[發明專利]一種通過角度沉積薄膜制作尺寸可控納米通道的方法

在審

• 申請號: 201811326919.4
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN111153379A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 金建;邸思;袁海
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院;廣州中國科學院先進技術研究所
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;G03F7/00
• 代理公司: 廣州容大專利代理事務所(普通合伙) 44326
• 代理人: 劉新年;何雪霞

本發明涉及微納加工技術領域，具體公開了一種通過角度沉積薄膜制作尺寸可控納米通道的方法。本申請首先通過全息光刻技術及濕法刻蝕技術，制作出高深寬比的納米線條結構模板，接著以該模板為基礎，用過納米壓印技術轉移納米線條圖案到光刻膠。最后通過角度沉積薄膜的方法實現納米通道的密封。本申請方法提供的納米通道制作方法，以全息光刻、濕法刻蝕工藝為基礎，采用角度鍍膜的方式來實現納米通道的密封，不僅解決的通道堵塞的問題，同時通過控制鍍膜角度，可以獲得不同尺寸的通道。

技術領域

本發明涉及微納加工技術領域，具體公開了一種通過角度沉積薄膜制作尺寸可控納米通道的方法。

背景技術

微納流體系統的制作其核心在于微納流體通道的加工。如何低成本、高效率、高精度地實現微納流體通道的制作是問題的關鍵。在制作微納流體系統時，聚合物微納米通道結構可以利用納米壓印、掩膜板光刻、電子束直寫等技術制作，并結合犧牲層刻蝕技術或熱鍵合技術實現通道的頂部密封。熱鍵合是聚合物微納通道密封的關鍵技術，一般微納流控通道熱鍵合過程如圖1所示。首先，將預先制作好的線條結構置于下支撐臺上，接著將帶有鍵合膠層的上基片均勻平整的置于線條上，通過熱傳導給上平臺加熱，使得鍵合層被加熱到玻璃化溫度附近或以上，通過浸潤和粘合作用實現界面處分子鏈的糾纏，從而獲得緊密的界面接觸。由于犧牲層技術需要較長時間去除犧牲層，同時刻蝕液會在通道中滯留，不利于大面積圖形結構釋放，因此應用受到限制。而鍵合技術由于設備工藝簡單、成本低，結合強度好，成為實現通道頂部密封較為適合和通用的技術。然而，在鍵合過程中，為了保持鍵合膠層和線條結構良好接觸，需要施加一定的外加壓力，聚合物只能在應力作用下沿著通道側壁向下形成擠壓流動，從而加速聚合物的頂部填充，處于熔融態的聚合物在鍵合過程中不可避免的會流入通道線條結構內部。隨著制作的通道尺寸減小，尤其是尺寸達到納米級的時候，鍵合的方式極易導致通道堵塞，對通道尺寸的精確控制及工藝可靠性造成不利影響。因此現有的鍵合方式主要用于微米級及以上尺寸通道的制作。

而現有技術對于納米通道的制備方法，尚未發現有較成熟的工藝。

發明內容

有鑒于此，有必要針對上述的問題，提供一種通過角度沉積薄膜制作尺寸可控納米通道的方法。本申請以全息光刻、濕法刻蝕工藝為基礎，通過全息光刻、濕法刻蝕、納米壓印及角度沉積薄膜制作尺寸可控納米通道，該方法的優點在于，可以控制納米通道尺寸的同時，避免傳統密封通道方法易造成通道阻塞的問題。

為實現上述目的，本發明采取以下的技術方案：

本發明的角度沉積薄膜制作尺寸可控納米通道的方法，具體制備步驟如下：

(1)微納線條結構的制作

A、以帶有氮化硅掩膜的110晶向硅片為基底，首先對基底清洗干燥；

作為本發明的一種實施方式，對基底清洗干燥為使用有機溶劑超聲處理、IPA(是指利用IPA(異丙醇)蒸汽進行脫水干燥的清洗工藝)清洗并使用烘箱干燥；

B、旋涂正型光刻膠于基底上，前烘以去除光刻膠中的溶劑；

作為本發明的一種實施方式，烘烤溫度為90℃，烘烤時間為20分鐘；

C、確定110晶向硅片的晶向，采用全息法制作光刻膠的光柵圖形；

D、利用四氟化碳等離子體干法刻蝕，將光刻膠線條結構轉移到氮化硅上；

E、利用氮化硅線條結構作為掩模，對110晶向硅片基底進行濕法腐蝕，形成了硅光柵圖形及氮化硅光柵掩模結構；最后利用四氟化碳氣體等離子體對氮化硅層進行干法刻蝕，去除多余的氮化硅，獲得線條光滑均勻的硅壓印模板；

作為本發明的一種實施方式，使用質量百分濃度為45～55％的強堿液在溫度為70～85℃的條件下對110晶向硅片進行濕法腐蝕。所述強堿溶液可以為KOH或NaOH溶液等。