Способ получения периодических профилей на поверхности кристаллов парателлурита

Изобретение относится к области дифракционной оптики и может быть использовано для разработки новых дифракционных оптических элементов для диапазона 0,35-5,5 мкм. В основу изобретения поставлена задача получения периодических профилей на поверхности кристаллов парателлурита методом анизотропного химического травления. Пластина, вырезанная из кристалла парателлурита и отшлифованная, покрывается смесью химически стойкого к щелочам нитроцеллюлозного лака с растворителем 646, часть смеси удаляется с помощью алмазной иглы через различные интервалы, затем проводится химическое травление, промывка, в результате получаем периодическую структуру заданной геометрии на поверхности образца. Применение данного способа позволяет получать периодические профили на кристаллах парателлурита, обладающих высокими оптическими характеристиками. 3 ил.

 

Изобретение относится к области оптики, а именно к дифракционной оптике, и может быть использовано для изготовления дифракционных оптических элементов для диапазона 0,35-5,5 мкм.

Способ заключается в получении периодической структуры заданной геометрии на поверхности кристаллов парателлурита методом анизотропного химического травления.

Известны способ анизотропного травления кристаллов кремния для получения рельефа на поверхности кристаллов (RU №2106717, опубл. 10.03.1998), а также способ глубокого анизотропного травления кремниевой пластины и устройство для глубокого анизотропного травления кремниевой пластины (RU №2127926, опубл. 0.03.1999). В первом случае формируют на рабочей стороне подложки маску, нерабочую сторону подложки облучают ионами гелия с энергией не менее 100 кэВ, затем обрабатывают подложку в анизотропно травящем щелочном растворе изопропилового спирта при температуре 70±3°C. Второй способ включает обработку 80% водным раствором КОН, нагретым до 90°C в течение 7 часов, кремниевой пластины для формирования мембраны газового датчика. В данных способах используют в подготовительных работах фоторезистивнную маску (RU №2106717, опубл. 10.03.1998) или маскирующую двухслойную композицию SiO2-Si3N4 (RU №2127926, опубл. 20.03.1999), проводят анизотропное травление при высоких температурах в течение нескольких часов. Недостатками способов являются длительность процесса и высокие температуры травления, что делает эти способы малопригодными для получения периодических структур на поверхности диэлектрических кристаллов, в частности парателлурита.

Также известен способ получения рельефа на диэлектрических и пьезоэлектрических подложках (RU №2054747, опубл. 20.02.1996). Данный способ требует последовательного термического или магнетронного осаждения слоев иттрия и меди, использование метода фотолитографии и затем химического травления подложки в плавиковой кислоте, после чего в азотной кислоте удаляют защитную металлическую маску. Недостатками способа являются длительность процесса, использование токсичных кислот, наличие дорогостоящего материала иттрия. Данный способ непригоден для получения периодических структур на кристаллах парателлурита, поскольку согласно известным данным плавиковая кислота приводит к появлению хаотически расположенных ямок дислокационного травления, препятствующих созданию правильной периодической структуры на кристаллах парателлурита.

Известен способ получения дифракционной структуры (GB 02162240, опубл. 20.01.2001). Согласно этому способу дифракционная решетка изготавливается путем термоформирования шаблона, полученного методом гальванопластики, включает обработку граней структуры металлом. Недостатком данного способа является многостадийность процесса механической подготовки материала.

Наиболее близким к заявляемому является способ анизотропного травления кристаллов исландского шпата (кальцита) (Wang С.М., Chang Y.C., Sungh C.D., Tien H.T., Lee С.С., Chang J.Y. Anisotropic wet etching on birefringent calcite crystal // Applied Physics A. 2005. T. 81. №.4. C. 851-854). В работе описано травление в уксусной и соляной кислотах полированной пластины, вырезанной из кристалла кальцита. Необходимую топологию получают методом фотолитографии. Недостатками указанного способа являются использование токсичной соляной кислоты, дополнительные подготовительные работы (полировка материала, экспонирование фоторезистивной пленки). Данный способ непригоден для получения периодических структур на кристаллах парателлурита, поскольку согласно известным данным (см. Колесников А.И. Влияние условий роста на распределение дефектов в чистых и легированных монокристаллах парателлурита. Диссертация на соиск. уч. степ. к.ф. - м.н. Тверь: ТвГУ 1996) соляная кислота, как и любые галогеносодержащие или кислородосодержащие кислоты, применявшиеся при травлении, приводит к появлению хаотически расположенных ямок дислокационного травления, препятствующих созданию правильной периодической структуры на кристаллах парателлурита.

Проведенный анализ уровня техники согласно известной научно-технической и патентной литературе свидетельствует об отсутствии технических решений, связанных с созданием на кристаллах парателлурита микрорельефа в виде периодических структур, предназначенных для использования в дифракционной оптике.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является получение заданных периодических структур различной геометрии на кристаллах парателлурита, предназначенных для использования в дифракционной оптике в спектральном диапазоне 0,35-5,5 мкм.

Данная задача решается благодаря тому, что способ получения периодических профилей на поверхности кристаллов парателлурита включает обрезку, шлифовку пластины до заданных размеров, формирование на поверхности рабочей стороны пластины маски из смеси нитроцеллюлозного лака с растворителем 646 в соотношении 1:2, снятие маски алмазной иглой через заданные интервалы и обработку в анизотропно травящем 9-мольном растворе гидроокиси калия в течение 6-7 мин.

Из кристалла парателлурита вырезается и шлифуется пластина до заданных размеров. Поверхность пластины покрывается смесью химически стойкого к щелочам нитроцеллюлозного лака с растворителем 646 в соотношении 1:2. Часть слоя снимается с помощью алмазной иглы через заданные интервалы для доступа травителя к поверхности пластины. Травление производится раствором КОН в течение 6-7 мин, необходимых для получения периодической структуры определенного профиля. После извлечения из раствора образец промывается дистиллированной водой и обрабатывается ацетоном для удаления продуктов химических реакций. В результате чего на пластине образуется периодический микрорельеф в виде правильно расположенных выступов и впадин заданных формы и размеров. При этом поверхности выступов и впадин являются достаточно гладкими и обеспечивают геометрически правильное отражение, преломление и пропускание света кристаллом парателлурита, используемым в качестве элемента дифракционной оптики для спектрального диапазона 0,35-5,5 мкм.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:

На фиг. 1 представлено изображение периодической структуры на поверхности пластины из парателлурита (растровый электронный микроскоп JEOL JSM-6610 LV).

На фиг. 2 представлен 3D профиль полученной структуры (оптический профилометр NanoMap 1000WLI).

На фиг 3. представлен 2D профиль полученной структуры (оптический профилометр NanoMap 1000WLI).

Пример реализации заявляемого способа. Из кристалла парателлурита, выращенного методом Чохральского в направлении [110], была вырезана и отшлифована пластина с линейными размерами 16×10×4 мм. Поверхность пластины была покрыта маской - смесью нитроцеллюлозного лака с растворителем 646 (ацетон 7%; толуол 50%; этанол 15%; бутилацетат или амилацетат 10%; бутанол 10%; этилцеллюлоза 8%) в соотношении 1:2. Толщина слоя маски составила 100 мкм. Слой снимался с помощью алмазной иглы через заданные интервалы 150, 250, 500 мкм для доступа травителя к поверхности пластины. Травление производилось 9-мольным раствором КОН в течение 6 минут. После извлечения из раствора образец промывался дистиллированной водой и обрабатывался ацетоном для удаления продуктов химических реакций. В результате на поверхности пластины образовался микрорельеф в виде решетки с различными периодами (Фиг. 1). Полученные периодические структуры были исследованы на оптическом профилометре NanoMap 1000WLI и проанализированы с помощью специализированного программного обеспечения SPIP. Получены 3D профили (Фиг. 2) и 2D профили (Фиг. 3) периодической структуры, образованной в результате травления. Поставленная задача создания периодической структуры на поверхности кристалла парателлурита методом анизотропного травления решена с помощью указанного способа. Данная структура может быть использована при создании многослойных рельефно-фазовых элементов дифракционной оптики, как материал с большой дисперсией в видимом диапазоне и с малой дисперсией в ИК-диапазоне. Такие элементы могут применяться, например, для увеличения коэффициентов пропускания света светозвукопроводами из парателлурита, входящих в состав акустооптических устройств всех известных типов: модуляторов, лазерных затворов, дефлекторов, электронно-перестраиваемых фильтров и спектроанализаторов излучений и изображений, процессоров для анализа слабых радиосигналов, АОДЛ (акустооптических дисперсионных линий задержки), предназначенных для сжатия и корреляции сверхмощных импульсов фемтосекундных лазеров.

Способ получения периодических профилей на поверхности кристаллов парателлурита, включающий обрезку, шлифовку пластины до заданных размеров, формирование на поверхности рабочей стороны пластины маски из смеси нитроцеллюлозного лака с растворителем 646 в соотношении 1:2, снятие маски алмазной иглой через заданные интервалы и обработку в анизотропно травящем 9-мольном растворе гидроокиси калия.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области микроэлектроники, в частности к технологии создания 3D микроструктур кремния, являющихся элементной базой функциональной микроэлектроники, металл-стимулированным травлением с использованием локально расположенных масок Ni.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при изготовлении кремниевых микромеханических датчиков. Сущность изобретения: в способе изготовления упругих элементов из монокристаллического кремния окисляют плоскую круглую пластину с ориентацией базовой поверхности в плоскости (100), наносят на нее защитный слой фоторезиста, проводят фотолитографию, вскрывают окна в окисном слое в области формирования упругих элементов на определенную ширину с учетом анизотропии травления монокристаллического кремния, анизотропно травят на глубину для получения требуемой толщины упругих элементов.

Изобретение может быть использовано для создания упругих подвесов, торсионов и других элементов (например, балок, мембран, струн) микромеханических устройств, например кремниевых гироскопов и акселерометров.

Изобретение относится к приборостроению и может применяться при изготовлении кремниевых микромеханических датчиков, таких как датчики давления и акселерометры. Сущность изобретения: в способе изготовления глубокопрофилированных кремниевых структур на кремниевой пластине создают защитный слой, создают контрастный слой из материала, отличающегося от материала защитного слоя, формируют последовательными операциями фотолитографии и травления структуру заданного профиля до появления кремния в области максимальной глубины структуры, последующем чередованием травления кремния и оставшегося защитного слоя получают в кремнии заданный профиль.

Использование: для изготовления микроэлектромеханических структур. Сущность изобретения заключается в том, что способ защиты углов трехмерных микромеханических структур на кремниевой пластине с кристаллографической ориентацией (100) при глубинном анизотропном травлении в водном растворе гидрооксида калия КОН включает формирование масочного рисунка с элементами защиты углов, элементы защиты углов, имеющие диагональную форму на топологической маске, располагают под углом 45° к контурам жесткого центра, причем размеры изготовляемых трехмерных микромеханических структур определяются из определенных условий.

Изобретение относится к подложке с маской для травления, которая нанесена при помощи алмазоподобного углерода, и способу изготовления указанной подложки. Способ изготовления подложки с маской для травления включает подготовку подложки, нанесение фоточувствительного материала на поверхность подложки, экспонирование и проявление фоточувствительного материала для формирования рисунка в фоторезисте, формирование покрывающей пленки из алмазоподобного углерода на поверхности подложки и поверхности рисунка в фоторезисте и отделение покрывающей пленки вместе с рисунком в фоторезисте для формирования рисунка из алмазоподобного углерода на поверхности подложки.

Изобретение относится к приборостроению и может применяться для изготовления конструктивных элементов микромеханических приборов на кремниевых монокристаллических подложках, а именно упругих подвесов и всего чувствительного элемента в целом, например для микромеханических акселерометров и гироскопов.

Использование: для селекции электромагнитного излучения. Сущность изобретения заключается в том, что микроструктурный элемент выполнен в виде перфорированной сеточной структуры, объем которой в основном выполнен из полимерной пленки и вся ее поверхность, включая внутренние полости, металлизирована.

Изобретение относится к изготовлению конструктивных элементов микромеханических приборов на кремниевых монокристаллических подложках. Изобретение обеспечивает снижение трудоемкости изготовления и повышение качества структур.

Изобретение относится к технологии создания сложных проводящих структур и может быть использовано в нанотехнологии, микроэлектронике для создания сверхминиатюрных приборов, интегральных схем и запоминающих устройств.

Изобретение относится к области приборостроения и может применяться при изготовлении кремниевых кристаллов микроэлектромеханических систем, используемых в конструкциях микромеханических приборов, таких как акселерометры, гироскопы, датчики угловой скорости. В способе изготовления кристаллов микроэлектромеханических систем наносят защитные покрытия на лицевую и обратную стороны пластины, проводят фотолитографию по защитным слоям с лицевой и обратной сторон, травят кремний с лицевой и обратной сторон пластины на заданную глубину и с заданным профилем, наносят защитный слой с лицевой стороны пластины и профиля вытравленных канавок от растрава при последующем травлении с обратной стороны пластины, удаляют остатки маскирующих покрытий с лицевой и обратной сторон пластины. Согласно изобретению после травления кремния на заданную глубину и с заданным профилем удаляют защитный слой с лицевой стороны пластины и профиля вытравленных канавок, проводят обработку профиля в полирующем травителе и удаляют остатки маскирующих покрытий с лицевой и обратной сторон пластины. Кроме того, фотолитографию по защитным слоям на лицевой и обратной стороне проводят одновременно, в качестве защитного слоя с лицевой стороны пластины и профиля вытравленных канавок наносят медную пленку, в качестве маскирующих покрытий с лицевой и обратной стороны используют идентичные материалы, например нитрид кремния. Изобретение повышает чувствительность и прочность конструкций микроэлектромеханических систем за счет повышения технологичности изготовления и формирования кремниевых кристаллов с минимальной шероховатостью вертикального профиля канавок. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и могжет быть использованы для изготовления монокристаллических элементов, таких как струны, упругие элементы, технологические перемычки, используемые в конструкциях микромеханических приборов, например, микромеханических акселерометров, гироскопов, резонаторов. В способе изготовления монокристаллического элемента микромеханического устройства окисляют плоскую пластину из монокристаллического кремния с ориентацией поверхности в плоскости (100), наносят на нее с двух сторон защитный слоя фоторезиста, предварительно вскрывают окна в слое фоторезиста при помощи двухсторонней фотолитографии, травят окисел по вскрытым окнам и анизотропно травят пластину до промежуточной глубины h, вскрывают окисел для формирования монокристаллического элемента, анизотропно травят кремний до получения требуемой толщины монокристаллического элемента. Согласно способа, после вскрытия окисла проводят утонение пластины наносят защитное покрытие в области формирования монокристаллического элемента, проводят анизотропное травление до получения требуемой толщины монокристаллического элемента и удаляют защитное покрытие. Изобретение обеспечивает повышение технологичности изготовления монокристаллических элементов за счет возможности формирования элементов с различным поперечным сечением. 8 ил.

Изобретение относится к электронной полупроводниковой технике, а именно к технологии изготовления высоковольтных кремниевых приборов и направлено на улучшение электрических характеристик высоковольтных приборов, снижение количества выхода из строя приборов в результате обрыва металла и пробоя по поверхности высоковольтных планарных р-п-переходов. Техническим результатом изобретения является формирование контактных окон с пологим профилем в защитном слое структуры с двойной металлизацией с возможностью проведения разварки над активной областью кристалла высоковольтного прибора. В способе формирования контактных окон в слое защитного основания высоковольтного прибора, включающем формирование диэлектрического слоя на слое металлизации, осаждение пассивирующего слоя, осаждение фоторезиста через маску, плазмохимическое травление до металла, удаление фоторезиста, нанесение второго слоя металлизации, в качестве диэлектрического слоя центрифугированием наносится полиимид, после чего проводится его полимеризация при температуре 350-450°С, после нанесения фоторезиста проводится подтравливание пассивирующего слоя до полиимида под маску фоторезиста жидко-химическим травлением, затем проводится плазмохомическое травление поверхности на половинное время вытравливания полиимида, остатки фоторезиста удаляются и снова наносится фоторезистивный слой через маску меньшего размера для травления до металла. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может применяться при изготовлении упругих элементов, используемых в конструкциях кремниевых чувствительных элементов микромеханических датчиков - акселерометров, гироскопов, датчиков угловой скорости. В способе изготовления упругих элементов из монокристаллического кремния окисляют плоскую круглую пластину с ориентацией базовой поверхности в плоскости (100), наносят на нее защитный слой фоторезиста, проводят фотолитографию, вскрывают окна в окисном слое в области формирования упругих элементов на определенную ширину с учетом анизотропии травления монокристаллического кремния, анизотропно травят на глубину для получения требуемой толщины упругих элементов, изотропно дотравливают с одновременным формированием галтельных переходов. При этом согласно способу после анизотропного травления удаляют окисный слой, наносят защитную пленку, методом фотолитографии формируют рисунок для изотропного травления, после чего изотропно дотравливают кремний и удаляют защитную пленку. Технический результат изобретения - получение упругих элементов требуемой толщины на кремниевых пластинах анизотропным травлением с устранением концентраторов механических напряжений на всех внутренних и внешних углах формируемых кремниевых структур путем изотропного дотравливания с дополнительной защитой поверхности пластины. 5 ил.
Наверх