[發(fā)明專利]一種在（100）型SOI硅片表面自上而下制備納米結(jié)構(gòu)的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110298598.3
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102398889A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金欽華;俞驍;李鐵;王躍林
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 潘振甦

1.一種在(100)型SOI硅片表面自上而下制備納米結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于在(100)型SOI硅片表面制作最小線寬在0.5μm以上普通掩模板制作兩個或多個任意形狀的腐蝕窗口，經(jīng)過單晶硅各向異性濕法腐蝕后，在原腐蝕窗口位置上形成兩個或多個并列的矩形腐蝕槽結(jié)構(gòu)，矩形腐蝕槽槽口的上表面為原腐蝕窗口的外接矩形，相鄰槽之間位置形成一段特征尺寸的單晶硅納米結(jié)構(gòu)。

2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于具體步驟是：

a.取用(100)SOI硅片，清洗后，制作各向異性腐蝕掩膜，用熱氧化生長的氧化硅或者低壓化學(xué)氣相沉積工藝沉積的氮化硅作為腐蝕保護層；

b.光刻腐蝕窗口，濕法或干法刻蝕窗口內(nèi)各向異性腐蝕掩膜材料；

c.單晶硅的各向異性腐蝕，硅片表面腐蝕形成兩個或多個并列的矩形腐蝕槽結(jié)構(gòu)；

d.去除各向異性腐蝕掩膜。

3.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于槽口上表面的四條邊均沿<100>晶向族，槽的側(cè)壁均為{111}晶向面。

4.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于一次光刻、一次各向異性腐蝕掩膜制作及一次腐蝕工藝，用最小線寬在0.5μm以上的普通光刻掩模板制備特征尺寸在5nm～0.999μm的單晶硅納米結(jié)構(gòu)。

5.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的單晶硅納米結(jié)構(gòu)為單晶硅納米線或納米角結(jié)構(gòu)；其中：

①單晶硅納米線特征在于，坐標軸沿<110>晶向取向，腐蝕窗口的形狀任意，納米線在兩個坐標軸上投影的間距分別為Δx＞0和Δy＜0納米線上表面寬度為Δx在5nm至0.999μm，長度為|Δy|在100nm至10mm，厚度由SOI片頂層硅尺寸以及氧化工藝條件決定；

②單晶硅納米角特征在于，坐標軸沿<110>晶向取向，腐蝕窗口形狀任意，納米角在兩個坐標軸上投影的間距分別為Δx≥0和Δy≥0。Δx與Δy不同時為0，取值范圍為0≤Δx＜1μm，0≤Δy＜1μm。

6.按權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于以相互垂直的<110>晶向線為x軸、<110>晶向為y軸坐標軸，則決定納米結(jié)構(gòu)尺寸的因素是兩個腐蝕窗口在x軸上或在y軸上的投影的間距Δx或Δy，腐蝕窗口上的關(guān)鍵點即為投影在線段Δx及Δy的四個端點的4個點。

7.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于腐蝕窗口圖形為兩個并列排布尺寸相同的傾斜矩形時，寬度為a，長度為b，x軸與y軸分別沿兩個垂直的<110>晶向，它們四個頂點的y軸坐標兩兩相同，a邊與x軸夾角為α，0＜α＜90°；窗口圖形的尺寸a、b及窗口間距d受普通光刻制版精度及光刻最小線寬Δl的限制，a＞Δl，b＞Δl，d＞Δl；

設(shè)并列的兩個傾斜矩形窗口的中間形成的條形結(jié)構(gòu)上表面x方向?qū)挾葹棣，上表面y方向長度為Δy，則

Δx＝(a+d)/cosα-a·cosα-bsinα????(1)

Δy＝bcosα+asinα??????????????????(2)

通過在制版精度范圍內(nèi)不同的a、b、d、α數(shù)值組合，能夠得到任意尺寸的Δx和Δy。在(100)型SOI片上，若將頂層硅厚度減小至納米量級，且設(shè)計Δx也小至納米量級，就得到了納米線結(jié)構(gòu)。

8.按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于在各向異性腐蝕步驟之后，再一次進行熱氧化工藝，使形成的納米線的寬度進一步減少。