[发明专利]一种制备周期性V形纳米硅槽的倍频方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米结构制备和应用技术领域，尤其涉及一种制备周期性V形纳米硅槽的倍频方法。

背景技术

纳米加工技术是纳米技术中最重要的基础技术，半导体纳米器件技术的发展很大程度上依赖于微纳米加工技术的不断进步。纳米加工技术的主要研究内容是制备加工特征尺寸为0.1~100nm范围的纳米结构，以期获得一定的小尺寸效应。

在现有的纳米制造技术中，光学光刻技术仍然是当前光刻的主流技术，其性能稳定、技术成熟、成本低廉，但由于存在光刻板衍射等限制，最小线宽很难继续做小。纳米光刻技术中，电子束曝光、聚焦离子束曝光、纳米压印以及激光干涉曝光均可以制作纳米尺度的图形或微结构，但是它们受各自设备的技术限制，很难进一步提升图形制备的精度。

因此为了适应小尺寸纳米器件的制作，迫切需要寻找一种简单实用、高效率、低成本的提升纳米制备精度的技术。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提出一种制备周期性V形纳米硅槽的倍频方法，以得到线宽精度更高的倍频V形纳米硅槽衬底。

为了解决上述问题，本发明提供一种制备周期性V形纳米硅槽的倍频方法，包括如下步骤：

步骤1，在硅（Si）衬底上沉积二氧化硅（SiO₂）掩膜层；

步骤2，在所述SiO₂掩膜层之上旋涂光刻胶，制备周期性纳米光刻胶光栅图形；

步骤3，采用干法刻蚀技术将该光刻胶光栅图形转移至SiO₂掩膜层，同时在刻蚀过后的Si层上留下可充当刻蚀掩膜作用的氟碳基有机聚合物层；

步骤4，将步骤3得到的衬底放入腐蚀液进行腐蚀，将光刻胶光栅图形倍频转移至Si层上；

步骤5，利用氢氟酸溶液去除SiO₂掩膜层，采用干法刻蚀技术去除氟碳基有机聚合物层，得到清洁的倍频V形纳米硅槽衬底。

优选地，上述方法还具有以下特点：

在所述步骤1中，采用如下方式之一在Si衬底上沉积SiO₂掩膜层：

化学气相沉积、物理气相沉积、溅射法、电子束沉积、氢化物气相沉积、热氧化法。

优选地，上述方法还具有以下特点：

在所述步骤2中，采用如下方式之一制备周期性纳米光刻胶光栅图形：

电子束曝光、聚焦离子束曝光、纳米压印、激光干涉曝光等。

优选地，上述方法还具有以下特点：

在所述步骤3中，所采用的干法刻蚀技术为反应离子刻蚀或感应耦合等离子体刻蚀，刻蚀气体为三氟化碳（CF₃）和氩（Ar）的混合气体。

优选地，上述方法还具有以下特点：

所述腐蚀液为氢氧化钾溶液。

优选地，上述方法还具有以下特点：

在所述步骤4中，腐蚀的温度为30~70℃，腐蚀的时间为1~10分钟，所述腐蚀液为质量分数为13%的氢氧化钾溶液。

优选地，上述方法还具有以下特点：

在所述步骤5中，所采用的干法刻蚀技术为反应离子刻蚀或感应耦合等离子体刻蚀，刻蚀气体为氧气（O₂）或氯气（Cl₂）。

优选地，上述方法还具有以下特点：

所述硅衬底为N型硅（100）衬底。

本发明具有如下优点：

1、本发明所制备的V形纳米硅槽的周期可以通过干湿法刻蚀的倍频技术减小一倍，使得V形纳米硅槽的线宽降低一倍，提升纳米光刻技术的图形制备精度。

2、所制成的V形纳米硅槽，尺寸均一，与各种纳米光刻技术兼容。

3、本发明的周期倍频方法简单实用，成本低廉，兼顾科研和生产的需求。

4、本发明制备的V形纳米硅槽适用于硅基量子线，硅基光纤阵列等器件的制备，可应用于硅基光电子技术领域。

附图说明

图1是本发明实施例的旋涂完光刻胶后的衬底剖面示意图；

图2是本发明实施例的衬底经纳米光刻后形成光刻胶光栅图形后的剖面示意图；

图3是本发明实施例的以光刻胶为掩膜，利用干法刻蚀技术将图形转移至SiO₂掩膜层上，并在刻蚀过后的Si层上留下可充当刻蚀掩膜作用的氟碳基有机聚合物层的剖面示意图；