一种纳米线的制造方法及用于制造纳米线的沟槽结构技术

本发明专利技术提供一种用于制造纳米线的沟槽结构，包括：衬底；衬底上的沟槽，沟槽为介质材料；沟槽中的Si或Ge的半导体诱导层，其中，半导体诱导层上表面上形成有掩盖层，半导体诱导层在沟槽中具有{111}面。通过该结构，能够生长出的III-V族材料晶体具有更好的晶格匹配性，不会引入深能级，且生长出的纳米线形状更为规整，具有高质量和高稳定性的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米线的制造方法及用于制造纳米线的沟槽结构
本专利技术涉及半导体器件及制造领域，特别涉及一种纳米线的制造方法及用于制造纳米线的沟槽结构。
技术介绍
纳米线是具有纳米单位尺寸的纳米结构，具有几纳米到几百纳米直径的尺寸。纳米尺寸的晶体管器件具有超低的静态功耗和较高的驱动电流，是集成电路22纳米以下极有潜力的器件结构。纳米线的制造是纳米线技术中的关键。在硅衬底上制作出III-V族材料的纳米线，是纳米线制造的一个研究热点，III-V族材料与Si衬底之间存在较大的晶格失配和热失配，会产生大量的错位，目前，通常采用金属液滴诱导生长的方法，具体的，在硅衬底上形成金属滴诱导，而后利用外延生长的方法，如MOCVD或MBE等，在金属滴诱导上生长出III-V族材料的纳米线，这样可以获得较高质量的纳米线。然而，在金属液滴诱导生长的方法中，由于采用金属液滴诱导，会在III-V族材料的纳米线中引入深能级，造成污染，影响后续器件的制作以及器件的性能的稳定性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种纳米线的制造方法，提供高质量且性能稳定的纳米线。为实现上述目的，本专利技术有如下技术方案：一种用于制造纳米线的沟槽结构，包括：衬底；衬底上的沟槽，沟槽为介质材料；沟槽中的Si或Ge的半导体诱导层，其中，半导体诱导层上表面上形成有掩盖层，半导体诱导层在沟槽中具有{111}面。可选的，所述衬底为Si或Ge的半导体衬底，所述沟槽的介质材料以及掩盖层的材料为半导体衬底的氧化物。可选的，所述半导体诱导层位于沟槽的端部或中部。可选的，半导体诱导层的{111}面为与沟槽底面垂直且相互之间成60°角的两个面，或者为与沟槽底面成60°角的斜面。此外，本专利技术还提供了一种纳米线的制造方法，包括：提供衬底；在衬底上形成沟槽，沟槽为介质材料；在沟槽中形成Si或Ge的半导体诱导层，其中，半导体诱导层上表面上形成有掩盖层，半导体诱导层在沟槽中具有{111}面；进行外延生长，沿半导体诱导层的{111}面在沟槽中形成半导体材料的纳米线。可选的，所述半导体材料的纳米线为Ge、GeSn或III-V族半导体化合物。可选的，所述衬底为Si或Ge的半导体衬底，在衬底上形成沟槽以及在沟槽中形成半导体诱导层的步骤包括：在掩膜层的掩蔽下，刻蚀所述半导体衬底，以形成沟槽，沟槽端部或中部任意位置处的半导体衬底为半导体诱导层；进行氧化工艺，至少在沟槽内壁上形成氧化层，半导体诱导层上形成有氧化层或刻蚀所述半导体层时所用的掩膜层；刻蚀半导体诱导层朝向沟槽的端部，形成朝向沟槽的半导体诱导层的{111}面。可选的，所述衬底为Si或Ge的半导体衬底，在衬底上形成沟槽以及在沟槽中形成半导体诱导层的步骤包括：刻蚀所述半导体衬底，以形成沟槽以及沟槽中具有{111}面的半导体诱导层；进行氧化工艺，至少在沟槽内壁上形成氧化层，半导体诱导层上形成有氧化层或刻蚀所述半导体层时所用的掩膜层；通过刻蚀，暴露出半导体诱导层的{111}面。可选的，采用MOCVD或MBE方法进行外延生长。可选的，半导体诱导层的{111}面为与沟槽底面垂直且相互之间成60°角的两个面，或者为与沟槽底面成60°角的斜面。本专利技术实施例提供的用于制造纳米线的沟槽结构以及纳米线的制造方法，在沟槽中形成有半导体诱导层，半导体诱导层在沟槽中具有{111}面，进而可以通过半导体诱导层{111}面进行纳米线的生长，纳米线会从沿着{111}面在沟槽中生长，生长出的纳米线具有更好的晶格匹配性，不会引入深能级，且生长出的纳米线形状更为规整，具有高质量和高稳定性的特点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1和图2示出了根据本专利技术实施例的用于制造纳米线的沟槽结构的立体示意图；图3示出了根据本专利技术实施例的纳米线的制造方法的流程示意图；图4-图10A示出了根据本专利技术实施例一的制造方法制造纳米线的过程中的中间结构的示意图，其中，图4-图10为俯视结构示意图，图5A-图10A分别为图5-图10的AA向截面结构示意图；图11-图18A示出了根据本专利技术实施例二的制造方法制造纳米线的过程中的中间结构的示意图，其中，图11-图18为俯视结构示意图，图11-图18A分别为图11-图18的AA向截面结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。其次，本专利技术结合示意图进行详细描述，在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。正如
技术介绍
的描述，在现有技术中，采用金属滴诱导的方式进行III-V族材料的纳米线的生长，这种方法可以获得较高质量的纳米线，但会在纳米线中引入深能级，造成污染，影响后续器件的制作以及器件性能的稳定性。为此，本专利技术提出了一种用于制造纳米线的沟槽结构以及纳米线的制造方法，在沟槽中形成有半导体诱导层，半导体诱导层在沟槽中具有{111}面，进而可以通过半导体诱导层{111}面进行纳米线的生长，纳米线会从沿着{111}面在沟槽中生长，生长出具有更好的晶格匹配性，不会引入深能级，且生长出的纳米线形状更为规整，具有高质量和高稳定性的特点。参考图1和图2所示，所述用于制造纳米线的沟槽结构包括：衬底100；衬底100上的沟槽110，沟槽110为介质材料；沟槽100中的Si或Ge的半导体诱导层120，其中，半导体诱导层120上表面上形成有掩盖层1202，半导体诱导层120在沟槽中具有{111}面1201。在本专利技术中，所述衬底100为支撑衬底，可以为任意合适材料的衬底，在本专利技术优选的实施例中，所述衬底为Si、Ge衬底，例如可以为Si衬底、Ge衬底、SiGe衬底、SOI(绝缘体上硅，SiliconOnInsulator)或GOI(绝缘体上锗，GermaniumOnInsulator)等，还可以为叠层结构，例如Si/SiGe等，还可以其他外延结构，例如SGOI(绝缘体上锗硅)等。在本专利技术的沟槽结构中，沟槽为介质材料，也就是说至少沟槽的内壁，即侧壁和底壁，是介质材料形成的，介质材料例如可以为氧化物、氮化物或氮氧化物等，沟槽的深度和宽度可以由所需形成的纳米线的尺寸来确定。半导体诱导层120由Si或Ge的半导体晶体材料形成，半导体诱导层可以形成在沟槽110的端部或者沟槽中部的任意位置处，半导体诱导层120在沟槽中具有{111}面1201，即半导体诱导层的{111}面朝向沟槽方向，以便于沿着沟槽进行纳米线的外延生长。对于形成在沟槽110端部的半导体诱导层120，仅其朝向沟槽一端具有{111}面1201，对于在沟槽110中部任意位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造纳米线的沟槽结构，其特征在于，包括：衬底；衬底上的沟槽，沟槽为介质材料；沟槽中的Si或Ge的半导体诱导层，其中，半导体诱导层上表面上形成有掩盖层，半导体诱导层在沟槽中具有{111}面。

【技术特征摘要】
1.一种用于制造纳米线的沟槽结构，其特征在于，包括：衬底；衬底上的沟槽，沟槽为介质材料；沟槽中的Si或Ge的半导体诱导层，其中，半导体诱导层上表面上形成有掩盖层，半导体诱导层在沟槽中具有{111}面。2.根据权利要求1所述的沟槽结构，其特征在于，所述衬底为Si或Ge的半导体衬底，所述沟槽的介质材料以及掩盖层的材料为半导体衬底的氧化物。3.根据权利要求1所述的沟槽结构，其特征在于，所述半导体诱导层位于沟槽的端部或中部。4.根据权利要求1-3中任一项所述的沟槽结构，其特征在于，半导体诱导层的{111}面为与沟槽底面垂直且相互之间成60°角的两个面，或者为与沟槽底面成60°角的斜面。5.一种纳米线的制造方法，其特征在于，包括：提供衬底；在衬底上形成沟槽，沟槽为介质材料；在沟槽中形成Si或Ge的半导体诱导层，其中，半导体诱导层上表面上形成有掩盖层，半导体诱导层在沟槽中具有{111}面；进行外延生长，沿半导体诱导层的{111}面在沟槽中形成半导体材料的纳米线。6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述半导体材料的纳米线为Ge、GeSn或III-V族半导体化合物。7.根据权利要求5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓震，李俊峰，王桂磊，丁云凌，刘洪刚，赵超，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11