[發明專利]一種刻蝕方向可控的硅納米孔結構制作方法

有效

• 申請號: 201811394245.1
• 申請日: 2018-11-21
• 公開（公告）號: CN109437095B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 袁志山;冷夕杜;王成勇
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B81B1/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

一種刻蝕方向可控的硅納米孔結構制作方法，其中，包括如下步驟：S1.提供一硅片為基板，一可轉移的通孔陽極氧化鋁(Anodic Aluminum Oxide，AAO)薄膜，將AAO薄膜轉移到基板上表面；S2.在AAO薄膜上沉積一層金屬納米薄膜；S3.用聚乙二醇在真空狀態下對基板上表面的AAO薄膜進行縮孔；S4.在縮孔后的AAO薄膜上沉積一層磁性金屬薄膜；S5.將基板放入磷酸溶液中，對AAO薄膜進行擴孔；S6.對擴孔后的AAO薄膜進行金屬沉積，金屬種類與步驟S2中相同；S7.去掉AAO薄膜，在基板表面得到分布均勻的金屬納米顆粒陣列S8.使用雙氧水、氫氟酸配置成的刻蝕液體，輔助上述金屬納米顆粒刻蝕得到垂直基板的納米孔；S9.在刻蝕反應裝置外部添加磁場裝置，控制金屬納米顆粒刻蝕得到方向多變的硅納米孔結構。

技術領域

本發明涉及微納器件制備與應用技術領域，更具體地，涉及一種刻蝕方向可控的硅納米孔結構制作方法。

背景技術

近年來，隨著科學家們在生物分子篩選、基因測序等方面研究的越來越受關注，固態納米孔陣列傳感器也成為生物學科研工具中的重要器件。其中納米孔陣列是生物分子篩選器件的核心功能單元，固態納米孔的制造直接關系到檢測系統的性能指標。現有的固態納米孔結構都是單方向的納米孔，其制造方法都是借助于納米級加工工具，如聚焦離子束(Focused Ion Beam,FIB)、透射電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope，TEM)等，不僅制造成本高，制造過程中孔的形成方向不能改變而且受到設備腔體的限制、制造效率低。因此，現有方法約束了固態納米孔陣列的制造與應用。如何實現低成本、高效、多樣式的固態納米孔陣列的制造，是納米孔生物分子篩選技術向微納制造技術提出嚴峻的挑戰。因此，研究新型固態納米孔陣列制造方法具有十分重要的意義。

發明內容

本發明為克服上述現有技術中的至少一種缺陷，提供一種刻蝕方向可控的硅納米孔結構制作方法。本發明在納米孔制作過程中能控制納米孔的刻蝕方向，從而得到不同方向刻蝕的硅納米孔結構，用于解決現有技術不可行的弊端，同時實現有效降低制造工藝復雜程度的問題，工藝簡單、制造成本低。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種刻蝕方向可控的硅納米孔結構制作方法，其中，包括如下步驟：

S1.提供一硅片為基板，一可轉移的通孔陽極氧化鋁(Anodic Aluminum Oxide，AAO)薄膜，將AAO薄膜轉移到基板上表面；

S2.在AAO薄膜上沉積一層金屬納米薄膜；

S3.用聚乙二醇在真空狀態下對基板上表面的AAO薄膜進行縮孔；

S4.在縮孔后的AAO薄膜上沉積一層磁性金屬薄膜；

S5.將基板放入磷酸溶液中，對AAO薄膜進行擴孔；

S6.對擴孔后的AAO薄膜進行金屬沉積，金屬種類與步驟S2中相同；

S7.去掉AAO薄膜，在基板表面得到分布均勻的金屬納米顆粒陣列；

S8.使用雙氧水、氫氟酸配置成的刻蝕液體，輔助上述金屬納米顆粒刻蝕得到垂直基板的納米孔；

S9.在刻蝕反應裝置外部添加磁場裝置，對金屬納米顆粒產生方向可變的磁力，控制金屬納米顆粒刻蝕得到方向多變的硅納米孔結構。

進一步的，所述步驟S1中，采用N型100晶向硅片為基板，其厚度為0.1～10mm；AAO薄膜用超薄通孔可轉移型薄膜，其厚度為20nm～800μm，并且薄膜厚度和薄膜孔直徑比為1:3或1:6，薄膜孔直徑與孔間隙之比為1:3；將AAO薄膜轉移到基板上表面的轉移方法為直接將AAO薄膜固定在基板上表面，或者在丙酮溶液中將AAO薄膜轉移到基板上表面。