CN103451654B - 一种制备垂直硅基三维结构的方法 - Google Patents
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Abstract
一种制备垂直硅基三维结构的方法，属于湿法化学腐蚀制备三维结构领域，特点是在较低温度下采用化学腐蚀的方法制备硅垂直三维结构，与传统湿法化学方法制备三维结构相比，实用性强，很好地解决了各种形状三维结构的陡直性问题，不受图形形状和晶向的限制。在微传感器和集成电路制造等领域具有很大的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及材料和化学领域，特别是涉及硅基垂直三维结构化学刻蚀的方法。
背景技术
湿法化学刻蚀技术是硅微细加工技术中常用的技术，与干法刻蚀相比较，化学刻蚀技术的加工成本更为低廉，且制作工艺过程简单 。但是这项技术存在横向刻蚀问题，很难加工出陡直的三维结构，这限制了湿法刻蚀技术在硅基三维结构加工中的应用。本发明所要解决的技术问题是：提供一种硅基三维结构化学刻蚀的方法。该方法可以实现周期性陡直三维结构，不受图形间距和形状的限制。
本发明解决其技术问题采用以下技术方案：
本发明提供的垂直硅基三维结构化学刻蚀方法，步骤包括：
(1)光刻硅片，利用光刻机和图形掩模将硅片进行光刻。
(2)配置腐蚀液：HF溶液与AgNO3摩尔浓度比5∶0.02。
(3)腐蚀：将经过常规RAC清洗后的光刻硅片放入在高压反应釜中，溶液体积达到总溶量的80％，在合适温下腐蚀一定的时间。
(4)后处理：腐蚀结束后的硅片经去离子水冲洗后在质量比为10％HF的溶液中浸泡1分钟，取出硅片去离子水冲洗后放入质量比为10％的KOH溶液中浸泡5-20分钟，去离子水冲洗后烘干。
经上述步骤后得到垂直的硅三维结构。
本发明采用以下方法将得到的三维结构产品利用扫描电子显微镜观察分析产品的表面和断面形貌，以检查该产品的质量。
该发明与传统的湿法腐蚀技术相比较，主要有以下优点：
实用性强：很好地解决了各种形状三维结构的陡直性问题，不受图形形状和晶向的限制。
具体实施方式
硅三维结构的具体制备条件如下：
(1)硅片清洗：依次用丙酮超声振荡(室温10min)、酒精超声振荡(室温)10min、III号清洗液V(H2O2)∶ (H2SO4)＝1∶3沸腾10min，硅片用去离子水冲洗干净后烘干。
(2)生长掩蔽层：将清洗过的硅片置于高温氧化炉中干-湿-干法1080℃高温氧化一层600nm左右的SiO2层，再低压化学气相沉积一层Si3N4掩蔽层。
(3)光刻图形：在硅片上旋涂BN-303负性光刻胶，经前烘、曝光、显影、蚀刻工艺，将图形初步转移到掩蔽层上。
4)深腐蚀：将光刻硅片放入带有腐蚀液的高压釜中，密封放入烘箱，合适的温度下处理一定时间，硅片表面覆盖着一层表面疏松的银灰色金属包覆物。获得样品后，首先采用王水V(HCl)∶(HNO3)＝3∶1，加热煮沸去除样品中残存的金属包覆物及银颗粒。
(5)后处理：然后在10％HF的溶液中泡10秒钟去除自然氧化物，用去离子水冲洗后放入10％KOH溶液中浸泡，去除纳米线结构，N2吹干后利用扫描电子显微镜(JSM-6510)对样品进行形貌分析。
Claims (1)
1.一种制备垂直硅基三维结构的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)光刻硅片，利用光刻机和图形掩模将硅片进行光刻，获得周期性图形区；
(2)配置腐蚀液：HF溶液与AgNO3摩尔浓度比5∶0.02；AgNO3 溶液浓度在0.01-0.025mol/L范围内调节；
(3)腐蚀：将经过常规RCA清洗后的光刻硅片放入在高压反应釜中，溶液体积达到总容量的80％，在合适温度下腐蚀一定的时间；
(4)后处理：腐蚀结束后的硅片经去离子水冲洗后在质量比为10wt％HF的溶液中浸泡1分钟，取出硅片去离子水冲洗后放入质量比为10wt％的KOH溶液中浸泡5-20分钟，去离子水冲洗后烘干；经上述步骤后可得到垂直的硅三维结构；
步骤(4)中用碱性腐蚀液去除图形区硅纳米线，留下侧壁陡直的未被腐蚀区。
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