一种具有双面抗反射结构的红外光学窗口的制备方法

摘要

本发明公开了一种具有双面抗反射结构的红外光学窗口的制备方法，属于红外光学窗口领域，它通过在红外光学窗口的入射面和出射面刻蚀抗反射结构来提高透射率。本发明的方法制备的这种结构可明显增加红外窗口的透过率，提高红外器件的灵敏度，在8～14um波段，双面抛光硅片的平均透过率在45%左右，而本发明的红外光学窗口在此波段范围内测得的平均透过率达到了65%，提升高达20%，其中最高透过率达到73%。

主权项

一种具有双面抗反射结构的红外光学窗口的制备方法，其特征在于：它通过在红外光学窗口的入射面和出射面刻蚀抗反射结构来提高透射率，所述红外光学窗口为硅片，所述入射面的抗反射结构为呈二维矩阵排列的四方柱，出射面的抗反射结构为呈二维矩阵排列的四方柱凹槽，二维矩阵排列的四方柱高度为1.4um，边长为1.5um，排列周期为2.5um，二维矩阵排列的四方柱凹槽的深度为1.4um，边长为2um，排列周期为2.5um；所述刻蚀抗反射结构的方法为：采用反应耦合等离子体刻蚀技术(ICP)；刻蚀气体为SF6，150～180sccm，侧壁保护气体为C4F8，100sccm，刻蚀气压为20mTorr，上电极刻蚀功率为1800～2000w，下电极刻蚀功率为20w，刻蚀时间为60s；刻蚀抗反射结构后，采用HF稀溶液浸泡样片5分钟，取出用去离子水冲洗干净，烘箱内烘干；硅片需要预处理，预处理的方法为：步骤一，硅片表面处理：使用丙酮对双面抛光硅片进行超声波清洗，之后用去离子水冲洗干净，接着用氢氟酸清洗硅片，再用去离子水冲洗，氮气吹干，放入烘箱中烘干，然后冷却至室温；步骤二，双面气相沉积氮化硅：采用PECVD的方法对双抛硅片两面气相沉积氮化硅层；氮化硅层厚度为400～500nm；步骤三，入射面涂胶：采用旋转涂胶法对入射面涂布光刻胶；旋涂转速为3500 r/min，涂胶厚度为800～1200nm； 步骤四，入射面前烘：对入射面涂布光刻胶后的硅片进行烘烤；烘烤温度为100℃，前烘时间为 70s； 步骤五，入射面曝光：采用非接触式曝光的方法对入射面光刻胶层进行曝光，使得掩膜板上的入射面图形转移到光刻胶上；曝光时间为500ms；步骤六，入射面显影：使用显影液对曝光后的入射面光刻胶进行显影，显影时间为60s，显影温度为25℃；显影后用去离子水反复冲洗；步骤七，入射面后烘：采用烘箱对入射面显影后的硅片进行烘烤；烘烤温度为 120℃，后烘时间为 20min；步骤八，入射面离子刻蚀氮化硅掩膜：采用反应离子刻蚀工艺(RIE)过刻氮化硅层，生成氮化硅掩膜图形；刻蚀气体为三氟甲烷20sccm，氧气5sccm，刻蚀时间为5分钟；步骤九，入射面除胶：采用干法去胶的方法，去胶气体为氧气；步骤十，硅片表面再次处理：使用丙酮对双面抛光硅片进行超声波清洗，之后用去离子水冲洗干净，接着用氢氟酸清洗硅片，再用去离子水冲洗，氮气吹干，放入烘箱中烘干，冷却至室温；步骤十一，出射面涂胶：采用旋转涂胶法对出射面涂布光刻胶；旋涂转速为3500 r/min，涂胶厚度为800～1200nm；步骤十二，出射面前烘：采用烘箱对出射面涂胶后的硅片进行烘烤；烘烤温度为100℃，前烘时间为70s；步骤十三，出射面曝光：采用非接触式曝光的方法对出射面光刻胶层进行曝光，使得掩膜板上的出射面图形转移到光刻胶上；曝光时间为500ms；步骤十四，出射面显影：使用显影液对曝光后的出射面光刻胶进行显影，显影时间为60s，显影温度为25℃；显影后用去离子水反复冲洗；步骤十五，出射面后烘：采用烘箱对出射面显影后的硅片进行烘烤；烘烤温度为120℃，后烘时间为20min；步骤十六，出射面离子刻蚀氮化硅掩膜：采用反应离子刻蚀工艺(RIE)过刻氮化硅层，生成氮化硅掩膜图形；刻蚀气体为三氟甲烷20sccm，氧气5sccm，刻蚀时间为5分钟；步骤十七，出射面除胶：采用干法去胶的方法，去胶气体为氧气，完成预处理。