[发明专利]一种具有三台阶抗反射结构的红外光学窗口及其制备方法

权利要求书

1.一种具有三台阶抗反射结构的红外光学窗口，包括红外光学窗口，其特征在于：所述红外光学窗口的入射面刻蚀有三台阶的抗反射结构。

2.根据权利要求1所述的一种具有三台阶抗反射结构的红外光学窗口，其特征在于：所述红外光学窗口材料为硅、锗、硫化锌或硒化锌中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种具有三台阶抗反射结构的红外光学窗口，其特征在于：所述抗反射结构为凸起结构。

4.根据权利要求3所述的一种具有三台阶抗反射结构的红外光学窗口，其特征在于：所述凸起结构为圆柱、圆锥、圆台或棱柱中的一种。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种具有三台阶抗反射结构的红外光学窗口，其特征在于：所述三台阶的抗反射结构每一层都为相同周期排列的凸起结构。

6.一种具有三台阶抗反射结构的红外光学窗口的制备方法，其特征在于：方法步骤包括：

步骤1、硅片预处理；

步骤2、使用掩膜版在硅片上刻蚀抗三台阶反射结构，上述刻蚀抗反射结构的方法采用感应耦合等离子体刻蚀机，使用刻蚀与钝化相结合的工艺进行刻蚀，刻蚀气体为氟基气体，钝化气体为C₄F₈，在刻蚀与钝化的过程中加入惰性气体。

7.根据权利要求6所述的一种具有三台阶抗反射结构的红外光学窗口的制备方法，其特征在于：所述掩膜版包括与三个台阶结构对应的三个掩膜版，掩膜版一、掩膜版二和掩膜版三，且分别在掩膜版一、掩膜版二、掩膜版三上制作有用于对准的对准标记。

8.根据权利要求6所述的一种具有三台阶抗反射结构的红外光学窗口的制备方法，其特征在于：所述硅片预处理步骤具体方法如下：

步骤1.1、硅片表面清理：使用丙酮溶液对双面抛光硅片进行清理，然后再用酒精去离子水分别进行清洗，最后使用氮气吹干，放入烘箱中烘干，冷却至室温；

步骤1.2、在步骤1.1所得到硅片的需要进行刻蚀的一面沉积氮化硅：采用等离子体增强化学气相沉积法沉积氮化硅层，氮化硅层厚度400nm～500nm。

9.根据权利要求6或7所述的一种具有三台阶抗反射结构的红外光学窗口的制备方法，其特征在于：所述刻蚀抗三台阶反射结构包括刻蚀第一台阶结构层、刻蚀第二台阶结构层和刻蚀第三台阶结构层，刻蚀第一台阶结构层具体步骤如下：

步骤2.1、入射面涂胶，采用旋涂法对经过步骤1硅片预处理后的硅片入射面进行涂胶，旋涂转速为3000r/min，涂胶厚度为900～1100nm；

步骤2.2、前烘，对步骤2.1所得到硅片的入射面进行软烘，软烘温度为100℃，软烘时间为60s；

步骤2.3、曝光，利用分步重复光刻机对步骤2.2所得到硅片的入射面光刻胶进行曝光，掩膜版一上的图形转移到光刻胶上，曝光时间为500ms；

步骤2.4、显影，使用显影液对步骤2.3所得到硅片的入射面的光刻胶进行显影，显影时间为60s，显影温度为25℃，显影后用去离子水进行彻底清洗；

步骤2.5、硬烘，用烘箱对步骤2.4所得到硅片进行烘烤，烘烤温度为120℃，后烘时间为20min；

步骤2.6、刻蚀氮化硅掩膜层，采用反应离子刻蚀技术刻蚀氮化硅，在步骤2.5所得到硅片上生成氮化硅掩膜层，刻蚀气体为CHF₃与O₂，对应的气体体积流量分别为20sccm与5sccm，刻蚀时间450s，射频功率400W；

步骤2.7、刻蚀硅片，对步骤2.6所得到硅片采用感应耦合等离子体刻蚀机，使用刻蚀与钝化相结合的工艺进行刻蚀，得到第一台阶结构层，刻蚀气体为SF₆，钝化气体为C₄F₈，在刻蚀与钝化的过程中加入惰性气体；

步骤2.8、除胶，将步骤2.7所得到的刻蚀有氮化硅掩膜层的硅片浸泡于丙酮溶剂中进行超声波清洗，然后用酒精溶剂冲洗硅基片，最后用去离子水冲洗硅基片，氮气吹干；

刻蚀第二台阶结构层具体步骤如下：

步骤3.1、涂胶，采用喷雾式光刻胶涂布方法对已经刻蚀第一台阶结构层的硅片入射面进行涂胶；

步骤3.2、前烘，对步骤3.1所得到硅片的光刻胶进行软烘，软烘温度为100℃，软烘时间为60s；

步骤3.3、曝光，对步骤3.2所得到硅片的入射面光刻胶进行曝光，使用掩膜版二对准标记与掩膜版一进行对准，掩膜版二上的图形转移到光刻胶上，光刻图形与已有的台阶结构中心进行对准，曝光时间为500ms；

步骤3.4、显影，使用显影液对步骤3.3所得到硅片入射面的光刻胶进行显影，显影时间为60s，显影温度为25℃，显影后用去离子水进行彻底清洗；

步骤3.5、硬烘，用烘箱对步骤3.4所得到硅片进行烘烤，烘烤温度为120℃，后烘时间为20min；

步骤3.6、刻蚀硅片，对步骤3.5所得到硅片采用感应耦合等离子体刻蚀机，使用刻蚀与钝化相结合的工艺进行刻蚀，得到第二台阶结构层，刻蚀气体为SF₆，钝化气体为C₄F₈，在刻蚀与钝化的过程中加入惰性气体；

步骤3.7、除胶，将步骤3.6所得到涂有光刻胶的硅片浸泡于丙酮溶剂中进行超声波清洗，然后用酒精溶剂冲洗硅基片，最后用去离子水冲洗硅基片，氮气吹干；

刻蚀第三台阶结构层具体步骤如下：

步骤4.1、涂胶，采用喷雾式光刻胶涂布方法对已经刻蚀第二台阶结构层的硅片入射面进行涂胶；

步骤4.2、前烘，对步骤4.1所得到硅片的入射面进行软烘，软烘温度为100℃，软烘时间为60s；

步骤4.3、曝光，对步骤4.2所得到硅片的入射面光刻胶进行曝光，使用掩膜版三对准标记与掩膜版一进行对准，掩膜版三上的图形转移到光刻胶上，光刻图形与已刻蚀的台阶结构中心进行对准，曝光时间为500ms；

步骤4.4、显影，使用显影液对步骤4.3所得到硅片的入射面的光刻胶进行显影，显影时间为60s，显影温度为25℃，显影后用去离子水进行充分清洗；

步骤4.5、硬烘，用烘箱对步骤4.4所得到显影后的硅片进行烘烤，烘烤温度为120℃，后烘时间为20min；

步骤4.6、刻蚀硅片，对步骤4.5所得到硅片采用感应耦合等离子体刻蚀机进行刻蚀，使用刻蚀与钝化相结合的工艺进行刻蚀，得到第三台阶结构层刻蚀气体为SF₆，钝化气体为C₄F₈，在刻蚀与钝化的过程中加入惰性气体；

步骤4.7、除胶，将步骤4.6所得到涂有光刻胶的硅片浸泡于丙酮溶剂中进行超声波清洗，然后用酒精溶剂冲洗硅基片，最后用去离子水冲洗硅基片，氮气吹干。