[发明专利]一种具有双面抗反射结构的红外光学窗口的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于红外光学窗口技术领域，具体涉及一种具有双面抗反射结构的红外光学窗口的制备方法。

背景技术

现有的红外光学窗口材料由于具有较大反射系数，所以当作为红外光学窗口时需要进行表面抗反射处理。传统的方法是在红外光学窗片表面淀积单层或多层抗反射镀层。但是淀积薄膜的方法具有如附着性、抗蚀性、稳定性、热胀失配、组分渗透和扩散以及不能找到合适材料等固有问题。亚波长抗反射结构是在基底表面通过半导体大规模集成电路的工艺方法制作结构尺寸接近或小于光波波长的周期性结构。这样就很好的解决了附着性、抗蚀性、稳定性、热胀失配、组分渗透和扩散等问题；通过改变亚波长结构的高度、周期、占空比，能够达到改变抗反射层的等效折射率目的，从而解决了不能找到匹配抗反射层介质膜材料的问题。

现有的亚波长抗反射红外窗口只考虑在入射面制作单面抗反射结构，透过率偏低。

如中国专利ZL 201110109779.7公开了一种具有抗反射表面的ZnS红外光学窗口及其制备方法，该红外光学窗口采用双面光学抛光的ZnS衬底进行单面刻蚀而成。其在8-14um波段的透射率最大增加13%，平均透射率增加10%左右。

因此，需要提供一种具有更高透射率的红外光学窗口来满足实际应用的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有双面抗反射结构的红外光学窗口的制备方法，进一步的提高红外光学窗口的透射率。

本发明的技术方案为：一种具有双面抗反射结构的红外光学窗口的制备方法，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。

进一步地，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。

进一步地，所述二维矩阵排列的四方柱高度为1～2um，边长为1.2～3.2um，排列周期为2～4um。

优选地，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。

进一步地，所述二维矩阵排列的四方柱凹槽的深度为1～2um，边长为1.5～2.5um，排列周期为2～3um。

优选地，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。

进一步地，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。

进一步地，刻蚀前，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左右；

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；