[发明专利]半导体纳米线的形成方法

权利要求书

1.一种半导体纳米线的形成方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：提供一半导体衬底，并在其上依次形成催化剂层、第一硬掩模层和图形化的第一导向自组装；

步骤S2：以图形化的第一导向自组装为掩模，刻蚀所述第一硬掩模层形成图形化的第一硬掩模层，所述图形化的第一硬掩模层具有第一沟槽，并在所述第一沟槽中填充材质不同于所述第一硬掩模层的第二硬掩模层；

步骤S3：在所述第一硬掩模层和所述第二硬掩模层上方依次形成第三硬掩模层和图形化的第二导向自组装，且所述第二导向自组装的图形和所述第一导向自组装的图形相互交叠，所述第三硬掩模层的材质不同于所述第一硬掩模层和所述第二硬掩模层；

步骤S4：以图形化的第二导向自组装为掩模，刻蚀所述第三硬掩模层，形成图形化的第三硬掩模层，并以所述图形化的第三硬掩模层为掩模刻蚀所述第二硬掩模层和所述第一硬掩模层，以再次图形化所述第二硬掩模层和所述第一硬掩模层；

步骤S5：去除所述第三硬掩模层，并去除所述第二硬掩模层或第一硬掩模层，以形成掩模图形层；

步骤S6：以所述掩模图形层为掩模，刻蚀所述催化剂层和所述半导体衬底部分深度，以形成岛状结构；

步骤S7：对所述岛状结构进行退火，以使得所述岛状结构中的催化剂层能催化所述岛状结构中的半导体衬底形成纳米线。

2.如权利要求1所述的半导体纳米线的形成方法，其特征在于，在所述第一硬掩模层上形成所述图形化的第一导向自组装的步骤包括：

步骤S11：在所述第一硬掩模层上形成第一光刻胶层；

步骤S12：对所述第一光刻胶层进行光刻，以形成图形化的第一光刻胶层，所述图形化的第一光刻胶层具有第二沟槽；

步骤S13：在所述第二沟槽中填充第一嵌段共聚物，并使所述第一嵌段共聚物进行自组装，以形成至少具有两种结构的第一导向自组装；

步骤S14：除去所述第一导向自组装中的部分结构，以形成所述图形化的第一导向自组装。

3.如权利要求1所述的半导体纳米线的形成方法，其特征在于，在所述第三硬掩模层上形成所述图形化的第二导向自组装的步骤包括：

步骤S31：在所述第三硬掩模层上形成第二光刻胶层；

步骤S32：对所述第二光刻胶层进行光刻，以形成图形化的第二光刻胶层，所述图形化的第二光刻胶层具有第三沟槽；

步骤S33：在所述第三沟槽中填充第二嵌段共聚物，并使所述第二嵌段共聚物进行自组装，以形成至少具有两种结构的第二导向自组装；

步骤S34：除去所述第二导向自组装中的部分结构，以形成所述图形化的第二导向自组装。

4.如权利要求1所述的半导体纳米线的形成方法，其特征在于，所述图形化的第一导向自组装与所述图形化的第二导向自组装的图形之间存在一定角度，所述角度的范围为：0～90°且不为0°。

5.如权利要求2或3所述的半导体纳米线的形成方法，其特征在于，形成所述图形化的第一光刻胶层和所述图形化的第二光刻胶层的机台包括KrF、ArF或者I-line光刻机。

6.如权利要求2或3所述的半导体纳米线的形成方法，其特征在于，除去所述第一导向自组装中的部分结构和除去所述第二导向自组装中的部分结构的方法包括干法刻蚀，所述干法刻蚀的气体包括O₂。

7.如权利要求1所述的半导体纳米线的形成方法，其特征在于，所述半导体衬底的材料为Si、Ge、Sn、Se、Te和B其中的至少一种。

8.如权利要求1所述的半导体纳米线的形成方法，其特征在于，所述催化剂层的材料为Au、Ni、Co、Ti、In和Fe其中的至少一种。

9.如权利要求1所述的半导体纳米线的形成方法，其特征在于，所述岛状结构为周期性排列、尺寸均匀的结构。

10.如权利要求1所述的半导体纳米线的形成方法，其特征在于，在步骤S7中，所述退火的温度为1000℃～1200℃，所述退火过程在氮气和/或惰性气体环境下进行。