高占空比自支撑纳米透射光栅及其制作方法

摘要

本发明公开了一种高占空比自支撑纳米透射光栅及其制造方法，属于微机电系统(MEMS)领域。该光栅包括纳米透射光栅支撑结构1、纳米透射光栅栅线固定结构2、纳米透射光栅栅线3，以及金吸收体4。其制作方法包括纳米光栅掩模版制作以及纳米透射光栅制作两部分，首先基于普通光刻机在一次套刻的工艺条件下，对微米级线条进行部分曝光，刻蚀金属，将微米级线条变为纳米级线条，实现纳米级结构尺寸的图形转换，再经过一次套刻工艺，实现高占空比纳米光栅掩模版的制作；最后以此为模板借助高密度等离子体刻蚀实现高深宽比纳米透射光栅的制作。本发明提出的自支撑纳米透射光栅具有深宽比高、占空比大的优点，克服了现有方法工艺过程比较复杂，成本比较高的缺点。

主权项

一种高占空比自支撑纳米透射光栅的制作方法，其特征在于：包括纳米透射光栅掩模版制作以及纳米透射光栅制作两部分： 所述的纳米透射光栅掩模版制作包括如下步骤： 步骤1：标准清洗第一片玻璃基底片(6)，在洁净的玻璃基底片(6)正面溅射第一层金属Cr(7)，并在第一层金属Cr(7)上旋涂光刻胶(8)； 步骤2：以线宽为A、间距为A的栅条结构掩模板为掩模，在旋涂光刻胶(8)的玻璃基底片(6)上进行曝光，显影，此时线宽为A、间距为A的栅条结构的图形转移到玻璃基底片(6)的正面光刻胶(8)上；并以光刻胶(8)为掩模刻蚀金属Cr(7)，最后去除光刻胶(8)； 步骤3：在去除光刻胶(8)的玻璃基底片(6)上喷涂第二层光刻胶(8)，保证金属Cr(7)表面光刻胶(8)的厚度均匀性。 步骤4：再以步骤2中使用过的线宽为A、间距为A的栅条结构掩模板为掩模，通过对准标记进行套刻对准，将玻璃基底片(6)上的线宽为A的栅条的的B部分进行曝光，显影，而剩下的(A‑B)线宽部分的栅条结构被光刻胶(8)保护； 步骤5：以光刻胶(8)为掩模，刻蚀金属Cr(7)，将暴露部分的金属Cr(7)刻蚀干净； 步骤6：去除光刻胶(8)，玻璃基底片(6)上的金属Cr(7)线条的线宽变为(A‑B)，间距变为(A+B)； 步骤7：选用第二块玻璃基底片，重复步骤1至步骤6，完成在第二个玻璃基底片上线宽为(A‑B)，间距为(A+B)的金属Cr栅条结构的制作。 步骤8：在步骤6完成后的第一块玻璃基底片上的金属Cr(7)的栅条结构表面，溅射第二层金属Cr(9)，并再次喷涂第三层光刻胶(8)，再以第二个玻璃基底片为掩模板，通过对准标记进行套刻，将第二个玻璃基底片上线宽为(A‑B)的结构对准于第一个玻璃基底片(6)上的线宽为(A‑B)、间距为(A+B)的结构中间，曝光、显影； 步骤9：以第三层光刻胶(8)为掩模，刻蚀第二层金属Cr(9)，将暴露部分的第二层金属Cr(9)刻蚀干净，并去除第三层光刻胶(8)，此时由第一层金属Cr(7)和第二层金属Cr(9)形成的栅线结构线宽为(A‑B)、间距为B，至此，完成纳米透射光栅掩模板制作； 所述的纳米透射光栅制作包括如下步骤： 步骤1：标准清洗SOI硅片，SOI硅片由基底硅(10)、中间氧化层(5)和器件硅(11) 组成；在SOI硅片背面低温化学气相沉积氮化硅(12)，旋涂光刻胶(8)，曝光、显影，并刻蚀背面氮化硅(12)； 步骤2：以光刻胶(8)和氮化硅(12)为掩模，刻蚀SOI硅片背面基底硅(10)至中间氧化层(5)，去除光刻胶(8)和氮化硅(12)，形成使得纳米透射光栅栅线(3)形成悬置的空腔； 步骤3：在SOI硅片正面器件硅(11)上溅射金属Au，并旋涂光刻胶(8)； 步骤4：以制作出的纳米透射光栅掩模板为掩模板，以光刻胶(8)为掩模，曝光、显影，并刻蚀金属Au形成金吸收体(4)； 步骤5：刻蚀SOI硅片正面器件硅(11)至中间氧化层(5)，形成纳米透射光栅栅线(3)； 步骤6：去除光刻胶(8)，去除纳米透射光栅栅线(3)下的中间氧化层(5)，完成纳米透射光栅制作。