[发明专利]一种在（111）型硅片上制作单晶硅纳米长针尖的方法

权利要求书

1.一种在（111）型硅片上制作单晶硅纳米长针尖的方法，其特征在于，所述方法至少包括以下步骤：

1）提供一（111）型硅片，于该硅片表面制作至少具有3个两两相邻的刻蚀窗口的掩膜图形；

2）采用ICP干法刻蚀工艺，将各该刻蚀窗口下方的硅片刻蚀至一预设深度；

3）对各该刻蚀窗口下方的硅片进行各向异性湿法腐蚀，形成上下表面为六边形的多个腐蚀槽，且相邻的3个腐蚀槽的交界处形成由上锥部、下锥部及连接部组成的沙漏结构；

4）采用自限制氧化工艺对上述所得结构进行热氧化，使所述沙漏结构的连接部逐渐氧化以于其内部形成硅纳米线结构，且使所述上锥部、下锥部表面逐渐氧化以分别于所述上锥部及下锥部内部形成藉由所述硅纳米线结构连接的上硅锥体结构及下硅锥体结构；

5）去除所述连接部、上锥部及下锥部表面的氧化硅，形成藉由所述硅纳米线结构连接的上硅锥体结构及下硅锥体结构；

6）去除所述上硅锥体结构，形成下硅锥体结构及硅纳米线结构相连的单晶硅纳米长针尖。

2.根据权利要求1所述的在（111）型硅片上制作单晶硅纳米长针尖的方法，其特征在于：

步骤3）中相邻的两个腐蚀槽之间具有与所述沙漏结构相连的薄壁结构；步骤4）在进行自限制氧化工艺时还同时将所述薄壁结构氧化成氧化硅；步骤5）中在去除氧化硅时还同时将所述薄壁结构去除。

3.根据权利要求2所述的在（111）型硅片上制作单晶硅纳米长针尖的方法，其特征在于：所述薄壁结构与所述硅片上表面的夹角为69.5°~71.5°。

4.根据权利要求1所述的在（111）型硅片上制作单晶硅纳米长针尖的方法，其特征在于：相邻的两个刻蚀窗口之间的最小距离为1μm~100μm。

5.根据权利要求1所述的在（111）型硅片上制作单晶硅纳米长针尖的方法，其特征在于：所述预设深度为100nm~100μm。

6.根据权利要求1所述的在（111）型硅片上制作单晶硅纳米长针尖的方法，其特征在于：步骤4）中，各向异性湿法腐蚀的时间为10分钟~100小时。

7.根据权利要求1所述的在（111）型硅片上制作单晶硅纳米长针尖的方法，其特征在于：所述六边形的每个内角均为120°，各边均沿<110>晶向，各该腐蚀槽的侧壁均在{111}晶面族内。

8.根据权利要求1所述的在（111）型硅片上制作单晶硅纳米长针尖的方法，其特征在于：步骤4）所述的硅纳米线结构的直径为10~100nm，长度为0.1~100μm。

9.根据权利要求1所述的在（111）型硅片上制作单晶硅纳米长针尖的方法，其特征在于：步骤6）采用聚焦离子束切割工艺以预设角度将所述硅纳米线结构截断后将所述上硅锥体结构去除。

10.根据权利要求1所述的在（111）型硅片上制作单晶硅纳米长针尖的方法，其特征在于：步骤6）采用超声波截断所述硅纳米线结构后将所述上硅锥体结构去除。

11.根据权利要求1所述的在（111）型硅片上制作单晶硅纳米长针尖的方法，其特征在于：步骤6）先将所述上锥体结构表面粘附于一贴膜，然后揭去贴膜使所述硅纳米线结构截断，并同时去除所述上硅锥体结构。