[发明专利]一种在Si表面生成0‑50纳米任意高度纳米台阶的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米制备技术领域，涉及纳米结构的制备，具体涉及一种在Si表面生成0-50纳米任意高度纳米台阶的方法。

背景技术

纳米标准样的发展，已经进入100纳米以下的尺度。X和Y方向控制已经可以达到几纳米，但是Z方向的控制，有很大的随机性。不管采用聚焦离子束技术还是溅射沉积技术以及ICP工艺，得到的台阶结构高度都与设计偏差较大，同时表面粗糙度也较大。作为标准样，需要高度准确以及同时侧壁陡直。

原子层沉积技术是一种可以将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面的方法，可以精确控制Z方向的尺寸精度。对于采用ALD制备纳米台阶的方法，现在还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在Si表面生成0-50纳米任意高度纳米台阶的方法。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种在Si表面生成0-50纳米任意高度纳米台阶的方法，包括以下步骤：

（1）制备Al₂O₃薄膜：在Si基底上采用原子层沉积的方法制备Al₂O₃薄膜；

（2）图形转移：将设计好的纳米台阶平面图形采用光刻工艺，深紫外光曝光的方式，转移到Al₂O₃薄膜；

（3）湿法刻蚀：用蚀刻液腐蚀掉图形以外的Al₂O₃薄膜，去除掩蔽层，得到纳米台阶结构。

作为本发明的进一步优化方案，采用单面抛光<100>硅片作为Si基底，步骤（1）中制备Al₂O₃薄膜前，分别用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗Si基底，清洗干净后烘干。

作为本发明的进一步优化方案，步骤（1）在300℃温度下，以H₂O和三甲基铝为气相前驱体，H₂O和三甲基铝的脉冲时间为0.2秒，在两个脉冲间隔往反应室内通入惰性气体，对反应室进行净化，清洗净化时间为8秒，H₂O的载气流量为200sccm，三甲基铝的载气流量为150sccm。

作为本发明的进一步优化方案，步骤（2）具体方法为：采用EPG533光刻胶在Si基底表面匀胶后烘干；通过深紫外光曝光后，在NaOH溶液中显影；然后烘干，将纳米台阶平面图形转移到Al₂O₃薄膜。

作为本发明的进一步优化方案，步骤（3）具体方法为：采用HF、NH₄F和H₂O的混合液对带有纳米台阶平面图形Si基底进行腐蚀，将未被光刻胶掩蔽的Al₂O₃薄膜腐蚀掉，Al₂O₃薄膜被腐蚀干净后，用丙酮溶液去除光刻胶掩蔽层。

本发明首先采用原子逐层生长在Si基底上得到厚度精确可控的Al₂O₃薄膜，然后采用湿法刻蚀工艺，最终在Si表面得到纳米台阶结构。所得的纳米台阶具有表面粗糙度小，高度可控的特点，能够为纳米台阶样板的制备提供一个新的方法。

附图说明

图1为本发明纳米台阶制备方法的流程图；

图2为本发明制备的纳米台阶AFM光镜图；

图3为本发明制备的纳米台阶AFM扫描结果图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种在Si基底上生成Al₂O₃纳米台阶的方法，具体步骤如下：

硅片清洗：采用单面抛光<100>硅片作为Si基底1，溅射前，分别用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗十五分钟，然后烘干半小时。