用于制造納米結構的方法技術

用于制造納米結構的方法，包括以下步驟：在襯底上生長第一納米線；在襯底上形成電介質層，電介質層圍繞第一納米線，其中，電介質層的厚度小于第一納米線的長度；以及從電介質層移除第一納米線，從而暴露電介質層中的孔。

A method for manufacturing nanostructures

A method used in the manufacture of nanostructures, including the following steps: the growth of the first nanowires on the substrate, the formation of the dielectric layer on the substrate, and the dielectric layer around the first nanowires, in which the thickness of the dielectric layer is less than the length of the first nanowire, and the first nanowire is removed from the dielectric layer, thus exposing the dielectric layer. A hole in the hole.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于制造納米結構的方法
本公開涉及用于制造納米結構的方法，具體地涉及用于制造納米線激光結構的方法。
技術介紹
納米結構，特別是納米線，近來備受關注并且可在新型電子與計算裝置的小型化和改進中發揮重要作用。例如，第III族至第V族的半導體納米線由于其操作為單模光學波導、以共振的方式使光場再循環以及提供增益的能力而為創造新一代激光和芯片上相干光源提供巨大的潛力。然而，由于納米結構(諸如，位于半導體襯底上的納米線)的尺寸小且精確度高，其中，納米結構的精確度需要滿足通常非常精密的參數規格，所以納米結構的制造具有挑戰性。許多納米結構應用需要在厚的電介質層中制造具有在100nm或明顯更小的范圍內的尺寸的孔。有時，需要在半導體襯底上制造這種具有仔細限定的尺寸且位于精確限定的位置處的孔的較大陣列。制造這種孔圖案的難點主要由于在蝕刻過程期間選擇在圖案轉移上具有高選擇性的適當抗蝕層。不存在那么多適當的抵抗很深孔的蝕刻的抗蝕層，并且抗蝕劑時常會比其下方期望的電介質層更容易被蝕刻。需要允許在厚的電介質層中容易、快速且以高精度制造超薄孔的制造技術。
技術實現思路
該目標通過根據獨立權利要求1的用于制造納米結構的方法實現。從屬權利要求涉及優選的實施方式。根據本專利技術的用于制造納米結構的方法包括以下步驟：在襯底上生長第一納米線；在所述襯底上形成電介質層，所述電介質層圍繞所述第一納米線，其中，所述電介質層的厚度小于所述第一納米線的長度；以及從所述電介質層移除所述第一納米線，從而暴露所述電介質層中的孔。專利技術人發現，具有仔細限定的尺寸的孔可通過犧牲納米線生長技術形成，在犧牲納米線生長技術中，孔的位置及它們的尺寸根據隨后從襯底移除的犧牲納米線來限定。與首先形成電介質層且然后在電介質層中形成孔相比，根據本專利技術的方法首先根據犧牲納米線來限定期望的孔的位置和尺寸，且然后在限定孔的納米線周圍生長電介質層。所以，根據本專利技術的方法轉變了用于在電介質層中形成孔圖案的傳統方法。本專利技術允許形成具有多種尺寸和形狀的孔。具體地，孔可包括諸如柱狀孔洞的孔洞，但是還可包括長型溝槽。假設在襯底上生長的納米線的位置和尺寸可被仔細地限定，那么根據本專利技術的方法允許制造具有高精確度的孔圖案。在厚的電介質層中形成很薄的孔方面，本專利技術是尤其有利的，而這使用傳統的半導體制造技術難以制造。具體地，根據本專利技術的方法可允許在厚度t的電介質層中制造直徑為d的孔，其中，t/d大于2，優選地大于3，且具體地大于5。在一些示例中，比值t/d可達到10或甚至更高。然而，本專利技術不限于由單個納米線形成的孔。更確切地，可在襯底上生長多個第一納米線，并且所述電介質層可形成在所述襯底上以圍繞所述多個第一納米線，其中，所述電介質層的厚度小于所述多個第一納米線的長度。然后，可從所述電介質層移除所述第一納米線，并且可一起暴露所述電介質層中的孔。在該配置中，孔的大小和尺寸對應于所述多個第一納米線，而不對應于單個納米線。例如，多個第一納米線可以在空間上緊密相近地在所述襯底上生長，使得它們在所述襯底上合并成共用納米線結構，諸如納米線壁。一旦多個第一納米線從襯底移除，它們就可暴露所述電介質層中呈長型溝槽形式的孔。在優選實施方式中，所述第一納米線從位于所述襯底上的種晶生長。專利技術人發現，使用種晶對于促進第一納米線在襯底上的生長尤其有利，從而加快制造過程。在示例中，生長所述第一納米線包括以下步驟：在所述襯底上形成掩膜層；在所述掩膜層中形成開口，其中，所述開口延伸至所述襯底；以及在所述開口中的所述襯底上生長所述第一納米線。通過掩膜層，犧牲納米線形成在襯底上的位置(由此得到的孔)可以以高精度進行選擇，從而進一步增強制造技術的空間精確度。具體地，半導體光刻技術可應用于形成掩膜層，并且可在納米范圍內實現高的位置精確度。所述掩膜層可形成為不大于80nm的厚度，并且優選地不大于50nm。薄的掩膜層可迅速地且在沒有復雜的制造技術的情況下形成在襯底上，并且可通過標準的制造技術容易地蝕刻，且仍足以以高精度來限定犧牲納米線在襯底上生長的位置，并且支持犧牲納米線在這些位置中的生長。這通常通過暴露于空氣的頂部的幾納米半導體材料(諸如，Si/SiO2)的氧化而自然地提供。所述掩膜層可包括電介質，具體為SiO2。專利技術人發現，電介質掩膜層允許以高精確度來限定犧牲納米線在襯底上生長的位置。另外，電介質掩膜層可便于在隨后的處理步驟中集成到形成在襯底上的電介質層中。所述電介質層和/或所述電介質掩膜層可通過濺射和/或化學氣相沉積和/或原子層沉積和/或分子束外延來形成。具體地，所述電介質層可以以至少100nm的厚度形成在所述襯底上，優選地至少150nm，且具體地至少200nm。在示例中，待制造的納米結構可適于發射波長為λ的激光信號，從而納米結構的尺寸，且具體地電介質層，可按照波長λ進行調整。具體地，其尺寸可通過波長λ便利地表示。所述電介質層的厚度可選擇為λ/(2·n)的整數倍，其中，n表示所述電介質層的折射率。所述第一納米線可通過熱分解和/或通過選擇蝕刻(具體為濕化學蝕刻和/或干化學蝕刻)從所述電介質層和/或所述襯底移除。一旦納米量級尺寸的超薄孔形成，它們隨后可應用于形成其它納米結構。例如，它們可用作為用于在襯底上生長納米線陣列的孔圖案。因此，所述方法還可包括在所述襯底上的所述孔中生長第二納米線的步驟。具體地，所述第二納米線可生長成延伸超過所述電介質層。因此，所述第二納米線的高度可大于所述電介質層的厚度。生長所述第二納米線可包括以下步驟：在所述孔中生長支承元件，以及使所述支承元件在所述電介質層上方延伸，以及在延伸到所述電介質層上方的所述支承元件的至少一部分周圍生長本體元件。所產生的納米線結構可具有漏斗狀結構，其中，所述漏斗狀結構具有細的支承元件或芯，所述細的支承元件或芯在電介質層上方的部分中被較寬的殼圍繞。所述支承元件可通過軸向生長來生長。所述本體元件可通過徑向生長來生長。這種類型的納米線結構或納米線陣列可用作為具有優良的光學性質的單片集成式納米線激光器。具體地，所述本體元件的直徑可比所述支承元件的直徑大至少兩倍，并且優選地為比所述支承元件的直徑大至少三倍。在示例中，所述納米結構可適于發射波長為λ的激光信號，并且所述支承元件的直徑可小于λ/(2·n)，其中，n表示所述支承元件的折射率。另外，所述本體元件的直徑可不小于λ/n，具體地不小于1.5λ/n，其中，n表示所述本體元件的折射率。生長所述第一納米線和/或生長所述第二納米線可包括分子束外延或金屬有機化學氣相沉積或化學束外延或激光燒蝕或磁控濺射。孔的尺寸和定向可通過相應地選擇生長參數來進行仔細地選擇，以便生長具有相應尺寸和定向的第一納米線。例如，所述第一納米線和/或所述第二納米線可在與所述襯底的上表面垂直的方向上生長。可選地，所述第一納米線和/或所述第二納米線可以以傾向于所述襯底的表面法線的角度生長。優選地，所述角度為至少20度，且具體地為至少70度。具體實施方式通過結合附圖對示例性實施方式的詳細描述，根據本專利技術的用于制造納米結構的方法的特征和優點將變得更加明顯，在附圖中：圖1是示出根據示例的用于制造納米結構的方法的流程圖；圖2a至圖2f是示出根據本專利技術的示例在電介質結構中制造孔的示意性剖視圖；圖3示出納米線本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于制造納米結構的方法，包括：在襯底(18)上生長第一納米線(24)；在所述襯底(18)上形成電介質層(14)，所述電介質層(14)圍繞所述第一納米線(24)，其中，所述電介質層(14)的厚度(t)小于所述第一納米線(24)的長度；以及從所述電介質層(14)移除所述第一納米線(24)，從而暴露所述電介質層(14)中的孔(10；121?124)。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2015.09.15 EP 15185295.11.用于制造納米結構的方法，包括：在襯底(18)上生長第一納米線(24)；在所述襯底(18)上形成電介質層(14)，所述電介質層(14)圍繞所述第一納米線(24)，其中，所述電介質層(14)的厚度(t)小于所述第一納米線(24)的長度；以及從所述電介質層(14)移除所述第一納米線(24)，從而暴露所述電介質層(14)中的孔(10；121-124)。2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述第一納米線(24)從位于所述襯底(18)上的種晶生長。3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，生長所述第一納米線(24)包括：在所述襯底(18)上形成掩膜層(16)；在所述掩膜層(16)中形成開口(22)，其中，所述開口(22)延伸至所述襯底(18)；以及在所述開口(22)中的所述襯底(18)上生長所述第一納米線(24)。4.根據權利要求3所述的方法，其中，所述掩膜層(16)形成為不大于80nm的厚度，優選地不大于50nm，且具體地不大于30nm。5.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述電介質層(14)以至少100nm的厚度(t)形成在所述襯底(18)上，優選地至少150nm，且具體地至少200nm。6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述納米結構適于發射波長為λ的激光信號，其中，所述電介質層(14)的厚度(t)是λ/(2·n)的整數倍，其中，n表示所述電介質層(14)的折射率。7.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述第一納米線(24)通過熱分解和/或選擇蝕刻來移除，所述選擇蝕刻具體為濕化學蝕刻和/或干化學蝕刻。8.根據前述權利要求中任一項所述的方法，還包括以下步驟：...

【專利技術屬性】
技術研發人員：格雷戈爾·科比穆勒，貝內迪克特·梅耶爾，喬納森·芬利，格哈德·埃博斯特瑞特，
申請(專利權)人：慕尼黑科技大學，
類型：發明
國別省市：德國,DE