CN102079504A - 一种高密度的硅基纳米孔的制作方法 - Google Patents
一种高密度的硅基纳米孔的制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102079504A CN102079504A CN 201010580155 CN201010580155A CN102079504A CN 102079504 A CN102079504 A CN 102079504A CN 201010580155 CN201010580155 CN 201010580155 CN 201010580155 A CN201010580155 A CN 201010580155A CN 102079504 A CN102079504 A CN 102079504A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon
- protective material
- silicon substrate
- wet etching
- holes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 62
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 62
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 34
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 34
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims abstract description 23
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 7
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 claims description 7
- XMPZTFVPEKAKFH-UHFFFAOYSA-P ceric ammonium nitrate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[Ce+4].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XMPZTFVPEKAKFH-UHFFFAOYSA-P 0.000 claims description 6
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 3
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 4
- 238000000708 deep reactive-ion etching Methods 0.000 abstract 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 abstract 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 6
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 3
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 1
- 108020004682 Single-Stranded DNA Proteins 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Weting (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
一种高密度的硅基纳米孔的制作方法,先在硅衬底的正面覆盖第二保护材料,在硅衬底的背面覆盖第一保护材料,将需要在硅衬底上刻蚀出的图形加工到第一保护材料、第二保护材料上,图形的深度到达硅衬底的表面,然后在硅衬底的背面运用深反应离子刻蚀(DRIE)的方法刻蚀出垂直的柱状孔,再采用湿法腐蚀,对硅的正面进行湿法腐蚀,腐蚀出的斜面与水平面有一个夹角,得到硅纳米孔,最后采用磷酸溶液除去第一保护材料,然后用硝酸铈铵溶液除去第二保护材料,得到高密度的硅基纳米孔,本发明能够生产具有良好支撑的大面积阵列纳米通孔结构,设备成本低,批量生产容易,能够在生物分子领域、半导体、集成电路工业和纳米加工等领域得到广泛的应用。
Description
技术领域
本发明涉及硅表面加工技术领域,特别涉及一种高密度的硅基纳米孔的制作方法。
背景技术
纳米孔在现代生物分子领域、半导体和集成电路工业、光学测量、科学研究等领域有很广泛的应用。如哈佛大学Branton实验室和剑桥大学的Bayley实验室提出利用单链DNA在电场作用下通过纳米孔通道对DNA进行测序。已经提出了很多纳米孔的制作方法,比如利用氧化铝阳极腐蚀在金属上获得大面积纳米孔;电子束以及聚焦离子束(FIB)纳米孔制作法;非串行光学曝光制作纳米孔阵列法;更先进的两光子光刻技术。但是上述方法均存在以下缺点:很难生产具有良好支撑的大面积阵列纳米通孔结构,设备成本高,批量生产困难。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种高密度的硅基纳米孔的制作方法,能够生产具有良好支撑的大面积阵列纳米通孔结构,设备成本低,批量生产容易,能够在生物分子领域、半导体、集成电路工业和纳米加工等领域得到广泛的应用。
为了达到上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种高密度的硅基纳米孔的制作方法,包括以下步骤:
第一步,在硅衬底2的正面覆盖第二保护材料3,在硅衬底2的背面覆盖第一保护材料1,第二保护材料3采用溅射的铬层,厚度范围为50nm-500nm,第一保护材料1采用溅射的铝层,厚度范围为200nm-900nm,用微细加工技术将需要在硅衬底2上刻蚀出的图形加工到第一保护材料1、第二保护材料3上,图形的深度到达硅衬底2的表面;
第二步,在硅衬底2的背面运用深反应离子刻蚀(DRIE)的方法刻蚀出垂直的柱状孔,深反应离子刻蚀(DRIE)刻蚀的深度为硅片的厚度减去湿法腐蚀的深度,根据所要制作的两个硅纳米孔之间的距离即硅纳米孔的密度和保护层3上两孔边缘之间的距离,依据公式能够得到湿法腐蚀的深度,其中:L为两个硅纳米孔之间的距离,L1为保护层3上两孔边缘之间的距离,H为湿法腐蚀的深度,α为湿法腐蚀出的斜面4和水平面的夹角;
第三步,采用湿法腐蚀,利用浓度为10%-60%碱性溶液,对硅的正面进行湿法腐蚀,腐蚀出的斜面4与水平面有一个夹角α,这个角度α为52°-55°,得到硅纳米孔5;
第四步,先采用磷酸溶液除去第一保护材料1,然后用硝酸铈铵溶液除去第二保护材料3,最后得到高密度的硅基纳米孔。
由于本发明采用深反应离子刻蚀(DRIE)干法刻蚀和湿法刻蚀相结合的特点,在普通硅片上制作硅纳米孔,第二保护材料3可以避免在湿法刻蚀中溶液对保护层下硅衬底2的刻蚀,第一保护材料1可以避免在干法刻蚀中对保护层下的硅衬底2的刻蚀,能够生产具有良好支撑的大面积阵列纳米通孔结构,设备成本低,批量生产容易,能够在生物分子领域、半导体、集成电路工业和纳米加工等领域得到广泛的应用。
附图说明
图1为本发明制作过程的剖面图。
图2为本发明制作过程的正面图。
图3为本发明制作过程的俯视图。
图4为本发明制作过程的仰视图
图5为本发明制作出的硅基纳米孔结构的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
一种高密度的硅基纳米孔的制作方法,包括以下步骤:
第一步,参见图1-图4,在硅衬底2的正面覆盖第二保护材料3,在硅衬底2的背面覆盖第一保护材料1,目的是形成带有保护层的硅腐蚀窗口,在干法刻蚀和湿法刻蚀过程中,使被保护的部分不被腐蚀,第二保护材料3采用溅射的铬层,厚度范围为50nm-500nm,第一保护材料1采用溅射的铝层,厚度为200nm-900nm,用微细加工技术将需要在硅衬底2上刻蚀出的图形加工到第一保护材料1、第二保护材料3上,图形的深度到达硅衬底2的表面;
第二步,参见图1-图4,在硅衬底2的背面运用深反应离子刻蚀(DRIE)的方法刻蚀出垂直的柱状孔,深反应离子刻蚀(DRIE)刻蚀的深度为硅片的厚度减去湿法腐蚀的深度,根据所要制作的两个硅纳米孔之间的距离即硅纳米孔的密度和保护层3上两孔边缘之间的距离,依据公式能够得到湿法腐蚀的深度,其中:L为两个硅纳米孔之间的距离,L1为保护层3上两孔边缘之间的距离,H为湿法腐蚀的深度,α为湿法腐蚀出的斜面4和水平面的夹角;
第三步,参见图1-图4,采用湿法腐蚀,利用浓度为10%-60%碱性溶液,对硅的正面进行湿法腐蚀,腐蚀出的斜面4与水平面有一个夹角α,这个角度α为52°-55°,得到硅纳米孔5;
第四步,参见图5,先采用磷酸溶液除去第一保护材料1,然后用硝酸铈铵溶液除去第二保护材料3,最后得到高密度的硅基纳米孔结构。
附图中:1为第一保护材料;2为硅衬底;3为第二保护材料;4为斜面;5为硅纳米孔。
Claims (1)
1.一种高密度的硅基纳米孔的制作方法,其特征在于:包括以下步骤:
第一步,在硅衬底(2)的正面覆盖第二保护材料(3),在硅衬底(2)的背面覆盖第一保护材料(1),第二保护材料(3)采用溅射的铬层,厚度范围为50nm-500nm,第一保护材料(1)采用溅射的铝层,厚度范围为200nm-900nm,用微细加工技术将需要在硅衬底(2)上刻蚀出的图形加工到第一保护材料(1)、第二保护材料(3)上,图形的深度到达硅衬底(2)的表面;
第二步,在硅衬底(2)的背面运用深反应离子刻蚀(DRIE)的方法刻蚀出垂直的柱状孔,深反应离子刻蚀(DRIE)刻蚀的深度为硅片的厚度减去湿法腐蚀的深度,根据所要制作的两个硅纳米孔之间的距离即硅纳米孔的密度和保护层(3)上两孔边缘之间的距离,依据公式能够得到湿法腐蚀的深度,其中:L为两个硅纳米孔之间的距离,L1为保护层3上两孔边缘之间的距离,H为湿法腐蚀的深度,α为湿法腐蚀出的斜面(4)和水平面的夹角;
第三步,采用湿法腐蚀,利用浓度为10%-60%碱性溶液,对硅的正面进行湿法腐蚀,腐蚀出的斜面(4)与水平面有一个夹角α,这个角度α为52°-55°,得到硅纳米孔(5);
第四步,先采用磷酸溶液除去第一保护材料(1),然后用硝酸铈铵溶液除去第二保护材料(3),最后得到高密度的硅基纳米孔。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201010580155 CN102079504A (zh) | 2010-12-07 | 2010-12-07 | 一种高密度的硅基纳米孔的制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201010580155 CN102079504A (zh) | 2010-12-07 | 2010-12-07 | 一种高密度的硅基纳米孔的制作方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102079504A true CN102079504A (zh) | 2011-06-01 |
Family
ID=44085734
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN 201010580155 Pending CN102079504A (zh) | 2010-12-07 | 2010-12-07 | 一种高密度的硅基纳米孔的制作方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102079504A (zh) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102901763A (zh) * | 2012-09-25 | 2013-01-30 | 清华大学 | 基于石墨烯纳米孔-微腔-固态纳米孔的dna测序装置及制作方法 |
CN108831898A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-11-16 | 苏州解光语半导体科技有限公司 | 一种固态多光谱传感器 |
CN109092077A (zh) * | 2018-08-09 | 2018-12-28 | 常州费曼生物科技有限公司 | 氮化硅材质输液滤膜及其制备方法、过滤器和输液器 |
CN109092076A (zh) * | 2018-08-09 | 2018-12-28 | 常州费曼生物科技有限公司 | 单晶硅材质精密输液滤膜及其制备方法、过滤器和输液器 |
CN109092074A (zh) * | 2018-08-09 | 2018-12-28 | 常州费曼生物科技有限公司 | 绝缘体上硅材质输液滤膜及其制备方法、过滤器和输液器 |
CN114275729A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-04-05 | 清华大学 | 制作纳米孔阵列的方法、纳米孔阵列和纳米孔阵列传感器 |
CN115448251A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-12-09 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 纳米线制备方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5549275A (en) * | 1978-10-06 | 1980-04-09 | Fuji Xerox Co Ltd | Multi-nozzle orifice plate |
US4282533A (en) * | 1980-02-22 | 1981-08-04 | Celanese Corporation | Precision orifice nozzle devices for ink jet printing apparati and the process for their manufacture |
US4455192A (en) * | 1981-05-07 | 1984-06-19 | Fuji Xerox Company, Ltd. | Formation of a multi-nozzle ink jet |
US6706203B2 (en) * | 2001-10-30 | 2004-03-16 | Agilent Technologies, Inc. | Adjustable nanopore, nanotome, and nanotweezer |
US20090061578A1 (en) * | 2007-08-30 | 2009-03-05 | Siew-Seong Tan | Method of Manufacturing a Semiconductor Microstructure |
US7582490B2 (en) * | 1999-06-22 | 2009-09-01 | President And Fellows Of Harvard College | Controlled fabrication of gaps in electrically conducting structures |
KR20090121544A (ko) * | 2008-05-22 | 2009-11-26 | 한양대학교 산학협력단 | 나노포어 형성방법 |
CN101798059A (zh) * | 2010-04-06 | 2010-08-11 | 清华大学 | 一种硅基纳米孔的制作方法 |
-
2010
- 2010-12-07 CN CN 201010580155 patent/CN102079504A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5549275A (en) * | 1978-10-06 | 1980-04-09 | Fuji Xerox Co Ltd | Multi-nozzle orifice plate |
US4282533A (en) * | 1980-02-22 | 1981-08-04 | Celanese Corporation | Precision orifice nozzle devices for ink jet printing apparati and the process for their manufacture |
US4455192A (en) * | 1981-05-07 | 1984-06-19 | Fuji Xerox Company, Ltd. | Formation of a multi-nozzle ink jet |
US7582490B2 (en) * | 1999-06-22 | 2009-09-01 | President And Fellows Of Harvard College | Controlled fabrication of gaps in electrically conducting structures |
US6706203B2 (en) * | 2001-10-30 | 2004-03-16 | Agilent Technologies, Inc. | Adjustable nanopore, nanotome, and nanotweezer |
US20090061578A1 (en) * | 2007-08-30 | 2009-03-05 | Siew-Seong Tan | Method of Manufacturing a Semiconductor Microstructure |
KR20090121544A (ko) * | 2008-05-22 | 2009-11-26 | 한양대학교 산학협력단 | 나노포어 형성방법 |
CN101798059A (zh) * | 2010-04-06 | 2010-08-11 | 清华大学 | 一种硅基纳米孔的制作方法 |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102901763A (zh) * | 2012-09-25 | 2013-01-30 | 清华大学 | 基于石墨烯纳米孔-微腔-固态纳米孔的dna测序装置及制作方法 |
CN102901763B (zh) * | 2012-09-25 | 2014-06-11 | 清华大学 | 基于石墨烯纳米孔-微腔-固态纳米孔的dna测序装置及制作方法 |
CN108831898A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-11-16 | 苏州解光语半导体科技有限公司 | 一种固态多光谱传感器 |
CN109092077A (zh) * | 2018-08-09 | 2018-12-28 | 常州费曼生物科技有限公司 | 氮化硅材质输液滤膜及其制备方法、过滤器和输液器 |
CN109092076A (zh) * | 2018-08-09 | 2018-12-28 | 常州费曼生物科技有限公司 | 单晶硅材质精密输液滤膜及其制备方法、过滤器和输液器 |
CN109092074A (zh) * | 2018-08-09 | 2018-12-28 | 常州费曼生物科技有限公司 | 绝缘体上硅材质输液滤膜及其制备方法、过滤器和输液器 |
CN114275729A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-04-05 | 清华大学 | 制作纳米孔阵列的方法、纳米孔阵列和纳米孔阵列传感器 |
CN115448251A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-12-09 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 纳米线制备方法 |
CN115448251B (zh) * | 2022-09-29 | 2023-12-12 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 纳米线制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102079504A (zh) | 一种高密度的硅基纳米孔的制作方法 | |
CN102901763B (zh) | 基于石墨烯纳米孔-微腔-固态纳米孔的dna测序装置及制作方法 | |
CN102956548B (zh) | 一种电场辅助的硅通孔刻蚀工艺 | |
CN103331440B (zh) | 银-金多孔纳米棒阵列及其制备方法和用途 | |
CN103451610B (zh) | 新型仿生表面增强拉曼光谱基底及其制备方法 | |
CN104949957A (zh) | 嵌入式纳米点阵列表面增强拉曼活性基底及其制备方法 | |
CN102515085B (zh) | 微波部件表面纳米结构抑制二次电子发射的方法 | |
WO2011156028A3 (en) | Porous and non-porous nanostructures | |
Zaraska et al. | The effect of electrolyte change on the morphology and degree of nanopore order of porous alumina formed by two-step anodization | |
EP2151854A3 (en) | Method to direct pattern metals on a substrate | |
CN104495742A (zh) | 基于扇贝效应表面等离子体激元耦合纳米阵列加工工艺 | |
CN103112819A (zh) | 一种有序硅纳米线阵列的制备方法 | |
CN102590179A (zh) | 银纳米点阵表面增强拉曼活性基底及其制备方法 | |
Tang et al. | Hexagonally arranged arrays of urchin-like Ag hemispheres decorated with Ag nanoparticles for surface-enhanced Raman scattering substrates | |
CN103706899A (zh) | 用于微细电解加工的线电极阵列结构制备方法 | |
CN103257132B (zh) | 银纳米帽阵列表面增强拉曼活性基底及其制备方法 | |
CN112758888B (zh) | 一种带有硅通孔的硅mems微结构的加工工艺 | |
CN103361601A (zh) | 一种制作表面增强拉曼散射基底的方法 | |
US20150368093A1 (en) | Method for manufacturing slanted copper nanorods | |
CN101382555A (zh) | 玻璃微流控芯片的制备方法 | |
CN110205587A (zh) | 一种模板退火制备大面积规则排布金纳米颗粒阵列的方法 | |
CN103278662B (zh) | 纳米镍棒阵列原子力显微镜针尖表征样品及其制造方法 | |
CN103213938B (zh) | 金纳米帽阵列表面增强拉曼活性基底及其制备方法 | |
CN108996469A (zh) | 一种纳米孔金薄膜的制作方法及应用该薄膜的硅基 | |
Becerril et al. | DNA shadow nanolithography |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20110601 |