一种制作可变光栅结构的方法与流程

本申请涉及半导体集成电路工艺制造领域，具体涉及一种制作可变光栅结构的方法。

背景技术：

1、光栅的工作原理基于衍射现象，当光线通过光栅时，会发生衍射现象，即光线会被分解成不同的波长，形成一系列亮暗相间的光斑。光栅结构的尺寸和深度决定了光栅分辨率和透射率。现在市场上出现的新型可穿戴显示系统，如增强、虚拟现实或者混合现实装置(augmented/virtual/mixed reality，简称ar/vr/mr技术)，即使用了衍射光栅组件。该装置使用光学组件将图像自显示器传递到人眼中，为了得到更好的显示效果，需要在衍射视场中形成具有不同深度的光学光栅结构，如图1所示。

2、现有的微衍射光栅结构通常采用纳米压印技术或者激光直写来实现，存在制作工艺复杂、成本高昂等缺点。集成电路制造工艺具有大规模、低成本生产优势，如果能够用来制作微衍射光栅结构，将能够极大的促进可穿戴系统的推广应用。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种制作可变光栅结构的方法，用于解决现有技术中可变光栅结构的制作工艺复杂、成本高昂等问题。

2、为实现上述目的及其它相关目的，本申请提供一种制作可变光栅结构的方法，包括：

3、步骤一，提供一衬底，在衬底上依次形成介质层和第一光刻胶层；

4、步骤二，采用灰度掩模版对第一光刻胶层实施低剂量曝光，显影后第一光刻胶层呈厚度连续变化的形貌；

5、步骤三，刻蚀介质层，使介质层呈厚度连续变化的形貌，而后去除第一光刻胶层；

6、步骤四，在介质层上形成第二光刻胶层；

7、步骤五，在第二光刻胶层中形成多个沟槽；

8、步骤六，刻蚀介质层，在介质层中形成深度可变的多个沟槽，而后去除第二光刻胶层；

9、步骤七，实施平坦化工艺，使介质层表面平坦化。

10、优选的，介质层的构成材料包括具有高折射率的材料。

11、优选的，该具有高折射率的材料为tio2或sic。

12、优选的，第一光刻胶层的材质为i线光刻胶。

13、优选的，第一光刻胶层的厚度大于1微米，且坡面形貌便于控制。

14、优选的，灰度掩模版的透射率连续可调。

15、优选的，该低剂量曝光要求曝光剂量不超过正常曝光剂量的30％。

16、优选的，第二光刻胶层的厚度确保完全覆盖介质层。

17、优选的，通过控制步骤六中刻蚀的持续时间使介质层中形成的每个沟槽的深度可调。

18、优选的，步骤六中的刻蚀是直角刻蚀或者斜角刻蚀。

19、优选的，该平坦化工艺为化学机械研磨工艺。

20、优选的，根据可变光栅结构的齿状沟槽的所需深度调整化学机械研磨工艺的制程。

21、如上所述，本申请提供的制作可变光栅结构的方法，具有以下有益效果：通过集成电路制造工艺制作可变光栅结构，具有大规模、低成本生产优势。

技术特征：

1.一种制作可变光栅结构的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述介质层的构成材料包括具有高折射率的材料。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述具有高折射率的材料为tio2或sic。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一光刻胶层的材质为i线光刻胶。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一光刻胶层的厚度大于1微米，且坡面形貌便于控制。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述灰度掩模版的透射率连续可调。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低剂量曝光要求曝光剂量不超过正常曝光剂量的30％。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二光刻胶层的厚度确保完全覆盖所述介质层。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过控制所述步骤六中刻蚀的持续时间使所述介质层中形成的每个所述沟槽的深度可调。

10.根据权利要求1或9所述的方法，其特征在于，所述步骤六中的刻蚀是直角刻蚀或者斜角刻蚀。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述平坦化工艺为化学机械研磨工艺。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，根据所述可变光栅结构的齿状沟槽的所需深度调整所述化学机械研磨工艺的制程。

技术总结
本申请提供一种制作可变光栅结构的方法，包括：步骤一，提供一衬底，在衬底上依次形成介质层和第一光刻胶层；步骤二，采用灰度掩模版对第一光刻胶层实施低剂量曝光，显影后第一光刻胶层呈厚度连续变化的形貌；步骤三，刻蚀介质层，使介质层呈厚度连续变化的形貌，而后去除第一光刻胶层；步骤四，在介质层上形成第二光刻胶层；步骤五，在第二光刻胶层中形成多个沟槽；步骤六，刻蚀介质层，在介质层中形成深度可变的多个沟槽，而后去除第二光刻胶层；步骤七，实施平坦化工艺，使介质层表面平坦化。通过集成电路制造工艺制作可变光栅结构，具有大规模、低成本生产优势。

技术研发人员：王辉
受保护的技术使用者：上海华虹宏力半导体制造有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17