[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

说明书

本发明公开了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，所述红外光学窗口的入射面刻蚀有三台阶的抗反射结构，其制备方法为：硅片预处理，使用掩膜版在硅片上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、刻蚀第三台阶结构层，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SF₆，钝化气体为C₄F₈，在刻蚀与钝化的过程中加入惰性气体He。本发明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，降低了台阶结构的高度，结构参数，台阶周期及深度的变化对透过率影响，制备方法提高了器件制作的工艺容差，降低了工艺制作难度。

技术领域

本发明属于红外光学窗口领域，具体涉及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。

背景技术

传统的红外光学窗口的材料具有较大反射系数，这就导致在作为红外光学窗口时需要对其进行表面抗反射处理以便提高窗口透过率。现有的提高透射率的方法是在其表面镀膜，根据不同的要求所镀膜的层数不同，又分为单层镀膜与多层镀膜。由于镀膜工艺原因导致所镀膜层存在各种各样的问题如附着性、抗蚀性、稳定性、热胀失配、组分渗透和扩散以及不能找到与要求的透过率相匹配的材料等固有问题。亚波长抗反射结构所采用的工艺方法是在基底表面采用半导体大规模集成电路的工艺制作出结构尺寸接近或小于红外波长的周期性结构。由于亚波长抗反射结构基于红外窗口本体材料做加工，从而很好的解决了由于镀膜而导致的附着性、抗蚀性、稳定性、热胀失配、组分渗透和扩散等问题；对于匹配到合适的抗反射层的等效折射率也可以通过改变亚波长结构自身的结构参数如高度、周期、边长，从而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大多只考虑在入射面制作单台阶抗反射结构，虽然解决了在自然界中找不到合适介质膜材料的问题，但是对于透过率偏低，带宽太窄的问题并没有完全解决。因此，需要提供一种具有更高透过率带宽更宽的红外光学窗口来满足实际应用的需要。

亚波长抗反射结构的制作采用传统的二元光学制作方法，即标准的大规模集成电路生产工艺。亚波长抗反射结构的主要制作过程为：等离子化学气相沉积、光刻、刻蚀、去胶，光刻过程中曝光时的衍射效应会使得图形参数有明显的偏离；刻蚀过程中采用刻蚀与保护相结合的Bosch工艺，工艺参数的微小变化将会使刻蚀得出的台阶高度存在偏差，单台阶结构的偏差影响较大，需要提供一种抗反射结构降低台阶结构的高度，结构参数，台阶周期及深度的变化对透过率影响，提高器件加工的工艺容差，降低工艺加工难度。

发明内容

本发明的目的在于：解决目前单台阶抗反射结构透过率偏低，带宽太窄，单台阶结构在光刻过程曝光时的衍射效应对图形参数偏离影响过大，单台阶结构在刻蚀过程工艺参数的微小变化对得出的台阶高度影响偏差过大的问题，提供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。

本发明采用的技术方案如下：

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，所述红外光学窗口的入射面刻蚀有三台阶的抗反射结构。

进一步，所述红外光学窗口材料为硅、锗、硫化锌或硒化锌中的一种。

进一步，所述抗反射结构为凸起结构。

进一步，所述凸起结构为圆柱、圆锥、圆台或棱柱中的一种。

进一步，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。

一种具有三台阶抗反射结构的红外光学窗口的制备方法，方法步骤包括：

步骤1、硅片预处理；