用于創(chuàng)建納米線的方法和裝置的制造方法
【專利說明】用于創(chuàng)建納米線的方法和裝置
[0001]本申請是分案申請，原申請的申請?zhí)枮?01010218079.7，申請日為2010年6月29日，發(fā)明名稱為“用于創(chuàng)建納米線的方法和裝置”。
技術領域
[0002]本發(fā)明的實施例涉及一種方法和裝置。具體而言，它們涉及一種用于創(chuàng)建硅納米線(nanowire)的方法。
【背景技術】
[0003]納米線是直徑非常小的線纜。納米線的直徑通常是納米量級。納米線的長度可以改變，但是通常在長度上至少為數(shù)十或數(shù)百納米。納米線可以通過諸如硅的材料制成。
[0004]硅納米線提供了使得能夠高效電荷傳輸?shù)囊痪S電子通道。這使得對于需要高效電荷傳輸?shù)亩喾N不同應用，硅納米線很有用。例如，硅納米線可以被用作為電池中的電觸點。
[0005]能夠通過使用一種簡單和廉價的方法來創(chuàng)建納米線會很有用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的多種(但不一定是所有的)實施例，提供了一種方法，包括:a)在包括硅的基底上沉積掩蔽材料山)通過使用第一過程去除所述掩蔽材料，相比于硅所述第一過程優(yōu)先去除所述掩蔽材料，并且被配置用于部分地去除掩蔽材料；c)通過使用第二過程去除硅，相比于掩蔽材料所述第二過程優(yōu)先去除硅；d)重復步驟序列a)、b)和c)，直到對步驟序列a)、b)和c)的重復被停止為止，其中對步驟序列a)、b)和c)的重復創(chuàng)建了納米線。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的多種(但不一定是所有的)實施例，提供了一種裝置，包括:金屬層;包括凹陷的納米線的硅基底；以及與所述凹陷的納米線和所述金屬層接觸的電解液。
[0008]所述裝置可以用于存儲電能。例如，所述裝置可以是電池。
【附圖說明】
[0009]為了更好地理解本發(fā)明的實施例的多種示例，現(xiàn)在將通過示例僅對附圖進行參考，在附圖中:
[0010]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的一種方法的框圖；
[0011]圖2A至2E示意性示出對納米線的創(chuàng)建；以及
[0012]圖3A至3E示意性示出根據(jù)本發(fā)明實施例的一種用于創(chuàng)建包括硅納米線的裝置的方法。
【具體實施方式】
[0013]附圖示出了一種方法，包括:
[0014]a)在包括硅的基底21上沉積(cbposit) 11掩蔽材料25 ；
[0015]b)通過使用第一過程去除13所述掩蔽材料25，相比于硅所述第一過程優(yōu)先去除掩蔽材料，并且被配置用于部分地去除掩蔽材料；
[0016]c)通過使用第二過程從基底21去除15硅，相比于掩蔽材料25所述第二過程優(yōu)先去除娃；
[0017]d)重復步驟序列a)、b)和c)，直到對步驟序列a)、b)和c)的重復被停止為止，
[0018]其中對步驟序列a)、b)和c)的重復創(chuàng)建了納米線。
[0019]步驟a)、b)和c)可以是短持續(xù)時間的過程(量級I秒)，并且步驟序列a)、b)和c)可以重復N次，以便創(chuàng)建納米線35，其中M1〈N〈M2，并且其中M2>M1，并且Ml是范圍在2至10000之間的任意自然數(shù)，并且M2是范圍在3至10001之間的任意自然數(shù)。
[0020]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的一種方法的框圖。所述方法可用于在硅基底21的表面上創(chuàng)建納米線35。[100]硅晶片可被用作為基底21。硅基底21可以是重摻雜的。
[0021]在框11，掩蔽材料25被沉積在包括硅的基底21上。
[0022]掩蔽材料25可以使用鈍化氣(passivating gas)來創(chuàng)建。鈍化氣可以包括構(gòu)成材料層的任意氣體，所述材料層隨后保護底層基底21不被蝕刻。
[0023]在本發(fā)明的某些實施例中，掩蔽材料25可以包括聚合物。例如，鈍化氣可以包括C4F8，其構(gòu)成了包括聚四氟乙烯(PTFE)的掩蔽材料25。
[0024]在框13，通過使用第一過程去除掩蔽材料25，相比于硅所述第一過程優(yōu)先去除掩蔽材料25。
[0025]第一過程可以使用任意適當過程。例如，第一過程可以是化學蝕刻過程。例如，第一過程可以使用氧等離子體。
[0026]在框15，通過使用第二過程從基底21去除硅，相比于掩蔽材料25所述第二過程優(yōu)先去除娃。
[0027]第二過程可以使用化學蝕刻劑。例如，第二過程可以使用SF6。
[0028]在框15之后，所述過程返回框11，并且重復框11、13、15的循環(huán)。在框11，掩蔽材料25被沉積在包括硅的基底21上?，F(xiàn)在，基底除了具有硅之外，還具有來自框11、13、15的第一循環(huán)的掩蔽材料的殘存物。接下來，在框13，通過使用第一過程去除掩蔽材料25，相比于硅所述第一過程優(yōu)先去除掩蔽材料25。接著，在框15，通過使用第二過程從基底21去除硅，相比于掩蔽材料25所述第二過程優(yōu)先去除硅。接著，再次重復框11、13、15的循環(huán)。
[0029]框11、13、15的序列被持續(xù)重復，直到所述重復停止為止。重復的次數(shù)可以被用于控制由所述方法形成的納米線35的長度。作為示例，納米線可以直徑為幾納米，并且長度為數(shù)百納米。
[0030]在停止對框11、13、15的序列的持續(xù)重復之后，所述方法可以移動到框17。在框17，可以去除剩余的掩蔽材料25。這可以通過在較長時段內(nèi)應用第一過程來實現(xiàn)。相比于硅第一過程優(yōu)先去除掩蔽材料25。
[0031]在本發(fā)明的某些實施例中，在框13處的第一過程的持續(xù)時間可以受到控制。相對于硅，第一過程優(yōu)先去除掩蔽材料。增加第一過程的持續(xù)時間減少了所形成的納米線的數(shù)量，例如，其增加了隨機分布的納米線35之間的平均間距。增加納米線35之間的間距改變了納米線集合的光學屬性，尤其是光散射屬性。隨著平均間距的改變，從納米線集合反射的光的顏色可以改變。
[0032]假定增加第一過程的持續(xù)時間減少了掩蔽材料25的有效殘存物27的“生存率”。假定這些有效殘存物27可以在第二過程(框15)的期間掩蔽硅21 (其最終構(gòu)成納米線35)不被蝕刻。
[0033]在本發(fā)明的某些實施例中，所述方法可以在感應耦合等離子體(ICP)系統(tǒng)中執(zhí)行。在所述實施例中，娃基底21被放置于ICP系統(tǒng)的容器(chamber)內(nèi)?？梢蕴峁┖?，以便當正在執(zhí)行所述方法時冷卻硅基底21。提供等離子體的線圈可以連接于13.56MHz的射頻電源。所使用的鈍化氣可以包括C4F8。C4F8的流動速率可以是200sCCm(標準立方厘米每分鐘)。第一過程可以使用氧等離子體。氧等離子體的流動速率可以是lOOsccm。第二過程可以使用SF6。SF6的流動速率可以是250sccm。壓力可以保持為大約5X 10 _2mbar。所使用的主要電感器功率可以是600W，并且基底功率可以是50W。鈍化(框11)的持續(xù)時間可以被固定為1.5s，并且第二蝕刻過程(框15)的持續(xù)時間可以被固定為0.8s。第一過程(框13)的持續(xù)時間可以在0.5至1.5s之間變化。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)第一過程的持續(xù)時間上的變化使得硅納米線35的密度能夠如上所述地進行變化。
[0034]改變該過程并實現(xiàn)滿意結(jié)果可以是可能的。三個關鍵參數(shù)在于:控制掩蔽材料的沉積的參數(shù)、影響優(yōu)先去除掩蔽材料的第一過程的參數(shù)、以及影響優(yōu)先去除硅的第二過程的參數(shù)。
[0035]通過使用鈍化氣可以實現(xiàn)對掩蔽材料25的沉積。一個示例是C4F8。C4F8的流動速率可以被固定在100和300sccm(標準立方厘米每分鐘)之間，但是優(yōu)選值是200sccm。此步驟的持續(xù)時間可以被固定在I和3秒之間，但是優(yōu)選持續(xù)時間是1.5s。
[0036]第一過程可以使用氧等離子體。氧等離子體的流動速率可以被固定在50和150sccm之間，但是優(yōu)選值是lOOsccm。此步驟的持續(xù)時間可以在0.5和2.0秒之間變化，以控制納米線的間距。
[0037]第二過程可以使用SF6。SF6的流動速率可以被固定在100和400sccm之間，但是優(yōu)選值是250SCCm。此步驟的持續(xù)時間可以被固定在0.5和1.5秒之間，但是優(yōu)選持續(xù)時間是 0.8s。
[0038]針對掩蔽材料的優(yōu)選沉積速率(200sCCm)、用于第一過程的蝕刻劑的優(yōu)選沉積速率(lOOsccm)、以及用于第二過程的蝕刻劑的優(yōu)選沉積速率(250SCCm)的比率是4:2:5，其大致為2:1:2。
[0039]針對掩蔽材料沉積的優(yōu)選處理時間(1.5s)、第一過程的優(yōu)選處理時間(0.5至1.5s)、以及第二過程的優(yōu)選處理時間(0.8s)的比率在15:5:8至15:15:8之間變化。
[0040]第一過程的持續(xù)時間可以小于掩蔽材料沉積的持續(xù)時間。
[0041]第一過程的持續(xù)時間可以小于第二過程的持續(xù)時間。
[0042]第一過程的持續(xù)時間可以大于第二過程的持續(xù)時間。
[0043]圖2A至2E示意性示出在參考圖1描述的方法期間，基底21如何可以根據(jù)當前以及尚未證明的假設來進行發(fā)展。
[0044]當前相信，作為框11和13的結(jié)果，掩蔽材料25的殘存物27初始被留在硅基底21的表面23上。這在圖2A中示意性示出。
[0045]在框11處沉積的掩蔽材料25的量以及在框13處的第一過程的長度可以受到控制，從而使得掩蔽材料25的隨機分布的殘存物27平均具有理想間距。
[0046]在框15的第二過程可以去除某些殘存物材料，但是其主要去除硅(圖2B)。將第二過程的持續(xù)時間保持很短可以防止殘存物27被第二過程完全去除。將第二過程的持續(xù)時間保持很短可以防止如果第二過程不是完全非均質(zhì)的則在殘存物27下面的硅基底21被破壞。
[0047]當前相信，作為框11和13的重復的結(jié)果，掩蔽材料的某些殘存物27被保留在硅基底21上。在框15的第二過程主要去除硅，其中硅被暴露在掩蔽材料的殘存物27之間。處于殘存物27之下的硅不會被去除，從而開始納米線35的形成。這在圖2B中示意性示出。
[0048]通過對框11、13、15的循環(huán)的持續(xù)重復，可以相信，平均來說殘存物27按它們初始被形成的樣子被保留(圖2C)，并且重復地從其它地方去