[发明专利]水平纳米通道阵列、微纳流控芯片及其制作方法

权利要求书

1.一种水平纳米通道阵列的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：在衬底上形成图形化的掩膜层，其中，所述掩膜层由下至上包括氧化硅层和氮化硅层；

步骤2：以图形化的掩膜层为掩膜，对衬底重复交替进行各向异性刻蚀、氧化和各向同性刻蚀形成若干个扇贝状柱；

步骤3：利用自限制氧化，在扇贝状柱上形成水平纳米线阵列，其中，单个水平纳米线的截面形状为圆形或者椭圆形；

步骤4：对衬底的被刻蚀区域进行填充；

步骤5：采用湿法腐蚀释放水平纳米线阵列，形成水平纳米通道阵列。

2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤1包括如下子步骤：

子步骤111：在衬底上形成掩膜层；

子步骤112：对掩膜层采用电子束光刻形成图形化。

3.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤1包括如下子步骤：

子步骤121：在衬底上依次形成氧化硅层和硅层；

子步骤122：对硅层进行各向异性刻蚀，形成硅台阶；

子步骤123：在具有硅台阶的氧化硅层上形成氮化硅层；

子步骤124：采用自对准刻蚀，形成氮化硅侧墙；

子步骤125：采用湿法腐蚀依次去除硅台阶和裸露的氧化硅层，形成图形化的掩膜层；

其中，硅层为多晶硅层或者非晶硅层；

其中，所述图形化的掩膜层的结构包括多个阵列的长方体，单个长方体的宽度为10nm～500nm。

4.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤2中，单个周期的各向异性刻蚀、氧化和各向同性刻蚀，具体包括如下子步骤：

子步骤211：去除衬底表面的氧化层；

子步骤212：采用各向异性刻蚀在衬底上形成垂直部；

子步骤213：氧化垂直部的表面形成保护层；

子步骤214：去除衬底表面的保护层；

子步骤215：采用各向同性刻蚀在衬底上形成内凹部；

子步骤216：氧化内凹部的表面；

其中，各向异性刻蚀具体为：上射频功率为500W～5000W，下射频功率为10W～200W；采用氟基气体进行刻蚀；刻蚀时间为1s～100s；

其中，各向同性刻蚀具体为：只开启上射频源，上射频功率为500W～5000W；采用氟基气体进行刻蚀；刻蚀时间为1s～100s；

其中，氧化具体为：只开启上射频源，上射频功率为500W～5000W；采用O₂和氟基气体进行氧化；氧化时间为1s～100s；

其中，氟基气体包括CF₄、CHF₃或者SF₆。

5.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤2中，对衬底进行刻蚀形成若干个扇贝状柱的具体步骤为，采用博世工艺对衬底进行刻蚀形成若干个扇贝状柱；

其中，博世工艺具体为采用C₄F₈和SF₆气体对衬底重复交替进行沉积和刻蚀，形成若干个扇贝状柱；

其中，刻蚀循环次数与水平纳米线阵列中的纳米线数目相同。

6.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤3中，

其中，自限制氧化采用高温炉管氧化或者快速热退火氧化；

其中，自限制氧化的温度为800℃～1100℃，时间为10min～5h。

7.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤4中，采用化学气相沉积法对衬底的被刻蚀区域进行填充，然后机械平坦化表面；

填充介质包括氧化硅或者氮化硅。

8.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤5中，所述湿法腐蚀所采用的刻蚀液包括四甲基氢氧化铵或者氢氧化钾；

所述衬底的材质包括单晶硅、碳化硅、锗硅或者玻璃硅。

9.一种采用如权利要求1至8任一项所述的水平纳米通道阵列的制作方法制备得到的水平纳米通道阵列。

10.一种微纳流控芯片，其特征在于，包括如权利要求9所述的水平纳米通道阵列。