[发明专利]一种超微锥电极阵列及其制备方法

权利要求书

1.一种超微锥电极阵列，其特征在于：包括作为基底的单面抛光薄硅片 (2)，及制作在该硅片(2)中的若干组正四棱锥形凹坑，以及覆盖在该硅 片(2)及正四棱锥形凹坑上的一层厚度不一致的SiO₂薄膜(3)，在SiO₂薄膜(3)表面设置一层厚度为400nm并图形化的导电金属膜电极材料层(4)， 且在导电金属膜电极材料层(4)上设置有厚度为700nm并图形化的Si₃N₄保护膜(5)，从硅片背面进行减薄刻蚀以便露出氧化生长的SiO₂凸台，对 上述SiO₂凸台进行刻蚀就可形成特定高度的导电金属超微锥电极。

2.根据权利要求1所述的超微锥电极阵列，其特征在于：所述的作为基 底的单面抛光薄硅片采用电阻率为0.01-0.1Ω·cm的p-Si(100)，该基底的厚度 为200μm。

3.根据权利要求1所述的超微锥电极阵列，其特征在于：所述的正四棱 锥形凹坑的锥角为70.52°。

4.一种超微锥电极阵列的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

1)对单面抛光的p-Si(100)硅片进行标准清洗；

2)采用干湿氧化，在p-Si(100)硅片上下两面均得到厚度为500nm的SiO₂薄膜层；

3)在硅片上表面的SiO₂薄膜层上涂敷一层光刻胶、前烘、采用窗口大 小为85微米的掩膜板进行曝光、显影、坚膜，在光刻胶上形成与掩膜板的窗 口大小相同的方形窗口；

4)用HF缓冲溶液腐蚀去除光刻胶下的方形窗口中的SiO₂薄膜层及硅 片下表面的SiO₂薄膜层，在p-Si(100)硅片上表面得到一个与步骤3)相对应 的方形窗口；

5)然后再去除SiO₂薄膜层上剩余的光刻胶；

6)将p-Si(100)硅片放置于TMAH溶液中，在90℃对p-Si(100)硅片进行 各向异性刻蚀，在p-Si(100)硅片的方形窗口处得到一锥角为70.52°的正四棱 锥形凹坑；

7)再用HF缓冲溶液腐蚀去除硅片上剩余的SiO₂薄膜层；

8)在950℃条件下对p-Si(100)硅片进行热氧化生长SiO₂薄膜层，使正 四棱锥形凹坑的锥角减小提高锥电极的深宽比；

9)在上述凹坑中热生长的SiO₂薄膜层上用射频磁控工艺沉积400nm厚 的导电金属膜得到由导电金属膜形成的超微电极；

10)在超微电极上涂敷一层光刻胶、前烘、采用掩膜板进行曝光、显影、 坚膜，在光刻胶上形成超微电极位置以及引线图形；

11)用湿法刻蚀工艺，去除超微电极位置以及引线图形以外的导电金属 膜；

12)去除剩余的光刻胶；

13)在上述导电金属膜上用RF-PECVD工艺沉积700nm厚的Si₃N₄保护 膜；

14)在沉积的Si₃N₄保护膜上，进行涂胶、前烘、采用掩膜板进行曝光、 显影、坚膜，在光刻胶上形成超微电极键合引线座图形；

15)然后用湿法刻蚀工艺，去除裸露的Si₃N₄膜，直到露出超微电极键 合引线座图形；

16)去除剩余的光刻胶；

17)在沉积的Si₃N₄膜和超微电极键合引线座上，涂胶、前烘对其进行 保护；

18)用HF缓冲溶液腐蚀去除硅片下面的SiO₂膜后，并对硅片进行清洗；

19)用TMAH溶液从背面对硅片进行减薄刻蚀，直到露出SiO₂凸台；

20)对露出的SiO₂凸台进行刻蚀，直到露出超微电极；

21)去除硅片上面剩余的光刻胶，对硅片进行清洗，最后得到超微锥电 极阵列。

5.根据权利要求4所述的一种超微锥电极阵列的制备方法，其特征是， 所述步骤9)导电金属膜为金、银或铂膜。