本發(fā)明屬于微納制造與應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種孔制作方法，特別是涉及一種金屬孔可控制造方法。

背景技術(shù)：

金屬孔在催化、過濾、氣體傳感器以及生化檢測領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用價(jià)值。常見金屬孔制造方法有光刻與剝離法、聚焦離子束刻蝕法、納米球光刻法與模板法。其中，光刻與剝離方法適用于2μm以上金屬孔的制造，小尺寸金屬孔制造需要借助昂貴的電子束光刻才能實(shí)現(xiàn)。雖然聚焦離子束刻蝕方法適用范圍廣，可以在很小范圍內(nèi)刻蝕不同尺寸的納米孔。然而，在使用聚集離子束刻蝕金屬孔精度高，操作時(shí)需要找到需要刻蝕的位置后才可以通過調(diào)整象散、聚焦等復(fù)雜步驟才可以制造納米孔。對操作人員要求極高，嚴(yán)重降低制造效率。納米球光刻法與模板法涉及納米球轉(zhuǎn)移與模板制造，使得金屬孔制造工藝變得復(fù)雜。因此，研究新型金屬孔制造方法具有十分重要的意義。本發(fā)明將正對設(shè)計(jì)出一種金屬孔結(jié)構(gòu)以及如何制造的。這種工藝簡單、制造成本低的金屬孔制造方法，必將具有重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種金屬孔可控制造方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)不可行的弊端，同時(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)與mems技術(shù)相兼容，能有效降低制造工藝復(fù)雜程度問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種金屬孔可控制造方法，所述制作方法至少包括步驟：

1)提供一基板；

2)通過沉積方法在基板表面沉積金屬薄膜；

3)設(shè)定金屬孔區(qū)域；

4)利用離子束輻照已經(jīng)設(shè)定的金屬孔區(qū)域中的金屬薄膜，刻蝕出金屬孔；

可選地，所述步驟1)中基板可以是陶瓷、砷化鎵、碳化硅、氮化硅、氧化鋁、氧化硅、硅、鍺或鍺硅。

可選地，其特征在于：所述步驟2)中沉積金屬薄膜的工藝可以是物理氣相沉積(pvd)、化學(xué)氣相沉積(cvd)或者是電鍍。沉積的金屬可以是金、銅、鉑、鋁、鈦、鎢、鎳、鉻、錫、鋅以及組成的多層金屬薄膜，金屬薄膜的厚度區(qū)間為5～800nm。

可選地，所述步驟3)設(shè)定金屬孔區(qū)域。通過光刻暴露出金屬納米孔區(qū)域，區(qū)域面積范圍在100nm²～1cm²。金屬孔區(qū)域也可是不同尺寸范圍的納米、微米圖形組成規(guī)則、或者不規(guī)格圖形，或者是多個(gè)圖形組成圖形陣列。

可選地，所述步驟4)離子束輻照已經(jīng)設(shè)定的金屬孔區(qū)域中的金屬薄膜，在離子束刻蝕金屬的同時(shí)，由于去濕潤效應(yīng)出現(xiàn)金屬孔。金屬孔的直徑范圍為1nm～50μm。

如上所述，本發(fā)明提供一種金屬孔可控制造方法。包括：首先提供一基板。通過沉積的方法，在基體表面沉積金屬薄膜。接著，設(shè)定金屬孔區(qū)域。最后，通過離子束輻照已經(jīng)設(shè)定的金屬孔區(qū)域中的金屬薄膜，在去濕潤效應(yīng)的作用下，刻蝕出金屬孔。

本發(fā)明中金屬孔位置可控，解決了前人金屬孔制造遇到的面積可控制造問題，有利于固態(tài)孔傳感器的大規(guī)模集成制造與應(yīng)用。相比較傳統(tǒng)制造技術(shù)中的金屬孔位置控制方法，本發(fā)明提出的基于光刻方法控制金屬納米孔區(qū)域和離子束輻照與去濕潤效應(yīng)制造金屬孔的方法更為簡單、高效。

附圖說明

圖1顯示為本發(fā)明金屬孔可控制造方法的工藝流程圖。

圖2顯示為本發(fā)明所需的基板示意圖。

圖3顯示為本發(fā)明金屬孔可控制造方法步驟2)中呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4～5顯示為本發(fā)明金屬孔可控制造方法步驟3)中呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6～7顯示為本發(fā)明金屬孔可控制造方法步驟4)中呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8顯示為本發(fā)明制造出的金屬孔sem實(shí)物圖。

元件標(biāo)號(hào)說明

s1～s4步驟

1基板

2金屬薄膜

20金屬孔

3光刻膠

30金屬孔區(qū)

具體實(shí)施方式

以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。

請參閱附圖1至圖8。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種金屬孔可控制造方法，所述制作方法至少包括以下步驟：

s1，提供一基板；

s2，通過沉積方法在基板表面沉積金屬薄膜；

s3，設(shè)定金屬孔區(qū)域；

s4，離子束輻照金屬薄膜，刻蝕出金屬孔；

下面結(jié)合具體附圖對本發(fā)明金屬孔可控制造方法作詳細(xì)的介紹。

首先執(zhí)行步驟s1，提供一基板1，基板可以基板可以是陶瓷、砷化鎵、碳化硅、氮化硅、氧化鋁、氧化硅、硅、鍺或鍺硅。本實(shí)施例中，基板是的厚度為430μm的單晶硅片，如圖2所示。

然后執(zhí)行步驟s2，采用沉積工藝在所述基板1表面分別沉積金屬薄膜2，金屬可以是金、銅、鉑、鋁、鈦、鎢、鎳、鉻、錫、鋅以及組成的多層金屬薄膜，金屬薄膜的厚度區(qū)間為5～800nm。沉積金屬薄膜的工藝可以是物理氣相沉積(pvd)、化學(xué)氣相沉積(cvd)或者是電鍍。本實(shí)施例中，沉積金屬薄膜的工藝為物理氣相沉積，上述金屬納米薄膜2為銅薄膜，其厚度為100nm,也可以是200nm，300nm，400nm，500nm，600nm，700nm或者800nm以及選擇要求范圍內(nèi)的其他厚度，請參閱附圖3所示。

接著執(zhí)行步驟s3，設(shè)定金屬孔區(qū)域。在所述金屬薄膜2表面上涂敷光刻膠3，如圖4所示。之后通過光刻圖形化得到所述金屬孔區(qū)30，如圖5所示。所述金屬孔區(qū)30的面積范圍在100nm²～1cm²。所述金屬孔區(qū)域30也可是不同尺寸范圍的納米、微米圖形組成規(guī)則、或者不規(guī)格圖形，或者是多個(gè)圖形組成圖形陣列。本實(shí)施例中，所金屬納米孔區(qū)域30的尺寸為三個(gè)12μm×15μm長方形組成的陣列。

最后執(zhí)行步驟s4，采用離子束輻照所述金屬孔區(qū)30,刻蝕所述金屬孔區(qū)30的金屬，去除所述光刻膠3之后，得到金屬孔，如圖6～7所示。金屬孔直徑范圍為1nm～50μm?？梢允褂胓a⁺,ar⁺或者h(yuǎn)e⁺作為刻蝕離子源，輻照工作電壓為10～30kev,輻照為1.1pa～10μa,輻照時(shí)間為100ms～300s。本實(shí)施例中，使用ga⁺作為輻照離子源，輻照工作電壓為30kev,輻照為10na,輻照時(shí)間為60s，得到金屬孔20，圖8所示(金屬納米孔區(qū)30的一個(gè)圖形區(qū)域sem)。

綜上所述，本發(fā)明提供的一種金屬孔可控制造方法，解決了前人制造金屬孔遇到位置控制、高成本、低效的難題。且本發(fā)明提出的金屬孔制造方法有利于固態(tài)孔傳感器的大規(guī)模集成制造與應(yīng)用。此外，本發(fā)明工藝簡單、制造成本低、與mems工藝的完全兼容使其有較好的擴(kuò)展性和較廣的使用范圍。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。