基于机械刻划与金属催化刻蚀的硅微/纳结构制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于机械刻划与金属催化刻蚀的硅微/纳结构制备方法，该方法包括以下步骤：S1、硅片预处理：将硅片表面清洗干净后烘干得到样品A；S2、集成贵金属纳米薄膜：在样品A表面沉积一层粘附层后，再在其表面集成贵金属纳米薄膜，获得样品B；S3、机械刻划贵金属纳米薄膜：采用机械刻划在样品B的表面上进行刻划，以除去刻划部分的贵金属纳米薄膜，获得在任意需要位置、具有设定形状图案的样品C；S4、制备硅微/纳结构：将样品C放入氢氟酸和过氧化氢的混合溶液中，对其进行刻蚀，即可获得具有高深宽比的硅微/纳结构。总体而言，该制备方法具有成本低、操作简单和可定位加工的优点，有望规模化生产。

Fabrication of silicon micro / nano structures based on mechanical characterization and metal catalyzed etching

The invention discloses a method based on the mechanical characterization and catalytic metal etching of the silicon micro / nano structure preparation method, the method includes the following steps: S1, silicon wafer surface pretreatment: clean after drying to get the sample of A; S2, the integration of noble metal nano thin film deposited on the sample surface of A: a layer of the adhesive layer then, on the surface of integrated noble metal nano film, samples, B; S3, mechanical characterization of noble metal nano film by mechanical scratching on the surface of sample B carved on the characterization of noble metal nano film to remove part of the need to get at any position, with a sample C set pattern; S4, preparation silicon micro / nano structure: the mixed solution of sample C in hydrofluoric acid and hydrogen peroxide, etching on it can be obtained with high aspect ratio of the silicon micro / nano structure. Overall, the preparation method has the advantages of low cost, simple operation and positioning processing, and it is expected to be large-scale production.

【技术实现步骤摘要】
基于机械刻划与金属催化刻蚀的硅微/纳结构制备方法
本专利技术属于微纳结构制造
，具体涉及一种基于机械刻划与金属催化刻蚀的硅微/纳结构制备方法。
技术介绍
随着微纳机电系统的快速发展，微型传感器件以及微型能源器件如微型锂离子电池等受到广泛的关注。由于硅的比容量高达4200mAh/g，硅微/纳结构如今被广泛应用于微型锂离子电池等器件中。硅微/纳结构包括硅微/纳米线结构、硅微/纳米柱结构、硅微/纳米管结构以及硅纳米小球等。通常硅微/纳结构的制备方法分为“自上而下”的刻蚀方法以及“自下而上”的沉积方法。“自下而上”的方法所加工得到的结构通常是随机分布的，这给大规模集成制造带来困难。“自上而下”的加工方法中，紫外曝光(或电子束曝光)得到的结构作为掩膜，再结合感应耦合等离子体刻蚀工艺可得到具有高深宽比的硅微/纳结构，但是紫外曝光、电子束曝光和感应耦合等离子体刻蚀都需要专用设备，且造价昂贵。在“自上而下”的加工方法中操作最为简单且成本最低的方法就是金属辅助催化刻蚀方法。金属辅助催化刻蚀方法是将贵金属(如金、银、铂和铜等)纳米颗粒沉积在硅衬底表面，再把样品置入氢氟酸与过氧化氢的混合溶液中进行刻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于机械刻划与金属催化刻蚀的硅微纳结构制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1、硅片预处理：将硅片表面清洗干净后烘干获得样品A；S2、集成贵金属纳米薄膜：在样品A的表面上沉积一层粘附层后，再在其表面集成贵金属纳米薄膜，获得样品B；S3：机械刻划贵金属纳米薄膜：采用机械刻划在样品B的表面上进行刻划加工，以除去刻划部分的贵金属纳米薄膜，在任意需要位置可获得表面具有设定形状图案的样品C；S4、制备硅微/纳结构：将样品C放入氢氟酸和过氧化氢的混合溶液中，对其进行刻蚀，即可获得具有高深宽比的硅微纳结构。

【技术特征摘要】
1.一种基于机械刻划与金属催化刻蚀的硅微纳结构制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1、硅片预处理：将硅片表面清洗干净后烘干获得样品A；S2、集成贵金属纳米薄膜：在样品A的表面上沉积一层粘附层后，再在其表面集成贵金属纳米薄膜，获得样品B；S3：机械刻划贵金属纳米薄膜：采用机械刻划在样品B的表面上进行刻划加工，以除去刻划部分的贵金属纳米薄膜，在任意需要位置可获得表面具有设定形状图案的样品C；S4、制备硅微/纳结构：将样品C放入氢氟酸和过氧化氢的混合溶液中，对其进行刻蚀，即可获得具有高深宽比的硅微纳结构。2.根据权利要求1所述的基于机械刻划与金属催化刻蚀的硅微/纳结构制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，刻蚀完成后，使用去离子水对样品润洗后，放入浓硝酸中刻蚀2～5min以除去表面残留的贵金属纳米薄膜，再使用去离子水润洗即可。3.根据权利要求1所述的基于机械刻划与金属催化刻蚀的硅微/纳结构制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，硅片清洗具体方法为：首先把硅片放入丙酮溶液中超声清洗以除去表面有机物，再去离子水清洗后，进一步用酒精超声清洗硅片以除去硅片表面杂质，最后再用去离子水反复清洗样品即可。4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋淑兰，王丰，钱林茂，武韩强，余丙军，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51