[发明专利]一种制备锥形硅基实心微针阵列的方法

权利要求书

1.一种制备锥形硅基实心微针阵列的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)选取单抛单晶硅片，所述单抛单晶硅片包括彼此相反的抛光面和第二表面，在抛光面和第二表面上分别沉积氮化硅保护膜，然后在抛光面的氮化硅保护膜上镀铝保护膜；

(2)在抛光面的铝保护膜上旋涂光刻胶，利用光刻工艺将掩模板图形转移到抛光面的铝保护膜上；

(3)利用电感耦合等离子体刻蚀系统(ICP)对铝保护膜进行刻蚀，采用反应离子刻蚀(RIE)干法刻蚀工艺对抛光面的氮化硅保护膜进行刻蚀；

(4)利用低温等离子体深硅刻蚀工艺，对步骤(3)后的硅片抛光面进行各向异性刻蚀得到圆柱体阵列结构；

(5)利用酸性腐蚀液对步骤(4)后的硅片进行各向同性湿法腐蚀；将硅片悬空倒置，在受控条件下使硅片浸入酸腐蚀液，未被氮化硅膜保护的硅单晶与酸腐蚀液在接触面上不断进行氧化和溶解，在反复提拉和浸渍过程中，刻蚀出径向可控的锥形阵列结构，腐蚀液置于冰水混合物槽中；

(6)清洗步骤(5)后的硅片，去除硅片上残余酸性腐蚀液。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述单晶硅片为(111)晶向硅片。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，利用低压化学气相沉积(LPCVD)工艺沉积Si₃N₄保护膜；优选地，Si₃N₄保护膜的厚度为50nm～800nm；

优选地，利用磁控溅射在抛光面的Si₃N₄保护膜上镀铝保护膜；优选地，镀铝保护膜的厚度为100nm～1200nm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，低温ICP刻蚀载片台温度范围为-30℃～-150℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，刻蚀单晶硅反应气体SF₆/O₂，O₂的体积比例1％～40％，刻蚀单晶硅速率0.1μm/min～10μm/min。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中，各向同性湿法腐蚀液体积比HNO₃(70wt％)/HF(49wt％)/HAc(100wt％)＝3～10：1：1，腐蚀槽温度0℃～30℃。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微针阵列可大面积制备，所述大面积范围为1mm²～1200cm²。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微针阵列中的微针高度与直径尺寸可控，微针高度为200-1000μm，所述微针阵列中相邻两个微针之间的间距为200-1500μm，所述微针阵列中微针针尖直径小于10μm，所述微针阵列中微针锥底直径范围为200-800μm。