[發明專利]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

• 申請號: 202010764389.2
• 申請日: 2020-08-02
• 公開（公告）號: CN111994867A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 王華兵;徐祖雨;陳士縣;田王昊;孫漢聰;吳培亨
• 申請（專利權）人: 南京大學;網絡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: 亳州速誠知識產權代理事務所(普通合伙) 34157
• 代理人: 劉佳

本發明公開了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，準備一片450微米厚2英寸的單拋100硅片和一塊有若干2微米寬度微橋結構的掩模版，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。本發明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，采用懸空掩模技術、角度蒸發生長薄膜法和反應離子刻蝕技術，制備出硅片上的納米溝道；通過紫外曝光雙層膠顯影得到光刻膠懸空微橋，再通過電子束蒸發角度生長鋁膜，得到鋁膜的納米間隙，最后使用鋁薄膜作為掩模，通過反應離子刻蝕技術刻蝕硅片，去除鋁膜后即可得到硅的納米溝道，同時這種方法可以實現大規模量化生產，價格低廉。

技術領域

本發明涉及電子通訊技術領域，特別涉及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。

背景技術

近年來，隨著微納科技的迅速發展，納米技術已經廣泛的應用于材料和制備、集成電路過程和計算機技術、航天與航空、以及生物技術等領域，其中納米溝道是一種極具有應用價值的納米結構，其溝道尺寸設計很多研究領域，比如小型化、集成化的高速電子器件，微流控或納流控芯片，半導體場效應晶體管以及超導約瑟夫森結的制備；這樣的納米溝道器件擁有高性能和低功耗的應用潛力，國內外眾多實驗室在此領域已經開展了大量的研究工作。

目前，納米溝道的制備主要依賴于具有納米分辨率的實驗設備，如聚焦離子束刻蝕、電子束光刻機和質子束直寫，但是其缺點是設備和維護費用昂貴，生產成本很高，不利于批量大規模生產，近年來，一些研究者利用特殊的加工技術可以制造納米溝道，主要報告高分子聚合物表面處理，納米壓印技術等等；這種方法成本較低，但是存在制備過程過于繁瑣，難于控制納米溝道尺寸等缺點。

如何高效率低成本的制備出尺寸可控的納米溝道仍然是現在研究領域的一個難題；因此，為了解決這一難題，針對以往納米溝道加工成本昂貴、實驗設備要求高、成產效率低等問題，所以我們提出了一種通過懸空掩模、角度生長薄膜法和反應離子刻蝕技術制備尺寸可控納米溝道的方法。

發明內容

本發明的主要目的在于提供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，主要解決以下技術問題：針對以往納米溝道加工成本昂貴、實驗設備要求高、成產效率低等問題，提出了一種通過懸空掩模、角度生長薄膜法和反應離子刻蝕技術制備尺寸可控納米溝道的方法。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：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：采用紫外曝光技術制備硅襯底上制備AZ5214+LOR10B光刻膠懸空掩模；

步驟二：角度蒸發法制備鋁膜納米間隙，其中，通過在電子束蒸發中利用角度蒸發鋁薄膜，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：反應離子刻蝕技術制備納米溝道，其中，通過對樣品進行反應離子刻蝕處理，其中鋁無法被反應離子束刻蝕可以很好的保護樣品，同時未被保護區域很好的刻蝕掉，形成深度可達1微米的納米溝道。

進一步的，所述步驟一中：采用紫外曝光技術制備硅襯底上制備AZ5214+LOR10B光刻膠懸空掩模：準備一片450微米厚2英寸的單拋100硅片和一塊有若干2微米寬度微橋結構的掩模版；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；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3mins；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。