[发明专利]一种循环交替刻蚀同质多级坡面台阶引导生长纳米线阵列的方法

摘要

一种循环交替刻蚀同质多级坡面台阶引导生长纳米线阵列的方法，1)以晶硅、玻璃、聚合物或者介质层覆盖的金属薄膜作为衬底；2)利用光刻、电子束刻蚀或者掩模板技术，定义引导台阶预定的坡面位置即将台阶边缘图案转移到衬底上；再用ICP或者RIE交替循环刻蚀方法刻蚀出坡面多级台阶结构直到衬底表面；3)利用光刻工艺和蒸发或者溅射等金属淀积工艺，在坡面台阶之一端，制备包括铟或锡金属的催化层；4)通过PECVD，CVD或者PVD沉积技术，在样品表面覆盖与所需生长纳米线相应的非晶半导体前驱体薄膜层；5)生长纳米线；6)剩余非晶前驱体层通过氢气等离子体或者相应的ICP、RIE刻蚀工艺清除。

主权项

1.一种循环交替刻蚀同质多级坡面台阶引导生长纳米线阵列的方法，其特征在于：1）首先，准备好晶硅、玻璃、聚合物或者介质层覆盖的金属薄膜作为衬底，或者利用薄膜淀积技术，淀积非晶薄膜作为衬底；2）其次，利用光刻、电子束刻蚀或者掩模板技术，定义引导台阶预定的坡面位置即将台阶边缘图案转移到衬底上；再用ICP或者RIE交替循环刻蚀方法刻蚀出坡面多级台阶结构直到衬底表面；刻蚀过程中先使用C4F8、CF4、SF6或其混合气体等具有不同陡直特性和表面钝化特性的反应气体进行刻蚀或者交替循环使用上述C4F8、CF4、SF6不同刻蚀气氛；再用包括O2、Cl2等在横向和纵向具有不同刻蚀速率的反应气体刻蚀掩模层，如此交替循环刻蚀，直至掩模层被刻完，形成坡面多级台阶；3）随后，利用光刻工艺和蒸发或者溅射等金属淀积工艺，在坡面台阶之一端，制备包括铟或锡金属的催化层，厚度在1~500nm范围内，此端点可作为纳米线的生长起点位置；随后在还原性气体的等离子体作用下，在高于金属熔点的温度进行处理，使覆盖在侧壁坡面引导沟道上的催化金属层转变成为分离的铟或锡金属纳米颗粒；4）通过PECVD，CVD或者PVD沉积技术，在样品表面覆盖与所需生长纳米线相应的非晶半导体前驱体薄膜层；5）生长纳米线：当温度提高到适当温度以上，以使得纳米金属颗粒重新融化，并开始在前端吸收非晶层前驱体，而在后端生长淀积出晶态的纳米线结构；借助坡面侧壁上形成的多级纳米台阶的引导沟道作用，获得平行排布于三维坡面侧壁之上的高密度纳米线阵列；6）最后，剩余非晶前驱体层可通过氢气等离子体或者相应的ICP、RIE刻蚀工艺清除。