[發明專利]陣列結構絨面及其制法和應用

有效

• 申請號: 201410196870.0
• 申請日: 2014-05-09
• 公開（公告）號: CN103956395B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 葉繼春;李思眾;高平奇;韓燦
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01L31/028
• 分類號: H01L31/028;H01L31/18;B82Y30/00;B82Y40/00;B82Y20/00
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司31266
• 代理人: 馬莉華,崔佳佳

技術領域

本發明涉及微納米加工領域，具體地涉及陣列結構絨面及其制法和應用。

背景技術

納米科學與技術所涉及的是制備和表征尺寸在納米范圍內的物理結構。普通光學光刻的分辨率極限是200nm，所以目前制作納米尺寸的單元通常采用X射線光刻(X-ray lithography,XRL)技術和電子束光刻(Electron-Beam Lithography,EBL)，其中XRL是并行處理模式，精度一般為20～50nm；而EBL是串行處理模式，極限精度為1～2nm，但刻蝕速度只有1cm2/s，不利于商業運用，因為將EBL的精度和XRL的并行處理能力相結合，人們開發了基于掃描隧道顯微鏡(STM)的納米光刻技術，但它同樣受到串行處理的限制。故開發價廉且具有并行處理能力的納米刻蝕技術是納米科學的研究重點之一。

由于傳統的光學系統十分容易受到雜光干擾，因而光學學系統中的光學元件的透過率和圖像解析能力難以得到有效提高，致使其分辨率和靈敏度下降，嚴重地影響了光學及光電子學器件的性能，例如太陽能電池、光學傳感器、顯示器、偏振片、光學鏡頭等。為了提高這些器件的性能，需要降低基底表面對光的反射率，而其中太陽能發電系統對于陷光結構的技術需求極其迫切。在各種太陽電池(PV)技術中，硅(Si)基電池技術占據主導地位，然而基于降低成本的內在要求，必須考慮縮減單位功率的電池材料使用量。一個可行的選擇就是采用更薄的硅片技術，然而薄硅片技術必然需要更高效的陷光技術。

綜上所述，目前尚缺乏令人滿意的、具有高精度和高刻蝕速率、以及可大規模生產的陷光技術(即制絨方法)，因此，本領域迫切需要開發新的具有高精度和高刻蝕速率、以及可大規模生產的陷光技術。

發明內容

本發明提供了一種高精度、高刻蝕速率并可大規模生產的陣列結構絨面的制備方法及其應用。

在本發明的第一方面，提供了一種陣列結構絨面的制備方法，所述方法包括以下步驟：

(a)提供半導體基片；

(b)在所述基片的至少一個主表面上鋪設一層聚合物微球單層薄膜，并對所述單層薄膜中的所述聚合物微球進行刻蝕處理，形成帶有經刻蝕的聚合物微球單層薄膜的基片；

(c)對上一步驟獲得的所述基片進行金屬鍍膜處理，從而形成覆蓋所述經刻蝕的聚合物微球的上表面以及覆蓋至少部分所述基片主表面的金屬薄膜層，所述的金屬薄膜層含有用于金屬催化腐蝕的催化成分；和

(d)以所述聚合物微球為保護層，在所述催化成分存在下，對所述基片進行金屬催化腐蝕，從而得到具有柱陣列結構的絨面，其中所述柱陣列結構由經所述聚合物微球保護而保留下的基柱構成。

在另一優選例中，所述金屬薄膜包括：金和/或銀。

在另一優選例中，所述金屬薄膜的厚度為10～200nm。

在另一優選例中，生成所述金屬薄膜的鍍膜工藝包括：熱蒸發鍍膜、濺射鍍膜，或其組合。

在另一優選例中，所述方法還包括步驟：

(e)對步驟(d)的基片上的柱陣列結構進行清洗處理，從而去除所述金屬鍍膜層和所述的聚合物微球；

(f)對所述基柱進行氧化處理，從而形成表面被氧化的經氧化處理的基柱；和

(g)對所述經氧化處理的基柱進行腐蝕處理，使所述基柱轉變為錐形，形成具有錐陣列結構的絨面。

在另一優選例中，所述經氧化處理的基柱表面為非均一厚度的氧化層。

在另一優選例中，所述步驟(e)包括：

利用硝酸或王水對步驟(d)的基片上的柱陣列結構進行清洗處理，從而去除所述金屬鍍膜層。

在另一優選例中，所述步驟(e)包括：

利用硝酸或王水對步驟(d)的基片上的柱陣列結構進行清洗處理，從而去除所述的聚合物微球。

在另一優選例中，所述步驟(b)包括：

(b1)對所述基片進行清洗和活化處理，使所述基片具有親水性；

(b2)通過自組裝技術在液體表面生成一層聚合物微球單層薄膜，并將所述聚合物微球薄膜到鋪設所述基片主表面上；

(b3)利用反應離子刻蝕系統對所述單層薄膜中的所述聚合物微球進行刻蝕處理，形成帶有經刻蝕的聚合物微球單層薄膜的基片。

在另一優選例中，所述自組裝技術包括：表面張力自組裝、靜電自組裝、漂移法、或電場作用自組裝。

在另一優選例中，所述反應離子刻蝕包括選擇下組的一個或多個特征：

刻蝕氣體包括氧氣和氬氣，其中，氧氣和氬氣的體積比為2:1～7:1；

刻蝕功率為30～60W；