[发明专利]自支撑微纳米结构及其制作方法

说明书

本发明公开了一种自支撑微纳米结构的制作方法，包括：在衬底上形成牺牲层以及覆盖牺牲层的功能层；在功能层上预设图案化区域，在图案化区域内进行图案化处理，以在功能层中形成露出部分牺牲层的图案部；其中，部分牺牲层为图案化区域在牺牲层的投影范围内的牺牲层；将部分牺牲层去除，获得自支撑微纳米结构。本发明在制作自支撑微纳米结构时，可控性、重复性、成品率较高，能应用的微纳米材料种类较多，而且能够形成的自支撑微纳米结构更加复杂。

技术领域

本发明涉及纳米加工技术领域，尤其涉及一种自支撑微纳米结构及其制作方法。

背景技术

随着微纳米科学与技术的发展，微纳米尺度的材料生长和器件加工技术显得越来越关键。微纳米材料的生长技术已经非常成熟，如金属有机化学气相沉积、分子束外延、等离子体增强化学气相沉积、原子层沉积、电子束蒸发以及磁控溅射等等。

上述材料生长技术能形成微微纳米量级的介质和金属薄膜结构，从而为微纳米器件的实现奠定了坚实的、丰富的和灵活的材料基础。在自支撑微纳米结构的制造过程中，微纳米材料的刻蚀技术是一项对最终器件成败起决定性作用的环节。

自支撑微纳米结构的实现方法目前主要有以下三种：

1)通过化学的方法直接生长，该方法可控性较差，且只能做成简单的器件结构。

2)首先在衬底上生长或旋涂一层牺牲层，再在该牺牲层上生长微纳米级的薄膜，然后通过化学溶解或腐蚀的方法释放牺牲层并将微纳米级的薄膜转移至另一个衬底的方法。该方法对人工转移技术要求较高，成品率较低。

3)首先在衬底上生长微纳米多层结构，然后采用光刻(微纳米量级采用电子束曝光)和显影工艺在光刻胶上形成所需图案，再通过干法或湿法腐蚀刻掉顶层微纳米材料，最后通过有选择性的干法或湿法刻蚀技术将图案化微纳米层下方的牺牲层材料刻蚀掉。

当前技术中的第1种和第2种方案在可控性和高效性方面均存在一些问题，并且通用性不高。第3种方案则是一般的采用光刻结合刻蚀(干法或湿法)工艺实现图形转移。该工艺尤其在实现微纳米级图形转移时容易导致图形转移的精度不高甚至工艺不兼容等问题。

发明内容

为了达到上述目的，本发明的一方面提供了一种自支撑微纳米结构的制作方法，所述制作方法包括：

在衬底上形成牺牲层以及覆盖牺牲层的功能层；

在功能层上预设图案化区域，在图案化区域内进行图案化处理，以在功能层中形成露出部分牺牲层的图案部；其中，所述部分牺牲层为所述图案化区域在所述牺牲层的投影范围内的牺牲层；

将所述部分牺牲层去除，获得自支撑微纳米结构。

优选地，所述制作方法还包括：对其上的所述部分牺牲层被去除后的衬底进行热处理。

优选地，所述对功能层进行图案化处理的方法包括：

将形成有牺牲层和功能层的衬底置于扫描电镜/聚焦离子束的双束系统的真空腔体内；

利用扫描电镜在功能层的表面上确定图案化位置，并在图案化位置绘制预设图案；

利用聚焦离子束轰击所述预设图案所在的功能层表面，以按照所述预设图案形成所述图案部。

优选地，所述将所述部分牺牲层去除的方法包括：

将其上的功能层被图案化处理后的衬底置于干法刻蚀机内；

向所述干法刻蚀机内通入刻蚀气体和催化气体，使刻蚀气体经由所述图案部与所述部分牺牲层进行反应，从而将所述部分牺牲层去除。

优选地，所述刻蚀气体为氟化氢气体。

优选地，所述功能层的材料包括不与所述刻蚀气体进行反应的介质材料或者金属材料。