[发明专利]纳米刻蚀印章及利用其进行纳米刻蚀的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体行业微加工技术领域，尤其涉及一种纳米刻蚀印章及利用其进行纳米刻蚀的方法。

背景技术

在硅表面进行微纳图形转移是半导体加工技术中的核心工艺之一。将预先定义好的图形以一定的厚度转移到硅片表面上，可充分利用硅的半导体电学性质、机械性能以及化学特性实现微纳结构的特殊功能。

一般通过干法刻蚀和湿法腐蚀两种手段来实现硅表面的图形加工。通过光刻等手段在硅片表面定义出图形化的掩模，然后通过掩模的抗刻蚀或抗腐蚀能力实现在硅表面的图形转移。通过控制反应的时间来控制刻蚀的深度，最终实现深度可控的硅上微纳结构的制备。干法刻蚀和湿法刻蚀的缺点在于这两种方法都要事先定义掩模，且图形转移成功后，掩模需要及时去除，是一种一次性使用的图形化结构，使用效率低，且需要多次借助光刻，电子束曝光等手段形成掩模图形，工艺复杂，效率低。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种纳米刻蚀印章及利用其进行纳米刻蚀的方法。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种纳米刻蚀印章。该纳米刻蚀印章包括：印章体，其底面具有待加工纳米图形的反相图形；保护层，至少形成于印章体与腐蚀液接触部分的表面，其材料为抗腐蚀液的材料；以及金属催化层，至少形成于反相图形与待刻蚀衬底接触部分的保护层上，其材料为可催化腐蚀液与待刻蚀衬底反应的材料。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种利用上述的纳米刻蚀印章进行纳米刻蚀的方法。该方法包括：配置待刻蚀衬底的腐蚀液；将待刻蚀衬底平浸入腐蚀液中；将纳米刻蚀印章压在待刻蚀硅片上，纳米刻蚀印章的金属催化层与待刻蚀衬底的表面相接触；以及刻蚀待刻蚀衬底至预设深度，将纳米刻蚀印章和待刻蚀衬底从腐蚀液中取出。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明纳米刻蚀印章及利用其进行纳米刻蚀的方法具有以下有益效果：

(1)在印章体上预先制备好了需要的纳米结构，通过金属催化腐蚀的手段可以直接将图形转移到衬底表面，图形化过程简单，无需附加掩模层，简化了纳米结构制备的工艺流程；

(2)将金属催化层固定在印章体上，腐蚀过程结束后，金属催化层没有损耗，仍可以继续腐蚀其他批次的片表面，具有循环多次使用的优势；

(3)印章体由磁性材料构成，可由外部磁场提供接触压力，保证了纳米结构制备过程中的稳定性。

附图说明

图1为依照本发明实施例的纳米刻蚀印章的立体图和截面图；

图2为依照本发明实施例的纳米刻蚀方法的流程图。

【本发明主要元件符号说明】

10-印章体；          20-保护层；

30-金属催化层。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。此外，以下实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

本发明纳米刻蚀印章将金属催化层通过保护层固定在含有纳米结构一侧的印章体上。基于金属催化腐蚀的原理，在腐蚀液的环境中，凸出部分的金属催化层与硅片接触，在金属催化层与硅接触的界面，硅中的电子易被某些贵金属原子获取，并最终传递到腐蚀液中，对应的硅原子被腐蚀液消耗，经历一段反应时间后，可形成一定深度的硅结构。

在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种用于硅片表面纳米结构制备的纳米刻蚀印章。如图1所示，该纳米刻蚀印章包括：印章体10，其底面具有待加工纳米图形的反相图形；保护层20，至少形成于所述印章体10与腐蚀液接触部分的表面，为抗硅腐蚀液的材料；金属催化层30，至少形成于所述反相图形与待刻蚀硅片接触部分的保护层上，可催化腐蚀液与待刻蚀衬底反应的材料，例如是贵金属材料。

以下分别对本实施例硅刻蚀印章的各个组成部分进行详细说明。