[发明专利]一种用于集成光电子器件的微纳图形的制作方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于集成光电子器件的微纳图形的制作方法，属于光电子技术领域。

背景技术

随着光通信的发展，尤其是光通信系统超高速、大容量的要求使得光电子集成技术已经成为当今科学研究的热点领域。光电子集成采用类似于半导体集成电路的制作方法，将光学元件集成在同一衬底上。这种集成器件具有体积小、寿命长、可靠性高、功耗低、性能优良等优点。

随着集成度的提高，器件的功能多样化，集成光电子器件里面的微纳图形结构也变得更加复杂，线宽更小，因此需要一种稳定、可靠的光刻工艺来制作集成光电子器件微纳图形。目前比较适用的光刻方法包括：浸没式光刻技术、极紫外光刻技术、电子束光刻技术、纳米压印技术。

浸没式光刻在光刻机的投影镜头与基片之间用一种液体充满，以增大投影镜头的数值孔径，从而获得更好的分辨率和焦深。但是液体中气泡的存在会破坏图像的完整性或者降低对比度，使图形边缘模糊，而且液体会对光刻胶和镜头产生影响从而影响浸没式光刻的性能。

极紫外光刻将极端远紫外光线（EUV）入射到反射掩膜上，从而在基片上得到掩膜图形。其优点在于光刻分辨率高，至少可以达到30nm以上。极紫外光刻技术工艺简单，容易产业化。但是极端紫外光源设计难度较大，同时极紫外光刻技术需要反射式投影系统以防止极端紫外光被材料吸收，制作困难。

电子束光刻用磁场将电子束聚焦在电子刻蚀剂上，可以制作复杂的微纳图形，且分辨率可达10nm。但是电子束光刻曝光速度慢、生产效率低，且难以实现高精度的对准和套刻。

纳米压印是将制作有微纳图形结构的模板利用机械压力压在基片表面作为图形转移层的压印胶上，使之充满模板上图形空隙，之后将模板同基片分离，在光刻胶上留下浮雕图形，通过反应离子束刻蚀去除转移层上残余的压印胶，然后利用干法或湿法刻蚀，获得需要的微纳图形。纳米压印技术的分辨率高，可达10nm，并且可以大批量、快速制备微纳图形结构，被认为是下一代光刻技术的热门研究领域。

虽然如此，到目前为止，利用纳米压印方法制作光电子器件尤其是集成光电子器件确很少有报导，其主要难度在于微纳图形结构对准方面。

专利“一种二维光子晶体结构GaN基LED的制备方法”（申请号：201110148202.7）中提出了利用纳米压印技术制作二维光子晶体的方法；专利“低成本DFB激光器的制作方法”（申请号：200610125535.7）中提出了利用纳米压印技术制作DFB（分布式反馈布拉格）激光器及DFB激光器阵列的方法。在这些结构中，微纳图形结构布满整个基片，不需要严格对准。而对于集成光电子器件来说，尤其是微纳图形分布在不同区域的器件，就需要精确的对准技术来保证纳米压印技术的成品率。唐仪超、余永林、赵家霖在专利“紫外纳米压印软模版固定及对准组件”中提出了一种可用于纳米压印模板固定及对准的组件，通过这一组件可以实现集成光电子器件中纳米压印模板图形与基片图形的对准，为微纳米压印方法用于集成光电子器件中微纳图形的制作提供了一种重要的解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供了一种用于集成光电子器件的微纳图形的制作方法及应用，其能解决纳米压印方法用于集成光电子器件制作中的对准问题，大大提高纳米压印微纳图形的成品率。

本发明所采用的技术方案是：一种用于集成光电子器件的微纳图形的制作方法，包括：首先制作压印模版，并对压印模版和压印基片进行固定；然后将压印模版与压印基片对准并贴合，将压印模版的微纳图形压印到压印基片的压印光刻胶上；最后将转移到压印光刻胶上的微纳图形作为刻蚀掩膜，刻蚀得到所需的集成光电子器件微纳图形结构。

所述的方法，对压印模版和压印基片固定的方法包括：首先用掩模对准机的模版固定夹具固定模版固定及对准组件，将模版固定及对准组件上部的真空孔设置在模版固定夹具的真空槽处；开启真空后，真空吸力经过模版固定夹具的真空槽，由模版固定及对准组件中的真空孔传递至该组件下表面中心的真空孔处，压印模版被真空吸力吸附于该组件下表面，即将纳米压印模板固定在模版固定及对准组件之上；最后在压印基片上旋涂一层压印光刻胶，并将压印基片放置固定在工作台上。

所述的方法，将压印模版与压印基片对准并贴合的方法包括：在压印基片和压印模版上设置有对准标记，调整工作台的高度，使压印基片与纳米压印模板逐渐接近，通过光学显微镜观察压印基片与纳米压印模板上的对准标记，同时调整工作台在水平方向的位置和角度，直至所述的对准标记对准；最后继续调整工作台的高度，使压印基片和压印模板接触贴合。