[发明专利]一种选择性刻蚀硅纳米线的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种选择性刻蚀硅纳米线的方法，属于纳米材料制备技术领域。

背景技术

硅纳米线由于特有的量子限制效应、量子隧穿效应、库仑阻塞效应等光学、电学性质以及高表面活性引起了广泛关注。硅纳米线在纳米传感器、单电子晶体管、单电子存储等纳米电子器件及合成其他纳米材料等方面得到广泛应用，它可成为纳米电子学领域的一种极有应用潜力的新材料。如果能用硅纳米线制备出实用的纳米电子器件，将使硅技术的应用从微电子学领域扩展到纳米电子学领域，对未来电子器件及整个电子领域的发展产生不可估量的影响。

在硅纳米线生成纳米电子器件之前，首先要解决的是硅纳米线电极制作的问题。现有的硅纳米线电极制作方法主要有以下两种：①采用传统的标准微电子加工工艺制作电极；②采用标准微电子加工工艺技术与利用化学气相沉积方式生长硅纳米线的方法相结合的方法制作电极。第一种方法存在的缺陷是当电极制作在硅纳米线表面的时候，由于应力作用，纳米线很容易破碎。第二种方法的缺陷是在采用化学气相沉积的方式生长硅纳米线的时候，需要严苛的实验条件，如设备昂贵、高压、高温等，无法批量生产。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术所存在的缺陷和市场需求，提供一种选择性刻蚀硅纳米线的方法，以解决现有硅纳米线电极制作所存在的工艺复杂、成本高、不能批量生产的问题。

为达到上述发明目的，本发明的技术方案如下：

本发明的选择性刻蚀硅纳米线的方法，包括以下顺序步骤：

a)采用“自上而下”的微电子加工工艺在硅片表面开窗口

①掩模-首先，采用氧化的方法在硅片的正反两面分别热氧一层二氧化硅，厚度为其次，利用常压化学气相沉积的方法在硅片的两面蒸镀氮化硅，厚度为

②用光刻技术将掩模版上的图形转移到硅片表面；

③用等离子体去除硅片一面的氮化硅；

④用二氧化硅刻蚀剂(BOE)去除二氧化硅；

b)采用“自下而上”的非电镀化学沉积的方法在开窗口的硅片表面刻蚀硅纳米线

①将开好窗口的硅片浸入刻蚀溶液中，在常温常压下处理60分钟；

②取出，用发烟硝酸除去表面的银；

③用去离子水清洗；

④室温下晾干；

所述刻蚀溶液为35mM的硝酸银和20％氢氟酸水溶液的混合溶液，所述20％氢氟酸水溶液是指氢氟酸和去离子水的体积比为1∶4的水溶液。

与现有技术相比，本发明的选择性刻蚀硅纳米线的方法既能够制作出任何想要的图形，又能够获得尺寸规则、排布均匀的硅纳米线阵列，而且工艺简单可靠、成本低、可批量生产，实现了工业化制作硅纳米线电极的目的，为制备多种以硅纳米线为基础的纳机电器件奠定了基础。

附图说明

图1是在硅片表面开窗口的工艺流程图；

图2是选择性刻蚀的硅纳米线的扫描电镜(SEM)图片。

图3是本发明制作的硅纳米线阵列的扫描电镜(SEM)图片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细、完整的说明：

实施例

本发明的选择性刻蚀硅纳米线的方法，包括以下顺序步骤：

a)采用“自上而下”的微电子加工工艺在硅片表面开窗口选用P(100)的两面抛光的硅片，按照图1所示的工艺流程在硅片表面开窗口，即图形化：

①掩模-首先，采用氧化的方法在硅片的正反两面分别热氧一层二氧化硅，厚度为其次，利用常压化学气相沉积的方法在硅片的两面蒸镀氮化硅，厚度为

②用光刻技术将掩模版上的图形转移到硅片表面；

③用等离子体去除硅片一面的氮化硅；

④用二氧化硅刻蚀剂(BOE)去除二氧化硅。

b)采用“自下而上”的非电镀化学沉积的方法在开窗口的硅片表面刻蚀硅纳米线

即：将开好窗口的硅片浸入刻蚀溶液中，在常温常压下处理60分钟；取出，用发烟硝酸除去表面的银；用去离子水清洗；室温下晾干；所述刻蚀溶液为35mM的硝酸银和20％(氢氟酸和去离子水的体积比为1∶4)氢氟酸的混合溶液。图2是选择性刻蚀的硅纳米线的扫描电镜(SEM)图片。所制作的硅纳米线阵列的扫描电镜(SEM)图片见图3所示。

由于利用“自上而下”的方法进行“图形化”，可以制作出任何想要的图形；利用“自下而上”的方法刻蚀硅纳米线，可以获得尺寸规则、排布均匀的硅纳米线阵列，得到不同厚度、可选择性生长的硅纳米线；因此，本发明的选择性刻蚀硅纳米线的方法，解决了现有硅纳米线电极制作所存在的工艺复杂、成本高、不能批量生产的问题，实现了工业化制作硅纳米线电极的目的，为制备多种以硅纳米线为基础的纳机电器件奠定了基础。