[发明专利]在芯片结构的目标电极上实现金纳米阵列结构制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微芯片制造工艺技术领域，尤其涉及一种在芯片结构的目标电极上实现金纳米阵列结构制备方法。

背景技术

目前，纳机电系统因其超高频率、高品质因数、低能耗、高灵敏度等特性而具有非常广泛的应用前景。纳机电系统的关键技术之一是纳米结构在宏观或微观结构中的局部构造技术。实现纳米材料大规模阵列式的选择性生长对纳米技术的实际应用来说具有非常重要的意义。

氧化锌ZnO纳米材料在室温下的禁带宽度为3.37eV，具有低介电常数、高化学稳定性以及很好的光电和压电性质，具有广阔的应用前景，因此，ZnO纳米材料被广泛地应用在各类纳机电器件的研究中。

在ZnO纳米材料的生长中，传统的气相合成法，如化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，简称CVD)法，过程温度较高(>600℃)，一般的微机电结构、集成微电子结构或某些基材(如聚合物Polymer)无法承受高温，因而气相合成法难以与微结构兼容，无法实现ZnO纳米材料大规模阵列式的局部位置上的选择性生长；湿化学法(Wet Chemical Method)可以实现在较低的温度(<100℃)下合成ZnO纳米材料，但为了实现ZnO纳米材料阵列在局部位置上的选择性生长，往往需利用种子层及复杂的加工工艺形成的模板，工艺步骤繁琐且不易控制，更难以与微结构相集成。

在芯片结构的目标电极上生长ZnO纳米结构可以增大电极的表面积，但由于ZnO为一种半导体材料，其导电性较差，限制其在诸多方面的应用。电镀是一种利用电解原理在某些导电结构表面上镀上一薄层金属或合金的过程，是利用电解作用使导电结构表面附着一层金属膜从而改变原结构表面特性的工艺。但常规电镀用于形成表面膜，而不能形成凹凸的纳米结构。

鉴于此，如何利用ZnO纳米阵列结构制备能够增加目标电极的表面积、工艺简便易行、易批量、高效率、高可靠性、低成本、低温的金纳米阵列结构成为当前需要解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种利用ZnO纳米阵列生长与电镀组合在芯片结构的目标电极表面实现金纳米阵列结构制备的方法。利用电场辅助的湿化学生长方法制备ZnO纳米阵列结构，并在ZnO纳米阵列上镀金，在较低的温度(<100℃)下实现在目标电极上的金纳米阵列结构的选择性制备，能够增加目标电极的表面积、且该方法工艺简便易行、易批量、效率高、可靠性好、成本低。

本发明提供一种在芯片结构的目标电极上实现金纳米阵列结构制备方法，包括：

在基底的上表面形成包括多个电极的芯片结构，所述多个电极包括：目标电极和非目标电极；

按照预设第一时间和预设第一温度，利用预配置的化学溶液和第一电场控制方法，在所述目标电极上形成ZnO纳米阵列结构；

按照预设第二时间和预设第二温度，利用预配置的化学镀金溶液和第二电场控制方法，在所形成的ZnO纳米阵列结构上进行镀金，形成金纳米阵列结构。

可选地，所述预设第一时间为0.5～48小时，所述预设第二时间为0.5～5分钟，所述预设第一温度为100℃以下，所述预设第二温度为常温，所述预配置的化学溶液为硝酸锌和乌洛托品复合水溶液，所述预配置的化学镀金溶液为亚硫酸盐镀金溶液。

可选地，所述按照预设第一时间和预设第一温度，利用预配置的化学溶液和第一电场控制方法在所述目标电极上形成ZnO纳米阵列结构，包括：

按照预设第一温度，将所述芯片结构浸没在预配置的化学溶液中；

在将所述芯片结构浸没的同时，按照预设第一时间，利用第一电场控制方法在所述目标电极上形成ZnO纳米阵列结构；

在所述芯片结构浸没结束后，将形成有ZnO纳米阵列结构的芯片结构依次进行清洗和烘干。

可选地，所述第一电场控制方法为直流控制法，所述在将所述芯片结构浸没的同时，按照预设第一时间，利用第一电场控制方法在所述目标电极上形成ZnO纳米阵列结构，包括：

在将所述芯片结构浸没的同时，按照预设第一时间，在所述目标电极上施加直流电压V1，在所述全部或一部分非目标电极上施加直流电压V2，在目标电极上形成垂直生长的ZnO纳米阵列结构，其中V1<V2；

或，

所述第一电场控制方法为直流交流混合控制法，所述在将所述芯片结构浸没的同时，按照预设第一时间，利用第一电场控制方法在所述目标电极上形成ZnO纳米阵列结构，包括：