本發(fā)明專利技術(shù)公開一種制備周期性V形納米硅槽的倍頻方法，包括：在硅襯底上沉積二氧化硅掩膜層，在其上旋涂光刻膠，制備周期性納米光刻膠光柵圖形，采用干法刻蝕技術(shù)將該光刻膠光柵圖形轉(zhuǎn)移至二氧化硅掩膜層，同時(shí)在硅層上留下可充當(dāng)刻蝕掩膜作用的氟碳基有機(jī)聚合物層，將襯底放入腐蝕液進(jìn)行腐蝕，將光刻膠光柵圖形倍頻轉(zhuǎn)移至硅層上，去除二氧化硅掩膜層和氟碳基有機(jī)聚合物層，得到清潔的倍頻V形納米硅槽襯底。本發(fā)明專利技術(shù)采用納米光刻技術(shù)簡(jiǎn)單有效的獲得了納米尺度的周期性光柵結(jié)構(gòu)，并結(jié)合干濕法刻蝕技術(shù)，將圖形周期減少一倍，圖形密度增加一倍，得到線寬精度更高的倍頻V形納米硅槽襯底，適用于硅基量子線，硅基光纖陣列等器件的制備。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及納米結(jié)構(gòu)制備和應(yīng)用
，尤其涉及一種制備周期性V形納米硅槽的倍頻方法。
技術(shù)介紹
納米加工技術(shù)是納米技術(shù)中最重要的基礎(chǔ)技術(shù)，半導(dǎo)體納米器件技術(shù)的發(fā)展很大程度上依賴于微納米加工技術(shù)的不斷進(jìn)步。納米加工技術(shù)的主要研究?jī)?nèi)容是制備加工特征尺寸為O. f IOOnm范圍的納米結(jié)構(gòu)，以期獲得一定的小尺寸效應(yīng)。在現(xiàn)有的納米制造技術(shù)中，光學(xué)光刻技術(shù)仍然是當(dāng)前光刻的主流技術(shù)，其性能穩(wěn) 定、技術(shù)成熟、成本低廉，但由于存在光刻板衍射等限制，最小線寬很難繼續(xù)做小。納米光刻技術(shù)中，電子束曝光、聚焦離子束曝光、納米壓印以及激光干渉曝光均可以制作納米尺度的圖形或微結(jié)構(gòu)，但是它們受各自設(shè)備的技術(shù)限制，很難進(jìn)一歩提升圖形制備的精度。因此為了適應(yīng)小尺寸納米器件的制作，迫切需要尋找ー種簡(jiǎn)單實(shí)用、高效率、低成本的提升納米制備精度的技術(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種制備周期性V形納米硅槽的倍頻方法，以得到線寬精度更高的倍頻V形納米硅槽襯底。為了解決上述問題，本專利技術(shù)提供一種制備周期性V形納米硅槽的倍頻方法，包括如下步驟步驟I，在硅(Si)襯底上沉積ニ氧化硅(SiO2)掩膜層；步驟2，在所述SiO2掩膜層之上旋涂光刻膠，制備周期性納米光刻膠光柵圖形；步驟3，采用干法刻蝕技術(shù)將該光刻膠光柵圖形轉(zhuǎn)移至SiO2掩膜層，同時(shí)在刻蝕過后的Si層上留下可充當(dāng)刻蝕掩膜作用的氟碳基有機(jī)聚合物層；步驟4，將步驟3得到的襯底放入腐蝕液進(jìn)行腐蝕，將光刻膠光柵圖形倍頻轉(zhuǎn)移至Si層上；步驟5，利用氫氟酸溶液去除SiO2掩膜層，采用干法刻蝕技術(shù)去除氟碳基有機(jī)聚合物層，得到清潔的倍頻V形納米硅槽襯底。優(yōu)選地，上述方法還具有以下特點(diǎn)在所述步驟I中，采用如下方式之一在Si襯底上沉積SiO2掩膜層化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、濺射法、電子束沉積、氫化物氣相沉積、熱氧化法。優(yōu)選地，上述方法還具有以下特點(diǎn)在所述步驟2中，采用如下方式之ー制備周期性納米光刻膠光柵圖形電子束曝光、聚焦離子束曝光、納米壓印、激光干渉曝光等。優(yōu)選地，上述方法還具有以下特點(diǎn)在所述步驟3中，所采用的干法刻蝕技術(shù)為反應(yīng)離子刻蝕或感應(yīng)耦合等離子體刻蝕，刻蝕氣體為三氟化碳(CF3)和氬(Ar)的混合氣體。優(yōu)選地，上述方法還具有以下特點(diǎn) 所述腐蝕液為氫氧化鉀溶液。優(yōu)選地，上述方法還具有以下特點(diǎn)在所述步驟4中，腐蝕的溫度為3(T70°C，腐蝕的時(shí)間為f 10分鐘，所述腐蝕液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%的氫氧化鉀溶液。優(yōu)選地，上述方法還具有以下特點(diǎn)在所述步驟5中，所采用的干法刻蝕技術(shù)為反應(yīng)離子刻蝕或感應(yīng)耦合等離子體刻蝕，刻蝕氣體為氧氣(O2)或氯氣(Cl2)。 優(yōu)選地，上述方法還具有以下特點(diǎn)所述硅襯底為N型硅(100)襯底。本專利技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)I、本專利技術(shù)所制備的V形納米硅槽的周期可以通過干濕法刻蝕的倍頻技術(shù)減小一倍，使得V形納米硅槽的線寬降低一倍，提升納米光刻技術(shù)的圖形制備精度。2、所制成的V形納米硅槽，尺寸均一，與各種納米光刻技術(shù)兼容。3、本專利技術(shù)的周期倍頻方法簡(jiǎn)單實(shí)用，成本低廉，兼顧科研和生產(chǎn)的需求。4、本專利技術(shù)制備的V形納米硅槽適用于硅基量子線，硅基光纖陣列等器件的制備，可應(yīng)用于硅基光電子
附圖說明圖I是本專利技術(shù)實(shí)施例的旋涂完光刻膠后的襯底剖面示意圖；圖2是本專利技術(shù)實(shí)施例的襯底經(jīng)納米光刻后形成光刻膠光柵圖形后的剖面示意圖；圖3是本專利技術(shù)實(shí)施例的以光刻膠為掩膜，利用干法刻蝕技術(shù)將圖形轉(zhuǎn)移至SiO2掩膜層上，并在刻蝕過后的Si層上留下可充當(dāng)刻蝕掩膜作用的氟碳基有機(jī)聚合物層的剖面示意圖；圖4是本專利技術(shù)實(shí)施例的利用SiO2層和氟碳基有機(jī)聚合物層共同為掩膜，采用氫氧化鉀溶液腐蝕液優(yōu)先在SiO2和氟碳基有機(jī)聚合物層接觸的縫隙處刻蝕襯底，將光刻膠光柵圖形倍頻轉(zhuǎn)移至Si (100)襯底上的剖面示意圖；圖5是本專利技術(shù)實(shí)施例的利用氫氟酸去掉SiO2掩膜層，并將襯底清洗干凈；圖6是本專利技術(shù)實(shí)施例的利用O2或Cl2常規(guī)干法刻蝕技術(shù)去除氟碳基有機(jī)聚合物層，得到清潔的V形納米硅槽的剖面示意圖；圖7是本專利技術(shù)應(yīng)用示例制備的V形納米硅槽的掃描電子顯微鏡(SEM)平面圖；圖8是本專利技術(shù)應(yīng)用示例制備的V形納米硅槽的掃描電子顯微鏡(SEM)剖面圖；其中，I—Si (100)層，2—SiO2掩膜層，3—增附劑和光刻膠層，4一氟碳基有機(jī)聚合物層。具體實(shí)施例方式下文中將結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。本專利技術(shù)實(shí)施例的制備周期性V形納米硅槽的倍頻方法包括如下步驟I)沉積SiO2掩膜層采用常規(guī)技術(shù)在N型Si (100)襯底上沉積SiO2掩膜層；所述的常規(guī)沉積SiO2技術(shù)包括化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、濺射法(Sputtering)、電 子束沉積(EBV)、氫化物氣相沉積(HVPE)、熱氧化法。其中CVD方法包括常壓、低壓(LPCVD)和等離子體增強(qiáng)(PECVD)方法。2)在I)中所述的SiO2掩膜層上旋涂光刻膠，如圖I所示，襯底上由上到下具有Si(100)層1，SiO2掩膜層2，增附劑和光刻膠層3 ;利用納米光刻技術(shù)在襯底上制備周期性納米光刻膠光柵圖形，如圖2所示；所述的納米光刻技術(shù)包括電子束曝光(EBL)、聚焦離子束曝光(FIB)、納米壓印(NI)、激光干涉曝光(LIL)等。3)采用常規(guī)干法刻蝕技術(shù)將該光刻膠光柵圖形轉(zhuǎn)移至SiO2掩膜層2，同時(shí)在刻蝕過后的Si層I上留下可充當(dāng)刻蝕掩膜作用的氟碳基有機(jī)聚合物層4，如圖3所示；所述干法刻蝕技術(shù)包括反應(yīng)離子刻蝕(RIE)和感應(yīng)耦合等離子體刻蝕(ICP)，刻蝕氣體為CF3和Ar的混合氣體。4)濕法腐蝕將步驟3)得到的襯底放入腐蝕液進(jìn)行腐蝕，將光刻膠光柵圖形倍頻轉(zhuǎn)移至Si層I上；具體地，在步驟4)中可進(jìn)行如下操作將步驟3)得到的襯底放入腐蝕液中，在3(T70°C腐蝕f 10分鐘，腐蝕液優(yōu)先在SiO2層2和氟碳基有機(jī)聚合物層4接觸的縫隙處刻蝕Si (100)層1，最終將光刻膠光柵圖形倍頻轉(zhuǎn)移至Si (100)層I上，取出襯底，用去離子水沖洗干凈，得到刻蝕深度為l(T500nm的倍頻V形納米硅槽襯底,如圖4所示；所述的腐蝕液通常為氫氧化鉀溶液，其最優(yōu)的濃度為質(zhì)量分?jǐn)?shù)13%。5)掩膜層去除利用氫氟酸溶液去除SiO2掩膜層2，如圖5所示；采用干法刻蝕技術(shù)去除氟碳基有機(jī)聚合物層4，如圖6所示，得到清潔的倍頻V形納米硅槽襯底；具體地，在步驟5)中可進(jìn)行如下操作將步驟4)得到的襯底放入氫氟酸溶液中去除SiO2掩膜層2，超聲清洗O. 5飛分鐘，取出襯底，用去離子水沖洗干凈，烘干；然后再采用常規(guī)干法刻蝕技術(shù)去除氟碳基有機(jī)聚合物層4，即可得到清潔的圖形襯底。所述干法刻蝕技術(shù)包括反應(yīng)離子刻蝕(RIE)和感應(yīng)耦合等離子體刻蝕(ICP)，刻蝕氣體為O2或Cl2氣體。下面以一具體應(yīng)用示例對(duì)本專利技術(shù)的實(shí)施以實(shí)例方式作進(jìn)ー步描述(I)采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)(PECVD)，在N型Si (100)襯底上沉積厚度為50nm的SiO2掩膜層；(2)在步驟(I)中所述的沉積了 SiO2掩膜層的N型Si (100)襯底上旋涂光刻膠，利用激光干渉曝光技術(shù)制備周期為450nm的光刻膠光柵圖形；(3)采用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)將該ー維光刻膠光柵圖形本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種制備周期性V形納米硅槽的倍頻方法，包括如下步驟：步驟1，在硅襯底上沉積二氧化硅掩膜層；步驟2，在所述二氧化硅掩膜層之上旋涂光刻膠，制備周期性納米光刻膠光柵圖形；步驟3，采用干法刻蝕技術(shù)將該光刻膠光柵圖形轉(zhuǎn)移至二氧化硅掩膜層，同時(shí)在刻蝕過后的硅層上留下可充當(dāng)刻蝕掩膜作用的氟碳基有機(jī)聚合物層；步驟4，將步驟3得到的襯底放入腐蝕液進(jìn)行腐蝕，將光刻膠光柵圖形倍頻轉(zhuǎn)移至硅層上；步驟5，利用氫氟酸溶液去除二氧化硅掩膜層，采用干法刻蝕技術(shù)去除氟碳基有機(jī)聚合物層，得到清潔的倍頻V形納米硅槽襯底。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：戴隆貴，丁芃，陳弘，賈海強(qiáng)，王文新，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)科學(xué)院物理研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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