[发明专利]一种在单晶硅衬底上制备金字塔阵列的方法

权利要求书

1.一种在单晶硅衬底上制备正金字塔阵列的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

（1）采用垂直提拉法在单晶硅片衬底上排布一层六角密排分布的聚苯乙烯胶体微球，提拉速度为0.5-3微米/秒，将带有微球的单晶硅片放在空气中自然干燥1小时，然后进行快热退火，退火温度为110-130℃，退火时长为1-3分钟；

（2）采用感应耦合等离子体刻蚀方法，在通入氧气的氛围下，对微球进行刻蚀，使单晶硅片表面密排的微球彼此分离，刻蚀的功率为100-250瓦，刻蚀时间为1-3分钟；

（3）将步骤（2）的带有分离微球的单晶硅片放入甲苯溶液中，浸泡2-5秒，使单晶硅片表面彼此分离微球的体积缩小，样品从甲苯溶液中取出后，用氮气吹干，然后用去离子水冲洗干净，单晶硅片表面形成一个点状分布的微球阵列掩膜；

（4）将步骤（3）的带有点状分布微球阵列掩膜的单晶硅片垂直插入含有异丙醇的氢氧化钠水溶液中，在水浴温度为60℃的环境中，腐蚀1-12分钟，所述的水溶液中，氢氧化钠的质量百分比浓度为15%-20%，异丙醇的质量百分比浓度为10%-20%；

（5）将步骤（4）得到的单晶硅片放入甲苯溶液中，在超声波作用下，保持3-5分钟，使单晶硅片表面的微球去除，用去离子水清洗干净，得到具有正金字塔阵列的单晶硅片。

2.一种在单晶硅衬底上制备倒金字塔阵列的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

（1）采用垂直提拉法在单晶硅片衬底上排布一层六角密排分布的聚苯乙烯胶体微球，提拉速度为0.5-3微米/秒，将带有微球的单晶硅片放在空气中自然干燥1小时，然后进行快热退火，退火温度为110-130℃，退火时长为1-3分钟；

（2）采用感应耦合等离子体刻蚀方法，在通入氧气的氛围下，对微球进行刻蚀，使单晶硅片表面密排的微球彼此分离，刻蚀的功率为100-250瓦，刻蚀时间为1-3分钟；

（3）将步骤（2）的带有分离微球的单晶硅片放入射频溅射腔体内，待腔体的真空度达到3×10^-3帕后，通入氩气，气体流量为10-20sccm，在功率为200-300瓦下，起辉，溅射时长为1-6分钟，在带有分离微球的单晶硅片表面沉积一层厚度为20-200纳米的金属钛薄膜，由于微球的遮掩，金属钛薄膜仅能沉积在微球没有覆盖的区域；

（4）将步骤（3）的带有分离微球和金属钛薄膜的单晶硅片放入甲苯溶液中，在超声波作用下，保持3-5分钟，使单晶硅片表面的微球去除，单晶硅片表面形成一个网格状结构的金属钛薄膜，用去离子水冲洗干净；

（5）将步骤（4）的带有金属钛薄膜的单晶硅片垂直插入含有异丙醇的氢氧化钠水溶液中，在水浴温度为60℃的环境中，腐蚀1-12分钟，所述的水溶液中，氢氧化钠的质量百分比浓度为15%-20%，异丙醇的质量百分比浓度为10%-20%；

（6）将步骤（5）得到的单晶硅片放入体积百分比浓度为20%的氢氟酸溶液中，在超声波作用下，保持10-20分钟，使单晶硅片表面的金属钛薄膜去除，用去离子水清洗干净，得到具有倒金字塔阵列的单晶硅片。

3.一种在单晶硅衬底上制备正倒金字塔组合阵列的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

（1）采用垂直提拉法在单晶硅片衬底上排布一层六角密排分布的聚苯乙烯胶体微球，提拉速度为0.5-3微米/秒，将带有微球的单晶硅片放在空气中自然干燥1小时，然后进行快热退火，退火温度为110-130℃，退火时长为1-3分钟；

（2）采用感应耦合等离子体刻蚀方法，在通入氧气的氛围下，对微球进行刻蚀，使衬底表面密排的微球彼此分离，刻蚀的功率为100-250瓦，刻蚀时间为1-3分钟；

（3）将步骤（2）的带有分离微球的单晶硅片放入射频溅射腔体内，待腔体的真空度达到3×10^-3帕后，通入氩气，气体流量为10-20sccm，在功率为200-300瓦下，起辉，溅射时长为1-6分钟，在带有分离微球的单晶硅片表面沉积一层厚度为20-200纳米的金属钛薄膜，由于微球的遮掩，金属钛薄膜仅能沉积在微球没有覆盖的区域；

（4）将步骤（3）的带有分离微球和金属钛薄膜的单晶硅片放入甲苯溶液中，浸泡2-5秒，使单晶硅片表面分离微球的体积缩小，单晶硅片表面形成一个由点状分布微球阵列和网格状结构金属钛薄膜组成的复合掩膜，用去离子水冲洗干净；

（5）将步骤（4）的带有由点状分布微球阵列和网格状结构金属钛薄膜组成的复合掩膜的单晶硅片垂直插入含有异丙醇的氢氧化钠水溶液中，在水浴温度为60℃的环境中，腐蚀1-12分钟，所述的水溶液中，氢氧化钠的质量百分比浓度为15%-20%，异丙醇的质量百分比浓度为10%-20%；

（6）将步骤（5）得到的单晶硅片，放入甲苯溶液中，在超声波作用下，保持3-5分钟，使硅片表面残留的微球去除，然后放入体积百分比浓度为20%的氢氟酸溶液中，在超声波作用下，保持10-20分钟，使单晶硅片表面的金属钛薄膜去除，最后用去离子水清洗干净，得到具有正倒金字塔组合阵列的单晶硅片。