一种面向原子及近原子尺度功能结构器件的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种面向原子及近原子尺度功能结构器件的制造方法。本发明专利技术的一种制造方法，顺序包括电子束光刻、原子层沉积、电铸、模具脱模、金属薄膜腐蚀、纳米压印、聚合物功能器件的脱模步骤；本发明专利技术的另一种制造方法，顺序包括光刻、原子层沉积、选择性刻蚀、除胶、硅刻蚀、侧墙刻蚀、原子层沉积、电铸、模具脱模、腐蚀、纳米压印、聚合物功能器件的脱模步骤。本发明专利技术结合电子束光刻对纳米级结构的极限加工能力、原子层沉积技术的原子级厚度可控沉积与电铸技术原子顺序电沉积的优势，通过多种微纳制造技术的叠加，突破现存半导体加工技术的极限，在纳米结构的基础上实现更小尺度结构的精准制造，也就是面向原子及近原子尺度功能结构器件的制造。器件的制造。器件的制造。

【技术实现步骤摘要】
一种面向原子及近原子尺度功能结构器件的制造方法


[0001]本专利技术属于原子及近原子尺度制造与半导体加工
，特别涉及一种面向原子及近原子尺度功能结构器件的制造方法。

技术介绍

[0002]随着微纳米技术与微机电系统技术的深入发展，组成系统的器件结构变得更加复杂，对高分辨率微纳加工的要求越来越高。例如，在量子、光学量子、电子等应用领域，核心器件的最小特征尺寸已经达到几个纳米甚至更小。通过优化现存微纳制造技术与半导体加工工艺很难实现几个纳米量级结构的批量加工，因为它们的加工方式已经逼近其物理极限。但是新一代极端微小器件的出现是必然的，而实现新一代器件的制造技术必然是原子尺度。
[0003]早在1990年，美国IBM研究部利用扫面隧道显微镜首次实现对单个原子的操纵，这一重要的研究证明了原子尺度制造的可能性。自天津大学微纳制造实验室在2013年提出了制造的三个范式，并指出原子与近原子尺度制造(ACSM)是制造III的核心技术后，这个全新的领域受到国内外学者的广泛关注。在原子及近原子尺度制造功能上，已经有很多优秀的科研人员在从事该领域的研本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向原子及近原子尺度功能结构器件的制造方法，其特征在于，顺序包括下述步骤：(1)电子束光刻步骤；首先，在硅片基底上涂覆电子胶，前烘后利用电子束曝光处理光刻胶制备纳米尺度的图案结构，后烘显影定形后在硅片上得到电子胶图案结构；(2)原子层沉积步骤；利用原子层沉积技术在所述电子胶图案上逐层各向同性沉积具有原子层厚度的金属薄膜，使得电子束光刻制作的纳米图案结构的线宽尺寸被弥合；(3)电铸步骤；对所述原子层沉积后的图案结构进行电铸，将电子胶图案电沉积精准复制到金属模具上，得到金属凸型模具；(4)金属模具脱模步骤；利用氢氧化钾/氢氧化钠对金属模具与硅基底结合体进行腐蚀，硅片被彻底化学腐蚀并释放得到残留有所述原子层沉积的金属薄膜覆盖的金属凸型模具；(5)金属薄膜腐蚀步骤；根据所述原子层沉积的金属薄膜与金属模具材料的化学特性的差异性，选择腐蚀剂将残留的金属薄膜腐蚀掉，进而得到纯金属凸型模具；(6)纳米压印步骤；预先对金属凸型模具进行分子涂层助力其与聚合物脱模，然后以所述纯金属凸型模具为模板，利用纳米压印将金属凸型模具的图案结构转印到聚合物材料上；(7)聚合物功能器件的脱模步骤；将压印得到聚合物件清洗得到具有特殊用途的凹型聚合物功能器件。2.根据权利要求1所述的一种面向原子及近原子尺度功能结构器件的低成本制造方法，其特征在于，顺序包括下述步骤：(1)光刻步骤；首先，在硅片基底上涂覆光刻胶，前烘后利用紫外光/电子束曝光处理光刻胶制备微米/纳米尺度的图案结构，后烘显影定形后在硅片上得到线宽为微米/纳米的光刻胶图案结构；(2)原子层沉积步骤；利用原子层沉积技术在所述光刻胶图案上各向同性沉积具有原子层厚度的金属薄膜；(3)选择性刻蚀步骤；利用溅射反向刻蚀，选择性地去除沉积在光刻胶图案水平面的金属薄膜材料，保留光刻胶图案内部侧壁的金属薄膜；(4)除胶步骤；利用除胶剂将所述光刻胶图案去除；(5)硅刻蚀步骤；以所述侧壁保留的金属薄膜为掩模，干法刻蚀硅基底，在其上得到线宽为微米/纳米范围、深度为纳米范围的图案结构；(6)侧墙刻蚀步骤；
利用侧墙金属薄膜对应的腐蚀液将侧墙薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏刚，房丰洲，刘海滨，赵永娟，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：