一种纳米结构的制备方法及纳米结构技术

本发明专利技术提供了一种纳米结构的制备方法及纳米结构，该纳米结构的制备方法通过先在衬底上交替重复的层叠第一材料层和第二材料层，形成叠层；之后在叠层上表面形成线槽图案，并刻蚀叠层至衬底的表面，将线槽图案转移到叠层中；再在叠层的线槽图案中填充成型材料，去除叠层中剩余的第一材料层或第二材料层，从而在叠层内形成阵列排列的纳米孔图案。相比现有方式，既能够保证纳米孔图案呈规律的几何阵列排列，而且还能够通过调整线槽图案的线槽间距、第一材料层及第二材料层的厚度，控制纳米孔的直径与密度。直径与密度。直径与密度。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米结构的制备方法及纳米结构


[0001]本专利技术涉及微纳筛孔
，尤其涉及一种纳米结构的制备方法及纳米结构。

技术介绍

[0002]微纳筛孔通道材料在生物/医药上具有非常广泛的应用价值，比如DNA测序，大分子检测，纳米模板，药物输送等。目前制造微纳筛孔技术主要有两类方案：第一类采用化学合成的材料，比如阳极氧化与化学腐蚀形成的多孔金属氧化膜，该方案的缺点是孔径大小无法控制成均匀一致，分布也无法形成规律的阵列；第二类是采用光刻与刻蚀相结合采用集成电路的加工方式，可以制备尺寸一致且孔阵列具有几何规则阵列，但是孔的直径与密度受限于光刻与刻蚀技术。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种纳米结构的制备方法及纳米结构，既能够保证纳米孔图案呈规律的几何阵列排列，而且还能够通过调整线槽图案的线槽间距、第一材料层及第二材料层的厚度，控制纳米孔的直径与密度。
[0004]第一方面，本专利技术提供了一种纳米结构的制备方法，该制备方法包括：
[0005]提供一衬底；
[0006]在衬底上交替重复的层叠第一材料层和第二材料层，形成叠层；其中，第一材料层和第二材料层的刻蚀选择比不同；
[0007]在叠层的上表面形成掩膜，并在掩膜中形成线槽图案；其中，线槽图案中包含有多个并排排列的线槽，每个线槽的底壁均为叠层的上表面；
[0008]从上至下刻蚀叠层至衬底的上表面，将线槽图案转移到叠层中；
[0009]在叠层中的线槽图案内填充成型材料，并平坦化处理成型材料至叠层的上表面为止；
[0010]去除叠层中剩余的第一材料层或第二材料层，在叠层内形成阵列排列的纳米孔图案。
[0011]在上述的方案中，通过先在衬底上交替重复的层叠第一材料层和第二材料层，形成叠层；之后在叠层上表面形成线槽图案，并刻蚀叠层至衬底的表面，将线槽图案转移到叠层中；再在叠层的线槽图案中填充成型材料，去除叠层中剩余的第一材料层或第二材料层，从而在叠层内形成阵列排列的纳米孔图案。相比现有方式，既能够保证纳米孔图案呈规律的几何阵列排列，而且还能够通过调整线槽图案的线槽间距、第一材料层及第二材料层的厚度，控制纳米孔的直径与密度。
[0012]在一个具体的实施方式中，成型材料为二氧化硅或氧化铝，提高形成的纳米结构的刚度和稳定度。
[0013]在一个具体的实施方式中，第一材料层的材料为硅锗材料，第二材料层的材料为硅，便于采用半导体沉积和刻蚀工艺，对第一材料层和第二材料层进行沉积和刻蚀。
[0014]在一个具体的实施方式中，硅锗材料中锗的浓度为5％～100％，使第一材料层和第二材料层具有较大的刻蚀选择比，便于采用选择性刻蚀工艺去除第一材料层或第二材料层。
[0015]在一个具体的实施方式中，第一材料层和第二材料层的厚度均处于0.5nm～100nm之间，叠层中包含的第一材料层和第二材料层的层数总和为2～1000层，便于在较大的范围内调整纳米孔的孔径和密度。
[0016]在一个具体的实施方式中，去除叠层中剩余的第一材料层或第二材料层，在叠层内形成阵列排列的纳米孔图案，包括：采用气态刻蚀或液态刻蚀的方法去除叠层中剩余的第一材料层或第二材料层，便于去除叠层中剩余的第一材料层和第二材料层。
[0017]在一个具体的实施方式中，在采用气态刻蚀方法去除叠层中剩余的第一材料层或第二材料层时，气态刻蚀时使用的刻蚀气体为ClF3、CF4/O2/He组成的混合气体、或NF3/NH3/O2组成的混合气体，提高气态刻蚀的效率和效果。在采用液态刻蚀方法去除叠层中剩余的第一材料层或第二材料层时，液态刻蚀时所使用的刻蚀液体为CH3COOH/H2O2/HF组成的混合液体，提高液态刻蚀的效果和效率。
[0018]在一个具体的实施方式中，在叠层的上表面形成掩膜，并在掩膜中形成线槽图案，包括：采用直接光刻图形化工艺，或侧墙转移图形化工艺，或光刻+侧墙转移图形化工艺，在叠层的上表面形成掩膜，并在掩膜中形成线槽图案。便于调整线槽图案中的线槽宽度，进而调整加工出的纳米孔的孔径大小。
[0019]在一个具体的实施方式中，采用光刻+侧墙转移图形化工艺，在叠层的上表面形成掩膜，并在掩膜中形成线槽图案，包括：
[0020]在叠层的上表面沉积过渡掩膜；
[0021]采用直接光刻图形化工艺，在过渡掩膜中形成过渡线槽图案；其中，过渡线槽图案中包含有多个并排排列的过渡线槽，每个过渡线槽的底壁均为叠层的上表面；
[0022]在过渡线槽图案的侧壁、以及相邻过渡线槽之间的凸起表面沉积掩膜；
[0023]采用各向异性刻蚀工艺，刻蚀掉相邻过渡线槽之间的凸起表面的掩膜；
[0024]去除剩余的过渡掩膜，保留的掩膜形成侧墙，相邻两个侧墙之间形成线槽图案中的线槽。便于加工出孔径较小的纳米孔结构。
[0025]第二方面，本专利技术还提供了一种纳米结构，纳米结构为采用上述任意一种纳米结构的制备方法制备出的纳米结构。通过先在衬底上交替重复的层叠第一材料层和第二材料层，形成叠层；之后在叠层上表面形成线槽图案，并刻蚀叠层至衬底的表面，将线槽图案转移到叠层中；再在叠层的线槽图案中填充成型材料，去除叠层中剩余的第一材料层或第二材料层，从而在叠层内形成阵列排列的纳米孔图案。相比现有方式，既能够保证纳米孔图案呈规律的几何阵列排列，而且还能够通过调整线槽图案的线槽间距、第一材料层及第二材料层的厚度，控制纳米孔的直径与密度。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例提供的一种纳米结构的制备方法的流程图；
[0027]图2～图12为本专利技术实施例提供的一种纳米结构的制备方法中各个步骤的结构剖视示意图。
[0028]附图标记：
[0029]10
‑
衬底11
‑
第一材料层12
‑
第二材料层20
‑
掩膜21
‑
线槽30
‑
成型材料
[0030]40
‑
纳米孔51
‑
过渡掩膜52
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光刻胶53
‑
过渡线槽54
‑
侧墙
具体实施方式
[0031]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]为了方便理解本专利技术实施例提供的纳米结构的制备方法，下面首先说明一下本专利技术实施例提供的纳米结构的制备方法的应用场景，该纳米结构的制备方法应用于纳米孔阵列的制备过程中。下面结合附图对该纳米结构的制备方法进行详细的叙述。
[0033]参考图1，本专利技术实施例提供的纳米结构的制备方法包括：
[0034]Step10：提供一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米结构的制备方法，其特征在于，包括：提供一衬底；在衬底上交替重复的层叠第一材料层和第二材料层，形成叠层；其中，所述第一材料层和第二材料层的刻蚀选择比不同；在所述叠层的上表面形成掩膜，并在所述掩膜中形成线槽图案；其中，所述线槽图案中包含有多个并排排列的线槽，每个线槽的底壁均为所述叠层的上表面；从上至下刻蚀所述叠层至所述衬底的上表面，将所述线槽图案转移到所述叠层中；在所述叠层中的线槽图案内填充成型材料，并平坦化处理所述成型材料至所述叠层的上表面为止；去除所述叠层中剩余的所述第一材料层或第二材料层，在所述叠层内形成阵列排列的纳米孔图案。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述成型材料为二氧化硅或氧化铝。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一材料层的材料为硅锗材料，所述第二材料层的材料为硅。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述硅锗材料中锗的浓度为5％～100％。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一材料层和第二材料层的厚度均处于0.5nm～100nm之间，所述叠层中包含的第一材料层和第二材料层的层数总和为2～1000层。6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述去除所述叠层中剩余的所述第一材料层或第二材料层，在所述叠层内形成阵列排列的纳米孔图案，包括：采用气态刻蚀或液态刻蚀的方法去除所述叠层中剩余的所述第一材料层或第二材料层。7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊杰，周娜，刘恩序，高建峰，李俊峰，罗军，王文武，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：