通过雕刻包含可重入和双重入的腔或柱的气体镶入微纹理来渲染 SiO₂/Si 曲面全功能性

我们的气体吸收微纹理表面，或GEMS，他们可以捕获空气乳液和液体，无论其表面化学。因此，我们认为这种方法对于需要全氟涂层的应用具有巨大的潜力。与 3D 打印和其他传统制造技术不同，光刻和干蚀刻使我们能够制造复杂、微尺度、悬垂的再进入和双重重新进入的地形。

首次使用时，用户应使用练习晶圆，并在尝试实验前定期检查每种设计类型的蚀刻速率，因为速率可能会随着样本大小而变化。重新进入和双重进入柱和腔的制造是一个多站过程，涉及复杂的设计模式。微制造材料的可视化演示将有助于理解协议。

在适当的布局软件程序中创建新文件，从而启动微制造过程。绘制一个由200微米图圆组成的单位单元。复制粘贴此圆，中心距离为 212 微米，以在方形补丁中创建圆数组，具有 1 厘米的方形区域。

接下来，绘制一个直径为 100 毫米的圆，将一厘米的方形数组放在圆内。复制此排列以创建 4 x 4 方形数组网格。圆内的要素将转移到四英寸晶圆上。

然后将设计文件导出为质量分级系统的所需格式。要清洁微加工的晶圆，在用去离子水冲洗之前，在 Piranha 溶液中放置一个直径为 4 英寸、具有 2.4 微米厚的热氧化物层的硅晶圆 10 分钟。然后在氮气环境下旋转晶圆。

干燥后，使用气相沉积将晶圆涂覆六甲基二甲基二苯醚，并在旋转编码器中将晶圆安装到四英寸的真空检查中。用光面仪覆盖晶圆，并使用旋转编码器将光面均匀地铺在晶圆表面，形成 1.6 微米厚的层。将光面涂层在 110 摄氏度的热板上烘烤两分钟。

将烤制晶圆转移到直接额定系统。将晶圆暴露在紫外线辐射下 55 毫秒，然后将紫外线暴露的晶圆转移到含有光耐光剂的玻璃培养皿中，以便开发功能。60 秒后，用去维化水轻轻冲洗晶圆，以去除多余的开发者，并在氮气环境中旋转干燥晶圆。

光刻后，将晶圆转移到电感耦合的等离子体反应离子蚀刻系统中，该系统采用八氟环丁烷和氧气的混合物。运行该过程约 13 分钟，蚀刻暴露的二氧化硅层。为确保所需图案内的硅层厚度降至零，请使用反射计测量剩余二氧化硅的厚度，并根据二氧化硅层的厚度调整后续蚀刻周期的持续时间。

蚀刻二氧化硅层后，将晶圆转移到深电耦合等离子反应离子蚀刻系统中，并运行此过程五个周期，从而形成相当于约两微米的硅蚀刻深度。使用 Piranha 溶液清洁晶圆，然后像之前演示的一样冲洗并旋转干燥。执行等向蚀蚀，在二氧化硅层下用六氟化硫形成底切，25 秒，然后用 Piranha 溶液冲洗并旋转干燥，如所证明的。

创建底切后，使用高温炉系统在晶圆上生长 500 纳米的热氧化物层。接下来，将二氧化硅垂直向下倾斜三分钟，从腔底去除热氧化物层，同时沿侧壁留下一层硅层，最终形成双重重入边缘。蚀刻多余的热生长氧化物后，重复博世工艺的五个循环，将腔层加深两微米，然后用食人鱼溶液清洁晶圆，如证明，冲洗并旋转干燥。

要在腔口的热生长氧化物后面创建一个空位，将硅蚀刻 150 秒，以获得双重重入边缘。必须调整最后一个等向异性硅蚀刻所花费的时间量，以在不合并空腔的情况下，在热生长氧化物后面创造尽可能多的空间。创建双重质腔后，执行博世工艺 160 个循环，将腔的深度提高至约 50 微米。

清洁新鲜皮兰哈溶液中的晶圆，如证明，冲洗并旋转干燥。将晶圆在 50 摄氏度下将晶圆转移到真空烤箱中 48 小时。然后，晶圆可以存放在干净的氮气流柜中。

在这里，如所示，具有代表性的重入和双重重入腔和微结构的柱子。具有双重入柱阵列的二氧化硅表面，在水和六烷均表现出大于 150 度的明显接触角，接触角滞后最小。奇怪的是，当同一具有柱的二氧化硅表面浸入相同的液体中时，它们会瞬间被侵入。

相比之下，双重再入腔在浸入两种液体中后会夹住空气。此外，共和显微镜显示，悬垂特征稳定侵入液体和夹住空气中。由双重入型壁包围的柱子阵列的微制造将根从湿润的液体中隔离，从而形成混合微纹理，充当气体夹住微纹理。

使用类似的方法，膜可以设计为能够执行商业膜的功能，但不使用有害的全氟碳化合物，为更环保的工业过程铺平道路。我们可以研究蘑菇形腔和柱子在液体下夹住空气的能力，以及突破性压力等性能。该协议涉及使用洁净室设施，以及热板、易燃和腐蚀性化学品。

因此，需要安全培训和个人防护设备。