[发明专利]大面积纳米线P-N结阵列及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种纳米线P-N结阵列加工方法，尤其是大面积制备硅纳米线P-N结阵列的方法，属于纳米制造和纳电子器件领域。

背景技术

一维半导体纳米线阵列具有特异的光学性质和电学性质，在光学、电子学和医学等领域有着广泛的应用前景，为器件的微型化、纳米化提供了材料基础，已经成为当今纳电子领域研究的热点。由于Si是传统微电子领域的重要材料，因此对Si纳米线的研究极为关注。目前对Si纳米线阵列的制备方法如模板法、催化剂的定性生长、通过掩模后再刻蚀Si等。而且，制作硅纳米线P-N结阵列也极为少见，清华大学的朱静用HF和AgNO₃的混合溶液，腐蚀出硅纳米线P-N结阵列[参见中国专利：申请号03136182.X，公开号CN1454841A，公开日期2003年11月12号]。但是用这些方法制备的硅纳米线阵列，可控制性较差，或与当今的微电子加工工艺极不兼容。纳米压印光刻技术已被证实是纳米尺寸大面积结构复制的最有前途的下一代技术之一。具有低成本分辨率高和高产率的特点，在纳米制造中日渐受到重视。用纳米压印制作纳米结构，具有易于大面积制作、高产和低成本等优点，可以压印出1英寸(硬模板)到4英寸(软模板)不等的微纳米结构。目前，采用纳米压印技术加工硅纳米线P-N结阵列还没有报道。

发明内容

本发明采用纳米压印技术大面积、高产率加工纳米线P-N结阵列，用此方法加工出来的纳米线P-N结阵列，与微电子工艺很好地兼容，具有高产和低成本的特点，满足现行的微电子加工要求。

本发明以制造硅纳米线P-N结阵列为例，以下对本发明进一步说明，方法步骤如下(如图1)：

1.在P型(111)Si外延一定厚度的N型(111)硅薄膜，得到P-N结硅片。

2.在P-N结硅片上旋涂纳米压印光刻胶，采用纳米模板压印出含有光刻胶的图案来转移图形。

3.用等离子刻蚀工艺依次扫去残留胶和刻蚀到P层Si上，于是就形成纳米线P-N结阵列。

附图说明

图1纳米压印制作硅纳米线P-N结阵列流程图。

具体实施方式

实施例1

采用超高真空化学气相沉积方法，在P型(111)Si外延一定厚度的N型(111)硅薄膜，得到P-N结硅片。

1.清洗P-N结硅片，以3000rmp/min转速旋涂一层AMONIL纳米压印胶。

2.通过EVG620纳米压印机器，采用纳米阴模压印转移图形(500mbar@300s)。

3.用等离子刻蚀工艺，除去残留胶。

4.用等离子刻蚀工艺，刻蚀到P型Si上，于是得到P-N结纳米线阵列。

实施例2

1.清洗P型(111)硅片，以3000rmp/min转速旋涂一层AMONIL纳米压印胶。

2.通过EVG620纳米压印机器，采用纳米阴模转移图形(500mbar@300s)。

3.用等离子刻蚀工艺，除去残留胶和刻蚀出P型Si纳米线阵列。

4.采用POCl₃扩散源得到P-N结，930℃下扩散1h。