[发明专利]一种纳米尺度镍金空气桥的制备方法

权利要求书

1.一种纳米尺度镍金空气桥的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

引进二氧化硅牺牲层；

用电子束曝光结合电感耦合等离子体ICP刻蚀所述二氧化硅牺牲层，定义出空气桥的桥墩；

再次用电子束曝光，在双层电子束曝光胶上定义出空气桥的桥梁；

用金属电子束蒸发、金属剥离将金属空气桥结构转移至衬底；

用湿法腐蚀去除二氧化硅牺牲层，得到纳米尺度的镍金空气桥。

2.根据权利要求1所述的纳米尺度镍金空气桥的制备方法，其特征在于，所述引进二氧化硅牺牲层的步骤包括：

用等离子体增强化学气相淀积PECVD方法在晶向为100的Si衬底上淀积一层厚度为250nm的二氧化硅牺牲层。

3.根据权利要求1所述的纳米尺度镍金空气桥的制备方法，其特征在于，所述刻蚀二氧化硅牺牲层，定义空气桥桥墩的步骤包括：

在所述二氧化硅牺牲层上用甩胶机旋涂一层厚度为400nm的PMMA胶；接着用电子束曝光技术在所述PMMA胶上定义出用于电感耦合等离子体ICP刻蚀的方孔，使得PMMA胶下的二氧化硅裸露出来；

然后以所述PMMA胶为掩膜，采用电感耦合等离子体技术刻蚀所述二氧化硅牺牲层，定义出空气桥的桥墩。

4.根据权利要求3所述的纳米尺度镍金空气桥的制备方法，其特征在于，所述用电子束曝光技术定义方孔时，对方孔的曝光剂量设置为150μC/cm²，显影时用体积比为MIBK∶IPA＝1∶3的显影液显影30s，再用IPA定影30s；

在刻蚀二氧化硅时，等离子体的启辉功率设置为1000W，射频功率设置为200W，刻蚀气体的组分为：C₄F₈∶He∶H₂＝12sccm∶174sccm∶12sccm，刻蚀时间为1min。

5.根据权利要求1所述的纳米尺度镍金空气桥的制备方法，其特征在于，所述定义空气桥桥墩与再次用电子束曝光的步骤之间进一步包括：

用氧等离子体刻蚀技术清除刻蚀所述二氧化硅牺牲层时的残胶，再用甩胶机在二氧化硅层上依次甩上总厚度为400nm的双层胶PMMA-MAA和PMMA，作为图形转移的媒介。

6.根据权利要求1所述的纳米尺度镍金空气桥的制备方法，其特征在于，所述再次用电子束曝光，定义空气桥桥梁的步骤包括：

进行第二次电子束曝光，对用于定义桥墩的方孔将曝光剂量设置为150μC/cm²，而对用于定义桥梁的矩形长条曝光剂量设置为100μC/cm²，显影所用的显影液配比和第一次曝光相同，显影时间为30s，但与第一次曝光不同的是要在定影时对样品进行超声，总共的定影时间为30s，其中加超声的定影时间为5s，其余的定影时间为25s。

7.根据权利要求1所述的纳米尺度镍金空气桥的制备方法，其特征在于，所述用金属电子束蒸发、金属剥离将金属空气桥结构转移至衬底的步骤包括：

用金属电子束蒸发在样品上依次淀积50nm的Ni和200nm的Au，然后将淀积完Ni和Au的样品从蒸发炉中取出，浸入丙酮中进行金属剥离，将金属空气桥结构转移至衬底。

8.根据权利要求1所述的纳米尺度镍金空气桥的制备方法，其特征在于，所述用湿法腐蚀去除二氧化硅牺牲层，得到纳米尺度的镍金空气桥的步骤包括：

将完成金属剥离的样品小心地浸入体积比为HF∶NH₄F∶H₂O＝1∶2∶3的腐蚀液中，腐蚀60s，去除二氧化硅牺牲层，得到最终的镍金空气桥，其中，腐蚀液配制时所采用的NH₄F溶液的摩尔浓度为40％。