一種制備垂直硅基三維結(jié)構(gòu)的方法
【專利摘要】一種制備垂直硅基三維結(jié)構(gòu)的方法，屬于濕法化學(xué)腐蝕制備三維結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，特點(diǎn)是在較低溫度下采用化學(xué)腐蝕的方法制備硅垂直三維結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)濕法化學(xué)方法制備三維結(jié)構(gòu)相比，實(shí)用性強(qiáng)，很好地解決了各種形狀三維結(jié)構(gòu)的陡直性問(wèn)題，不受圖形形狀和晶向的限制。在微傳感器和集成電路制造等領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】一種制備垂直硅基三維結(jié)構(gòu)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料和化學(xué)領(lǐng)域，特別是涉及硅基垂直三維結(jié)構(gòu)化學(xué)刻蝕的方法。
【背景技術(shù)】[0002]濕法化學(xué)刻蝕技術(shù)是硅微細(xì)加工技術(shù)中常用的技術(shù)，與干法刻蝕相比較，化學(xué)刻蝕技術(shù)的加工成本更為低廉，且制作工藝過(guò)程單間。但是這項(xiàng)技術(shù)存在橫向刻蝕問(wèn)題，很難加工出陡直的三維結(jié)構(gòu)，這限制了濕法刻蝕技術(shù)在硅基三維結(jié)構(gòu)加工中的應(yīng)用。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種硅基三維結(jié)構(gòu)化學(xué)刻蝕的方法。該方法可以實(shí)現(xiàn)周期性陡直三維結(jié)構(gòu)，不受圖形間距和形狀的限制。
[0003]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案:
[0004]本發(fā)明提供的垂直硅基三維結(jié)構(gòu)化學(xué)刻蝕方法，步驟包括:
[0005](I)光刻硅片，利用光刻機(jī)和圖形掩模將硅片進(jìn)行光刻。
[0006](2)配置腐蝕液:HF溶液與AgNO3摩爾濃度比5: 0.02。
[0007](3)腐蝕:將經(jīng)過(guò)常規(guī)RAC清洗后的光刻硅片放入在高壓反應(yīng)釜中，溶液體積達(dá)到總?cè)芰康?0%,在合適溫下腐蝕一定的時(shí)間。
[0008](4)后處理:腐蝕結(jié)束后的硅片經(jīng)去離子水沖洗后在質(zhì)量比為10% HF的溶液中浸泡I分鐘，取出硅片去離子水沖洗后放入質(zhì)量比為10%的KOH溶液中浸泡5-20分鐘，去離子水沖洗后烘干。
[0009]經(jīng)上述步驟后得到垂直的硅三維結(jié)構(gòu)。
[0010]本發(fā)明采用以下方法將得到的三維結(jié)構(gòu)產(chǎn)品利用掃描電子顯微鏡觀察分析產(chǎn)品的表面和斷面形貌，以檢查該產(chǎn)品的質(zhì)量。
[0011]該發(fā)明與傳統(tǒng)的濕法腐蝕技術(shù)相比較，主要有以下優(yōu)點(diǎn):
[0012]實(shí)用性強(qiáng):很好地解決了各種形狀三維結(jié)構(gòu)的陡直性問(wèn)題，不受圖形形狀和晶向的限制。
【具體實(shí)施方式】
[0013]硅三維結(jié)構(gòu)的具體制備條件如下:
[0014](I)硅片清洗:依次用丙酮超聲振蕩(室溫IOmin)、酒精超聲振蕩(室溫)lOmin、III號(hào)清洗液V(H2O2): (H2SO4) = I: 3沸騰lOmin，硅片用去離子水沖洗干凈后烘干。
[0015](2)生長(zhǎng)掩蔽層:將清洗過(guò)的硅片置于高溫氧化爐中干-濕-干法1080°C高溫氧化一層600nm左右的SiO2層,再低壓化學(xué)氣相沉積一層Si3N4掩蔽層。
[0016](3)光刻圖形:在硅片上旋涂BN-303負(fù)性光刻膠，經(jīng)前烘、曝光、顯影、蝕刻工藝，將圖形初步轉(zhuǎn)移到掩蔽層上。
[0017]4)深腐蝕:將光刻硅片放入帶有腐蝕液的高壓釜中，密封放入烘箱，合適的溫度下處理一定時(shí)間，硅片表面覆蓋著一層表面疏松的銀灰色金屬包覆物。獲得樣品后，首先采用王水V(HCl): (HN03) = 3: 1，加熱煮沸去除樣品中殘存的金屬包覆物及銀顆粒。[0018](5)后處理:然后在10% HF的溶液中泡10秒鐘去除自然氧化物，用去離子水沖洗后放入10% KOH溶液中浸泡，去除納米線結(jié)構(gòu)，N2吹干后利用掃描電子顯微鏡(JSM-6510)對(duì)樣品進(jìn)行 形貌分析。
【權(quán)利要求】
1.一種制備垂直硅基三維結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟: (1)光刻硅片，利用光刻機(jī)和圖形掩模將硅片進(jìn)行光刻。 (2)配置腐蝕液:HF溶液與AgNO3摩爾濃度比5: 0.02。 (3)腐蝕:將經(jīng)過(guò)常規(guī)RAC清洗后的光刻硅片放入在高壓反應(yīng)釜中，溶液體積達(dá)到總?cè)芰康?0%,在合適溫下腐蝕一定的時(shí)間。 (4)后處理:腐蝕結(jié)束后的硅片經(jīng)去離子水沖洗后在質(zhì)量比為10wt%HF的溶液中浸泡I分鐘，取出硅片去離子水沖洗后放入質(zhì)量比為IOwt %的KOH溶液中浸泡5-20分鐘，去離子水沖洗后烘干。經(jīng)上述步驟后可得到垂直的硅三維結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(2)中腐蝕液的使用，使用AgN03與HF混合液作為腐蝕液，AgN03溶液濃度可在0.01-0.025mol/L范圍內(nèi)調(diào)節(jié)
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于步驟(4)中用堿性腐蝕液去除圖形區(qū)硅納米線，留下側(cè)壁陡直的未被腐`蝕區(qū)，堿性腐蝕液濃度在10wt% -80wt%可調(diào)。
【文檔編號(hào)】C23F1/02GK103451654SQ201210181085
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月28日
【發(fā)明者】蔣玉榮, 秦瑞平, 楊海剛, 馬淑紅, 邊長(zhǎng)賢, 胡曉鋒, 宋桂林, 常方高 申請(qǐng)人:河南師范大學(xué)