專利名稱：大面積納米線p-n結(jié)陣列及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種納米線P-N結(jié)陣列加工方法，尤其是大面積制備硅納米 線P-N結(jié)陣列的方法，屬于納米制造和納電子器件領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
一維半導(dǎo)體納米線陣列具有特異的光學(xué)性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)，在光學(xué)、電子學(xué) 和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，為器件的微型化、納米化提供了材料基礎(chǔ)， 已經(jīng)成為當(dāng)今納電子領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。由于Si是傳統(tǒng)微電子領(lǐng)域的重要材料， 因此對Si納米線的研究極為關(guān)注。目前對Si納米線陣列的制備方法如模板法、 催化劑的定性生長、通過掩模后再刻蝕Si等。而且，制作硅納米線P-N結(jié)陣列 也極為少見，清華大學(xué)的朱靜用HF和AgN03的混合溶液，腐蝕出硅納米線P-N 結(jié)陣列[參見中國專利申請?zhí)?3136182. X，公開號CN1454841A，
公開日期2003 年11月12號]。但是用這些方法制備的硅納米線陣列，可控制性較差，或與當(dāng) 今的微電子加工工藝極不兼容。納米壓印光刻技術(shù)已被證實(shí)是納米尺寸大面積 結(jié)構(gòu)復(fù)制的最有前途的下一代技術(shù)之一。具有低成本分辨率高和高產(chǎn)率的特點(diǎn)， 在納米制造中日漸受到重視。用納米壓印制作納米結(jié)構(gòu)，具有易于大面積制作、 高產(chǎn)和低成本等優(yōu)點(diǎn)，可以壓印出1英寸(硬模板)到4英寸(軟模板)不等 的微納米結(jié)構(gòu)。目前，采用納米壓印技術(shù)加工硅納米線P-N結(jié)陣列還沒有報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明采用納米壓印技術(shù)大面積、高產(chǎn)率加工納米線P-N結(jié)陣列，用此方 法加工出來的納米線P-N結(jié)陣列，與微電子工藝很好地兼容，具有高產(chǎn)和低成本的特點(diǎn)，滿足現(xiàn)行的微電子加工要求。
本發(fā)明以制造硅納米線P-N結(jié)陣列為例，以下對本發(fā)明進(jìn)一步說明，方
法步驟如下(如圖1):
1. 在P型(111) Si外延一定厚度的N型(111)硅薄膜，得到P-N結(jié)硅片。
2. 在P-N結(jié)硅片上旋涂納米壓印光刻膠，采用納米模板壓印出含有光刻膠 的圖案來轉(zhuǎn)移圖形。
3. 用等離子刻蝕工藝依次掃去殘留膠和刻蝕到P層Si上，于是就形成納米 線P-N結(jié)陣列。


圖l納米壓印制作硅納米線P-N結(jié)陣列流程圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l
采用超高真空化學(xué)氣相沉積方法，在P型(111 )Si外延一定厚度的N型(111) 硅薄膜，得到P-N結(jié)硅片。
1. 清洗P-N結(jié)硅片，以3000rmp/min轉(zhuǎn)速旋涂一層AMONIL納米壓印膠。
2. 通過EVG620納米壓印機(jī)器，采用納米陰模壓印轉(zhuǎn)移圖形(500mbar@300s )。
3. 用等離子刻蝕工藝，除去殘留膠。
4. 用等離子刻蝕工藝，刻蝕到P型Si上，于是得到P-N結(jié)納米線陣列。 實(shí)施例2
1. 清洗P型(111)硅片，以3000rmp/min轉(zhuǎn)速旋涂一層AMONIL納米壓印膠。
2. 通過EVG620納米壓印機(jī)器，采用納米陰模轉(zhuǎn)移圖形(500mbar@300s)。
3. 用等離子刻蝕工藝，除去殘留膠和刻蝕出P型Si納米線陣列。
4. 采用P0Cl3擴(kuò)散源得到P-N結(jié)，93(TC下擴(kuò)散lh。
權(quán)利要求
1.一種納米線P-N結(jié)陣列的新型納米加工方法。
2. 按照權(quán)利要求1所要求的納米線P-N結(jié)陣列的制備方法，其特征在于，采用納米壓印方法 壓印出所需結(jié)構(gòu)，壓印模板是陰模，或?yàn)殛柲！?br> 3. 按照權(quán)利要求2所要求的模板是陰模時，其特征在于，加工材料可以是P-N層結(jié)構(gòu)基片， 或?yàn)镻型，或?yàn)镹型材料。
4. 按照權(quán)利要求3所要求的基片是P-N層結(jié)構(gòu)基片時，其特征在于，以下對本方法進(jìn)一步 說明(1) 在P(或N)型的半導(dǎo)體基片上濺射一層N.(或P)型的半導(dǎo)體，形成P-N層結(jié)構(gòu)。(2) 在P-N層結(jié)構(gòu)的基片上旋涂一層納米壓印光刻膠，采用納米模板(陰模)板壓印出圖案。(3) 用刻蝕工藝依次去除殘留膠和刻蝕出P-N結(jié)，完成圖形轉(zhuǎn)移。
5. 按照權(quán)利要求3所要求的基片是P(N)型時，其特征在于，以下對此進(jìn)一步說明(1) 在P (或N)型基片上旋涂一層納米壓印光刻膠，采用納米模板(陰模)壓印出圖案。(2) 用刻蝕工藝依次去除殘留膠和刻蝕出納米線P (或N)型陣列，完成圖形轉(zhuǎn)移。(3) 對上一步得到納米線P (或N)型陣列進(jìn)行摻雜，就可以得到納米線P-N結(jié)陣列。
6. 按照權(quán)利要求2所要求的模板是陽模時，其特征在于，加工材料可以是P-N層結(jié)構(gòu)基片， 或?yàn)镻型，或?yàn)镹型基片。
7. 按照權(quán)利要求6所要求的基片是P-N層結(jié)構(gòu)基片時，其特征在于，以下對本方法進(jìn)一步說 明(1) 在P(或N)型的半導(dǎo)體基片上濺射一層N (或P)型的半導(dǎo)體，形成P-N層結(jié)構(gòu)。(2) 在P-N層結(jié)構(gòu)的基片濺射一定厚度的Si02層，后旋涂一層納米壓印光刻膠，采用納米 模板(陽模)壓印出圖案。 -(3) 用刻蝕工藝依次去除殘留膠，Si02,刻蝕到P層(或N層)上，使壓印圖形轉(zhuǎn)移到P 層(或N層)。(4) 用酸腐蝕掉Si02，就得到納米線P-N結(jié)陣列。
8. 按照權(quán)利要求6所要求的基片是P(N)型時，其特征在于，以下對此進(jìn)一步說明(1) 在P (或N)型基片上濺射一定厚度的Si02層，后旋涂一層納米壓印光刻膠，采用納米 模板(陽模)壓印出圖案。(2) 用刻蝕工藝和酸腐蝕工藝依次去除殘留膠和刻蝕出納米線P (或N)型陣列。(3) 對所得到的P (或N)型納米線陣列進(jìn)行摻雜，就可以加工出納米線P-N結(jié)陣列。
9. 按照權(quán)利要求1~8所要求的P型(或N，或P-N)材料，其特征是無機(jī)半導(dǎo)體材料，或?yàn)橛袡C(jī)半導(dǎo)體材料；或是單質(zhì)半導(dǎo)體材料，或化合物半導(dǎo)體材料。
10. 按照權(quán)利要求4 8所要求的壓印方法，其特征是紫外壓印，或熱壓印。
11. 按照權(quán)利要求5和8所要求的摻雜，其特征是通過相應(yīng)的氣相摻雜，或?yàn)殡x子注入摻雜。
12. 按照權(quán)利要求7和8所要求的用Si02作為刻蝕阻擋層，其特征是或用金屬層作為刻蝕阻 擋層。
13. 按照權(quán)利要求1所要求的納米加工方法，其特征是采用納米壓印技術(shù)壓印出圖案，結(jié)合 刻蝕工藝，完成圖形轉(zhuǎn)移，刻蝕出納米線P—N結(jié)陣列，其中采用刻蝕的方法為干法刻蝕， 或?yàn)闈穹涛g。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于納米線P-N結(jié)陣列制備和納米加工方法，尤其是硅納米線P-N結(jié)陣列(SiNW P-N junction array)的納米加工方法。其特征在于采用納米壓印技術(shù)制作納米線P-N結(jié)陣列，與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有易于大面積制作、低成本和高產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，適合工業(yè)化生產(chǎn)，為具有P-N結(jié)構(gòu)的納電子器件的構(gòu)筑提供了一種簡單的高效加工途徑。
文檔編號H01L21/02GK101587830SQ20081003774
公開日2009年11月25日 申請日期2008年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月21日
發(fā)明者萬永忠, 劉彥伯, 周偉民, 宋志棠, 封松林, 靜 張, 李小麗, 鈕曉鳴, 閔國全 申請人:上海市納米科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)中心;中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所