[发明专利]电磁场耦合高深宽比刻蚀硅基方法

说明书

电磁场耦合高深宽比刻蚀硅基方法，包括以下步骤：S1、在硅基上设置光刻胶模板作为硅基的掩膜，并在光刻胶模板上放置催化剂层，催化剂层由贵金属催化剂层和磁性层组成，贵金属催化剂层位于磁性层的上下两侧；S2、在硅基的下方放置电磁铁，电磁铁和磁性层位于硅基的相对两侧；S3、在硅基的上下两侧加设电极板，并通入直流电源；与现有技术相比，使得金属颗粒与硅基接触更加紧密，催化剂与硅基接触的有效面积增大，促使硅基内产生的空穴能够尽快地被溶解，避免晶格缺陷的产生，降低孔隙率，从而改进硅基圆柱孔壁的表面质量，避免在后续成形过程中产生过多的机械应力。

技术领域

本发明属于微纳米制造技术领域，尤其是一种电磁场耦合高深宽比刻蚀硅基方法。

背景技术

磁导金属辅助化学刻蚀是一种在硅基上刻蚀高深宽比结构的湿法刻蚀技术，这种技术从本质上说就是一个氧化还原反应，这种技术在使用过程中，采用贵金属作为催化剂沉积在硅表面。

在湿法刻蚀技术中，硅基沉积金属催化剂后浸入氢氟酸-过氧化氢水溶液中时，发生氧化还原反应，其中催化剂下的硅体积被溶解，催化剂会进一步移动到蚀刻的空腔中，以帮助连续蚀刻并形成HAR结构，金属催化剂表面发生氧化还原反应产生电子空穴(h+)，电子空穴的输运可能会严重影响MaCE的三维分布，h+的运动过程称为电荷运输过程。

在磁导化学腐蚀中，使用具有磁性的三层金属催化剂Au/Fe/Au)代替单一的贵金属层，然后，在外加磁场的作用下，样品沿着所需的蚀刻方向进行电化学蚀刻，提高了刻蚀速率和刻蚀的垂直对齐，为了增强动力学和控制方向，沉积了铁磁铁层用于磁导向硅刻蚀。但是，目前的磁场辅助金属化学刻蚀方法，缺乏电磁场耦合相互作用的研究，在结构成形过程中表面质量仍具有随机性，致使成形结构表面质量参差不齐。

发明内容

本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种加快刻蚀效果，减少晶格缺陷，降低机械应力的电磁场耦合高深宽比刻蚀硅基方法。

为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：电磁场耦合高深宽比刻蚀硅基方法，包括以下步骤：

S1、在硅基上设置光刻胶模板作为硅基的掩膜，并在光刻胶模板上放置催化剂层，催化剂层由贵金属催化剂层和磁性层组成，贵金属催化剂层位于磁性层的上下两侧；

S2、在硅基的下方放置电磁铁，电磁铁和磁性层位于硅基的相对两侧；

S3、在硅基的上下两侧加设电极板，并通入直流电源。

作为本发明的一种优选方案，所述贵金属催化剂层为Au，磁性层为Fe。

作为本发明的一种优选方案，所述贵金属催化剂层和磁性层在刻蚀前进行退火处理。

作为本发明的一种优选方案，所述贵金属催化剂层和磁性层截面尺寸相同。

作为本发明的一种优选方案，所述贵金属催化剂层与磁性层固定连接。

作为本发明的一种优选方案，所述光刻胶模板和催化剂层上均形成有注液孔，光刻胶模板和催化剂层上的注液孔相连通。

作为本发明的一种优选方案，所述光刻胶模板和催化剂层上的注液孔阵列分布。

作为本发明的一种优选方案，所述电极板为钼电极板，光刻胶模板、催化剂层和电极板平行设置。

作为本发明的一种优选方案，所述电磁铁位置与磁性层位置相对应，电磁铁截面尺寸与磁性层截面尺寸相一致，且磁性层位于电磁铁的竖直范围内。

作为本发明的一种优选方案，所述电极板位置与磁性层位置相对应，电极板截面尺寸与磁性层截面尺寸相一致，且磁性层位于电极板的竖直范围内。