[發明專利]一種垂直方向納米網格結構的制備方法

有效

• 申請號: 201310561224.5
• 申請日: 2013-11-12
• 公開（公告）號: CN103617947A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 吳文剛;張凱;馬鵬程;王詣斐
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;B82Y10/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;王春霞

技術領域

本發明涉及一種垂直方向納米網格結構的制備方法。

背景技術

現有的微納結構加工方法中，對于深刻蝕的加工，往往采用Deep?Reactive-Ion-Etching（DRIE）技術。DRIE刻蝕方法，首先進行化學性刻蝕，化學刻蝕氣體離子轟擊襯底，并與襯底反應生成揮發性氣體。由于刻蝕物質為氣體，會形成向襯底內部的橫向側掏現象。然后，施放保護性氣體，這種氣體會在剛才的刻蝕工藝面（包括底面與橫向側掏的側面）上形成一層保護膜，阻止刻蝕氣體再次與襯底發生化學反應。之后，再次進行化學性刻蝕。由于刻蝕氣體離子的轟擊效果，底面上的保護膜會被轟擊掉，而側壁上的保護膜不會被轟擊掉，這樣一來，底面的襯底就再次暴露在刻蝕氣體中，從而會形成下一個類橢圓的刻蝕工藝面。如果繼續按照工藝進行，則側壁上會一直存在惰性保護膜，而底面的保護膜會一直被離子轟擊掉而進行下一步的刻蝕?，F有的集成電路加工方法很難直接加工出垂直結構的納米網格結構。

發明內容

本發明的目的是提供一種垂直方向納米網格結構的制備方法，本發明用電子束光刻定義納米級線條并通過DRIE刻蝕實現垂直方向納米網格結構，解決了現有技術無法制備寬度50～800nm的垂直結構納米網格的問題。

本發明所提供的一種垂直方向納米網格結構的制備方法，包括如下步驟：

（1）通過化學氣相沉積法，在Si襯底表面上生長SiO₂薄膜；

（2）在所述SiO₂薄膜上旋涂光刻膠，并對所述光刻膠依次進行前烘、曝光、后烘和顯影，即在所述SiO₂薄膜上得到電子束光刻對準標記圖形；

（3）根據電子束光刻對準標記圖形進行電子束曝光，得到納米量級的線條；

（4）刻蝕所述SiO₂薄膜，則在所述SiO₂薄膜上得到所述納米量級的線條；

（5）通過深反應離子刻蝕（該方法的原理如圖1所示）所述Si襯底，即獲得垂直方向上的納米網格結構。

上述的制備方法中，所述SiO₂薄膜的厚度可為20nm～142nm。

上述的制備方法中，所述光刻膠為蘇州瑞紅AZ601。

上述的制備方法中，步驟（2）中，具體可在90℃～100℃的條件下前烘10～20min，然后曝光10～15s，再在75℃～85℃的條件下后烘20～25min，再進行顯影1min。

上述的制備方法中，步驟（3）中，所述電子束曝光的條件可為：加速電壓可為60～80kV，電子束流可為1.0nA～3.0nA，光闌可為15～50μm，束斑大小可為1～5，曝光劑量可為160～400μC/cm²，具體可在加速電壓為80kV，電子束流為2.0nA，光闌為30μm，束斑大小為3，曝光劑量為250μC/cm²的條件下進行。

上述的制備方法中，所述納米量級的線條的寬度可為50nm～800nm。

上述的制備方法中，所述深反應離子刻蝕的條件可為：在氣壓為100mTorr和刻蝕速率為2μm/min的條件下，SF₆和C₄F₈交替進行刻蝕。

上述的制備方法中，所述納米網格結構的垂直深度可為0nm～1000nm，但不為零。

本發明的制備方法中，垂直方向指的是與沿襯底表面垂直的方向，本發明方法可制備得到柵欄狀排列和晶格狀排列的納米網格結構。

本發明采用電子束光刻和DRIE刻蝕的方法，首次通過傳統集成電路加工方法實現了垂直方向的納米網格結構的制備。本發明采用的加工方法具有操作簡單、可控性強的特點；可以通過控制線條寬度，DRIE刻蝕氣體的氣壓和時間控制垂直納米網格的周期、大小和寬度。

附圖說明

圖1為DRIE刻蝕的原理示意圖。

圖2為本發明實施例1中得到的垂直方向的納米網格結構的示意圖。

圖3為本發明實施例1中得到的垂直方向的納米網格結構的SEM圖。

圖4為本發明實施例1中得到垂直方向的納米網格結構的電子束光刻版圖。

圖5為本發明實施例2中得到的垂直方向的納米網格結構的電子束光刻版圖。

具體實施方式

下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。

下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。

實施例1、垂直方向的納米網格結構（柵欄狀）的制備