[发明专利]一种基于SOI和电铸技术的金属纳米线阵及其制备方法

权利要求书

1.一种基于SOI和电铸技术的金属纳米线阵的制备方法，其特征在于：该方法的步骤如下：

步骤(1)选择双面抛光的SOI基片，将表面清洗干净；

步骤(2)在SOI的硅表面和掺杂硅表面分别沉积一层厚度为400～600nm的氮化硅薄膜；

步骤(3)在SOI下底面的氮化硅膜层上均匀涂覆一层厚度为1～2μm的光刻胶，光刻制作出腐蚀的开口区，并置于烘箱或热板进行坚膜；

步骤(4)以光刻胶为掩蔽层，采用干法刻蚀将开口区的氮化硅刻蚀完毕，露出下底面的硅表面；

步骤(5)以氮化硅为掩蔽层，采用湿法腐蚀将露出的下底面体硅腐蚀完毕，露出二氧化硅表面；

步骤(6)在SOI掺杂硅表面的氮化硅膜层上均匀涂覆光刻胶，用双面对准光刻系统确定图形区在湿法腐蚀的棱台面上，并通过光刻获得光刻胶图形；

步骤(7)采用干法刻蚀将光刻胶图形传递到SOI的掺杂层和二氧化硅层；

步骤(8)将具有纳米开孔的SOI器件置于电铸液里电铸，获得掺杂硅包裹的高深宽比亚波长金属线条；

步骤(9)采用干法刻蚀将氮化硅去除，并用氢氟酸溶液去除二氧化硅，完成金属纳米线阵的制备。

2.根据权利要求1所述的基于SOI和电铸技术的金属纳米线阵的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的SOI片是由底层单晶硅、中间层二氧化硅、顶层掺杂硅组成，底层厚度为300～450μm，中间层厚度为100～300nm，顶层是厚度为1～2μm的高浓度均匀掺杂的N型硅或P型硅，掺杂浓度为10¹⁵～10²⁰cm^-1。

3.根据权利要求1所述的基于SOI和电铸技术的金属纳米线阵的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的沉积法有磁控溅射法、气相沉积法。

4.根据权利要求1所述的基于SOI和电铸技术的金属纳米线阵的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中坚膜的温度为100～120℃，时间为10～20min。

5.根据权利要求1所述的基于SOI和电铸技术的金属纳米线阵的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中干法刻蚀可以为等离子刻蚀、离子束刻蚀、电感耦合等离子刻蚀。

6.根据权利要求1所述的基于SOI和电铸技术的金属纳米线阵的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)的体硅湿法腐蚀是采用KOH溶液，其重量比浓度为30～40wt％，腐蚀温度在50～60℃，并在超声波搅拌的条件下进行。

7.根据权利要求1所述的基于SOI和电铸技术的金属纳米线阵的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)的电子束光刻胶厚度为0.5～1μm。

8.根据权利要求1所述的基于SOI和电铸技术的金属纳米线阵的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)的光刻胶图形的半径为50～100nm，周期为500～700nm，深度为0.5～1μm。

9.根据权利要求1所述的基于SOI和电铸技术的金属纳米线阵的制备方法，其特征在于，所述步骤(7)的干法刻蚀可以为等离子刻蚀、离子束刻蚀、电感耦合等离子刻蚀。

10.根据权利要求1所述的基于SOI和电铸技术的金属纳米线阵的制备方法，其特征在于，所述步骤(7)的刻蚀掺杂硅层的厚度为1～2μm，刻蚀二氧化硅层的厚度为100～300nm。

11.根据权利要求1所述的基于SOI和电铸技术的金属纳米线阵的制备方法，其特征在于，所述步骤(8)的电铸金属可以为银、金或者铜。

12.根据权利要求1所述的基于SOI和电铸技术的金属纳米线阵的制备方法，其特征在于，所述步骤(8)的电铸金属长度为2～3μm，图形的半径为50～100nm，周期为500～700nm，深度为0.5～1μm。

13.根据权利要求1所述的基于SOI和电铸技术的金属纳米线阵的制备方法，其特征在于，所述步骤(9)的干法刻蚀可以为等离子刻蚀、离子束刻蚀或者电感耦合等离子刻蚀。

14.一种基于SOI和电铸技术的金属纳米线阵，其特征在于：该金属纳米线阵由权利要求1至12中任一项所述的方法加工制成。