[發明專利]一種基于SOI和電鑄技術的金屬納米線陣及其制備方法

有效

• 申請號: 201210027790.3
• 申請日: 2012-02-07
• 公開（公告）號: CN102560565A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 潘麗;岳衢;胡承剛;張鐵軍;李飛;羅先剛;邱傳凱;周崇喜
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: C25D1/04
• 分類號: C25D1/04;C25D1/10;C30B29/02;C30B29/62;C30B30/02;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 李新華;成金玉

1.一種基于SOI和電鑄技術的金屬納米線陣的制備方法，其特征在于：該方法的步驟如下：

步驟(1)選擇雙面拋光的SOI基片，將表面清洗干凈；

步驟(2)在SOI的硅表面和摻雜硅表面分別沉積一層厚度為400～600nm的氮化硅薄膜；

步驟(3)在SOI下底面的氮化硅膜層上均勻涂覆一層厚度為1～2μm的光刻膠，光刻制作出腐蝕的開口區，并置于烘箱或熱板進行堅膜；

步驟(4)以光刻膠為掩蔽層，采用干法刻蝕將開口區的氮化硅刻蝕完畢，露出下底面的硅表面；

步驟(5)以氮化硅為掩蔽層，采用濕法腐蝕將露出的下底面體硅腐蝕完畢，露出二氧化硅表面；

步驟(6)在SOI摻雜硅表面的氮化硅膜層上均勻涂覆光刻膠，用雙面對準光刻系統確定圖形區在濕法腐蝕的棱臺面上，并通過光刻獲得光刻膠圖形；

步驟(7)采用干法刻蝕將光刻膠圖形傳遞到SOI的摻雜層和二氧化硅層；

步驟(8)將具有納米開孔的SOI器件置于電鑄液里電鑄，獲得摻雜硅包裹的高深寬比亞波長金屬線條；

步驟(9)采用干法刻蝕將氮化硅去除，并用氫氟酸溶液去除二氧化硅，完成金屬納米線陣的制備。

2.根據權利要求1所述的基于SOI和電鑄技術的金屬納米線陣的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)的SOI片是由底層單晶硅、中間層二氧化硅、頂層摻雜硅組成，底層厚度為300～450μm，中間層厚度為100～300nm，頂層是厚度為1～2μm的高濃度均勻摻雜的N型硅或P型硅，摻雜濃度為10¹⁵～10²⁰cm^-1。

3.根據權利要求1所述的基于SOI和電鑄技術的金屬納米線陣的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的沉積法有磁控濺射法、氣相沉積法。

4.根據權利要求1所述的基于SOI和電鑄技術的金屬納米線陣的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中堅膜的溫度為100～120℃，時間為10～20min。

5.根據權利要求1所述的基于SOI和電鑄技術的金屬納米線陣的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中干法刻蝕可以為等離子刻蝕、離子束刻蝕、電感耦合等離子刻蝕。

6.根據權利要求1所述的基于SOI和電鑄技術的金屬納米線陣的制備方法，其特征在于，所述步驟(5)的體硅濕法腐蝕是采用KOH溶液，其重量比濃度為30～40wt％，腐蝕溫度在50～60℃，并在超聲波攪拌的條件下進行。

7.根據權利要求1所述的基于SOI和電鑄技術的金屬納米線陣的制備方法，其特征在于，所述步驟(6)的電子束光刻膠厚度為0.5～1μm。

8.根據權利要求1所述的基于SOI和電鑄技術的金屬納米線陣的制備方法，其特征在于，所述步驟(6)的光刻膠圖形的半徑為50～100nm，周期為500～700nm，深度為0.5～1μm。

9.根據權利要求1所述的基于SOI和電鑄技術的金屬納米線陣的制備方法，其特征在于，所述步驟(7)的干法刻蝕可以為等離子刻蝕、離子束刻蝕、電感耦合等離子刻蝕。

10.根據權利要求1所述的基于SOI和電鑄技術的金屬納米線陣的制備方法，其特征在于，所述步驟(7)的刻蝕摻雜硅層的厚度為1～2μm，刻蝕二氧化硅層的厚度為100～300nm。

11.根據權利要求1所述的基于SOI和電鑄技術的金屬納米線陣的制備方法，其特征在于，所述步驟(8)的電鑄金屬可以為銀、金或者銅。

12.根據權利要求1所述的基于SOI和電鑄技術的金屬納米線陣的制備方法，其特征在于，所述步驟(8)的電鑄金屬長度為2～3μm，圖形的半徑為50～100nm，周期為500～700nm，深度為0.5～1μm。

13.根據權利要求1所述的基于SOI和電鑄技術的金屬納米線陣的制備方法，其特征在于，所述步驟(9)的干法刻蝕可以為等離子刻蝕、離子束刻蝕或者電感耦合等離子刻蝕。

14.一種基于SOI和電鑄技術的金屬納米線陣，其特征在于：該金屬納米線陣由權利要求1至12中任一項所述的方法加工制成。