[发明专利]一种硅纳米孔结构及其制作方法

权利要求书

1.一种硅纳米孔结构的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括以下步骤：

1)提供一绝缘衬底上的硅片(Silicon-On-Insulator，SOI)为基板；

2)在所述基板的两侧表面沉积有一层SiN纳米薄膜；

3)刻蚀所述基板一侧的所述SiN纳米薄膜形成硅表面；

4)刻蚀所述基板一侧的所述SiN纳米薄膜形成基板释放窗口；

5)将金属纳米颗粒均匀分散在所述硅表面上，金属纳米颗粒为金、银、铂的其中一种或其混合物，所述金属纳米颗粒的直径范围为2～200nm；

6)在所述金属纳米颗粒和硅表面的上方沉积有保护层，所述沉积的方式为物理气相沉积、化学气相沉积或者是原子层沉积的其中一种，所述保护层为氮化硅、氧化硅的其中一种或是二者的组合物，所述保护层的厚度为50nm～1μm；

7)在所述保护层的上方涂覆有一层增粘剂，并在所述增粘剂上涂覆有抗碱胶，所述抗碱胶为抗碱性刻蚀液的胶；

8)通过碱性溶液刻蚀所述基板得到由SOI氧化层、SOI顶层硅、所述金属纳米颗粒、所述保护层和所述抗碱胶组成的自支撑纳米薄膜；

9)去除抗碱胶和SOI氧化层；

10)再次使用刻蚀的办法，刻蚀掉所述自支撑纳米薄膜上方的部分保护层；

11)使用双氧水、氢氟酸配置成的刻蚀液体，辅助金属纳米颗粒刻蚀得到硅纳米孔结构。

2.根据权利要求1所述的硅纳米孔结构的制作方法，其特征在于：所述步骤1)中采用SOI顶层硅厚度区间为50～500nm。

3.根据权利要求1所述的硅纳米孔结构的制作方法，其特征在于：所述步骤2)中采用沉积SiN纳米薄膜工艺为化学气相沉积、外延生长或者是原子层沉积，SiN纳米薄膜的厚度区间为20～200nm。

4.根据权利要求1所述的硅纳米孔结构的制作方法，其特征在于：所述步骤3)中刻蚀所述基板一侧所述SiN纳米薄膜形成硅表面，所述刻蚀方式为反应离子刻蚀或磷酸溶液刻蚀，所述SiN纳米薄膜被完全刻蚀。

5.根据权利要求1所述的硅纳米孔结构的制作方法，其特征在于：所述步骤4)中刻蚀所述基板一侧所述SiN纳米薄膜形成有基板释放窗口，所述基板释放窗口的窗口大小为550μm×550μm～750μm×750μm，所述刻蚀方式为反应离子刻蚀或磷酸溶液刻蚀，所述基板释放窗口内的SiN纳米薄膜被完全刻蚀。

6.根据权利要求1所述的硅纳米孔结构的制作方法，其特征在于：所述步骤7)在保护层上方涂覆一层增粘剂以及抗碱胶，涂覆增粘剂的厚度范围为1μm～3μm，所述抗碱胶的厚度范围为2μm～3μm。

7.根据权利要求1所述的硅纳米孔结构的制作方法，其特征在于：所述步骤8)中使用碱性溶液刻蚀所述基板得到由SOI氧化层、SOI顶层硅、所述金属纳米颗粒、所述保护层和所述抗碱胶组成的自支撑纳米薄膜，所述碱性溶液为KOH或者是TMAH。

8.根据权利要求1所述的硅纳米孔结构的制作方法，其特征在于：所述步骤9)中去除抗碱胶和SOI氧化层，分别使用丙酮去除所述抗碱胶，使用缓冲过的氢氟酸(Buffered OxideEtch，BOE)刻蚀所述SOI氧化层，丙酮去除所述抗碱胶的时间为5～30min，BOE刻蚀所述SOI氧化层的时间为5～60s。

9.根据权利要求1所述的硅纳米孔结构的制作方法，其特征在于：所述步骤10)中使用RIE刻蚀的办法，刻蚀掉所述自支撑纳米薄膜上方的部分保护层，得到保护层窗口，所述保护层窗口的窗口面积在4μm²～200μm²。

10.根据权利要求1所述的硅纳米孔结构的制作方法，其特征在于：所述步骤11)中使用双氧水(H₂O₂)、氢氟酸(HF)配置成的刻蚀液体，辅助金属纳米颗粒得到硅纳米孔阵列结构，其中H₂O₂的浓度范围在5％～20％，HF的浓度范围在0.05％～1％，刻蚀时间为5s～2min。