[发明专利]台阶单片式光谱芯片制备方法

权利要求书

1.一种台阶单片式光谱芯片制备方法，其特征在于，所述方法为了制造1*2双层台阶式的单芯片光谱成像传感器芯片，所述方法包括掩膜版设计与制造流程和光刻工艺流程；

其中，掩膜版需要根据1*2双台阶结构设计，结构为图像传感器纵向像素一半区域为一层台阶，另外一半纵向像素为另外一层台阶，整体传感器呈现双层台阶的结构；设计过程中，首先，进行双台阶FP腔膜系的设计，设定好双台阶各自透过光的中心波长，根据中心波长设计两个台阶的各自的膜系结构，进行模拟和测试；根据双台阶FP腔结构设计掩膜版，然后制备加工掩膜版；

其次，加入CMOS图像传感器晶圆，根据双台阶FP腔的膜系设计要求，在该晶圆上利用半导体光刻工艺技术完成FP腔滤波器的生长与制备；随后，进行芯片的切割与封装，对芯片进行光学与电学参数的测试与验证；以该芯片为核心，进行双台阶单芯片光谱相机的集成。最后，进行该相机的测试及验证试验；

双台阶FP腔光谱成像传感器芯片制备过程中，首先获取图像传感器的晶圆，在其像元阵列上先生长一层布拉格镜结构，然后生长一层SIO2通光层，厚度为第二层FP腔薄膜结构的通光层厚度L2，然后涂抹一层光刻胶；利用设计好的掩膜版进行光刻工艺，曝光显影出第一层FP腔薄膜的图形，然后去除显影光刻胶，刻蚀SIO2层至厚度为第一层FP腔薄膜结构的通光层厚度L1；随后去除表面多余的光刻胶；在表面生长第二层布拉格镜结构，最后形成了双台阶FP腔结构，进行封装测试后即可完成芯片的制备。

2.如权利要求1所述的台阶单片式光谱芯片制备方法，其特征在于，根据上述制备流程，生长成不同的腔长的FP腔结构，需要引入掩膜和光刻流程，而且掩膜版的设计与光刻工艺对FP腔腔长的制备具有重要作用；

通过上述制备流程可以看出来光刻的次数和光刻方法决定了不同腔长的生长；而线扫式台阶式的数会随着台阶式的增多，掩膜和光刻次数会增多，增加了制备成本；采用一种掩膜光刻生长方法，其使用两次掩膜版，即通过n的平方次光刻即可实现n次台阶的FP腔掩膜光刻生长：

所述掩膜光刻生长方法具体为：假设所制备光谱芯片的图像传感器像素分辨率为a*b，则假设需要生成l层台阶，则设计掩膜版为一半显影一半阻挡，每次掩膜显影光刻之后，刻蚀深度为当前台阶的一半高度，初始刻蚀高度为总台阶高度的一半；每完成一次刻蚀，掩膜版向x方向移动一次，移动步长为当前刻蚀台阶宽度的一半；这样每次刻蚀都能完成当前台阶数的双倍，即可通过n次刻蚀完成2的n次方个台阶数的制备。

3.如权利要求2所述的台阶单片式光谱芯片制备方法，其特征在于，所述掩膜光刻生长方法中，刻蚀沿着纵向方向进行刻蚀，则单台阶宽度约为b/l，刻蚀高度最大高度为最长波长计算所得设为y；

首次刻蚀高度为y/M，第二次为y/N，依次以X倍递减。

4.如权利要求3所述的台阶单片式光谱芯片制备方法，其特征在于，所述M为2。

5.如权利要求4所述的台阶单片式光谱芯片制备方法，其特征在于，所述N为4。

6.如权利要求5所述的台阶单片式光谱芯片制备方法，其特征在于，所述X为2。

7.如权利要求3所述的台阶单片式光谱芯片制备方法，其特征在于，所述掩膜光刻生长方法中，每次刻蚀完成后，掩膜版向x方向移动，x方向为图像传感器纵向方向，初始移动步长为b/P，第二次为b/Q，依次以R倍递减。

8.如权利要求3所述的台阶单片式光谱芯片制备方法，其特征在于，所述P为2。

9.如权利要求4所述的台阶单片式光谱芯片制备方法，其特征在于，所述Q为4。

10.如权利要求5所述的台阶单片式光谱芯片制备方法，其特征在于，所述R为2。