一种新的硅基微纳结构的修饰方法

1.本发明涉及半导体微纳加工技术领域，具体涉及一种新的硅基微纳结构的修饰方法。背景技术：2.表面工程是微纳加工技术的一个重要的应用方向。利用微纳加工工艺可以制造出具有微纳结构阵列的功能表面以应用于特定的工作场景。近年来，为了实现具有更优性能或者特殊性能的功能表面，微纳结构阵列通常需要具有更加复杂的形貌。现有的微纳结构修饰技术大多基于对现有微纳加工工艺(如反应离子刻蚀、聚焦离子束刻蚀、电化学沉积等)的改进来实现，其中反应离子刻蚀在结构侧壁以各向同性的方式进行刻蚀；聚焦离子束刻蚀通常是以扫描的方式进行；电化学沉积(如电镀)是一种增材制备的方式，可以实现结构尺寸的增加。3.为了丰富微纳结构修饰技术，本发明特提出一种新的硅基微纳结构的修饰方法。技术实现要素：4.本发明的目的是提供一种新的硅基微纳结构的修饰方法，该方法可以对已经成型的硅基微纳结构进行灵活修饰，从而制备出具有更优性能或者特殊性能的功能表面。5.为了实现以上目的，本发明提供如下技术方案。6.一种硅基微纳结构的修饰方法，包括：7.提供具有微纳结构的重度掺杂硅衬底；8.对所述重度掺杂硅衬底进行电化学腐蚀，从而在所述微纳结构上形成多孔层；以及9.用碱性溶液进行清洗，从而去除所述多孔层。10.与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：11.1.本发明提供一种新的硅基微纳结构的修饰方法，该方法只需通过一步电化学腐蚀工艺和一步碱性溶液清洗工艺即可完成。12.2.本发明方法通过精确控制电化学腐蚀工艺的过程参数，可以对已经成型的硅基微纳结构(例如圆柱阵列或方柱阵列)进行灵活修饰，弥补了常规微纳加工技术无法对微纳结构进行有效修饰的不足。13.3.已有研究中的功能表面大都需要通过精心设计多步工艺步骤来实现具有特定侧壁特征的制造，这就导致了工艺流程复杂和成本过高。本发明方法为功能表面的制备提供了新的思路，即，通过对已经成型的硅基微纳结构进行灵活修饰来制备具有更优性能或者特殊性能的功能表面，工艺流程简单，成本低。附图说明14.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：15.图1为本发明实施例1提供的微米级圆柱阵列的局部电子显微镜图像。16.图2为本发明实施例1提供的微米级圆柱经电化学腐蚀反应后的电子显微镜图像。17.图3为本发明实施例1提供的微米级圆柱经电化学腐蚀反应后的局部电子显微镜图像。18.附图标记说明19.100为圆柱上表面，200为圆柱侧面，300为多孔层，400为实心部分。具体实施方式20.以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。21.在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。22.在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。23.如上所述，本发明提供一种新的硅基微纳结构的修饰方法，具体包括如下步骤。24.首先，提供具有微纳结构的重度掺杂硅衬底。25.所述重度掺杂硅衬底可以是p型硅衬底或n型硅衬底，其电阻率可为0.01ω·cm以下。本发明对于微纳结构没有特别限制，可以是圆柱阵列、方柱阵列或微通道结构等。本发明的微纳结构优选为圆柱阵列或方柱阵列。所述圆柱阵列和方柱阵列为微米级或纳米级结构。26.所述具有微纳结构的重度掺杂硅衬底可以直接从市场购买获得或者自行制备。在一个具体实施方案中，通过对重度掺杂硅衬底进行光刻和刻蚀来制备具有微纳结构的重度掺杂硅衬底。刻蚀可为干法刻蚀或湿法刻蚀。干法刻蚀又可为离子铣刻蚀、等离子刻蚀或深反应离子刻蚀。27.然后，对所述重度掺杂硅衬底进行电化学腐蚀，从而在所述微纳结构上形成多孔层。28.在进行电化学腐蚀反应之前，在所述重度掺杂硅衬底的远离所述微纳结构的表面设置电极。所述电极的设置方法可以是直接在所述重度掺杂硅衬底的远离所述微纳结构的表面放置金属薄片作为电极，或者在该表面形成一层金属薄膜作为电极。所述金属薄膜可为常规的导电金属，例如铝或铜等。所述金属薄膜的形成方法可以是化学气相沉积法(cvd)或物理气相沉积法(pvd)。29.电化学腐蚀工艺采用的腐蚀溶液为氢氟酸水溶液或者氢氟酸与醇类溶剂(如乙醇或丙醇)的混合溶液。本发明对于氢氟酸水溶液中氢氟酸的质量分数没有特别限制，可以是大于0且小于100的任意值，例如10％。本发明对于所述混合溶液中氢氟酸与醇类溶剂的体积比没有特别限制，可以是大于0且小于100的任意值，例如1:1。腐蚀电流为1‑100ma/cm2，优选为10‑50ma/cm2。腐蚀速率为8‑18nm/s。本发明通过控制腐蚀时间可以精确控制所述多孔层的厚度，腐蚀时间例如可为10‑1000min。当本发明的重度掺杂硅衬底采用n型硅衬底时，需要在光源如卤素灯照射下进行电化学腐蚀反应。30.优选地，在进行电化学腐蚀反应之前，在所述微纳结构(例如圆柱阵列和方柱阵列)的上表面形成掩膜层。本发明对于所述掩膜层的形成方法没有特别限制，可通过化学气相沉积法(例如等离子体增强化学气相沉积法)或物理气相沉积法来进行。所述掩膜层对所述微纳结构的顶部进行保护，使得通过电化学腐蚀反应在所述微纳结构的侧面形成横向的多孔结构，避免在所述微纳结构顶部形成竖向的多孔结构。31.优选地，在电化学腐蚀反应完成后，对所得结构进行清洗并烘干。32.接下来，用碱性溶液进行清洗，从而去除所述多孔层。33.所述碱性溶液可以是氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。通过用碱性溶液清洗可将所述微纳结构上的多孔层溶解去除，从而实现对所述微纳结构的精确修饰。34.本发明的修饰方法只需通过一步电化学腐蚀工艺和一步碱性溶液清洗工艺即可完成。本发明通过精确控制电化学腐蚀工艺的过程参数(包括腐蚀电流和腐蚀时间)，可以对已经成型的硅基微纳结构进行灵活修饰，弥补了常规微纳加工技术无法对微纳结构进行有效修饰的不足。35.下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但本发明不限于此。36.实施例137.步骤1：选用重度掺杂的p型硅作为衬底材料，其电阻率为0.001ω·cm。38.步骤2：通过匀胶、光刻和深反应离子刻蚀工艺制备出的微米级圆柱阵列，所得结构中微米级圆柱阵列的局部电子显微镜图像如图1所示。39.步骤3：在p型硅衬底的远离微米级圆柱阵列的表面通过化学气相沉积法形成一层厚度为200nm的金属铝作为电化学腐蚀反应的背衬电极。40.步骤4：对p型硅衬底进行电化学腐蚀，从而在微米级圆柱的上表面100和侧面200形成多孔层300。腐蚀溶液为10％质量分数的氢氟酸水溶液，腐蚀电流设定为10ma/cm2，腐蚀速率为1μm/min，腐蚀时间5min。经电化学腐蚀反应后微米级圆柱的电子显微镜图像如图2所示，其局部的电子显微镜图像如图3所示。41.步骤5：将步骤4所得结构进行清洗并烘干，随后放入质量分数为5％的氢氧化钠溶液中，从而将微米级圆柱上的多孔层300溶解去除，暴露出实心部分400。42.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。