[發(fā)明專利]一種基于懸空掩模和生長薄膜法制備大面積可控納米溝道的方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010764389.2 | 申請日： | 2020-08-02 |
| 公開（公告）號： | CN111994867A | 公開（公告）日： | 2020-11-27 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王華兵;徐祖雨;陳士縣;田王昊;孫漢聰;吳培亨 | 申請（專利權(quán)）人： | 南京大學(xué);網(wǎng)絡(luò)通信與安全紫金山實驗室 |
| 主分類號： | B82B3/00 | 分類號： | B82B3/00;B81C1/00;B82Y40/00 |
| 代理公司： | 亳州速誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34157 | 代理人： | 劉佳 |
| 地址： | 210023 江蘇*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 懸空 生長 薄膜 法制 大面積 可控 納米 溝道 方法 | ||
1.一種基于懸空掩模和生長薄膜法制備大面積可控納米溝道的方法，其特征在于，包括如下的步驟：
步驟一：采用紫外曝光技術(shù)制備硅襯底上制備AZ5214+LOR10B光刻膠懸空掩模；
步驟二：角度蒸發(fā)法制備鋁膜納米間隙，其中，通過在電子束蒸發(fā)中利用角度蒸發(fā)鋁薄膜，通過剝離可以得到由鋁膜形成的一個納米間隙掩模層；
步驟三：反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)制備納米溝道，其中，通過對樣品進行反應(yīng)離子刻蝕處理，其中鋁無法被反應(yīng)離子束刻蝕可以很好的保護樣品，同時未被保護區(qū)域很好的刻蝕掉，形成深度可達1微米的納米溝道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于懸空掩模和生長薄膜法制備大面積可控納米溝道的方法，其特征在于：步驟一中，通過在硅襯底使用雙層光刻膠AZ5214+LOR10B通過紫外曝光進行光刻，在基底上刻出0.5微米-2微米之間懸空光刻膠微橋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于懸空掩模和生長薄膜法制備大面積可控納米溝道的方法，其特征在于：納米間隙的尺寸可以通過改變電子束蒸發(fā)的角度來控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于懸空掩模和生長薄膜法制備大面積可控納米溝道的方法，其特征在于：所述步驟一中硅片的清洗步驟是依次通過丙酮浸泡100W超聲功率超聲清洗5分鐘、無水乙醇浸泡100W超聲功率超聲清洗5分鐘，超聲結(jié)束采用去離子水沖洗，用氮氣槍吹干，并采用110度烘烤3分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于懸空掩模和生長薄膜法制備大面積可控納米溝道的方法，其特征在于：所述步驟一中，在清洗后的硅片表面上首先旋涂一層LOR10B底層膠，在硅片上滴上LOR10B使膠能夠完全覆蓋在硅片上，在600r/s的條件下旋涂10s,然后在4000r/s的條件下旋涂50s，將旋涂好有LOR10B底層膠的硅片置于150℃的熱板上烘烤5mins，去除光刻膠里的溶劑，
接著再旋涂一層AZ5214頂層光刻膠，旋涂條件與LOR10B的條件一致，將旋涂好有AZ5214+LOR10B雙層膠的硅片置于90℃的熱板上烘烤。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于懸空掩模和生長薄膜法制備大面積可控納米溝道的方法，其特征在于：所述步驟一中，涂膠完成后，將硅片置于光刻機中，掩模版間隙對準在硅片中間位置，進行接近式紫外曝光；曝光結(jié)束，對樣品進行顯影，顯影時AZ1500和LOR10B同時進行，LOR10B的溶解會使下層膠形成倒角形狀，控制LOR10B的溶解時間，可以使光刻微橋下層膠LOR10B被完全挖空而不破壞上層光刻膠AZ5214，從而形成AZ5214光刻膠懸空微橋。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于懸空掩模和生長薄膜法制備大面積可控納米溝道的方法，其特征在于：所述步驟二中，以懸空微橋為轉(zhuǎn)軸中心方向?qū)⒉襟E一中光刻好的樣品傳到電子束蒸發(fā)儀器內(nèi)，待真空腔室壓強至1×10-5Pa以上，將樣品以光刻膠微橋為中心順時針旋轉(zhuǎn)角度θ蒸鍍鋁膜20nm，然后將樣品角度回正后逆時針旋轉(zhuǎn)角度θ蒸鍍鋁膜20nm；
蒸鍍完畢后需要將樣品進行剝離，剝離完成后用無水乙醇清洗掉表面的N-甲基吡咯烷酮，然后用氮氣槍吹干即可在硅片上得到鋁膜納米間隙。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于懸空掩模和生長薄膜法制備大面積可控納米溝道的方法，其特征在于：所述步驟二中可以通過控制微橋的寬度和蒸發(fā)角度θ來控制鋁膜納米間隙的寬度，其中w為微橋?qū)挾龋?Italic>h為底層膠LOR10B的厚度，則鋁膜中間形成的間隙寬度d由下式計算得到:
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于懸空掩模和生長薄膜法制備大面積可控納米溝道的方法，其特征在于：所述步驟三中，將步驟二中得到的有鋁膜納米間隙的硅片置于反應(yīng)離子刻蝕腔室中，待真空抽至5×10-4Pa以上后，朝腔室內(nèi)通入反應(yīng)氣體CF4，氣體流量為50sccm, 工作射頻功率為100 W，工作氣壓為5 Pa。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于懸空掩模和生長薄膜法制備大面積可控納米溝道的方法，其特征在于：所述步驟三中刻蝕硅的速率為200 nm/min，經(jīng)過5 mins的反應(yīng)離子刻蝕后，刻蝕出厚度為1微米的納米溝道。
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