用于制造纳米线的方法技术

一种用于制造纳米线的方法，特别是诸如InAs或InSb的半导体材料的纳米线，该方法包括提供牺牲衬底，在牺牲衬底上提供图案化的掩模层，通过图案化的掩模层中的开口提供纳米线，以及去除牺牲衬底。牺牲衬底的材料可以被选择为与纳米线材料晶格匹配，而不考虑其电学特性。在去除牺牲衬底之前可以在纳米线的顶部形成超导层，并且在去除牺牲衬底之后可以在纳米线的底侧上形成附加超导层。线的底侧上形成附加超导层。线的底侧上形成附加超导层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造纳米线的方法


[0001]本公开涉及纳米线，尤其涉及改进的用于制造纳米线的方法。

技术介绍

[0002]纳米线对于在量子计算中的应用显示出巨大的前景。不幸的是，很难以精确的器件几何形状制造高质量的纳米线。用于制造纳米线的常规工艺包括选择性区域生长(SAG)，其中纳米线通过图案化的掩模层直接选择性地生长在衬底上。为了使许多纳米线器件正常工作，纳米线必须由导电半导体材料制成，诸如砷化铟(InAs)、锑化铟(InSb)或铟砷锑(InAsSb)。然后，在其上生长纳米线的衬底在所有相关器件操作频率(包括射频RF)处必须是电绝缘材料。满足这些标准的衬底材料的示例包括砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、磷化镓(GaP)、硅(Si)和锗(Ge)。衬底和纳米线的晶格常数通常存在较大差异。这种晶格失配导致纳米线在生长过程中出现晶体缺陷，诸如位错和堆垛层错。晶体缺陷可以穿透纳米线，进而降低所得到的纳米线的性能。
[0003]鉴于上述情况，需要具有减少的晶体缺陷的纳米线及其制造方法。

技术实现思路

[0004]在一个实施例中，一种用于制造纳米线的方法包括提供牺牲衬底，在牺牲衬底上提供图案化的掩模层，通过图案化的掩模层中的开口在牺牲衬底上提供纳米线，以及去除牺牲衬底。由于牺牲衬底用于生长纳米线并随后被去除，因此可以选择牺牲衬底的材料以与纳米线的材料晶格匹配，而不考虑其电学特性。因此，可以生长和操作高质量的纳米线，而不会出现在使用晶格匹配的衬底时通常会经历的性能下降。
[0005]在一个实施例中，牺牲衬底通过诸如抛光或研磨等机械工艺去除。在另一个实施例中，通过选择性蚀刻工艺去除牺牲衬底。在一些实施例中，可以在牺牲衬底和纳米线之间提供牺牲层以促进选择性蚀刻工艺。
[0006]在阅读以下结合附图对优选实施例的详细描述后，本领域技术人员将理解本公开的范围并实现其附加方面。
附图说明
[0007]并入本说明书并形成本说明书一部分的附图图示出本公开的若干方面，并且与描述一起用于解释本公开的原理。
[0008]图1是图示出根据本公开的一个实施例的用于制造一个或多个纳米线的方法的流程图。
[0009]图2A至图2G
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2是图示出根据本公开的一个实施例的图1的方法的图。
[0010]图3是图示出根据本公开的一个实施例的用于制造一个或多个纳米线的方法的流程图。
[0011]图4A至图4H
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2是图示出根据本公开的一个实施例的图3的方法的图。
具体实施方式
[0012]下面阐述的实施例展现了使本领域技术人员能够实施实施例所必需的信息并说明了实施实施例的最佳模式。在根据附图阅读以下描述后，本领域技术人员将理解本公开的构思并且将认识到本文未特别提及的这些构思的应用。应当理解，这些构思和应用落入本公开和所附权利要求的范围内。
[0013]应当理解，尽管在本文中可以使用术语第一、第二等来描述各种元素，但是这些元素不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元素与另一个元素。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，可以将第一元素称为第二元素，并且类似地，可以将第二元素称为第一元素。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
[0014]应当理解，当诸如层、区域或衬底之类的元素被称为“在”或“延伸到”另一个元素“上”时，它可以直接在另一个元素上或直接延伸到另一个元素上，或者也可以存在中间元素。相反，当元素被称为“直接在”或“直接延伸到”另一个元素“上”时，不存在中间元素。同样，应当理解，当诸如层、区域或衬底之类的元素被称为“在”另一个元素“之上”或“在”另一个元素“之上”延伸时，它可以直接在另一元素之上，或直接在另一个元素之上延伸，或者也可以存在中间元素。相反，当元素被称为“直接在”另一个元素“之上”或“直接在”另一个元素“之上”延伸时，不存在中间元素。还将理解，当一个元素被称为“连接”或“耦合”到另一个元素时，它可以直接连接或耦合到另一个元素，或者可以存在中间元素。相反，当元素被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一个元素时，不存在中间元素。
[0015]在本文中可以使用诸如“下方”或“上方”或“上”或“下”或“水平”或“垂直”等相对术语来描述如图所示的一个元素、层或区域与另一元素、层或区域的关系。应当理解，这些术语和上面讨论的那些术语旨在涵盖器件的除了图中描绘的定向之外的不同定向。
[0016]本文使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本公开。如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。将进一步理解，术语“包括”、“包含”、“含有”和/或“具有”在本文中使用时指定了所陈述的特征、整数、步骤、操作、元素和/或部件的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、部件和/或它们的组。
[0017]除非另有定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。将进一步理解，本文使用的术语应被解释为具有与其在本说明书和相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且除非本文明确如此定义，否则不会以理想化或过于正式的意义进行解释。
[0018]图1是图示出根据本公开的一个实施例的用于制造纳米线的方法的流程图。图2A至图2G图示出图1中的每一个步骤，因此图1和2在下面一起讨论。首先，提供牺牲衬底10(框100和图2A)。牺牲衬底10为生长高质量纳米线提供支撑。因此，牺牲衬底10是与将在其上生长的纳米线的材料晶格匹配的材料。如本文所定义，晶格匹配的材料具有小于2％的晶格常数差异。如上所述，为生长纳米线提供良好晶格匹配的材料通常与纳米线的操作不相容。这是因为提供良好晶格匹配的材料通常不是电绝缘材料。如下所述，牺牲衬底10在随后的步骤中被去除，因此牺牲衬底的电特性无关紧要。因此，牺牲衬底10的材料可以仅基于其机械特性，即其晶格常数来选择，以便为一个或多个纳米线提供理想的生长表面。根据牺牲衬底10上生长的纳米线的材料，牺牲衬底可以包括砷化铟(InAs)、锑化铟(InSb)或锑化镓
(GaSb)。
[0019]在牺牲衬底10上提供图案化的掩模层12(框102和图2B)。图案化的掩模层12可以包括氧化物材料，诸如二氧化硅，或任何其他合适的用于提供掩模层的材料。提供图案化的掩模层12可以包括提供无图案掩模层，然后使用光刻工艺对无图案掩模层进行图案化。图案化的掩模层12中的一个或多个开口暴露牺牲衬底10的表面，在该表面上可以生长一个或多个纳米线。
[0020]通过图案化的掩模层12中的开口在牺牲衬底10上提供纳米线14(框104和图2C)。提供纳米线14可以包括使用选择性区域生长(SAG)工艺来生长纳米线14。虽然纳米线14被示为均一结构，但纳米线14可以包括任何数量的纳米线层，这些纳米线层可以一起或单独生长，并且可以包括相同或不同的材料。纳米线14可以包括例如砷化铟(InA本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制造纳米线的方法，包括：提供牺牲衬底；在所述牺牲衬底上提供图案化的掩模层；通过所述图案化的掩模层中的开口在所述牺牲衬底上提供所述纳米线；以及去除所述牺牲衬底。2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述牺牲衬底上提供所述纳米线包括：通过选择性区域生长工艺生长一个或多个纳米线层。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述一个或多个纳米线层包括砷化铟、锑化铟和铟砷锑中的一项或多项。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述牺牲衬底与所述一个或多个纳米线层晶格匹配。5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述牺牲衬底包括砷化铟、砷化镓和锑化铟中的一项。6.根据权利要求1所述的方法，其中去除所述牺牲衬底包括：在所述纳米线上提供支撑结构；以及机械去除所述牺牲衬底。7.根据权利要求6所述的方法，其中提供所述支撑结构包括：在所述纳米线和所述图案化的掩模层之上提供电介质层。8.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：