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一種在Si表面生成0?50納米任意高度納米臺階的方法與流程

文檔序號:11964660閱讀:374來源:國知局
一種在Si表面生成0?50納米任意高度納米臺階的方法與流程
一種在Si表面生成0-50納米任意高度納米臺階的方法技術領域本發(fā)明屬于納米制備技術領域,涉及納米結構的制備,具體涉及一種在Si表面生成0-50納米任意高度納米臺階的方法。

背景技術:
納米標準樣的發(fā)展,已經(jīng)進入100納米以下的尺度。X和Y方向控制已經(jīng)可以達到幾納米,但是Z方向的控制,有很大的隨機性。不管采用聚焦離子束技術還是濺射沉積技術以及ICP工藝,得到的臺階結構高度都與設計偏差較大,同時表面粗糙度也較大。作為標準樣,需要高度準確以及同時側壁陡直。原子層沉積技術是一種可以將物質(zhì)以單原子膜形式一層一層的鍍在基底表面的方法,可以精確控制Z方向的尺寸精度。對于采用ALD制備納米臺階的方法,現(xiàn)在還未見報道。

技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種在Si表面生成0-50納米任意高度納米臺階的方法。為達到上述目的,本發(fā)明采用了以下技術方案:一種在Si表面生成0-50納米任意高度納米臺階的方法,包括以下步驟:(1)制備Al2O3薄膜:在Si基底上采用原子層沉積的方法制備Al2O3薄膜;(2)圖形轉移:將設計好的納米臺階平面圖形采用光刻工藝,深紫外光曝光的方式,轉移到Al2O3薄膜;(3)濕法刻蝕:用蝕刻液腐蝕掉圖形以外的Al2O3薄膜,去除掩蔽層,得到納米臺階結構。作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案,采用單面拋光<100>硅片作為Si基底,步驟(1)中制備Al2O3薄膜前,分別用丙酮、無水乙醇、去離子水超聲清洗Si基底,清洗干凈后烘干。作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案,步驟(1)在300℃溫度下,以H2O和三甲基鋁為氣相前驅體,H2O和三甲基鋁的脈沖時間為0.2秒,在兩個脈沖間隔往反應室內(nèi)通入惰性氣體,對反應室進行凈化,清洗凈化時間為8秒,H2O的載氣流量為200sccm,三甲基鋁的載氣流量為150sccm。作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案,步驟(2)具體方法為:采用EPG533光刻膠在Si基底表面勻膠后烘干;通過深紫外光曝光后,在NaOH溶液中顯影;然后烘干,將納米臺階平面圖形轉移到Al2O3薄膜。作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案,步驟(3)具體方法為:采用HF、NH4F和H2O的混合液對帶有納米臺階平面圖形Si基底進行腐蝕,將未被光刻膠掩蔽的Al2O3薄膜腐蝕掉,Al2O3薄膜被腐蝕干凈后,用丙酮溶液去除光刻膠掩蔽層。本發(fā)明首先采用原子逐層生長在Si基底上得到厚度精確可控的Al2O3薄膜,然后采用濕法刻蝕工藝,最終在Si表面得到納米臺階結構。所得的納米臺階具有表面粗糙度小,高度可控的特點,能夠為納米臺階樣板的制備提供一個新的方法。附圖說明圖1為本發(fā)明納米臺階制備方法的流程圖;圖2為本發(fā)明制備的納米臺階AFM光鏡圖;圖3為本發(fā)明制備的納米臺階AFM掃描結果圖。具體實施方式下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。如圖1所示,一種在Si基底上生成Al2O3納米臺階的方法,具體步驟如下:硅片清洗:采用單面拋光<100>硅片作為Si基底1,濺射前,分別用丙酮、無水乙醇、去離子水超聲清洗十五分鐘,然后烘干半小時。原子逐層生長得到Al2O3薄膜:采用芬蘭PICOSUM公司生產(chǎn)的R200型原子層沉積系統(tǒng)制備Al2O3薄膜2。在腔體300℃溫度條件下,氣相前驅體H2O和三甲基鋁的脈沖時間都為0.2秒,在兩個脈沖間隔往反應室內(nèi)通入惰性氣體,對反應室進行凈化,清洗凈化時間為8秒,H2O的載氣流量為200sccm,三甲基鋁的載氣流量為150sccm,通過控制Al2O3薄膜生長時間,制備出高度為18nmAl2O3薄膜(樣品)。光刻:采用EPG533光刻膠3在Si表面勻膠后,在小于90℃溫度下烘烤10分鐘;使用掩膜板4通過深紫外光曝光后,在NaOH溶液中顯影,然后在大于90℃溫度下烘烤10分鐘,得到設計的納米臺階的平面圖形。濕法刻蝕:采用HF、NH4F和H2O按照一定比例配成的的混合液按照工藝要求,在一定時間內(nèi)對樣品進行腐蝕,將未被光刻膠3掩蔽的Al2O3薄膜2腐蝕掉,在Al2O3薄膜被腐蝕干凈后,用丙酮溶液去除光刻膠3掩蔽層,得到Al2O3納米臺階。本實施例在Si基底上制備的Al2O3納米臺階AFM光鏡圖見圖2。參考圖3是本發(fā)明得到的樣品AFM掃描結果圖,y方向是臺階高度,X方向是臺階寬度。從圖3可以觀察到側壁的陡直度很好,臺階表面質(zhì)量和高度都滿足設計要求。通過控制Al2O3薄膜生長時間,可以生成0-50納米任意高度的納米臺階,得到的納米臺階表面光滑,高度精確。以上所述,僅為本發(fā)明的一種具體實施方式,但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此,任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明所披露的技術范圍內(nèi),根據(jù)本發(fā)明的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變,都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
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