[发明专利]基于摩擦化学诱导刻蚀的单晶硅表面无损伤纳米加工方法

摘要

一种基于摩擦化学诱导刻蚀的单晶硅表面无损伤纳米加工方法，主要应用于单晶硅表面纳米结构的加工。其具体操作方法是：先用湿法氧化的方法在单晶硅表面生长SiO_x薄层，然后将生长有SiO_x薄层的单晶硅取出清洗并固定在样品台上，然后将二氧化硅球形探针安装在扫描探针显微镜或多点接触微纳米加工设备上，启动设备，控制探针按设定的参数在样品表面进行扫描，再将样品置于KOH溶液与异丙醇的混合溶液中进行刻蚀加工，即可完成。该方法所用SiO_x的掩膜制作简易，成本低廉；探针扫描过程中接触压力极低，不会引起单晶硅基底的屈服，加工得到的单晶硅纳米结构服役寿命长；湿法氧化所获得的SiO_x薄层掩膜作用良好，可以提高加工深度。

主权项

一种基于摩擦化学诱导刻蚀的单晶硅表面无损伤纳米加工方法，其具体操作步骤依次为：A、将质量浓度为98%的H₂SO₄溶液和质量浓度为30%的H₂O₂溶液按7:2‑3的体积比混合得到混合溶液；将混合溶液加热到80‑90℃；再将HF溶液钝化处理过的单晶硅置于混合溶液中处理25‑35分钟，使其表面上生长出SiO_x薄层；然后将生长有SiO_x薄层的单晶硅取出，并清洗；B、将尖端呈球状的二氧化硅探针安装在扫描探针显微镜上，将A步得到的单晶硅固定在样品台上，启动设备，控制探针以1GPa的接触压力、按照设定的扫描轨迹在样品表面进行扫描，使扫描区域的SiO_x薄层被去除，基底暴露；C、将异丙醇加入到质量浓度为10‑25%的KOH溶液中得混合溶液，加入时异丙醇与KOH溶液的体积比为1:4‑6；将B步处理后的单晶硅置于混合溶液中刻蚀2‑60分钟。