本發(fā)明涉及基于雙層膠的微納器件制備方法。屬于微納器件制備。

背景技術：

1、氫化硅氧烷(hsq)是一種常用于電子束光刻的負性抗蝕劑，具有高刻蝕選擇比和高分辨率，常被選作電子束光刻膠。經(jīng)過電子束曝光后，hsq會轉變?yōu)檠趸琛Ｐ酒圃斓暮诵墓に嚵鞒贪ㄆ毓狻⒖涛g和去膠等關鍵步驟。在刻蝕完成后，殘留的電子束光刻膠可能會對芯片的性能和可靠性產(chǎn)生不利影響。因此，去膠工序的主要目的是徹底清除刻蝕后殘留在芯片表面的電子束光刻膠，以確保芯片的功能完整性和性能優(yōu)化。這一步驟對于提高芯片良品率和保證其長期穩(wěn)定性至關重要。

2、在微納器件制造領域，去膠工藝主要分為干法和濕法兩種傳統(tǒng)方法。干法主要采用氧氣等離子體轟擊，而濕法則利用氫氟酸溶液浸泡。然而，這兩種方法都存在顯著局限性：

3、1、干法去膠：雖然氧氣等離子體能有效去除hsq(氫化硅氧烷)電子束光刻膠，但同時也可能對芯片基底材料造成不必要的損傷，影響器件性能和可靠性。

4、2、濕法去膠：氫氟酸對二氧化硅具有極強的溶解能力，可以有效去除hsq電子束光刻膠。

5、然而，許多芯片材料對氫氟酸極為敏感，在去除hsq的同時，氫氟酸也會腐蝕芯片本身，導致器件性能劣化或結構損壞。這些局限性已成為制約微納器件制備技術發(fā)展的主要瓶頸之一。為了突破這一技術障礙，需開發(fā)更加精準、選擇性更高的去膠方法，以滿足不斷提高的芯片制造工藝要求。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供基于雙層膠的微納器件制備方法，在去除hsq掩膜的同時不影響芯片結構。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案：

3、1、基于雙層膠的微納器件制備方法，包括以下步驟：

4、s1.備樣：對基底進行烘烤，旋涂黏附層電子束光刻膠，第一次前烘，旋涂表層電子束光刻膠，第二次前烘，得到樣品；

5、s2.曝光：對樣品進行電子束曝光，放入顯影液中顯影，形成電子束光刻膠掩膜；

6、s3.打氧；

7、s4.刻蝕；

8、s5.去膠：將刻蝕后的樣品利用去膠液實現(xiàn)去膠。

9、作為優(yōu)選的技術方案之一，步驟s1中，所述基底材質包括但不限于砷化鎵，氮化硅，非晶硅，硅等。

10、作為優(yōu)選的技術方案之一，步驟s1中，所述黏附層電子束光刻膠為pmma膠(聚甲基丙烯酸甲酯)，表層電子束光刻膠為hsq膠(氫倍半硅氧烷聚合物)。

11、作為優(yōu)選的技術方案之一，步驟s1中，烘烤的工藝條件為：180℃烘烤5分鐘；第一次前烘的工藝條件為：90℃前烘5分鐘；第二次前烘的工藝條件為：90℃前烘5分鐘。

12、作為優(yōu)選的技術方案之一，步驟s2中，電子束曝光的工藝條件為：束流5na，劑量1000μc/cm2。

13、作為優(yōu)選的技術方案之一，步驟s2中，使用tmah顯影液(格林達電子材料)，顯影時間為2分鐘。

14、作為優(yōu)選的技術方案之一，步驟s3中，打氧的工藝條件為：氧氣，腔體氣壓50mtorr，射頻電壓1000w。

15、作為優(yōu)選的技術方案之一，步驟s4中，刻蝕的工藝條件為：體積比10：4：1的四氯化硅、氬氣、氮氣混合氣體，腔體氣壓6mtorr，射頻電壓400w。

16、作為優(yōu)選的技術方案之一，步驟s5中，所述去膠液為三氯乙烯或丙酮。

17、2、一種微納器件，是通過前述制備方法得到的。

18、本發(fā)明的工作原理如下：

19、s1所述樣品分三層，依次為基底、黏附層電子束光刻膠、表層電子束光刻膠；

20、s2曝光后表層電子束光刻膠形成電子束光刻膠掩膜，不影響?zhàn)じ綄与娮邮饪棠z；

21、s3所述打氧后，黏附層電子束光刻膠沒有被表層電子束光刻膠掩膜覆蓋的部分被分解從而消失；

22、s4所述刻蝕將沿著電子束光刻膠掩膜圖案刻蝕；

23、s5所述刻蝕后的樣品放入去膠液后，由于黏附層電子束光刻膠在去膠液中溶解，附帶覆蓋在表面的表層電子束光刻膠一起脫落，達到去膠的效果。

24、本發(fā)明的有益效果：

25、本發(fā)明通過黏附層電子束光刻膠和表層電子束光刻膠的雙層膠設計，實現(xiàn)更好的去膠。既能使用hsq作為電子束光刻膠，又能避免后續(xù)去膠工藝對芯片造成影響。基于雙層膠的微納器件制備方法對提高hsq在光學或光電子器件中的性能有積極作用，特別是在需要高q因子的應用中，如光學諧振腔、濾波器或傳感器等。總的來說，基于雙層膠的微納器件制備方法能夠顯著提高芯片的光學品質，同時保持了其基本光譜特征，這對于精密光學應用具有重要意義。

技術特征：

1.基于雙層膠的微納器件制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述基底材質包括但不限于砷化鎵，氮化硅，非晶硅，硅。

3.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述黏附層電子束光刻膠為pmma膠，表層電子束光刻膠為hsq膠。

4.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，烘烤的工藝條件為：180℃烘烤5分鐘；第一次前烘的工藝條件為：90℃前烘5分鐘；第二次前烘的工藝條件為：90℃前烘5分鐘。

5.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s2中，電子束曝光的工藝條件為：束流5na，劑量1000μc/cm2。

6.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s2中，使用tmah顯影液，顯影時間為2分鐘。

7.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s3中，打氧的工藝條件為：氧氣，腔體氣壓50mtorr，射頻電壓1000w。

8.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s4中，刻蝕的工藝條件為：體積比10：4：1的四氯化硅、氬氣、氮氣混合氣體，腔體氣壓6mtorr，射頻電壓400w。

9.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s5中，所述去膠液為三氯乙烯或丙酮。

10.一種微納器件，其特征在于，是通過權利要求1～9中任一項制備方法得到的。

技術總結
本發(fā)明公開了基于雙層膠的微納器件制備方法，通過黏附層電子束光刻膠和表層電子束光刻膠的雙層膠設計，實現(xiàn)更好的去膠。本發(fā)明既能使用HSQ作為電子束光刻膠，又能避免后續(xù)去膠工藝對芯片造成影響。基于雙層膠的微納器件制備方法對提高HSQ在光學或光電子器件中的性能有積極作用，特別是在需要高Q因子的應用中，如光學諧振腔、濾波器或傳感器等。總的來說，基于雙層膠的微納器件制備方法能夠顯著提高芯片的光學品質，同時保持了其基本光譜特征，這對于精密光學應用具有重要意義。

技術研發(fā)人員：李學詩,陳巖,江天
受保護的技術使用者：中國人民解放軍國防科技大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/4/24