[發明專利]小尺寸硅化物納米線的制備方法及小尺寸硅化物納米線

在審

• 申請號: 202010068353.0
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111244031A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 屈新萍;李冬雪;熊詩圣
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L21/3205;H01L23/532;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 賈慧琴;包姝晴

1.一種小尺寸硅化物納米線的制備方法，其特征在于，該方法包含以下步驟：

步驟1，在襯底上涂覆嵌段共聚物，經第一次退火處理，制備原始圖案，得到具有嵌段共聚物圖案的襯底；所述的襯底選擇硅或絕緣層上硅；該嵌段共聚物為導向自組裝材料，由兩種或兩種以上不同單體聚合形成，該嵌段共聚物滿足χN≥10，N為嵌段共聚物的總聚合度，χ為各嵌段之間的弗洛里-哈金斯相互作用參數；

步驟2，將具有嵌段共聚物圖案的襯底采用金屬鹽溶液浸泡，使得金屬鹽被吸附至嵌段共聚物的極性嵌段上；

步驟3，通入氧等離子體將金屬鹽還原成金屬，并同時除去襯底上的有機物，使得所述金屬原位沉積在嵌段共聚物的極性嵌段處，形成對襯底的硬掩膜；

步驟4，通入CHF₃及SF₆的等離子體氣體混合物，對未經上述硬掩膜的襯底進行等離子體刻蝕，形成硅納米線，完成圖形轉移；

步驟5，根據所述硅納米線高度以及形成硅化物的金屬材料的化學計量比，決定是否需要金屬淀積以及金屬淀積的厚度；

步驟6，進行第二次退火處理，形成小尺寸硅化物納米線，該小尺寸是指線寬特征尺寸不大于10nm。

2.如權利要求1所述的小尺寸硅化物納米線的制備方法，其特征在于，步驟1中，所述的第一次退火處理是指：采用真空或惰性氣體環境加熱退火法或者溶劑蒸汽退火法；當采用真空或惰性氣體環境加熱退火處理時，控制退火溫度為100℃～250℃，退火時間為1min～30min；當采用溶劑蒸汽退火處理時，在常溫下進行，退火時間為1min～48h。

3.如權利要求1所述的小尺寸硅化物納米線的制備方法，其特征在于，所述的步驟1還包含：

步驟1.1，在清潔襯底上涂覆含有交聯劑的有機物層，形成化學襯墊；

步驟1.2，在化學襯墊上涂覆光刻膠，經曝光、顯影形成預設的光刻膠圖形；

步驟1.3，通過氧等離子刻蝕，光刻膠圖形轉移到化學襯墊上，并去除光刻膠掩模板，得到引導圖案；

步驟1.4，涂覆另一有機物層，形成中性刷。

4.如權利要求3所述的小尺寸硅化物納米線的制備方法，其特征在于，步驟1.2中，采用電子束光刻技術或193i光刻技術，制備進行圖形結構外延或化學襯底外延處理的光刻膠引導圖案。

5.如權利要求1所述的小尺寸硅化物納米線的制備方法，其特征在于，所述嵌段共聚物具有AB、ABA或ABC的結構形式，其中，A、B、C分別代表不同的嵌段組分，控制極性嵌段組分的質量含量為15％～50％。

6.如權利要求1所述的小尺寸硅化物納米線的制備方法，其特征在于，所述的嵌段共聚物，其弗洛里-哈金斯相互作用參數χ范圍在0.1～0.6；嵌段共聚物的周期L₀為5nm～30nm。

7.如權利要求1所述的小尺寸硅化物納米線的制備方法，其特征在于，步驟1中，涂覆嵌段共聚物的方法為旋涂，轉速為2000～6000rpm，時間為10～80s。

8.如權利要求1所述的小尺寸硅化物納米線的制備方法，其特征在于，所述的金屬是指鉑、鎳、鐵、銅、鎢、鈷、鉬中的任意一種。

9.如權利要求1所述的小尺寸硅化物納米線的制備方法，其特征在于，步驟6中，所述的第二次退火工藝包含：退火溫度為400℃～550℃。

10.一種采用權利要求1-9中任意一項所述的方法制備的小尺寸硅化物納米線，其特征在于，該納米線的線寬特征尺寸不大于10nm，該硅化物包含硅化鉑、硅化鎳、硅化鐵、硅化銅、硅化鎢、硅化鈷或硅化鉬。