[发明专利]一种制备纳米级二氧化硅图形掩膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米级二氧化硅图形掩膜的制备方法。

背景技术

二氧化硅材料（SiO₂）由于其具有良好的绝缘性、稳定性和易制备性被广泛地应用于半导体光电子领域。SiO₂纳米或微米小球可以用来做干法蚀刻的掩膜；微米（或纳米）级别的二氧化硅图形掩膜可以用来外延生长高质量的GaN基LED器件，可以有效降低GaN基LED器件中的位错密度；SiO₂可用光刻的方法在蓝宝石衬底上制备出微米级别的掩膜图形，从而可将蓝宝石做成PSS（图形化蓝宝石衬底）衬底。

目前，SiO₂纳米小球的制备需用较复杂的化学工艺，而且纳米小球的涂覆工艺要求形成均匀排列的单层纳米球，较难控制。普通光刻设备能够制备微米级别的SiO₂掩膜图形，要想获得纳米级别的掩膜图形一般需用电子束曝光设备，而该设备比较昂贵。中国专利 ZL200710120612.4 提出了一种用于氮化物外延生长的纳米级图形衬底的制作方法，具体方法如下：在用于氮化物外延生长的衬底上淀积一层二氧化硅薄膜，在SiO₂薄膜上沉积金属薄层（如Ni），经快速退火后形成金属纳米颗粒，再经干法蚀刻做成纳米级别的SiO₂掩膜。此方法虽然可获得纳米级别的SiO₂图形掩膜，不过此法获得的图形是以一个个随机排列的SiO₂小岛（或小柱）所组成的；而且干法蚀刻时由于金属颗粒的抗蚀刻性不强，容易造成金属污染，且不易控制蚀刻后的SiO₂图形。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种纳米级二氧化硅图形掩膜的制备方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种纳米级二氧化硅图形掩膜的制备方法，其包括如下步骤：1）提供一待在其上形成二氧化硅图形掩膜的材料层；2）在所述材料层的表面上蒸镀一层金属薄膜；3）退火热处理，在材料层表面上形成随机分布的纳米级金属颗粒；4）在镀有纳米金属颗粒的材料层的表面上沉积一层SiO₂薄膜；5）采用化学蚀刻和超声共同作用,蚀刻金属颗粒的同时使得包裹金属颗粒的SiO₂层脱落，在所述材料层的表面上形成纳米级二氧化硅图形掩膜。

首先，本发明利用金属纳米颗粒为掩膜，利用金属层的厚度和退火工艺可以很好的控制金属颗粒的尺寸从而可获得不同尺寸的SiO₂孔状掩膜。在获得纳米级金属掩膜后，利用金属薄膜与材料层表面粘附性较差，而SiO₂与基板有着较佳的粘附性, 同时金属颗粒与SiO₂之间的粘附性也较差，采用化学蚀刻和超声共同作用，蚀刻去除纳米级金属颗粒的同时使得包裹金属颗粒的SiO₂层脱落，形成纳米级别的SiO₂孔状掩膜。本发明有效地避免了采用干法蚀刻可能造成的金属污染，同时剥离后的图形跟金属颗粒的形状几乎一致，图形掩膜的制作工艺相对比较稳定。而且本发明方法简单实用，易于产业化。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。 

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。

图1 ～ 图4是本发明优选实施例的一种纳米级二氧化硅图形掩膜的制备过程示意图。

图5为本发明优选实施例中在外延生长衬底表面形成了随机分散的Ag纳米颗粒的正面SEM实物图。

图中各标号为：

10：待形成掩膜的材料层；

11：金属薄膜；

11’：金属颗粒；

12：SiO₂层；

12’：SiO₂掩膜层。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。