[发明专利]一种纳米尺寸三角形空气槽的制作方法

权利要求书

1.一种纳米尺寸三角形空气槽的制作方法，其特征在于，该方法包括：

A、在顶层材料为硅的衬底上采用纳米尺寸光刻技术，将曝光图形转移到光刻胶掩膜上，控制图形最小线条尺寸在纳米量级；

B、以光刻胶为掩模，采用电感耦合等离子体ICP干法刻蚀技术对所述衬底的顶层硅材料进行刻蚀，形成槽宽为200nm的纵向空气槽；

C、在形成纵向空气槽的顶层硅表面，热氧化形成一层厚度为7至15纳米的氧化层；

D、利用化学气相沉积技术，采用液态绝缘材料源对刻蚀形成的槽进行氧化硅填充。

2.根据权利要求1所述的纳米尺寸三角形空气槽的制作方法，其特征在于，步骤A中所述衬底为绝缘层上硅SOI，所述纳米尺寸光刻技术为电子束光刻技术，或为深紫外光刻技术，或为X射线光刻技术。

3.根据权利要求2所述的纳米尺寸三角形空气槽的制作方法，其特征在于，所述纳米尺寸光刻技术为电子束光刻技术，所述步骤A包括：

在衬底材料上旋涂一层电子束光刻胶，设计光刻掩膜图形，按照电子束光刻的标准工艺，经过前烘、曝光、显影、定影将设计的光刻掩膜图形转移到电子束光刻胶上。

4.根据权利要求3所述的纳米尺寸三角形空气槽的制作方法，其特征在于，所述设计光刻掩膜图形包括：

如果利用三角形空气槽制作横截面为三角形的纳米空气波导，则将掩膜图形设计为长方形，长边为波导传播方向，短边与波导横截面平行；

或者，如果利用三角形空气槽制作空气三棱锥充当反射镜，则将掩膜图形设计成为正方形。

5.根据权利要求1所述的纳米尺寸三角形空气槽的制作方法，其特征在于，步骤B中所述刻蚀形成的纵向空气槽的深度影响最后实现的三角形空气槽的高，纵向空气槽的深宽比决定最终实现的三角形空气槽的高和底边的比，通过改变ICP干法刻蚀条件控制刻蚀形成的纵向空气槽的深度以及剖面形貌，影响最终形成的三角形空气槽的形状。

6.根据权利要求5所述的纳米尺寸三角形空气槽的制作方法，其特征在于，所述剖面形貌为矩形和正梯形的空气槽，经过填充能够形成三角形的空气槽；所述剖面形貌为倒梯形的空气槽，经过填充将会填满整个空气槽，不会形成三角形空气槽。

7.根据权利要求1所述的纳米尺寸三角形空气槽的制作方法，其特征在于，所述步骤C包括：

将刻蚀完的衬底放入氧化炉，通入氮气，进行高温热氧化，在顶层硅表面热氧化形成一层厚度为7至15纳米的氧化层。

8.根据权利要求1所述的纳米尺寸三角形空气槽的制作方法，其特征在于，步骤D中所述化学气相沉积技术为低压化学气相沉积LPCVD技术或等离子体增强化学气相沉积PECVD技术，所述液态绝缘材料源为正硅酸乙酯TEOS、氮化硅或氮氧化硅。

9.根据权利要求1所述的纳米尺寸三角形空气槽的制作方法，其特征在于，步骤D中所述化学气相沉积技术为LPCVD技术，所述液态绝缘材料源为正硅酸乙酯TEOS，所述步骤D包括：

将经过热氧化处理的衬底送入LPCVD反应炉，沉积源材料选用TEOS，由于LPCVD技术在空气槽内和槽外部有明显不同的沉积速率，槽内的沉积速率比槽外的慢很多，导致侧壁的氧化硅沉积向槽中央聚集，堵住了氧化硅向槽底沉积的通道，形成三角形空气槽。

10.根据权利要求1所述的纳米尺寸三角形空气槽的制作方法，其特征在于，通过电子束光刻的版图设计，改变刻蚀形成的三角形槽的尺寸，得到不同尺寸的三角形横截面结构。

11.根据权利要求1所述的纳米尺寸三角形空气槽的制作方法，其特征在于，通过改变刻蚀形成的空气槽的结构，该方法进一步用于制作三维的纳米空气锥和空气台结构。

12.根据权利要求11所述的纳米尺寸三角形空气槽的制作方法，其特征在于，所述经过拓展完成纳米线波导的制作包括：

通过精确控制材料沉积厚度，在三角形的顶部未封口时停止沉积，然后利用这层材料做微掩膜，再通过沉积方法在槽内填充所需波导材料，构成纳米线波导。