用于晶圆级隔离的亚5纳米纳米间隙的选择性剥离光刻技术

《Materials Today Nano》：Selective Peeling Lithography for Wafer-Scale Isolated Sub-5 nm Nanogaps

　　

郝晨伟|潘如浩|王波|朱伟|王胜祥|李俊杰

摘要：

金属纳米间隙通过局域表面等离子体共振能够显著增强光的限制能力，这使其在先进等离子体器件中的应用备受关注。然而，同时制造具有极窄间隙宽度、大规模均匀性以及独立单元格的纳米间隙在亚10纳米尺度上受到现有技术的严重限制。在这里，我们提出了一种选择性剥离光刻（SPL）方法来制备纳米间隙，该方法通过原子层沉积技术制备具有精确原子级厚度的间隔层来定义间隙宽度。通过将间隔层插入到两层依次沉积的金属薄膜中，可以在4英寸晶圆上制造出宽度低至4纳米的纳米间隙。重要的是，通过引入对准光刻技术，可以直接获得独立的纳米间隙结构，从而突破了仅能在连续薄膜中制造纳米间隙的限制，并显著提高了纳米间隙的多样性。我们进一步设计并展示了一种由带有两个纳米间隙的正方形单元格组成的纳米间隙超表面，该超表面由于Fabry–Pérot共振效应而表现出多波长吸收增强特性。由于能够在独立构建块中实现亚5纳米纳米间隙的晶圆级制造，所开发的SPL方法有望应用于大面积表面增强拉曼散射（SERS）基底、超表面以及其他等离子体器件中。