[发明专利]倒漏斗形硅基实心微针阵列的制备方法

权利要求书

1.一种倒漏斗形硅基实心微针阵列的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)选取(100)晶面、双面抛光单晶硅片，在单晶硅片的正面沉积正面氮化硅保护膜，在单晶硅片的反面沉积反面氮化硅保护膜，正面氮化硅保护膜和反面氮化硅保护膜采用低压化学气相沉积工艺沉积在单晶硅片上；

2)在正面氮化硅保护膜上旋涂光刻胶，利用光刻工艺将掩模板图形转移到光刻胶上，掩膜板的图形为阵列状的圆形斑点，光刻后的光刻胶形成阵列状的圆形遮挡胶膜遮挡其下方的氮化硅保护膜；

3)干法刻蚀掉暴露在遮挡胶膜外的正面氮化硅保护膜，露出单晶硅片；

4)利用电感耦合等离子体刻蚀系统，采用深硅刻蚀Bosch工艺，对步骤3) 露出的单晶硅片进行各向异性刻蚀，在单晶硅片上刻蚀出阵列状的圆柱体；

5)去除单晶硅片和正面氮化硅保护膜上遮挡胶膜；

6)利用酸性腐蚀液对步骤5) 后的单晶硅片进行各向同性湿法腐蚀，得到微针阵列，酸性腐蚀液为体积比为8:1:1的70％的HNO₃、49％的HF和100％的HAc的混合液。

2.如权利要求1所述的一种倒漏斗形硅基实心微针阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤1) 中，单晶硅片为N型，电阻率范围为1-10Ω·cm，厚度为700±10μm；

正面氮化硅保护膜和反面氮化硅保护膜都为500nm厚。

3.如权利要求2所述的一种倒漏斗形硅基实心微针阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤2) 中，旋涂光刻胶的转速为2500r/min，时间40s，光刻胶膜厚度10.6微米；然后，将单晶硅片在95℃环境中前烘10min，待单晶硅片自然冷却后进行掩模图形光刻，曝光130s，剂量为1539mJ/cm²，然后在浓度为2.38％的NMD-W显影液中显影10min，用去离子水冲洗1min，再在100℃环境中坚膜15min，把掩模板图形转移到光刻胶上；

掩膜板的图形的圆形斑点的直径为200μm，相邻的圆形斑点的圆心间距为500μm。

4.如权利要求3所述的一种倒漏斗形硅基实心微针阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤3) 中，采用反应离子刻蚀机进行干法刻蚀，功率为100W，CHF₃气流量为100sccm，真空度为2.5Pa，刻蚀时间108min。

5.如权利要求4所述的一种倒漏斗形硅基实心微针阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤4) 中，电感耦合等离子体刻蚀系统功率为1000W，刻蚀与钝化时间7s/4s为一个循环，刻蚀速率为0.42μm/循环，单晶硅片与遮挡胶膜抗刻蚀比为42:1。

6.如权利要求5所述的一种倒漏斗形硅基实心微针阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤5) 中，将步骤4) 得到的单晶硅片用丙酮浸泡并超声10min，再用酒精浸泡并超声10min，去离子水冲洗5min，氮气吹干，再在100℃环境中干燥10min。

7.如权利要求1所述的一种倒漏斗形硅基实心微针阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤6) 中，湿法腐蚀在冰水混合物槽中进行，并采用磁力搅拌，腐蚀时间为20min。