一种基于高深宽比纳米柱的光学器件制作方法与流程

1.本技术实施例涉及半导体技术领域，尤其涉及一种基于高深宽比纳米柱的光学器件制作方法。背景技术：2.超表面器件包括衬底以及衬底表面的多个纳米柱，通过多个纳米柱之间不同的材料、不同的结构、和/或不同的排列方式，能够实现多种不同的光学功能，例如实现色差调节、成像和光谱调控等光学功能，因此，超表面器件经常被用于显示器件和光学计算设备等。3.普通的超表面器件会受到结构衍射色散的影响，“衍射色散”是指因不同波长的光在经过超表面器件时的衍射方向不同，而会发生色散的现象。基于此，常规的做法是将超表面器件表面的纳米柱做的相对较高，以减小入射光的色散，实现更加复杂的光学功能。4.但是将纳米柱做高的同时，如果不将纳米柱加宽，就会使得纳米柱的深宽比(即，纳米柱的高度与纳米柱的宽度的比值)过大，深宽比过大的纳米柱制作工艺难度较大，且深宽比过大的纳米柱容易倒伏，影响产品的使用效果。技术实现要素：5.本技术实施例提供了一种基于高深宽比纳米柱的光学器件制作方法，能够解决深宽比过大的纳米柱易倒伏的问题。6.第一方面，本技术实施例提供了一种基于高深宽比纳米柱的光学器件制作方法，针对所述光学器件中的任一纳米柱，所述方法包括：7.在衬底的端面之上镀第一材料，使得所述第一材料覆盖所述衬底完整端面；8.刻蚀部分所述第一材料，得到设置所述纳米柱的目标位置，以及在刻蚀掉所述第一材料的衬底端面处镀第二材料，使得所述第二材料与所述第一材料高度相同；9.在所述第二材料与所述第一材料形成的端面之上镀纳米材料，使得所述纳米材料覆盖完整端面；10.刻蚀所述纳米材料，以保留所述纳米柱的目标位置处的纳米材料，得到纳米柱，所述纳米柱的高度与所述纳米柱的宽度比值大于或者等于10；11.在刻蚀掉所述纳米材料的部分镀保护材料，以支撑所述纳米柱。12.在一种可选的设计中，当所述第一材料为纳米材料时，所述第二材料为保护材料；或者，13.当所述第一材料为保护材料时，所述第二材料为纳米材料。14.在一种可选的设计中，当所述第一材料为纳米材料时，刻蚀部分所述第一材料，得到设置所述纳米柱的目标位置，以及在刻蚀掉所述第一材料的衬底端面处镀第二材料，包括：15.刻蚀部分所述纳米材料至所述衬底的端面，将所保留另一部分所述纳米材料所在的位置作为所述目标位置，将所保留另一部分所述纳米材料作为所述纳米柱的第一部分；16.在刻蚀得到的所述衬底端面之上镀保护材料，经过化学机械研磨和刻蚀使所述保护材料的高度与所述纳米材料的高度相同。17.在一种可选的设计中，当所述第一材料为保护材料时，刻蚀部分所述第一材料，得到设置所述纳米柱的目标位置，以及在刻蚀掉所述第一材料的衬底端面处镀第二材料，包括：18.刻蚀部分所述保护材料至所述衬底的端面，得到柱状空间，将所述柱状空间所在的位置作为所述目标位置；19.在所述柱状空间镀纳米材料，使所述纳米材料完全填充所述柱状空间，将填充在所述柱状空间的所述纳米材料作为所述纳米柱的第一部分；经过化学机械研磨和刻蚀，使所述保护材料的高度与所述纳米材料的高度相同。20.在一种可选的设计中，刻蚀所述纳米材料，以保留所述纳米柱的目标位置处的纳米材料，包括：21.刻蚀所述目标位置之外的所述纳米材料至所述第二材料与所述第一材料形成的端面，保留所述目标位置处的所述纳米材料，得到所述纳米柱的第二部分。22.在一种可选的设计中，所述纳米柱的第一部分和所述纳米柱的第二部分在垂直于所述衬底端面的方向层叠设置，得到所述纳米柱。23.在一种可选的设计中，所述纳米柱的第一部分的纳米材料和所述纳米柱的第二部分的纳米材料不同，或者，24.所述光学器件中的不同纳米柱的纳米材料不同。25.在一种可选的设计中，所述衬底端面之上镀的保护材料和所述第二材料与所述第一材料形成的端面之上镀的保护材料不同，或者，26.所述光学器件中的不同纳米柱周围的保护材料不同。27.在一种可选的设计中，所述纳米柱的高度与所述纳米柱的宽度比值大于或者等于10，包括：28.将所述纳米柱的第一部分高度与所述纳米柱的第二部分高度之和作为所述纳米柱的高度；29.将所述柱状空间的直径或者所述衬底端面之上所保留的纳米材料的宽度作为所述纳米柱的宽度；30.所述纳米柱的高度与所述纳米柱的宽度的比值大于或者等于10。31.在一种可选的设计中，针对所述光学器件中不同纳米柱的高度和/或宽度不同。32.本技术提供了一种基于高深宽比纳米柱的光学器件制作方法，针对所述光学器件中的任一纳米柱，所述方法包括：在衬底的端面之上镀第一材料，使得所述第一材料覆盖所述衬底完整端面；刻蚀部分所述第一材料，得到设置所述纳米柱的目标位置，以及在刻蚀掉所述第一材料的衬底端面处镀第二材料，使得所述第二材料与所述第一材料高度相同；在所述第二材料与所述第一材料形成的端面之上镀纳米材料，使得所述纳米材料覆盖完整端面；刻蚀所述纳米材料，以保留所述纳米柱的目标位置处的纳米材料，得到纳米柱，所述纳米柱的高度与所述纳米柱的宽度比值大于或者等于10；在刻蚀掉所述纳米材料的部分镀保护材料，以支撑所述纳米柱。通过先在衬底端面之上镀第一层材料，再在第一层材料的端面之上镀第二层材料，实现对纳米柱的增高，同时保持纳米柱的宽度不变，从而实现增大纳米柱的深宽比。此外，通过在纳米柱周围填充保护材料的方式，支撑纳米柱，以防止纳米柱倒伏。附图说明33.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。34.图1为本技术实施例提供的一种基于高深宽比纳米柱的光学器件制作方法流程图；35.图2为本技术实施例提供的第二种示例性基于高深宽比纳米柱的光学器件制作方法流程图；36.图3为本技术实施例提供的第三种示例性基于高深宽比纳米柱的光学器件制作方法流程图。具体实施方式37.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例的技术方案进行描述。38.本技术以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本技术的限制。如在本技术的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括复数表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。还应当理解，尽管在以下实施例中可能采用术语第一、第二等来描述某一类对象，但所述对象不应限于这些术语。这些术语仅用来将该类对象的具体对象进行区分。例如，以下实施例中可能采用术语第一、第二等来描述材料，但材料不应限于这些术语。这些术语仅用来将不同的材料进行区分。以下实施例中可能采用术语第一、第二等来描述的其他类对象同理，此处不再赘述。39.本技术实施例提供了一种基于高深宽比纳米柱的光学器件制作方法，该方法能够制作高深宽比的纳米柱且不易倒伏。40.以下通过几种实施方式介绍本技术实施例涉及的基于高深宽比纳米柱的光学器件制作方法。41.如图1所示，图1示意了一种基于高深宽比纳米柱的光学器件制作方法100(以下简称方法100)，针对光学器件中的任一纳米柱，方法100包括以下步骤：42.步骤s101，在衬底的端面之上镀第一材料，使得所述第一材料覆盖所述衬底完整端面。43.步骤s102，刻蚀部分所述第一材料，得到设置所述纳米柱的目标位置，以及在刻蚀掉所述第一材料的衬底端面处镀第二材料，使得所述第二材料与所述第一材料高度相同。44.步骤s103，在所述第二材料与所述第一材料形成的端面之上镀纳米材料，使得所述纳米材料覆盖完整端面。45.步骤s104，刻蚀所述纳米材料，以保留所述纳米柱的目标位置处的纳米材料，得到纳米柱，所述纳米柱的高度与所述纳米柱的宽度比值大于或者等于10。46.步骤s105，在刻蚀掉所述纳米材料的部分镀保护材料，以支撑所述纳米柱。47.一些可选的实施方式中，当所述第一材料为纳米材料时，所述第二材料为保护材料；或者，当所述第一材料为保护材料时，所述第二材料为纳米材料。48.为了便于理解，以下结合示例对方法100进行展开描述。49.如图2所示，本技术实施例提供了一种示例性的基于高深宽比纳米柱的光学器件制作方法200(以下简称方法200)，方法200例如是当第一材料为纳米材料时，方法100的示例性实现方式。50.方法200包括以下步骤：51.步骤s201，在衬底的端面之上镀第一纳米材料，使得所述第一纳米材料覆盖所述衬底完整端面。52.步骤s202，刻蚀部分所述第一纳米材料至所述衬底的端面，将所保留另一部分所述第一纳米材料所在的位置作为所述目标位置，将所保留另一部分所述第一纳米材料作为所述纳米柱的第一部分。53.步骤s203，在刻蚀得到的所述衬底端面之上镀第一保护材料，使所述第一保护材料的高度与所述第一纳米材料的高度相同。54.步骤s204，在所述第一纳米材料与所述第一保护材料形成的端面之上镀第二纳米材料，使得所述第二纳米材料覆盖完整端面。55.步骤s205，刻蚀所述目标位置之外的所述第二纳米材料至所述第一纳米材料与所述第一保护材料形成的端面，保留所述目标位置处的所述第二纳米材料，得到所述纳米柱的第二部分。56.步骤s206，在刻蚀掉所述第二纳米材料的部分镀第二保护材料，以支撑所述纳米柱。57.该实施例中，如图2所示，先在衬底端面之上镀第一纳米材料，以使第一纳米材料覆盖衬底的完整端面；在第一纳米材料的表面镀光刻胶，并且按照预设的纳米柱所在位置进行光刻，仅保留纳米柱顶部的光刻胶；根据光刻胶所在位置刻蚀第一纳米材料，保留的第一纳米材料为纳米柱的第一部分，同时，保留的第一纳米材料所在位置即为纳米柱的目标位置；在剩余的衬底端面之上镀第一保护材料，经过化学机械研磨和刻蚀，第一保护材料的高度与第一纳米材料即纳米柱的第一部分的高度相同；之后，在第一纳米材料和第一保护材料形成的端面之上镀第二纳米材料；在第二纳米材料的表面镀光刻胶，按照纳米柱的目标位置进行刻蚀，保留目标位置的第二纳米材料，作为纳米柱的第二部分；最后，在第一纳米材料和第一保护材料形成的端面之上镀第二保护材料，以支撑纳米柱，不会倒伏。光刻胶部分可以替换为光刻胶加增透层和硬掩模材料，作用同为将光刻图形转移到纳米材料层。58.该实施例中，通过将高深宽比的纳米柱分解为两段分别制作，简化了制作工艺，能够完整的制作出深宽比较大的纳米柱，同时，填充保护材料，保护纳米柱不易倒伏。59.图2所示的制作方法，仅是本发明实施例的一种可选制作方法，不构成对本技术实施例基于高深宽比纳米柱的光学器件制作方法的限制，在其他实施例方式中，本发明的技术方案还提供了其他制作方法。60.例如，如图3所示，本技术实施例提供了一种示例性的基于高深宽比纳米柱的光学器件制作方法300(以下简称方法300)，方法300例如是当第一材料为保护材料时，方法100的示例性实现方式。61.方法300包括以下步骤：62.步骤s301，在衬底的端面之上镀第一保护材料，使得所述第一保护材料覆盖所述衬底完整端面。63.步骤s302，刻蚀部分所述第一保护材料至所述衬底的端面，得到柱状空间，将所述柱状空间所在的位置作为所述目标位置。64.步骤s303，在所述柱状空间镀第一纳米材料，使所述第一纳米材料完全填充所述柱状空间，将填充在所述柱状空间的所述第一纳米材料作为所述纳米柱的第一部分。经过化学机械研磨和刻蚀，使所述保护材料的高度与所述纳米材料的高度相同。65.步骤s304，在所述第一纳米材料与所述第一保护材料形成的端面之上镀第二纳米材料，使得所述第二纳米材料覆盖完整端面。66.步骤s305，刻蚀所述目标位置之外的所述第二纳米材料至所述第一纳米材料与所述第一保护材料形成的端面，保留所述目标位置处的所述第二纳米材料，得到所述纳米柱的第二部分。67.步骤s306，在刻蚀掉所述第二纳米材料的部分镀第二保护材料，以支撑所述纳米柱。68.该实施例中，如图3所示，先在衬底的端面之上镀第一保护材料，以使第一保护材料覆盖衬底的完整端面；根据预设的纳米柱的位置，在第一保护材料的表面镀光刻胶并进行光刻；按照预设纳米柱的位置，刻蚀第一保护材料，得到的柱状空间即为纳米柱所在的目标位置；向柱状空间填充第一纳米材料，以使纳米材料完全填充，没有缝隙，填充到柱状空间的第一纳米材料即为纳米柱的第一部分；经过化学机械研磨和刻蚀，使所述保护材料的高度与所述纳米材料的高度相同。在第一纳米材料和第一保护材料形成的端面之上镀第二纳米材料；在第二纳米材料的表面镀光刻胶，按照纳米柱的目标位置进行刻蚀，保留的第二纳米材料即为纳米柱的第二部分，第一部分和第二部分连接组合成了纳米柱；最后，在第一纳米材料和第一保护材料形成的端面之上镀第二保护材料，以支撑纳米柱。69.在另一些实施方式中，当第一纳米材料和第二纳米材料为同一种材料时，上述步骤s303的操作内容和上述步骤s304的操作内容可以同时进行。在一个步骤中同时完成填充洞和镀第二层纳米材料的操作，简化了制作步骤，也能够制造出高深宽比的纳米柱，同时保证了纳米柱的机械稳定性，通过保护材料支撑防止纳米柱倒伏。70.可以理解的是，方法200仅是本发明实施例的一种示意性描述，不构成对本技术实施例的限制。在其他的实施方式中，还可以有其他制作方法。71.在本发明的一些实施方式中，所述纳米柱的第一部分和所述纳米柱的第二部分在垂直于所述衬底端面的方向层叠设置，得到所述纳米柱。也可以不层叠设置。72.该实施例中，纳米柱的第一部分和纳米柱的第二部分在垂直于衬底端面的方向上的投影重合，即第一部分柱体的上端和第二部分柱体的下端相接，组成了整个纳米柱。73.在本发明的一些实施方式中，所述纳米柱的第一部分的纳米材料和所述纳米柱的第二部分的纳米材料不同，或者，74.所述光学器件中的多个纳米柱的纳米材料不同。75.该实施例中，纳米柱的第一部分的纳米材料和纳米柱的第二部分的纳米材料可以相同也可以不同，即上述的第一纳米材料和第二纳米材料可以相同也可以不同。当第一纳米材料和第二纳米材料相同的时候，如图2、图3所示，纳米柱的整体由同一种材料组成，光学器件中的多个纳米柱所包含的纳米材料不同，即不同纳米柱的纳米材料不同。当然，也可以根据纳米柱设计的功能不同，第一部分的纳米材料和第二部分的纳米材料选择使用不同的材料，以满足光学器件的光学功能，在这种情况向下，可以在两个材料界面处镀增透膜，以增加连接处的机械稳定性。76.在本发明的一些实施方式中，所述衬底端面之上镀的保护材料和所述第二材料与所述第一材料形成的端面之上镀的保护材料不同，或者，77.所述光学器件中的不同纳米柱周围的保护材料不同。78.该实施例中，衬底端面之上镀的保护材料和第二材料与第一材料形成的端面之上镀的保护材料，可以相同也可以不同。衬底端面之上镀的保护材料即为第一保护材料，在第一保护材料和第一纳米材料形成的端面之上镀的保护材料即为第二保护材料。当第一保护材料和第二保护材料相同的时候，如图2、图3所示，同一个纳米柱周围的两层保护材料为同一种材料，光学器件中多个纳米柱之间的保护材料不同。或者，一个纳米柱周围的保护材料包括两种，即第一保护材料和第二保护材料不同，由于不同种类的材料对光的处理效果不同，因此，可以根据光学器件的功能选择需要的保护材料。79.在本发明的一些实施方式中，所述纳米柱的高度与所述纳米柱的宽度比值大于或者等于10，包括：80.将所述纳米柱的第一部分高度与所述纳米柱的第二部分高度之和作为所述纳米柱的高度；81.将所述柱状空间的直径或者所述衬底端面之上所保留的纳米材料的宽度作为所述纳米柱的宽度；82.所述纳米柱的高度与所述纳米柱的宽度的比值大于或者等于10。83.该实施例中，纳米柱由第一部分和第二部分组成，两部分的宽度可以不相同，高度可以不同，第一部分和第二部分的高度相加之和为纳米柱整体的高度，第一部分的宽度与第二部分的宽度之间最小的宽度，或者第一部分宽度等于整个纳米柱的宽度，纳米柱的高度与纳米柱的宽度比值大于或者等于10，基于此，使用满足深宽比要求的多个纳米柱组合形成光学器件，这样的光学器件能够实现更加复杂的光学功能。84.不同纳米柱之间可以有总的同样高度，也可以有不同总高度。也就是说在不同层之间，纳米柱的构造图形可以不同，相同位置上可以有，也可以没有纳米柱。纳米柱也可以选择圆形，椭圆，长方形，方形，多边形等形状和组合。85.虽然实施例中使用了两层结构，实际使用中可以使用多层结构。86.因为半导体工艺处理过程中有套刻精度的问题，实际制造中第一和第二部分柱子之间有水平相对位移，如图2和图3所示。87.综上，本技术实施例的基于高深宽比纳米柱的光学器件制作方法，通过构建两层纳米柱，提高了纳米柱的高度，在宽度保持不变的同时，增加了纳米柱的深宽比。此外在纳米柱周围填充保护材料，用以支撑纳米柱，有效解决了纳米柱倒伏的问题。88.尽管已描述了本技术的可选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。89.以上所述的具体实施方式，对本技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本技术的具体实施方式而已，并不用于限定本技术的保护范围，凡在本技术的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。