[发明专利]一种电学连接高密度坡面台阶纳米线的方法

权利要求书

1.一种电学连接高密度坡面台阶纳米线的方法，其特征在于：包括步骤：

1）在衬底上利用PECVD或者PVD工艺淀积一层200~1000nm厚的绝缘介质层；

2）利用光刻或者电子束直写技术定义台阶边缘，使其短边曲率较大、而长边曲率较小；利用电感耦合等离子体刻蚀或者反应离子体刻蚀工艺刻蚀所述绝缘介质层形成垂直台阶侧壁；所述刻蚀厚度不能超过所述绝缘介质层的厚度；

3）在所述台阶顶部覆盖一层光刻胶掩膜层，通过ICP刻蚀工艺进行刻蚀；再通入SF₆、C₄F₈、CF₄或者Ar对所述光刻胶掩膜层边缘处暴露的绝缘介质层进行刻蚀；对上述两步进行循环刻蚀若干次，得到多级坡面纳米台阶，且台阶的级数相应于循环刻蚀的次数；

4）在坡面纳米台阶一端，通过光刻、热蒸发工艺或者溅射工艺，局部淀积一层厚度为20~100nm的带状催化金属层；升高温度至催化金属层熔点以上，通入还原性气体等离子体进行处理，使覆盖在所述坡面纳米台阶一端的催化金属层转变为分离的金属纳米颗粒；

5）将温度降低到金属纳米颗粒熔点以下，在整个结构表面淀积覆盖一层与所需生长纳米线相应的非晶半导体前驱体薄膜层；

6）在真空或者惰性气体保护的环境中，将温度升高至催化金属熔点以上，使得金属纳米颗粒重新熔化，在其前端开始吸收非晶半导体前驱体薄膜层，而在后端淀积出晶态的纳米线；所述纳米线借助坡面纳米台阶上的多级台阶作为引导沟道平行生长，获得平行生长于所述坡面纳米台阶上的纳米线阵列；

7）通过ICP或者RIE刻蚀工艺清除剩余的非晶半导体前驱体薄膜层；

8）在所述坡面纳米台阶两端，利用光刻或者电子束直写形成图案，然后利用热蒸发或者溅射工艺淀积一层50~200nm厚的分立金属电极，形成对所述纳米线可靠的电学连接。

2.根据权利要求1所述的电学连接高密度坡面台阶纳米线的方法，其特征在于：所述步骤1）中，所述衬底的材料为晶硅、玻璃、铝箔、氮化硅、氧化硅、碳化硅、蓝宝石、聚酰亚胺或者聚对苯二甲酸类塑料。

3.根据权利要求1所述的电学连接高密度坡面台阶纳米线的方法，其特征在于：所述步骤1）中，所述绝缘介质层厚度为200~600nm。

4.根据权利要求1所述的电学连接高密度坡面台阶纳米线的方法，其特征在于：所述步骤1）中，所述绝缘介质层材料为氧化硅。

5.根据权利要求1所述的电学连接高密度坡面台阶纳米线的方法，其特征在于：所述步骤3）中，每级台阶的高度在1~1000nm范围内，循环刻蚀次数为1~10；长度方向上的间距为宽度方向的2~3倍。

6.根据权利要求1所述的电学连接高密度坡面台阶纳米线的方法，其特征在于：所述催化金属为铟。

7.根据权利要求1所述的电学连接高密度坡面台阶纳米线的方法，其特征在于：所述前驱体薄膜层为非晶硅（a-Si）、非晶锗（a-Ge）、非晶碳（a-C）或者其他的非晶合金层，或异质叠层结构。

8.根据权利要求1所述的电学连接高密度坡面台阶纳米线的方法，其特征在于：在所述坡面纳米台阶上，每层所述前驱体薄膜层覆盖厚度在2~500nm之间。