[發明專利]一種尺寸可控的硅微/納米線陣列的制備方法

無效

• 申請號: 201210011537.9
• 申請日: 2012-01-13
• 公開（公告）號: CN102556949A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 羅林保;揭建勝;聶彪;吳春艷;于永強
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

技術領域

本發明涉及一種硅微/納米線陣列的制備方法，更具體地說是一種通過金屬催化化學刻蝕硅的微/納米線陣列的制備方法。

背景技術

近些年，一維硅微/納米線的半導體性，機械性，光學性，以及納米器件的前景應用引起了廣泛的關注。硅微/納米線已經成功地使用于場效應晶體管、生物化學傳感器、集成邏輯器件、太陽能電池、鋰電池陽極、p-n結等器件。合成硅微/納米線很多方法，例如VLS生長法、氧輔助生長法(OAG)和SLS生長法，但這些合成的硅微/納米線具有典型的隨機方向性，(尺寸的問題)很難于在器件中使用。

發明內容

本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種尺寸可控的硅微/納米線陣列的制備方法，以獲得可控直徑、長度、晶向的勻質硅單晶微/納米線陣列，使其能夠在器件中得到實際應用。

本發明為解決技術問題采用如下技術方案：

本發明尺寸可控的硅微/納米線陣列的制備方法的特點是按如下步驟進行：

(1)、以硅片為基底，將硅片依次放置在去離子水和丙酮中進行超聲清洗后，隨后浸入在60-100℃的食人魚洗液中，5-20分鐘后取出晾干即為樣品A，在所述樣品A的表面旋涂光刻膠，烘干后形成300～500納米厚度的光刻膠層；按硅微/納米線陣列的形式制作接觸式掩模板圖形，利用具有硅微/納米線陣列圖形的接觸式掩模板對光刻膠層進行紫外曝光40s獲得樣品B，取下所述樣品B在顯影液中經4-6分鐘顯影洗去被曝光的光刻膠得樣品C；

(2)、利用微電子鍍膜設備在所述樣品C的表面鍍厚度為20～50納米的金膜得到樣品D；將所述樣品D置于丙酮中，超聲處理后去除光刻膠及光刻膠表面上的金，保留與金接觸的硅片即為樣品E；

(3)、將所述樣品E浸入在刻蝕液中進行金催化化學刻蝕，在完成所述金催化化學刻蝕后即得硅微/納米線陣列。

本發明中尺寸可控的硅微/納米線陣列的制備方法的特點也在于：

所述光刻膠為AZ5206，所述顯影液為MIF-300。

所述光刻膠為ARP-5350，所述顯影液為AR3006。

所述食人魚洗液中是質量百分比濃度不低于98％的濃H₂SO₄和質量百分比濃度為40％的雙氧水H₂O₂按體積比為4∶1的配比。

所述刻蝕液是在1000ml的水溶液中含有4-5mol的HF和0.4-0.5mol的H₂O₂。

所述步驟(1)和步驟(2)中的丙酮質量百分比濃度為：99.5％。

本發明的理論基礎是類似于傳統的金屬(Ag)輔助刻蝕法，金(Au)輔助刻蝕硅微納米線陣列。在H₂O₂和HF酸溶液中，硅失去電子變成硅離子，H₂O₂得到電子生成氧氣，這個電化學反應是在金催化下發生反應。

與已有技術相比，本發明有益效果體現在：

1、本發明通過微電子光刻技術，在硅片表面金輔助化學刻蝕出尺寸可控硅微/納米線陣列。根據硅片本身類型的不同，可以相應獲得摻雜，尺寸，晶向微/納米線陣列。

2、通過控制顯影時間的不同控制線的直徑。通過控制刻蝕時間的不同控制線的長度。

3、本發明工藝簡單，成本較低，耗能少，適合大規模生產應用。

附圖說明

圖1為本發明制備不同刻蝕時間的硅微/納米線陣列掃描電子顯微鏡照片；

圖2為本發明制備不同顯影時間的硅微/納米線陣列掃描電子顯微鏡照片；

圖3為本發明制備不同硅片晶向的硅微/納米線陣列掃描電子顯微鏡照片；

具體實施方式

具體實施中按以下步驟操作：

(1)、以硅片為基底，將硅片依次放置在去離子水和丙酮中進行超聲清洗后，隨后浸入在60℃的食人魚洗液中，5分鐘后取出晾干即為樣品A，在所述樣品A的表面旋涂光刻膠，烘干后形成300～500納米厚度的光刻膠層；按硅微/納米線陣列的圖形形式制作接觸式掩模板，利用具有硅微/納米線陣列圖形的接觸式掩模板對光刻膠層進行紫外曝光40s獲得樣品B，取下所述樣品B在顯影液中經4分鐘顯影洗去被曝光的光刻膠得樣品C；

(2)、利用微電子鍍膜設備在所述樣品C的表面鍍厚度為20納米的金膜得到樣品D；將所述樣品D置于丙酮中，超聲處理后去除光刻膠及光刻膠表面上的金，保留與金接觸的硅片即為樣品E；