[发明专利]一种基于聚苯乙烯小球的超短沟道及制备方法

权利要求书

1.一种基于聚苯乙烯小球的超短沟道的制备方法，其特征在于，包括基底，基底上表面为一图案化Ti/Au金属层，在图案化Ti/Au金属层的上表面为Al₂O₃形成的超短沟道，Al₂O₃超短沟道的上面为Ti/Au金属电极层，超短沟道之间的沟道宽度为聚苯乙烯小球竖直预留宽度进行刻蚀的宽度，为纳微米级；超短沟道的沟道宽度大于沟道高度；按下述步骤进行：

(1)表面洁净带有氧化层的单晶硅片衬底上，采用机械掩膜版和电子束蒸镀沉积法蒸镀一层Ti/Au金属层图案；

(2)在Ti/Au金属层图案上表面，采用原子层沉积(ALD)氧化铝层；

(3)氧化铝层的上表面，铺上单层自组装聚苯乙烯(PS)密排小球层；然后将单层自组装聚苯乙烯小球刻蚀拉开，形成具有间隙的非密排小球；

(4)在聚苯乙烯小球的上面继续采用与步骤(1)相同的机械掩膜版进行电子束蒸镀沉积Ti/Au金属电极层，步骤(1)的机械掩膜版和步骤(4)的机械掩膜版的图像上下正相对，然后去除聚苯乙烯小球及其球上Ti/Au金属层；

(5)继续刻蚀掉步骤(2)Ti/Au金属层图案之间的氧化铝和步骤(4)去掉聚苯乙烯小球后竖直预留的氧化铝，制备出超短沟道。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中单晶硅片衬底采用的是氧化层厚度在285～300nm，厚度400μm的P型高掺杂硅片。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中采用电子束蒸镀沉积10nm厚度的金属Ti和80nm金属Au。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中采用原子层沉积5nm～30nm厚度的氧化铝。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中单层自组装聚苯乙烯小球直径为纳微米级，刻蚀拉开单层自组装聚苯乙烯小球的方法为反应离子刻蚀、感应耦合等离子体刻蚀或其他刻蚀技术。

6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(3)刻蚀拉开单层自组装聚苯乙烯小球的方法为氧等离子体刻蚀，刻蚀拉开小球的球间距离范围要根据刻蚀功率、氧气流量、刻蚀时间来确定。

7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中去除聚苯乙烯小球及其球上金属层，采用丙酮超声去除聚苯乙烯小球，或直接用蓝膜或者其他具有粘附性的胶带机械剥离聚苯乙烯小球及其球上金属层，然后在80℃下空气退火1h-2h，去除残留的聚苯乙烯小球。

8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(5)中刻蚀氧化铝的方法为干法刻蚀或者湿法腐蚀。

9.按照权利要求1-8任一项所述的方法制备得到的基于聚苯乙烯小球的超短沟道。