[發明專利]一種鍺納米線結構的制作方法

有效

• 申請號: 201310741573.5
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103693615A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 王盛凱;劉洪剛;孫兵;常虎東;趙威
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: B82B3/00
• 分類號: B82B3/00;B82Y40/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種鍺納米線結構的制作方法，其特征在于，該方法包括：

將鍺襯底或沉積有鍺薄膜的襯底洗凈，對其表面進行光刻和刻蝕，獲得鍺線條結構；

在鍺線條結構表面沉積覆蓋氧化物或者氮化物側墻材料；

利用各向異性刻蝕方法，去除掉鍺線條間覆蓋的側墻材料，得到三面包覆側墻材料的鍺線條；以及

將該三面包覆側墻材料的鍺線條置于純氧氣或含有氧氣的混合氣體中，通過調節氣體流量比進而控制氧氣分壓以及反應溫度，得到鍺納米線結構。

2.根據權利要求1所述的鍺納米線結構的制作方法，其特征在于，所述鍺薄膜是單晶鍺、非晶鍺或多晶鍺，所述沉積有鍺薄膜的襯底是硅、砷化鎵、藍寶石、碳化硅、磷化銦、覆蓋有結晶氧化物的硅襯底或砷化鎵襯底，以及上述襯底的復合結構。

3.根據權利要求1所述的鍺納米線結構的制作方法，其特征在于，所述鍺線條結構中鍺線條的寬度為5～5000納米，線條高度為5～5000納米，長度為5納米～50厘米。

4.根據權利要求1所述的鍺納米線結構的制作方法，其特征在于，所述氧化物或者氮化物側墻材料，在400～700攝氏度之間不易與鍺材料發生反應，包括氧化硅、氧化鋁、氧化釔、氮化硅、氮化鋁、氮氧化硅或氮氧化鋁。

5.根據權利要求1所述的鍺納米線結構的制作方法，其特征在于，所述在鍺線條結構表面沉積覆蓋氧化物或者氮化物側墻材料，是采用化學氣相沉積法(CVD)或者原子層沉積法(ALD)。

6.根據權利要求1所述的鍺納米線結構的制作方法，其特征在于，所述將該三面包覆側墻材料的鍺線條置于純氧氣或含有氧氣的混合氣體中，該混合氣體中除了含有氧氣外，還含有：氮氣(N₂)、氬氣(Ar)、氦氣(He)或氖氣(Ne)，或者是含有上述氣體的混合氣體。

7.根據權利要求1所述的鍺納米線結構的制作方法，其特征在于，所述將該三面包覆側墻材料的鍺線條置于純氧氣或含有氧氣的混合氣體中，反應物為鍺和氧氣，在一定的反應氣氛和反應溫度控制下，反應生成物為氣態的一氧化鍺，反應不生成二氧化鍺；反應氣氛為純氧氣或者含有氧氣的混合氣體。

8.根據權利要求1所述的鍺納米線結構的制作方法，其特征在于，所述調節氣體流量比進而控制氧氣分壓以及反應溫度，是調節氧氣分壓至0.01-10帕斯卡區間。

9.根據權利要求8所述的鍺納米線結構的制作方法，其特征在于，當氧氣分壓介于0.01-0.1帕斯卡之間，反應溫度調節至500-650攝氏度區間；當氧氣分壓介于0.1-10帕斯卡之間，反應溫度調節至550-700攝氏度區間。

10.根據權利要求8所述的鍺納米線結構的制作方法，其特征在于，所述氧分壓是通過混合氧氣與惰性氣體的方法獲得，先將加熱腔體抽真空至氧分壓小于10^-3帕斯卡，然后通過流量計控制向真空腔體內部通入氧氣或含有氧氣的混合氣體，使得氧氣分壓達到0.01至10帕斯卡之間。