剩余的腐蚀掩膜层，采用标准工艺进行清洗，得到具有硅光栅面A的偏晶向硅衬底；(7)再次在步骤(6)中所述具有硅光栅面A的偏晶向硅衬底上生长薄膜材料，形成第二次腐蚀掩膜层；(8)在步骤(7)中所述第二次腐蚀掩膜层上旋涂厚度为1～5μm的光刻胶，于85～115℃下的热板或者烘箱中前烘1～5min以除去所述光刻胶中的溶剂，再经过曝光处理后在85～135℃下将光刻胶进行后烘1～5min，最后经显影、坚膜处理形成光刻胶光栅掩膜，所述曝光处理时相对于步骤(3)中形成的光刻胶光栅层平移一个周期；(9)以步骤(8)中所述光刻胶光栅层为掩膜，对掩膜外的第二次腐蚀掩膜层进行刻蚀，然后用丙酮或者氧等离子体除去光刻胶光栅层，再按标准清洗工艺进行清洗，形成第二次部分裸露的硅衬底；(10)采用各向异性湿法腐蚀液对步骤(9)中所述裸露的硅衬底进行刻蚀，露出由(111)面形成的硅光栅面B，所述硅光栅面B与所述硅光栅面A相交，形成最终的闪耀光栅；(11)采用缓冲氢氟酸或反应离子刻蚀工艺去除剩余的腐蚀掩膜层，并采用磁控溅射或电子束蒸发的方式在光栅面沉积高反射率金属作为反射层，即可形成一种硅基MEMS闪耀光栅。