[发明专利]一种用于制备间隔墙上具有纳米通孔的微通道结构的方法

说明书

本发明涉及一种新型、高效的用于制备间隔墙上具有纳米通孔的微通道结构的方法。本发明方法利用硅材料的电化学腐蚀反应具有沿特定晶向生长的特点，在硅基微通道结构的间隔墙的两个侧壁上制备出横向生长的纳米盲孔结构。本发明方法采用电化学抛光工艺将电化学腐蚀反应的反应界面以各向同性的方式向侧向扩展，从而在间隔墙的中间部分形成两个分别与两侧的纳米盲孔结构连通的内腔；并通过将相邻内腔组合形成新的微通道结构，制备出了间隔墙上具有纳米通孔的微通道结构。

技术领域

本发明涉及微纳加工技术领域，具体涉及一种用于制备间隔墙上具有纳米通孔的微通道结构的方法。

背景技术

近年来，随着微电子技术的发展，电子芯片的集成度得到了极大的提升，但高集成度带来的芯片发热问题也逐渐成为制约其持续发展的技术瓶颈之一。微通道结构具有较大的换热面积，并且易于实现芯片内部的嵌入式集成，基于微通道结构的微流体散热技术被广泛地认为是解决未来芯片发热问题最有前景的散热技术之一。当前达到1000W/cm²热流量密度的微通道散热技术通常是基于微通道内的相变换热来实现。液体相变带来的流动沸腾会造成流动失稳现象，甚至产生液体回流，同时微通道内的气泡也会造成衬底道温度的不均匀分布。有研究表明在微通道侧壁增加次级的纳米结构可以使其具有更好的散热效率，同时能缓解流动失稳现象。常规微通道的加工方法主要有深反应离子刻蚀、激光加工、湿法腐蚀等，但这些常规工艺自上而下的加工方式难以直接在微通道的间隔墙上制备出横向的贯通孔结构。

为了制备间隔墙上具有贯通孔的微通道结构，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种新型、高效的用于制备间隔墙上具有纳米通孔的微通道结构的方法。该方法能够直接在微通道的间隔墙上制备出横向的通孔结构。

为了实现以上目的，本发明提供如下技术方案。

一种用于制备间隔墙上具有纳米通孔的微通道结构的方法，包括：

提供掺杂硅衬底；

在所述掺杂硅衬底上形成具有图形的第一掩膜层；

在所述第一掩膜层的掩膜作用下，在所述掺杂硅衬底上形成多个第一微通道，相邻的两个所述第一微通道之间的掺杂硅衬底为间隔墙；

在所述第一微通道的底部形成第二掩膜层；

在形成所述第二掩膜层后，对所述掺杂硅衬底进行电化学腐蚀，从而在所述间隔墙的两个侧壁上均形成多个纳米盲孔结构；

在获得所述纳米盲孔结构后，对所述掺杂硅衬底进行电化学抛光，从而在所述间隔墙的中间部分形成两个分别与两侧的纳米盲孔结构连通的内腔；以及

去除全部的所述第一掩膜层或者去除位于两个所述内腔上方的所述第一掩膜层，再去除两个相邻的所述内腔之间的硅衬底部分，从而形成纳米通孔和第二微通道。

与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：

1.本发明是一种新型的、高效的、能够直接在微通道的间隔墙上制备出横向的通孔结构的方法。

2.本发明利用硅材料的电化学腐蚀反应具有沿特定晶向生长的特点，在硅基微通道结构的间隔墙的两个侧壁上形成横向生长的纳米盲孔结构。

3.本发明采用电化学抛光工艺将电化学腐蚀反应的反应界面以各向同性的方式向侧向扩展，从而在间隔墙的中间部分形成两个分别与两侧的纳米盲孔结构连通的内腔；并通过将相邻内腔组合形成新的微通道结构，制备出了间隔墙上具有纳米通孔的微通道结构。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：