專利名稱：制造半導(dǎo)體納米線組以及包括納米線組的電器件的制作方法
制造半導(dǎo)體納米線組以及包括納米線組的電器件本申請為分案申請，其原申請是2006年6月21日進(jìn)入中國國家階段、 國際申請日為2004年12月3日的國際專利申請PCT/IB2004/052651，該原 申請的中國國家申請?zhí)柺?00480038258.5，發(fā)明名稱為"制造半導(dǎo)體納米 線阻以及包括納米線阻的電器件"。本發(fā)明涉及用于制造具有期望的線徑的半導(dǎo)體納米線組的方法和設(shè)備。本發(fā)明還涉及包括納米線組的電器件。US-Al-2002/0,130，311公開了一種制造半導(dǎo)體納米線組的方法的實(shí)施 例，所述半導(dǎo)體納米線具有期望的線徑。納米線是準(zhǔn)一維導(dǎo)體或半導(dǎo)體。 它們沿著縱軸延伸并且具有沿著該縱軸的從幾百納米或以下到幾微米或者 甚至更長的布線長度。垂直于縱軸，納米線具有線徑，該線徑引起下述量 子局限(quantum confinement)效應(yīng)并且通常小于幾百納米。該線徑可以在 lOOnm以下并且例如可以在2與20或50nm之間的范圍內(nèi)。由于垂直于縱 軸的相對較小的尺寸，而使諸如電子和空穴的電荷載流子被限制成垂直于 縱軸，即在徑向方向上。結(jié)果，電荷載流子具有由線徑確定的離散量子機(jī) 械能級。與此相反，由于沿著縱軸的相對較大的尺寸，而使電荷載流子不 被限定在作為布線長度的函數(shù)的離散量子機(jī)械能級中。在公知的方法中，通過激光催化生長(LGG)工藝來形成GaP納米線， 即通過對固態(tài)GaP靶的激光燒蝕來產(chǎn)生Ga和P反應(yīng)物。GaP靶包括相對 少量的金，其用作納米線生長的催化劑。相對較差地限定由此獲得的納米 線的直徑?；蛘撸袥]有催化劑并且可以通過金納米團(tuán)(nanoduster)催化 將反應(yīng)物引入到納米線結(jié)構(gòu)中。為此，可以使用由Si02襯底支撐的還被稱 作為納米點(diǎn)的催化劑納米團(tuán)。反應(yīng)物和金納米點(diǎn)通過汽-液體-固體(VLS) 生長機(jī)制產(chǎn)生納米線。為了生長具有期望直徑的布線，使用具有與期望的線徑相似的尺寸的納米點(diǎn)。以這種方式生長的納米線具有由納米點(diǎn)的平均 尺寸所確定的平均線徑。公知方法的缺點(diǎn)是不能很好地控制線徑，即，經(jīng)常納米線中的至少 一個不具有期望的線徑。在公知的方法中，需要尺寸與期望的線徑相似并 且由襯底支撐的納米點(diǎn)。當(dāng)錯誤地使用一個或多個具有錯誤直徑的納米點(diǎn) 時，獲得一個或多個具有與期望的線徑不同的線徑的納米線。此外，可能 發(fā)生在需要相對高溫的VLS生長期間， 一個或多個納米點(diǎn)與襯底分離并且 與一個或多個其他納米點(diǎn)聚合。從得到的成團(tuán)的納米點(diǎn)生長納米線，其線 徑由成團(tuán)的納米點(diǎn)的尺寸決定而不是由單個納米點(diǎn)的尺寸決定，產(chǎn)生線徑 大于期望的線徑的納米線。為了減小和在理想情況下防止這種不希望出現(xiàn) 的聚合成團(tuán)，催化劑納米顆粒的密度由此納米線的密度必須相對較低。本發(fā)明的目的是提供一種制造半導(dǎo)體納米線組的方法，其中相對較好 地控制線徑。本發(fā)明由獨(dú)立權(quán)利要求限定。從屬權(quán)利要求限定有利的實(shí)施例。 根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)該目的是因?yàn)樵摲椒òㄒ韵虏襟E提供預(yù)制 造的半導(dǎo)體納米線組，至少一個預(yù)制造的半導(dǎo)體納米線的線徑大于期望的 線徑；并且通過蝕刻來減小所述至少一個預(yù)制造的納米線的線徑，通過由 所述至少一個預(yù)制造的納米線所吸收的電磁輻射來引起蝕刻，選擇電磁輻 射的最小波長，使得當(dāng)所述至少一個預(yù)制造的納米線達(dá)到期望的線徑時， 大大減小所述至少一個預(yù)制造的納米線的吸收。為了減小線徑大于期望的線徑的所述至少一個預(yù)制造的半導(dǎo)體納米線 的線徑，對預(yù)制造的半導(dǎo)體納米線組進(jìn)行由電磁輻射引起的蝕刻處理。從 US-4，518，456中獲知的由電磁輻射引起的蝕刻處理是一種其中將要被蝕刻 的半導(dǎo)體物體例如放置在如HyP04或HC1的水溶液中的方法。在物體與溶 液接觸的同時，通過電磁輻射照射該物體要被蝕刻的部分。電磁輻射對于 肉眼可以是可見的或不可見的，并且在該申請的下文中被簡稱為"光"。光 至少部分被將要蝕刻的物體吸收，由此產(chǎn)生電子和空穴。這些光產(chǎn)生的電 荷載流子，即電子和/或空穴，然后擴(kuò)散并在物體與溶液之間的界面處引起 化學(xué)反應(yīng)。在這些在現(xiàn)有技術(shù)中還被稱為光蝕刻的化學(xué)反應(yīng)過程中，將納米線的原子離子化并使其溶解在溶液中?？梢酝ㄟ^光產(chǎn)生的電荷載流子例 如空穴來引起這些原子的離子化。溶解由此產(chǎn)生的離子的工藝可以包括將 這些離子與溶液中的離子化合。后一種離子可以由光產(chǎn)生的電荷載流子例如電子引起。對于含有溶液的氟中的InP，六個空穴可以從InP中形成Ir^ 和P"。。這些正離子可以與負(fù)的氟離子F化合，其是通過使F2+2電子產(chǎn)生 2F的反應(yīng)而形成的。本領(lǐng)域公知的相似工藝可以用于其他的納米線組分物。在本申請中，術(shù)語"半導(dǎo)體"表示一類其中可以例如以上述方式通過 引發(fā)蝕刻的光來產(chǎn)生電子空穴對的材料。如果沒有不同的陳述，在該申請 的剩余部分中，術(shù)語"納米線"意味著半導(dǎo)體納米線。如上所述，蝕刻需要由預(yù)制造的納米線來吸收光。由于量子機(jī)械局限， 由光所產(chǎn)生的電子和空穴可用的量子機(jī)械能級取決于線徑。隨著線徑減小， 能級之間的間隔，即導(dǎo)帶與價帶之間的間隔，也被稱為帶隙，也增加并且 相應(yīng)地需要較大的能量來產(chǎn)生電子空穴對。當(dāng)使用具有給定波長入的光時，存在某一線徑，在該線徑下，光子的 能量不再足以產(chǎn)生電子空穴對。結(jié)果，大大地減小了蝕刻效率。蝕刻工藝 實(shí)際上停止，即蝕刻處理自行終止。通過適當(dāng)?shù)剡x擇光的光譜，尤其是最 短的波長，在下文中被稱為光譜的最小波長，當(dāng)至少一個預(yù)制造的納米線 具有期望的線徑時可以實(shí)現(xiàn)蝕刻處理的自行終止。由于這種自行終止，而 在所獲得的半導(dǎo)體納米線組中，相對較好地控制線徑。該方法具有另外的 優(yōu)點(diǎn)線徑不取決于在公知方法中所使用的用來控制線徑的納米點(diǎn)的尺寸。 因此，在根據(jù)本發(fā)明蝕刻納米線之后，納米點(diǎn)的尺寸并不重要并且偶然的 納米點(diǎn)的聚合成團(tuán)不會產(chǎn)生具有大于期望的線徑的線徑的納米線。每一個期望的線徑對應(yīng)于某一波長，其值取決于納米線的化學(xué)組成。 通常對于越小的線徑，需要越短的光波長。假如最短的波長對應(yīng)于期望的 線徑，則可以使用包括幾個各自具有不同波長的光譜分量的光來代替具有 單個波長的光。換句話說，選擇光的光譜使得當(dāng)至少一個預(yù)制造的納米線 達(dá)到期望的線徑時顯著地減小該至少一個預(yù)制造的納米線的吸收。對于納米線，由光所產(chǎn)生的電子和空穴可用的量子機(jī)械能級不取決于 布線長度，如以上討論的那樣。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法用于所有的納米 線，而與它們的布線長度無關(guān)。從D.Talapin等人發(fā)表在2002年的Journal of Physical Chemistry B的106 巻第12659-12663頁上的文章"Etching of colloidal InP nanocrystals with fluorides: photochemical nature of the process resulting in high photoluminescence e伍ciency"中，獲知可以蝕刻尺寸為5.2nm或以下的納 米點(diǎn)。根據(jù)該文章，通過由納米點(diǎn)吸收的光來引起蝕刻。選擇光的光譜使 得當(dāng)納米點(diǎn)達(dá)到期望的尺寸時顯著減小納米點(diǎn)的吸收。對于納米點(diǎn)，由光所產(chǎn)生的電子和空穴可用的量子機(jī)械能級取決于納 米點(diǎn)的尺寸，即取決于所有三個方向上的尺寸。相反，根據(jù)本發(fā)明的方法 與三個尺寸中的一個無關(guān)，即與布線長度無關(guān)。因此，根據(jù)Talapin的這篇 文章的方法不能在獨(dú)立于它們的布線長度的情況下用于所有的納米線?？梢酝ㄟ^任何用于制造納米線的公知方法例如LCG或VLS方法來獲得所提供的預(yù)制造的納米線?；蛘?，納米線例如可以通過從單晶對它們進(jìn)行 蝕刻來獲得?？梢詫㈩A(yù)制造的納米線附著到襯底上，可以使它們分散在液體溶液中 或者可以將它們松散地布置在襯底上。納米線組可以包括一個或多個納米線。期望的線徑可以是一個直徑，或者當(dāng)納米線組包括一個以上的納米線 時，它可以是許多的針對各納米線的線徑。納米線組可以包括納米線的選擇，所述納米線包括在襯底上或溶液中。納米線可以具有一致的組成物，即它們可以具有相同的作為線徑和布 線長度的函數(shù)的化學(xué)組成。或者， 一些或所有的納米線具有不一致的組成 物，即它們可以具有作為線徑和/或布線長度的函數(shù)的化學(xué)組成。由于半導(dǎo) 體納米線的摻雜而可以改變化學(xué)組成，其取決于線徑和/或布線長度。在本申請中，術(shù)語"納米線"表示具有實(shí)心的納米線和具有空心的納米線。在本領(lǐng)域中，后者還被稱為納米管。而且在后一種類型的納米線中， 由于垂直于縱軸的尺寸相對較小，所以諸如電子和空穴的電荷載流子被限 定成垂直于縱軸，即限定在徑向上。結(jié)果，電荷載流子具有離散的量子機(jī) 械能級，其主要由限定這種類型的納米線的中心的厚度決定。由于沿著縱 軸的尺寸相對較大，所以不將電荷載流子限制在作為布線長度的函數(shù)的離 散量子機(jī)械能級中，類似于具有實(shí)心的納米線。當(dāng)納米線具有空心時，線7徑是指中心的厚度。中心的厚度是外線徑與內(nèi)線徑的差，即中空部分的直 徑。在一個實(shí)施例中，使用輻射源，其發(fā)射引發(fā)蝕刻的電磁輻射以及除此 之外的波長短于最小波長的電磁輻射。對由輻射源發(fā)出的電磁輻射進(jìn)行光 譜濾波以充分減少波長短于最小波長的電磁輻射。后一種波長短于最小波 長的電磁輻射能夠引發(fā)對具有期望的線徑的預(yù)制造的半導(dǎo)體納米線的蝕 刻，即該電磁輻射具有比某一特定波長短的波長，在所述特定波長下蝕刻 工藝在期望的線徑下終止。在將電磁輻射射到預(yù)制造的納米線上之前，對 由輻射源發(fā)射的電磁輻射進(jìn)行光譜過濾以充分減少波長短于最小波長的電 磁輻射。這樣，充分減小并且優(yōu)選地有效防止對具有期望的線徑的預(yù)制造 的半導(dǎo)體納米線的蝕刻。在本申請中，術(shù)語"光源"用作術(shù)語"輻射源" 的同義詞。術(shù)語"光源"不限于發(fā)射可見的電磁輻射的輻射源，而且可以 包括發(fā)射對于肉眼來說不可見的電磁輻射的輻射源。在一個實(shí)施例中，在減小線徑的步驟之前，預(yù)制造的半導(dǎo)體納米線具 有大于或等于期望的線徑的線徑。在減小線徑的步驟期間，對線徑大于期 望的線徑的預(yù)制造的納米線進(jìn)行蝕刻直到它們具有期望的線徑。這樣，獲 得基本上具有相同的期望的線徑的納米線組，這可由包含在光譜中的最短 波長所決定。由于納米線的帶隙直接與光引發(fā)蝕刻的終止有關(guān)，所以基本 上該組所有的納米線具有相同的帶隙，所述帶隙由包含在光譜中的最短波 長所決定?？梢匝刂S對引發(fā)蝕刻處理的光進(jìn)行線性偏振。通常，由半導(dǎo)體納米 線進(jìn)行的光吸收是偏振選擇性的。平行于納米線的縱軸偏振的光，與垂直 于該軸偏振的光相比，被納米線更為有效地吸收。當(dāng)半導(dǎo)體納米線周圍的 介質(zhì)具有與半導(dǎo)體納米線不同的介電常數(shù)時，該差異特別大。通過利用線性偏振光，蝕刻效率取決于納米線的取向平行于軸取向的納米線被相對 有效地蝕刻，而垂直于軸取向的納米線被相對無效地蝕刻。以中間蝕刻效 率來蝕刻縱軸取向既不平行于偏振軸又不垂直于偏振軸的中間納米線，所 述中間蝕刻效率是縱軸與偏振軸之間的角度的函數(shù)。這樣，可以獲得具有 依賴于取向的線徑的納米線組。引發(fā)蝕刻處理的光可以包括沿著第一軸被線性偏振的第一分量和沿著第二軸被線性偏振的第二分量，該第二軸與第一軸形成大于零的角度。這 樣，可以以與平行于第二軸取向的納米線不同的方式蝕刻平行于第一軸取 向的納米線。第一軸可以垂直于第二軸。為此，可以調(diào)整兩個分量的光譜 特性和/或強(qiáng)度?？梢酝瑫r或依次、即一個接一個地提供第一分量和第二分 量。或者，可以部分同時地提供它們，即在某一時間段內(nèi)一起提供這兩個 分量，而在另一時間段內(nèi)，提供兩個分量中的一個而不提供另一個。當(dāng)?shù)谝环至亢芯哂械谝蛔钚〔ㄩL的第一光譜，而第二分量含有具有 與第一最小波長不同的第二最小波長的第二光譜時，將平行于第一軸取向 的納米線蝕刻到由第一最小波長確定的線徑，而將平行于第二軸取向的納 米線蝕刻到由第二最小波長確定的線徑。因此可以獲得在化學(xué)上一致的納 米線組，該組的納米線根據(jù)它們的取向而具有不同的線徑。換句話說，獲 得具有一致的化學(xué)組成的納米線組，該納米線組具有各向異性的帶隙。另一種獲得帶隙在納米線組中的各向異性分布的方法是基于蝕刻速率 對吸收并且由此對光強(qiáng)度的依賴性。在一個實(shí)施例中，第一分量具有第一 強(qiáng)度，而第二向量具有與第一強(qiáng)度不同的第二強(qiáng)度。結(jié)果，依賴于取向來 對例如隨機(jī)取向的納米線組進(jìn)行蝕刻。與主要平行于第二軸的納米線相比， 主要平行于第一軸的納米線被更為有效地蝕刻。在一個實(shí)施例中，第二強(qiáng) 度基本上為零，并且平行于第二軸的納米線根本沒被蝕刻。結(jié)果，可以獲 得具有期望的線徑的納米線組，該組的所有納米線具有平行于第二軸的縱 向方向。根據(jù)本發(fā)明的另一方案，期望的線徑可以包括零，即通過由光引發(fā)的 蝕刻將至少一個預(yù)制造的納米線從預(yù)制造的納米線組中除去。發(fā)明人已經(jīng) 理解的是，線徑小于某一閾值的納米線不再穩(wěn)定，即它們破碎并且被有效地蝕刻掉。閾值通常取決于納米線的化學(xué)組成并且可以遠(yuǎn)小于3nm，例如 大約lnm。線徑小于或等于閾值的納米線的不穩(wěn)定性可以用于從預(yù)制造的納米線 組中除去納米線。為此，使用包含由線徑小于或等于閾值的納米線所吸收 的波長的光。該光引發(fā)對納米線的蝕刻，使其降到某一線徑，在該線徑下 納米線破碎并由此消失。當(dāng)引起對期望的線徑為零的納米線進(jìn)行蝕刻的光被線性偏振時，可以除去縱軸平行于光偏振的納米線，而縱軸垂直于光的偏振方向的納米線遠(yuǎn) 遠(yuǎn)沒有被有效地蝕刻。這樣，可以除去基本上所有的平行于偏振方向的納 米線。當(dāng)施加光甚至更長時間時，除去基本上所有的大體上不垂直于偏振 方向的納米線，并且獲得沿著垂直于偏振方向的軸取向的納米線組。由于 沒有對剩余的納米線進(jìn)行有效的蝕刻，所以它們具有基本上不變的線徑分 布。可以將預(yù)制造的納米線分布在表面上或體積內(nèi)，并且可以將引發(fā)對期 望的線徑為零的納米線進(jìn)行蝕刻的光施加到表面或體積的一部分。結(jié)果， 可以將納米線從表面或體積的被照射部分中除去，而不將其從表面或體積 的剩余部分中除去?？梢酝ㄟ^將光聚焦在要被照射的部分上來照射該部分。 或者，可以通過諸如光刻掩模的掩模來部分地阻擋光。根據(jù)本發(fā)明的另一個方案，預(yù)制造的半導(dǎo)體納米線可以由襯底支撐。 預(yù)制造的半導(dǎo)體納米線可以位于表面上，可以將它們附著到表面和/或可以 使它們與表面化學(xué)鍵合。如上所述，由于納米線中的電荷載流子的量子局 限，而使光引發(fā)的蝕刻處理自行終止。發(fā)明人已經(jīng)理解的是，當(dāng)由襯底支 撐納米線時沒有顯著地干擾量子局限。迄今為止這是令人驚訝的，因?yàn)橐r 底附近通常改變電荷載流子可用的量子機(jī)械能級。然而，發(fā)明人觀察到量 子機(jī)械能級的這種改變相對較小，并且蝕刻在基本相同的線徑下自行終止。 甚至當(dāng)襯底是電導(dǎo)體并且預(yù)制造的半導(dǎo)體納米線電連接到襯底時，該效應(yīng) 也發(fā)生。這種具有附著到其的納米線的襯底對于制造包括這種納米線的電 器件來說是非常好的起點(diǎn)。襯底可以具有由支撐預(yù)制造的半導(dǎo)體納米線的部分和在該部分之外的 另一部分構(gòu)成的表面，至少另一部分為抗蝕劑。術(shù)語抗蝕劑意味著光引發(fā) 的蝕刻不會或基本上不會改變表面。這樣，在對納米線的蝕刻期間，不對 襯底的表面進(jìn)行蝕刻。其基本上保持其初始的形狀。這在將由襯底支撐的 納米線附著到襯底時是特別有利的，因?yàn)榉駝t在蝕刻處理期間納米線會發(fā) 生分離，這可能使得納米線在電器件中的應(yīng)用變得更加復(fù)雜。襯底可以具有一致的組成物，該組成物是抗蝕劑。在另一實(shí)施例中， 襯底包括不是抗蝕劑的第一層以及為抗蝕劑的第二層，第二層構(gòu)成表面。 第一層和第二層的組合允許獲得期望的抗蝕劑表面，同時可以由第一層來提供不能由第二層單獨(dú)提供的其他期望的襯底特性。第一層例如可以在機(jī) 械上是剛性的，而第二層獨(dú)自，即在沒有第一層的情況下，在機(jī)械上不是 剛性的。第一層可以是導(dǎo)電的，而第二層獨(dú)自是絕緣的。如果第二層通過 化學(xué)鍵連接到第一層則這經(jīng)常是有利的，所述第二層是抗蝕劑，即基本上 不被蝕刻處理所破壞。這確保在蝕刻處理期間由第二層很好地保護(hù)第一層， 在蝕刻之后留下完整無缺的襯底。如果第二層由選自烷基三乙氧基硅氧垸和烷基三甲氧基硅氧烷的一種 或多種材料構(gòu)成則這是有利的。這些材料可以形成有效保護(hù)第一層的層， 所述第一層可以由選自硅、氧化硅、氧化鋁、諸如鉑的金屬或聚合物的一 種或多種元素構(gòu)成。上述用于第二層的材料具有的優(yōu)點(diǎn)是例如由一個單 層構(gòu)成的相對薄層已經(jīng)對第一層產(chǎn)生有效的保護(hù)。這是特別有利的，因?yàn)?納米線可以由第二層部分包圍，被包圍的部分也被保護(hù)不受蝕刻的影響。 這產(chǎn)生在其由襯底支撐的端部沒有被蝕刻或沒有被有效蝕刻的納米線。通 過利用相對較薄的第二層，使沒有被蝕刻或沒有被有效蝕刻的納米線的部 分保持得較小。當(dāng)提供預(yù)制造的半導(dǎo)體納米線的步驟包括以下子步驟時提供襯底， 該襯底不是抗蝕劑；并且在襯底的表面上生長半導(dǎo)體納米線，所生長的納 米線是預(yù)制造的半導(dǎo)體納米線，如果在通過蝕刻減小至少一個預(yù)制造的納 米線的線徑的步驟之前，用抗蝕劑層覆蓋在提供預(yù)制造的半導(dǎo)體納米線的 步驟之后暴露出來的襯底表面，則這是有利的。換句話說，在生長納米線之后提供抗蝕劑層。例如通過VLS生長來生長納米線需要相對較高的溫度。通過在納米線的生長之后提供抗蝕劑層，確保抗蝕劑層不經(jīng)受這些相對較 高的溫度。由此可以使用由不能承受這些溫度的材料構(gòu)成的抗蝕劑層。在許多的實(shí)施例中，將預(yù)制造的半導(dǎo)體納米線分布在襯底的表面區(qū)域 上。于是由第一光強(qiáng)度照射表面區(qū)域的一部分，而由小于第一光強(qiáng)度的第 二光強(qiáng)度照射在該表面部分之外的另一表面部分是有利的。這樣，在表面 的一部分中引發(fā)對預(yù)制造的半導(dǎo)體納米線的相對有效的蝕刻，而在表面的 另一部分中基本上沒有對預(yù)制造的半導(dǎo)體納米線進(jìn)行有效蝕刻，因?yàn)槲g刻 效率與光強(qiáng)度成比例。這樣，可以獲得在一部分和另一部分中具有不同線 徑的納米線的襯底。為此，當(dāng)表面的一部分中的納米線的線徑由于蝕刻工藝的自行終止而不再改變時可以停止照射。當(dāng)將這兩部分集成在發(fā)光器件 中時，可以獲得與兩種不同的線徑相對應(yīng)的兩種不同的顏色。在一個實(shí)施 例中，第二光強(qiáng)度基本上為零，即基本上不對表面的另一部分上的納米線 進(jìn)行蝕刻。在另一實(shí)施例中，將預(yù)制造的半導(dǎo)體納米線分布在襯底的表面區(qū)域上， 由具有第一最小波長的光照射表面區(qū)域的第一部分，由具有不同于第一波長的第二最小波長的光照射在該表面部分之外的表面的第二部分。而且， 在這種情況下，可以獲得在一部分和另一部分中具有不同線徑的納米線的 襯底。當(dāng)蝕刻納米線直到蝕刻自行終止時，分別由第一最小波長和第二最 小波長來確定線徑。這具有的優(yōu)點(diǎn)是與上述實(shí)施例相比，線徑的控制相 對可靠。根據(jù)本發(fā)明的電器件可以包括半導(dǎo)體納米線組，該組包括各自具有第 一線徑的第一納米線子組和各自具有不同于第一線徑的第二線徑的第二納 米線子組，將第一子組的納米線附著到襯底的第一部分，將第一子組的納 米線附著到襯底在第一部分之外的第二部分。這種電器件例如可以是發(fā)光 器件，在該發(fā)光器件中，可以分別通過第一和第二子組的納米線來發(fā)射不 同波長的光。該電器件可以是集成電路，其中納米線用作其電性能取決于 帶隙并且由此取決于線徑的半導(dǎo)體元件。例子為晶體管，例如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)和雙極性晶體管，在所述MOSFET中納 米線構(gòu)成半導(dǎo)體襯底。MOSFET的閾值電壓取決于納米線的帶隙。因此在 同一電器件中可以獲得具有不同閾值電壓的晶體管?；蛘撸雽?dǎo)體元件可 以包括二極管?？梢詫⒌谝蛔咏M的納米線電連接到導(dǎo)體，可以將第二子組的納米線電 連接到與上述導(dǎo)體電絕緣的另一導(dǎo)體元件。這樣，可以借助于電流對第一 子組的納米線進(jìn)行尋址而與第二子組的納米線無關(guān)。納米線可以包括形成p-n結(jié)的p摻雜部分和n摻雜部分。該p-n結(jié)可以 構(gòu)成電特性取決于線徑的二極管。電器件可以包括不同特性的電子二極管。 二極管可以用作發(fā)光二極管。N摻雜部分和p摻雜部分中的至少一個可以 是直接半導(dǎo)體。可以將n摻雜部分電連接到離p-n結(jié)具有第一距離的第一導(dǎo)體，可以將p摻雜部分電連接到離p-n結(jié)具有第二距離的第二導(dǎo)體，該第二距離小于第 一距離。通常，p摻雜部分的電導(dǎo)小于n摻雜部分的電導(dǎo)。因此，當(dāng)p摻雜 部分比n摻雜部分短時，電流相對較高。n摻雜部分可以具有大于p摻雜部分的線徑的線徑。p摻雜部分中的多 數(shù)電荷載流子即空穴的遷移率小于n摻雜部分中的多數(shù)電荷載流子即電子 的遷移率。因此，主要在p摻雜部分中發(fā)生復(fù)合。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時所 發(fā)出的光的波長主要由其中發(fā)生復(fù)合的部分的線徑、即p摻雜部分的線徑 來確定?？梢酝ㄟ^使用根據(jù)本發(fā)明的方法來控制p摻雜部分的線徑并由此 控制波長。當(dāng)n摻雜部分的線徑大于p摻雜部分的線徑時，n摻雜部分的電 阻減小，導(dǎo)致更高的電流，而所發(fā)射的光的波長主要由p摻雜部分的線徑 所確定。這樣，可以獲得發(fā)光二極管，其發(fā)射相對較短的波長并且具有相 對較高的亮度。參考附圖，來進(jìn)一步闡述和說明根據(jù)本發(fā)明的制造半導(dǎo)體納米線組的 方法的這些和其他方案，其中

圖1A和1B是具有附著于其的預(yù)制造的納米線的襯底分別在蝕刻處理 之前和在蝕刻處理之后的透視圖；圖2是用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明方法的設(shè)備的示意圖；圖3A和3B是預(yù)制造的納米線組分別在蝕刻處理之前和在由非偏振光 引發(fā)的蝕刻處理之后的頂視圖；圖4A、 4B和4C是預(yù)制造的納米線組分別在蝕刻處理之前、在由線性 偏振光所引發(fā)的蝕刻處理持續(xù)第一時間段之后以及在該蝕刻處理持續(xù)比第 一時間段長的第二時間段之后的示意性頂視圖；圖5A、 5B和5C是預(yù)制造的納米線組分別在蝕刻處理之前、在由沿著 第一軸的線性偏振光所引發(fā)的蝕刻處理之后以及在由沿著垂直于第一軸的 第二軸的線性偏振光所引發(fā)的蝕刻處理之后的示意性頂視圖；圖6是具有含有抗蝕劑部分的表面的襯底的橫截面圖；圖7是支撐預(yù)制造的納米線組的襯底的示意性頂視圖；圖8A和8B是在制造工藝第一階段的包含預(yù)制造的納米線組的電器件 的示意性頂視圖和沿圖8A的線Vm-VIII的相應(yīng)示意性橫截面圖；圖9A和9B是在制造工藝第二階段的包含預(yù)制造的納米線組的電器件 的示意性頂視圖和沿圖9A的線IX-IX的相應(yīng)示意性橫截面圖；圖IOA和10B是在制造工藝第三階段的包含預(yù)制造的納米線組的電器 件的示意性頂視圖和沿圖10A的線X-X的相應(yīng)示意性橫截面圖；圖11A和11B是在制造工藝第四階段的包含預(yù)制造的納米線組的電器 件的示意性頂視圖和沿圖11A的線XI-XI的相應(yīng)示意性橫截面圖；圖12A和12B是在制造工藝第五階段的包含預(yù)制造的納米線組的電器 件的示意性頂視圖和沿圖12A的線XII-XII的相應(yīng)示意性橫截面圖；圖13是另一電器件的示意性橫截面圖。附圖未按比例繪制。通常，相同的元件由相同的參考標(biāo)記表示。在根據(jù)本發(fā)明的制造具有期望的線徑的半導(dǎo)體納米線組的方法中，首 先提供預(yù)制造的半導(dǎo)體納米線組10。可以以下列方式來獲得納米線10:提供具有例如4埃的諸如Au、 Ag、 Pt、 Cu、 Fe、 Ni或Co的金屬的等 價物的襯底20，例如由硅構(gòu)成或由諸如可以具有天然氧化物的GaAs的III-V族半導(dǎo)體構(gòu)成的晶片、或者由例如氧化鋁或氧化硅制成的絕緣板，并將其 放置在處于干燥爐(oven)下游端的由例如氧化鋁、氧化硅、陶瓷或石墨 制成的絕緣襯底固定器上。通過使用熱電偶測量襯底下lmm處的襯底溫度。 當(dāng)將具有金屬膜的襯底加熱到大約500攝氏度時，由金屬膜形成納米顆粒， 所述納米顆?？梢杂米饔糜诩{米線IO生長的催化劑。金屬膜的厚度可以在 例如2和60埃之間。金屬膜越厚，納米顆粒的線徑越大。在470攝氏度下 加熱由厚度為5埃的金構(gòu)成的金屬膜，獲得直徑為40nm的納米線。將在人=193nm的波長、100mJ每脈沖和l-10Hz的重復(fù)速率下操作的 脈沖準(zhǔn)分子激光器聚焦到靶上，該靶放置在處于干燥爐的石英管上游端的 干燥爐外3-4cm處。靶可以是InP靶。或者，靶可以包括選自例如Si、 Ge、 InAs、 GaP和GaAs的一個或多個耙。通常，材料可以是任何IV、 III-V或 II-VI族半導(dǎo)體材料。將靶材料蒸發(fā)并傳送到襯底20上。這導(dǎo)致納米線10在由金屬膜形成 的納米顆粒的催化作用下的生長。當(dāng)襯底溫度處于450-500°C的范圍內(nèi)時生 長InP納米線。溫度越高，所生長的納米線的線徑越大。在500。C以上的溫管，即具有空心的納米線。生長期間的壓力在 100-200mbar的范圍內(nèi)，并且施加在100-300sccm之間的氬氣流。當(dāng)時加 15000個激光脈沖時，納米線的長度可以為例如2-10微米。分別采用較少 和較多的激光脈沖可以獲得較短和較長的納米線。最終的線徑由金屬膜的 厚度以及生長期間的襯底溫度來決定?？梢砸岳?.001-1.0mol^的濃度添 加摻雜劑以獲得n型和/或p型InP納米線。n型摻雜劑可以包括例如S、 Se 和Te， p型摻雜劑可以包括例如Zn。可以將摻雜劑添加到由準(zhǔn)分子激光器 照射的靶中，或者可以將其作為氣體提供給干燥爐，而與靶的照射無關(guān)。 納米線中有效慘雜劑的最終水平為10"-10"原子/cm3。在生長工藝期間，例 如通過將激光束轉(zhuǎn)移到另一個靶上，例如選自上述靶中的一個，可以在布 線中建立結(jié)，即p-n結(jié)和/或異質(zhì)結(jié)。由此獲得的預(yù)制造的半導(dǎo)體納米線10由圖1A所示的襯底20來支撐。 至少一個預(yù)制造的半導(dǎo)體納米線10，具有大于期望的線徑d的線徑d，。線徑 d'可以歸因于兩個或多個納米顆粒在納米線IO生長期間的集合，和/或歸因 于淀積太厚的金屬膜，和/或歸因于在納米線10合成期間的高溫。襯底20可以是電導(dǎo)體，例如p摻雜或n摻雜的硅晶片?？梢詫㈩A(yù)制造 的半導(dǎo)體納米線10導(dǎo)電連接到襯底20。為此，可以將金屬膜淀積在不具有 天然氧化膜的襯底20上。當(dāng)在無氧氣氛中形成用作催化劑的納米顆粒和納 米線10時，可以將納米線10導(dǎo)電連接到襯底20。隨后，通過蝕刻來減小至少一個預(yù)制造的納米線10'的線徑。為此，通 過將0.1-20vol. %例如2.5vol. %的HF和20-200g/l例如62.5g/l的氧化三辛基 膦(trioctylphosphideoxide) (TOPO)添加到諸如l-丁醇、戊醇、丙醇或乙 醇的醇樣品中，來制備蝕刻溶液。取代或除TOPO之外，可以使用三辛基 膦(trioctylphosphide) (TOP)。 TOP和TOPO的總量可以在20-200gl之間。 將例如為20ix 1的由此獲得的蝕刻溶液21的液滴滴擲到具有預(yù)制造的納米 線10的襯底20上?？梢詫D2所示的玻璃或特氟綸涂敷板22放置在液滴 的頂部以避免溶液的蒸發(fā)。板22可以由未示出的支撐體結(jié)構(gòu)來支撐，以獲 得蝕刻液體22的精確限定厚度。通過使與蝕刻溶液接觸的納米線IO經(jīng)受光照，來蝕刻納米線10。納米 線10的蝕刻由其所吸收的光來引起。選擇光譜使得當(dāng)至少一個預(yù)制造的納15米線IO，到達(dá)期望的線徑d時顯著減小該至少一個預(yù)制造的納米線io'的吸收。對于6、 10、 30、 44和60nm的InP納米線所期望的線徑，最小波長分 別大約為760、 820、 870、 890和905nm。大量(bulk) InP的發(fā)射是在入 =920腦下。光引發(fā)蝕刻的自行終止歸因于量子局限，其限制對如上所述的某些線 徑以下的光的吸收。圖1B所示出的在該蝕刻處理之后的結(jié)果是預(yù)制造的納 米線10'具有期望的線徑d。在一個實(shí)施例中，在減小線徑的步驟之前，基本上所有預(yù)制造的納米 線10，的直徑d，大于或等于期望的線徑d。為此，用于形成催化劑納米顆粒 的金屬膜可以相對較厚，使得基本上所有預(yù)制造的納米線的線徑大于期望 的線徑。在執(zhí)行蝕刻處理之后，基本上所有的納米線具有期望的線徑d。術(shù) 語"基本上所有的預(yù)制造的納米線"和"基本上所有的納米線"意味著將 納米線10'的預(yù)制造設(shè)計成產(chǎn)生具有大于期望直徑d的直徑d'的納米線。由 于偶然不期望地由金屬膜形成一個或一些納米顆粒，而使一個或一些納米 線會具有意外地小于期望的線徑d的線徑d'。對于光引發(fā)的蝕刻，可以使用在圖2中示意性示出的設(shè)備29。該設(shè)備 包括用于照射預(yù)制造的納米線10的光源30，其例如可以為HgXe燈。該光 源的光可以是非偏振的。于是可以同時蝕刻大面積的具有預(yù)制造的納米線 10的襯底20。光源30發(fā)射用于引發(fā)蝕刻的光譜。當(dāng)蝕刻InP納米線并以 10nm的期望的線徑為目標(biāo)時，光譜具有820nm的最小波長。光源還發(fā)射其 他在820與254nm之間的波長。具有其他波長的光源能夠引發(fā)具有期望的 線徑d的預(yù)制造半導(dǎo)體納米線10的蝕刻。為了大大減小對具有期望的線徑 d的納米線10的蝕刻，通過濾波器31對由光源30發(fā)射的光進(jìn)行光譜濾波， 以在引發(fā)蝕刻之前充分減少具有其他波長的光?？梢允褂瞄L通濾波器、諸 如干擾濾波器的帶通濾波器和/或單色器來基本上防止對具有期望的線徑的 納米線的蝕刻。應(yīng)用適當(dāng)?shù)臑V波器，對納米線進(jìn)行尺寸選擇性地光蝕刻以 降至期望的線徑。蝕刻工藝通常用去2-10小時?；蛘?，使用激光器作為光 源30。激光器的激光束可以被線性偏振，由此引發(fā)蝕刻處理的光沿著軸被 線性偏振。激光器可以是可調(diào)激光器，例如二極管激光器或鈦藍(lán)寶石激光 器?？梢酝ㄟ^物鏡33將光源30的光聚焦到具有預(yù)制造的納米線10的襯底 20上。引發(fā)蝕刻的光的功率密度取決于所使用的物鏡的放大倍率。放大倍 率例如可以在50至1000x之間。在457nm的波長下，功率密度可以在0.5 與10kW/cn^之間。例如通過偏振斜方六面體使偏振向量旋轉(zhuǎn)。針對InP納 米線獲得的最大激發(fā)偏振率為0.95。在光蝕刻3-120分鐘之后，通常會觀察 到藍(lán)色偏移和/或光致發(fā)光的強(qiáng)度增加。所獲得的發(fā)射強(qiáng)度的最大增加為倍 數(shù)1300。在使預(yù)制造的納米線經(jīng)受蝕刻溶液之前，可以使納米線經(jīng)受20vol.%的 HF水溶液，其可以除去納米線外表面處的氧化物。這種處理可以減小通過 光引發(fā)的蝕刻處理來減小線徑所需要的處理時間。在蝕刻工藝期間，例如由于表示線徑的光致發(fā)光(photo luminescence), 而使納米線可以發(fā)射光信號?？梢酝ㄟ^監(jiān)控器單元35來監(jiān)測發(fā)光強(qiáng)度以及 發(fā)光波長，所述監(jiān)控器單元35可以提供與光致發(fā)光的強(qiáng)度相關(guān)的信號和/ 或與光致發(fā)光的波長相關(guān)的信號?？梢愿鶕?jù)由監(jiān)控器單元35提供的一個或 兩個信號來控制光源30。例如，當(dāng)監(jiān)控器單元35提供表示光致發(fā)光具有預(yù) 定的光譜組成的信號時，可以阻擋光源。當(dāng)利用光引發(fā)蝕刻工藝的自行終 止時，這允許減小并且優(yōu)選避免在納米線具有期望的線徑之后的不必要的 曝光和工藝時間。為此，可以將監(jiān)控器單元35和光源30連接到諸如計算 機(jī)的系統(tǒng)控制單元36。在圖2所示的實(shí)施例中，由監(jiān)控器單元35檢測到的 光由物鏡33收集并通過光束分裂器37將其與引發(fā)蝕刻的光分離。光束分 裂器37可以是在光致發(fā)光的波長下反射并在引發(fā)蝕刻的光的波長下透明的 二向色鏡。在一個實(shí)施例中，不是通過由于量子局限而不再吸收光的這一事實(shí)來 終止光引發(fā)的蝕刻。而是當(dāng)納米線具有期望的線徑d時終止蝕刻，在該線 徑d下，仍吸收引發(fā)蝕刻的光。為了在蝕刻期間控制線徑d，例如通過監(jiān)控 器35來監(jiān)測由納米線10發(fā)射的光，并且根據(jù)由納米線10所發(fā)射的光的光 譜組成和/或強(qiáng)度，來終止引發(fā)蝕刻的光的施加。為此，可以通過未示出的 遮光器來切斷或阻擋光源30。該方法是基于這樣的理解在光引發(fā)的蝕刻期間由納米線10發(fā)射的光 表示被蝕刻的納米線組的線徑d。納米線10越薄，由納米線發(fā)射的光更多地偏向藍(lán)。因此，通過在蝕刻期間監(jiān)測由納米線10發(fā)射的光的波長，可以確定必須停止光施加以便獲得期望的線徑的時刻。在一個實(shí)施例中，提供一組隨機(jī)取向的預(yù)制造的納米線10。例如可以 通過以下方式中的一種獲得該組可以在具有紋理表面的襯底20上生長納 米線10，部分的紋理表面具有隨機(jī)的取向。這會導(dǎo)致隨機(jī)取向的納米線10。 或者，可以通過超聲波或通過在機(jī)械上去除掉納米線10而使納米線10與 襯底20分離并且可以將所述納米線10分散在溶劑中?？梢詫⒓{米線10溶 解在例如任意的垸烴或烷醇C2-C,2的溶劑中?？梢愿鶕?jù)本發(fā)明的方法通過 照射包含溶液中的納米線的容器來蝕刻納米線。容器和溶劑對于引發(fā)蝕刻 的光來說至少部分透明。容器和溶劑對于用于表示線徑的光信號來說可以 至少部分透明。容器可以具有包含玻璃或石英的壁?？梢酝ㄟ^滴擲將包含納米線10的溶液淀積在襯底20上?？梢岳昧?動組裝(flowassembly)或電場對準(zhǔn)來至少部分地確定納米線的方向。在一個實(shí)施例中，提供在圖3A中示意性示出的一組隨機(jī)取向的預(yù)制造 的納米線10。至少一 個預(yù)制造的納米線10'具有大于期望的線徑d的線徑d'。 當(dāng)提供該組時，該組可以包括一個或多個具有期望的線徑d的納米線10。 在一個實(shí)施例中，圖3A所示的在蝕刻處理前的預(yù)制造的納米線組具有相對 較寬的線徑的分布?；蛘?，在蝕刻處理之前提供的預(yù)制造的納米線組具有 相對較窄的線徑的分布，如圖4A所示。通過利用例如HeXe燈的非偏振光 的光引發(fā)蝕刻，來處理圖3A所示的預(yù)制造的納米線組10。用于引發(fā)蝕刻 的光的光譜具有最小波長入，選擇該最小波長使得光引發(fā)的蝕刻處理在期 望的線徑d下自行終止。或者，可以使用波長短于A的光并且當(dāng)用于表示 線徑的光信號表示納米線組具有期望的線徑時，終止蝕刻工藝。在圖3B中 示意性地示出由具有最小波長A的光引發(fā)的蝕刻結(jié)果，其中選擇所述最小波長入使得光引發(fā)的蝕刻處理在期望的線徑下自行終止在光引發(fā)的蝕刻 處理之后，納米線組具有相對較窄的線徑的分布。基本上所有的納米線10 具有期望的線徑d，而與納米線10的取向無關(guān)?？梢岳缪刂趫D4A與4B和4C之間示意性示出的軸40對引發(fā)蝕刻 的光進(jìn)行線性偏振。在一個實(shí)施例中，圖4A所示的在蝕刻處理之前所提供 的預(yù)制造的納米線組10具有相對較窄的線徑的分布?；蛘撸谖g刻處理之前所提供的預(yù)制造的納米線組可以具有相對較寬的線徑的分布，如圖3A所 示。利用線性偏振光來對圖4A所示的預(yù)制造的納米線組10進(jìn)行光引發(fā)的 蝕刻處理，其中可以通過諸如激光器的光源在該偏振狀態(tài)下發(fā)射該線性偏 振光，或者通過利用發(fā)射非線性偏振光例如非偏振光的光源，例如HeXe 燈以及本例中的線性偏振器39，來獲得該線性偏振光。甚至當(dāng)例如由于光 源30的偏振方向盡管不垂直于期望的偏振方向但也與其不同，和/或由于光 源30的偏振比率較低而使光源30發(fā)射偏振光時，設(shè)備29也可以包括圖2 所示的偏振器39。如果存在，偏振器39可以位于光源30與濾波器31之間， 如圖2所示。或者，偏振器39和濾波器31可以互換，例如當(dāng)濾波器31的 傳輸取決于偏振方向時這可能是有利的。可以通過圖2所示的且本領(lǐng)域公 知的光學(xué)元件38，例如半拉姆達(dá)板或相互傾斜的鏡的組合，來旋轉(zhuǎn)引發(fā)蝕 刻的光的偏振方向以獲得沿著軸40的期望偏振。通過納米線10的線性偏振光的吸收取決于它們的取向其縱軸平行于 軸40的納米線10相對有效地吸收光，其中使光沿著軸40偏振，而其縱軸 垂直于軸40的納米線10相對無效地吸收光。蝕刻效率取決于光的吸收。 光子吸收得越多，蝕刻就越有效。因此，由線性偏振光引發(fā)的蝕刻是各向 異性的，即，它們的縱軸平行于軸40的納米線IO被相對有效地蝕刻，而 其縱軸垂直于軸40的納米線10被相對無效地蝕刻。在光引發(fā)的蝕刻處理之后，那些其縱軸平行于軸40的納米線10a具有 期望的線徑d，而那些其縱軸垂直于軸40的納米線10b基本上未被有效地 蝕刻，即，在蝕刻處理之后，它們的線徑db基本上與蝕刻處理前相同，參 見圖4B。對于由參考標(biāo)記10c和10d示例性示出的其縱軸即不平行又不垂 直于軸40的納米線，吸收效率在這兩種極端之間。通常，吸收效率與納米 線10的縱軸與軸40之間的角度的三角函數(shù)成比例。結(jié)果，在蝕刻期間， 這些具有中間位置的納米線的線徑被減小，比較初始線徑dc，和dd，與圖4B 中的線徑dc和dd。線徑的減小取決于縱軸相對于軸40的取向。當(dāng)平行于 軸40的納米線10a具有期望的線徑d時，會停止光引發(fā)的蝕刻?？梢酝ㄟ^ 監(jiān)測用于表示線徑的光信號來確定停止蝕刻處理的時刻。當(dāng)該光信號包括 用于表示期望的線徑的分量時，會停止蝕刻處理。在光引發(fā)的蝕刻處理之后，在圖4B中示意性示出的納米線組10具有相對較寬的線徑的分布，而在光引發(fā)的蝕刻處理之前，在圖4A中示意性示 出的納米線組10具有相對較小的線徑的分布。納米線10的線徑取決于納 米線IO的取向。用于引發(fā)蝕刻的線性偏振光的光譜可以具有最小波長入，選擇該最小 波長A使得光引發(fā)的蝕刻處理在期望的線徑d下自行終止。或者，可以使 用波長短于A的光，并且當(dāng)用于表示線徑的光信號表示納米線組中的至少 一些具有期望的線徑d時，會終止蝕刻工藝。當(dāng)引發(fā)蝕刻處理的光具有被選擇成使得光引發(fā)的蝕刻處理在期望的線 徑d下自行終止的最小波長A時，可以在到達(dá)在圖4B中示意性示出的狀態(tài) 時繼續(xù)光引發(fā)的蝕刻處理。由于平行于軸40的納米線10a具有期望的線徑 d，所以它們不再相對有效地吸收引發(fā)蝕刻的光。結(jié)果，它們基本上未被有 效地蝕刻。它們可以根本上不被有效地蝕刻。由于垂直于軸40的納米線10b 也不相對有效地吸收引發(fā)蝕刻的光，所以它們也基本上未被有效地蝕刻。 它們可以根本上不被有效地蝕刻。具有中間取向的納米線10c、 10d被相對 有效地蝕刻，直到它們達(dá)到期望的線徑d，在該期望的線徑d下，大大地減 小引發(fā)蝕刻的光的吸收并由此大大減小蝕刻的效率。由此獲得的納米線組 在圖4C中示意性地示出。除了以上說明的且還被稱為第一分量的線性偏振光之外，可以通過引 發(fā)蝕刻處理的光的第二分量來照射隨機(jī)取向的預(yù)制造的納米線組。第二分 量可以沿著垂直于第一軸的第二軸被線性偏振，所述第一軸例如平行于圖 4A-4C中示出的納米線10b的縱軸。該第二分量可以引發(fā)納米線10b的相 對有效的蝕刻，利用第一分量蝕刻該納米線10b相對無效。第一分量可以 包含具有第一最小波長A ,的第一光譜，而第二分量可以包含具有與第一最 小波長A ,不同的第二最小波長A 2的第二光譜。第一最小波長入,和第二最 小波長入2可以分別對應(yīng)于例如1.6和2.0eV的能量。平行于其帶隙在本例 中小于2.0eV的第二軸的納米線吸收第二分量并且由此被蝕刻直到它們在 本例中具有2.0eV的帶隙。以這種方式，垂直于軸40的納米線也可以被有 效地蝕刻到期望的線徑，該期望的線徑可以與由第一最小波長入,確定的期 望的線徑d不同?？梢酝瑫r、依次、或部分同時和部分依次地施加第一分量和第二分量。當(dāng)?shù)诙钚〔ㄩL入2與第一最小波長A,不同時，色調(diào)調(diào)和(tone)可以 以具有超出最大期望的線徑的線徑的納米線開始。第一分量可以具有第一強(qiáng)度而第二分量可以具有與第一強(qiáng)度不同的第 二強(qiáng)度。由于時刻處理的效率取決于由被蝕刻的納米線所吸收的光的數(shù)量， 并且由于對于偏振光、該數(shù)量取決于納米線的取向，所以納米線可以被各 向異性地蝕刻，即取決于它們的取向。這可以在第二最小波長入2不同于第 一最小波長入,時以及在他們相等時實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的方法可以用于從預(yù)制造的納米線組中除去一個或多個納 米線。在這種情況下，各納米線的期望的線徑包括零。為此，具有大約2.4eV 或以上能量的光子的光可以用于InP。引發(fā)對期望的線徑為零的納米線進(jìn)行 蝕刻的光可以被線性偏振。圖5A所示的在蝕刻處理之前所提供的預(yù)制造的納米線組包括基本上 水平的納米線10h、基本上垂直的納米線10v以及處于中間、即既不基本平 行也不基本垂直的納米線10i。當(dāng)通過具有相對較短的波長的光照射該組， 使得由納米線吸收光直到它們破碎時，可以從該組中除去納米線。在圖5A和5B的例子中，光沿著軸40被線性偏振，即它被垂直偏振。 在這種情況下，基本上平行于軸40的納米線10v相對有效地吸收光并且可 以將其從該組中除去，而基本上垂直于軸40的納米線10h相對較無效地吸 收光。因此，不將它們從該組中除去。是否從該組中除去處于中間的、即 既不基本水平也不基本垂直的納米線10i取決于照射的持續(xù)時間。當(dāng)在除去 最后一個基本垂直的納米線10v之后就立即終止照射時，納米線10i可以保 留。當(dāng)繼續(xù)照射時，它們也會被除去。在這種情況下照射持續(xù)得越長，剩 余的納米線10h的取向被限定得越好。在圖5A和5C的例子中，光沿著垂直于軸40的軸41被線性偏振，即 它被水平偏振。在這種情況下，基本上平行于軸41的納米線10h相對有效 地吸收光并且可以將其從該組中除去，而基本上垂直于軸41的納米線10v 相對較無效地吸收光。因此，不將它們從該組中除去。是否從該組中除去 處于中間的、即既不基本水平也不基本垂直的納米線10i取決于照射的持續(xù) 時間。當(dāng)在除去最后一個基本垂直的納米線10h之后就立即終止照射時， 納米線10i可以保留。當(dāng)繼續(xù)照射時，它們也會被除去。在這種情況下照射持續(xù)得越長，剩余的納米線10v的取向被限定得越好。當(dāng)由襯底20支撐預(yù)制造的納米線10時，在蝕刻處理期間，襯底20可 以具有表面23，其由支撐預(yù)制造的半導(dǎo)體納米線10的部分23a和在部分 23a之外的另外部分23b構(gòu)成，至少是該另一部分23b。襯底20可以是同 質(zhì)的并且完全由作為抗蝕劑的材料例如特氟綸構(gòu)成。襯底20可以包括不 作為抗蝕劑的第一層24，例如硅晶片上的天然氧化物層；以及作為抗蝕劑 的第二層25，圖6所示的第二層25構(gòu)成表面23的另一部分23b。通過化 學(xué)鍵將第二層25連接到第一層24，該化學(xué)鍵在這兩層之間產(chǎn)生相對較強(qiáng)的 互連，并因此導(dǎo)致對第一層24的相對有效的保護(hù)。第二層25可以由選自 烷基三乙氧基硅氧烷和垸基三甲氧基硅氧烷的一種或多種材料例如氨基丙 基三乙氧基硅氧烷(APTES)構(gòu)成。烷基可以是丙垸基(C3)、 丁基(C4)、 戊基(C5)直到C12。氨基可以由巰基或羧基來代替。在一個實(shí)施例中，具有由層24構(gòu)成的非抗蝕劑表面的襯底20,如具有 例如天然氧化物的硅晶片，設(shè)置有金屬膜以產(chǎn)生用作用于上述納米線生長 的催化劑的納米顆粒。在納米線IO生長之后，具有納米線的襯底20的表 面23設(shè)置有是APTES的第二層25。將支撐預(yù)制造的納米線的襯底在0.5 XAPTES在乙醇的溶液中浸入10分鐘。第二層25選擇性地結(jié)合，即它與 構(gòu)成第一層24的氧化物結(jié)合而不與由InP或任何其他的除硅之外的半導(dǎo)體 構(gòu)成的納米線10結(jié)合。最終的結(jié)構(gòu)在圖6中示出。在該實(shí)施例中，提供預(yù)制造的半導(dǎo)體納米線的步驟包括提供可以具有 第一層24的襯底20的子步驟。至少襯底20的一部分不是抗蝕劑。在襯底 20的表面23a上生長半導(dǎo)體納米線10。由此生長的半導(dǎo)體納米線是預(yù)制造 的半導(dǎo)體納米線10。在提供預(yù)制造的半導(dǎo)體納米線10的步驟之后并在通過 如上所述的蝕刻來減小所述至少一個預(yù)制造的納米線10的線徑的步驟之 前，利用抗蝕劑層25覆蓋襯底20的表面23的部分23b。在另一實(shí)施例中，通過提供具有作為第一層24的天然氧化物的硅晶片 來形成襯底20。然后，第一層24被設(shè)置有由APTES構(gòu)成的第二層25。隨 后，通過滴擲包含納米線10的液體溶液來提供預(yù)制造的納米線10，如上所 述。當(dāng)預(yù)制造的納米線10由襯底20支撐并分布在襯底20的表面23上時，22由用于引發(fā)蝕刻處理的光來照射表面的第一部分18，而表面中在第一部分 18之外的第二部分19不被照射。以這種方式，不蝕刻第二部分19中的納 米線，而蝕刻第一部分18中的納米線。結(jié)果，在蝕刻處理之后表面23的 第一部分18中的納米線具有期望的線徑，而第二部分19中的納米線仍具 有它們初始的線徑?？梢酝ㄟ^由光引發(fā)的蝕刻來除去第一部分18中的納米 線10。在一個實(shí)施例中，由第一光強(qiáng)度照射表面23的第一部分18，而由小于 第一光強(qiáng)度的第二光強(qiáng)度照射第二部分19。結(jié)果，與第二部分19中的納米 線相比，第一部分18中的納米線被更加有效地蝕刻。當(dāng)在第二部分19中 的納米線的蝕刻自行終止之前例如通過阻擋光源30來停止光引發(fā)的蝕刻處 理時，第一部分18中的納米線10獲得比第二部分19中的納米線小的線徑。第一部分18中的納米線的蝕刻可以自行終止或可以在達(dá)到使蝕刻自行 終止的線徑之前使其停止。在后一種情況下，可以根據(jù)用于表示線徑的光 信號來阻擋光源30?？梢酝ㄟ^掩模來限定可以不被照射或可以利用第二強(qiáng)度照射的第一部 分18和第二部分19。掩?？梢允窃O(shè)備29的分離部件?？梢詫⒀谀＜稍?濾波器31和/或板22中。當(dāng)不照射部分19時，掩模阻擋射向第二部分19 的光。當(dāng)利用小于第一強(qiáng)度的第二強(qiáng)度來照射部分19時，掩模部分阻擋射 向第二部分19的光。掩?？梢允强刮g劑并且可以在提供蝕刻溶液之前直接 將其設(shè)置到第二部分19。取代掩模，可以提供光作為例如在表面23上進(jìn)行 掃描的聚焦光斑?？梢哉{(diào)整掃描速度以改變有效的強(qiáng)度，即其中掃描速度 相對較低的區(qū)域被相對有效地蝕刻，而其中掃描速度相對較高的區(qū)域被相 對無效地蝕刻?；蛘?，在掃描期間可以在作為位置的函數(shù)的強(qiáng)度和/或最小 波長方面調(diào)制光。為此，設(shè)備可以包括由系統(tǒng)控制單元控制的掃描單元。在一個實(shí)施例中，可以由具有第一最小波長的光照射表面23的第一部 分18，可以由具有與第一最小波長不同的第二最小波長的光照射表面23中 在第一部分18之外的第二部分19。以這種方式，可以將第一部分18中和 第二部分19中的納米線蝕刻到分別由第一最小波長和第二最小波長確定的 不同的期望的線徑。當(dāng)利用具有不同最小波長的光照射第一部分18和第二部分19時，可以依次照射第一部分18和第二部分19。當(dāng)分別蝕刻第二部分19和第一部 分18時，掩模可以用于阻擋射向第一部分18和第二部分19的光。該掩模 可以類似于上述用于照射第一部分18而不照射第二部分19的掩模。或者， 可以使用被構(gòu)圖的濾波器31，其具有用于傳輸具有第一最小波長的光的第 一區(qū)域和用于傳輸具有第二最小波長的光的第二區(qū)域。將第一區(qū)域和第二 區(qū)域設(shè)計成使得它們分別將光傳輸?shù)降谝徊糠?8和第二部分19。在制造電器件100的方法中可以使用根據(jù)本發(fā)明的納米線組的制造方 法。電器件100包括具有期望的線徑的納米線組10。電器件100可以包括 各自電連接到第一導(dǎo)體110和第二導(dǎo)體120的納米線10，第二導(dǎo)體120可 以與第一導(dǎo)體110電絕緣。電器件100可以包括納米線組10，該組包括納米線的第一子組10a， 其各自具有第一線徑da;以及納米線的第二子組10b，其各自具有與第一 線徑da不同的第二線徑db?？梢詫⒌谝蛔咏M的納米線10a附著到襯底20 的第一部分，其在圖8A-12B的例子中由第一導(dǎo)體110a構(gòu)成?？梢詫⒌诙?子組的納米線10b附著到襯底20的第二部分，其在圖8A-12B的例子中由 第一導(dǎo)體110b構(gòu)成并且在第一部分之外?？梢詫⒌谝蛔咏M的納米線10a電連接到導(dǎo)體，其在圖8A-12B的例子中 由第一導(dǎo)體110a構(gòu)成?？梢詫⒌诙咏M的納米線10b電連接到另一導(dǎo)體， 其在圖8A-12B的例子中由第一導(dǎo)體110b構(gòu)成并且與所述另一導(dǎo)體電絕緣。該方法包括以下步驟根據(jù)上述方法的實(shí)施例制造具有期望的線徑的 半導(dǎo)體納米線組10，并使其與第一導(dǎo)體110和第二導(dǎo)體120電接觸。在圖 8A-12B中示出該方法的連續(xù)步驟。在第一步驟中，可以為硅晶片的襯底20設(shè)置有隔離區(qū)102，其可以是 圖8A和8B所示的淺溝槽絕緣(STI)區(qū)域，并且襯底20設(shè)置有第一導(dǎo)體 110，其用于電接觸稍候?qū)⒁纬傻募{米線10。可以通過摻雜襯底在STI 區(qū)域之外的區(qū)域來形成第一電導(dǎo)體IIO?；蛘?，可以淀積導(dǎo)體用于形成第一 導(dǎo)體IIO。襯底20可以是諸如石英襯底的絕緣體。在這種情況下，不需要 隔離區(qū)102。在圖8A-12B的實(shí)施例中，提供三個平行的、相互絕緣的第一 導(dǎo)體IIO。然而，本發(fā)明不限于三個互相絕緣的第一導(dǎo)體IIO?；蛘?，可以 將第一導(dǎo)體110導(dǎo)電連接到該組的所有納米線10，或其可以包括N個相互電絕緣的導(dǎo)體，其中N是大于1的整數(shù)。這里以及在本申請的剩余部分中， 術(shù)語"相互電絕緣"意味著不直接地使導(dǎo)體電連接。它并不排除間接地使 導(dǎo)體電連接，即通過一個或多個附加的元件，例如納米線10和/或第二導(dǎo)體 120，使導(dǎo)體電連接。襯底20對于可見光可以是透明的?？梢詫⒂芍T如金的金屬構(gòu)成的納米顆粒111設(shè)置到第一導(dǎo)體110上，所 述納米顆粒111可以用作用于生長納米線10的催化劑，例如如上所述。在 相應(yīng)的納米顆粒111的位置上生長納米線10。圖9A和9B所示的由此獲得 的預(yù)制造的納米線10，中的至少一個的線徑d，可以大于期望的線徑d。為了 減小其線徑大于期望的線徑d的那些納米線10'的線徑d'，對納米線進(jìn)行根 據(jù)本發(fā)明的光引發(fā)的蝕刻處理。在生長納米線IO，之后并且在提供蝕刻溶液 之前，預(yù)制造的電器件100可以設(shè)置有諸如APTES的抗蝕劑層，以保護(hù)STI 區(qū)域，如果其存在的話，和/或襯底。為了引發(fā)對圖IOA和IOB所示的附著到第一導(dǎo)體110a的納米線10a的 蝕刻處理，可以使用具有第一最小波長的光來產(chǎn)生期望的線徑da。在對附 著到第一導(dǎo)體110a的納米線10a進(jìn)行該蝕刻處理期間，例如通過利用掩模 可以防止分別對附著到第一導(dǎo)體110b和110c的納米線10b和10c進(jìn)行蝕刻。 隨后，通過利用具有第二最小波長的光的光引發(fā)蝕刻，可以對圖IOA和10B 所示的附著到第一導(dǎo)體110c的納米線10c進(jìn)行蝕刻，產(chǎn)生期望的線徑dc。 在對附著到第一導(dǎo)體110c的納米線10c進(jìn)行該蝕刻處理期間，例如通過利 用掩?？梢苑乐狗謩e對附著到第一導(dǎo)體110a和110b的納米線10a和10b 進(jìn)行蝕刻。如果需要，也可以對附著到第一導(dǎo)體110b的納米線10b進(jìn)行蝕 刻以獲得期望的線徑db。如果相關(guān)，納米線10a、 10b、以及10c的蝕刻可 以自行終止或可以根據(jù)用于表示線徑的光信號而使其終止。在該方法中，獲得一組納米線10a、 10b、 10c，其由三個納米線子組構(gòu) 成，每個子組具有與其他兩個子組的納米線的線徑不同的線徑。將每個子 組連接到特定的第一導(dǎo)體110a、 110b、 110c。隨后，圖IOA和IOB所示的預(yù)制造的電器件IOO可以設(shè)置有圖IIA和 11B所示的優(yōu)選為透明的電介質(zhì)層130，例如旋涂玻璃(SOG)。由此獲得 的預(yù)制造的電器件100的上表面設(shè)置有用于電接觸納米線10的上端部分的 第二導(dǎo)體120?？梢詫⒓{米線10a、 10b、 10c的上端部分電連接到圖12A和12B所示 的相互電絕緣的第二導(dǎo)體120a、 120b、 120c。第一導(dǎo)體110a、 110b和110c 與第二導(dǎo)體120a、 120b和120c相互垂直，并在本例中形成三乘三陣列。在 圖8A-12B的實(shí)施例中，將一個納米顆粒111并由此將一個納米線10設(shè)置 在由第一導(dǎo)體110和第二導(dǎo)體120限定的每個交叉區(qū)域處，所述第一導(dǎo)體 110和第二導(dǎo)體120在本例中限定矩形的三乘三陣列。本發(fā)明不限于該形狀 或尺寸的陣列。本發(fā)明不限于每一個交叉區(qū)域僅有一個納米顆粒111和一 個納米線10。而是一些或所有的交叉區(qū)域可以具有一個以上的納米顆粒111 和一個納米線10。對于可見光第二導(dǎo)體120a、 120b、 120c可以至少部分透明。它們例如 可以由氧化銦錫(ITO)構(gòu)成。第一導(dǎo)體110和/或第二導(dǎo)體120可以由鋅或 鋅合金構(gòu)成。納米線10a、 10b、 10c可以各自包括圖13所示的形成p-n結(jié)的p摻雜 部分10p和n摻雜部分10p。當(dāng)將電流從第一導(dǎo)體110經(jīng)由納米線10發(fā)送 到第二導(dǎo)體120時，從各n摻雜部分10n和p摻雜部分10p中注入電子和 空穴。當(dāng)這些電荷載流子復(fù)合時，發(fā)射出光。由于與空穴相比，電子的遷 移率更高，所以主要在接近于p-n結(jié)的p摻雜部分10p中發(fā)光。在圖12A禾tl 12B所示的電器件100中，納米線10a、 10b和10c可以各 自包括p-n結(jié)。通過空穴和電子的上述復(fù)合發(fā)射的光的波長取決于帶隙，并 且因此取決于在復(fù)合位置上的線徑。在圖12A和12B的實(shí)施例中，納米線 10a、 10b和10c可以具有不同的線徑da、 db和dc，因此它們可以發(fā)射不同 波長的光。納米線可以由InP構(gòu)成，而且n摻雜部分10n例如由S、 Se和/ 或Te摻雜，并且p摻雜部分10p例如由Zn或Cd摻雜。摻雜劑的濃度例如 可以在1017-102、111-3之間。p-n結(jié)可以用作選擇器件，即由第一導(dǎo)體IIO和第二導(dǎo)體120形成的陣 列中的像素可以通過對相應(yīng)的第一導(dǎo)體110和第二導(dǎo)體120施加偏壓來進(jìn) 行選擇。位于第一導(dǎo)體110b和第二導(dǎo)體120b的交叉處的納米線10bb可以 通過對這兩個導(dǎo)體施加偏壓來進(jìn)行選擇。在交叉處可以定位和選擇一個以 上的納米線10bb。或者，電器件100可以包括諸如晶體管的選擇器件的陣列，所述晶體管可以是薄膜晶體管并且可以集成在襯底中。通過用于選擇納米線10的子組的選擇線的柵格來對選擇器件進(jìn)行尋址。在圖13所示的實(shí)施例中，將n摻雜部分10n電連接到離p-n結(jié)具有第 一距離In的第一導(dǎo)體110。 P摻雜部分10p電連接到離p-n結(jié)具有第二距離 lp的第二導(dǎo)體120，第二距離lp小于第一距離ln。 n摻雜部分10n具有大于 p摻雜部分10p的線徑dp的線徑dn。由于p-n結(jié)的存在，而使由對引發(fā)蝕刻的光的吸收所產(chǎn)生的電子空穴對 分離，使得電子流向n摻雜部分10n而空穴流向p摻雜部分10p?？昭ㄖ饕?負(fù)責(zé)光引發(fā)的蝕刻。p摻雜部分10p中的較高空穴濃度導(dǎo)致更高效的蝕刻， 并且因此導(dǎo)致相對較小的線徑dp。結(jié)果，納米線具有兩個區(qū)域，分別為具 有不同的直徑dn和dp的n摻雜部分10n和p摻雜部分10p。 n摻雜區(qū)可以 具有與蝕刻前的線徑相似的直徑。可以通過用于引發(fā)蝕刻的光的最小波長 來預(yù)先確定p摻雜部分10p的線徑dp。當(dāng)蝕刻具有n摻雜部分10n和p摻 雜部分10p的納米線10時，可以觀察到用于表示線徑的光信號。由于p摻 雜部分10p中的電子和空穴的復(fù)合而發(fā)射的光用于表示該部分的線徑dp。 一旦光信號表示達(dá)到期望的線徑dp，則可以阻擋引發(fā)蝕刻的光以防止對n 摻雜部分的任何進(jìn)一步的蝕刻，該蝕刻會導(dǎo)致不希望出現(xiàn)的n摻雜部分10n 的線徑dn的進(jìn)一步減小。應(yīng)該注意的是，上述實(shí)施例是對本發(fā)明進(jìn)行舉例說明，而非限制本發(fā) 明，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求書的范圍下能夠設(shè)計出許 多可選實(shí)施例。在權(quán)利要求書中，任何放置在括號內(nèi)的參考標(biāo)記不應(yīng)該被 認(rèn)為是限制本發(fā)明。詞"包括"不排除在權(quán)利要求中所列的那些元件或步 驟之外的其他元件或步驟的存在。元件之前的詞"一個"不排除多個這種 元件的存在。制造具有期望的線徑d的半導(dǎo)體納米線組10的方法包括以下步驟提 供預(yù)制造的半導(dǎo)體納米線組10',至少一個預(yù)制造的半導(dǎo)體納米線具有大于 期望的線徑d的線徑d'，并且通過蝕刻來減小該至少一個預(yù)制造的納米線 IO'的線徑；由被該至少一個預(yù)制造的納米線IO'所吸收的光來引發(fā)該蝕刻， 選擇光的光譜使得當(dāng)該至少一個預(yù)制造的納米線達(dá)到期望的線徑d時顯著 減小該至少一個預(yù)制造的納米線的吸收。電器件100可以包括具有期望的線徑d的納米線組10。設(shè)備29可以用 于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。
權(quán)利要求
1、一種電器件(100)，包括半導(dǎo)體納米線組(10)，該組包括其中的每條納米線具有第一線徑(da)的第一納米線子組(10a)和其中的每條納米線具有與所述第一線徑(da)不同的第二線徑(db)的第二納米線子組(10b)，將所述第一子組的納米線(10a)附著到襯底的第一部分(110a)，將所述第二子組的納米線(10b)附著到所述襯底的除所述第一部分(110b)之外的第二部分(110b)。
2、 如權(quán)利要求l所述的電器件(100)，其中將所述第一子組的納米線 (10a)電連接到導(dǎo)體(110a)，將所述第二子組的納米線(10b)電連接到另一導(dǎo)體(llOb)，所述導(dǎo)體(110a)與所述另一導(dǎo)體(110b)電絕緣。
3、 如權(quán)利要求l所述的電器件(100)，其中所述納米線(10)包括形 成p-n結(jié)的p摻雜部分(10p)和n摻雜部分(lOn)。
4、 如權(quán)利要求3所述的電器件(100)，其中將所述n摻雜部分(10n) 電連接到離所述p-n結(jié)具有第一距離(In)的第一導(dǎo)體(110)，將所述p摻 雜部分(10p)電連接到離所述p-n結(jié)具有比所述第一距離(In)小的第二 距離(lp)的第二導(dǎo)體(120)。
5、 如權(quán)利要求3或4所述的電子器件，其中所述n摻雜部分(10n) 具有大于所述p摻雜部分(10p)的線徑(dp)的線徑(dn)。
6、 一種用于納米線(10)的光引發(fā)蝕刻的設(shè)備(29)，包括光源(30)，用于發(fā)射引發(fā)對所述納米線(10)進(jìn)行所述蝕刻的光，以及監(jiān)控器單元(35)，用于在所述蝕刻期間監(jiān)測由所述納米線(10)發(fā)射 的光信號，該光信號用于表示所述納米線(10)的線徑。
7、 如權(quán)利要求6所述的設(shè)備(29)，還包括系統(tǒng)控制單元(36)，其用 于根據(jù)由所述監(jiān)控器單元(35)監(jiān)測的所述光信號來控制所述光源(30)。
8、 如權(quán)利要求6所述的設(shè)備(29)，還包括偏振器(39)，其用于偏振 引發(fā)所述蝕刻的所述光。
9、 如權(quán)利要求6所述的設(shè)備(29)，還包括光學(xué)元件(38)，其用于旋 轉(zhuǎn)弓I發(fā)所述蝕刻的所述光的偏振。
全文摘要
一種制造具有期望的線徑(d)的半導(dǎo)體納米線組(10)的方法，包括以下步驟提供預(yù)制造的半導(dǎo)體納米線組(10’)，至少一個預(yù)制造的半導(dǎo)體納米線具有大于期望的線徑(d)的線徑(d’)，并且通過蝕刻減小該至少一個預(yù)制造的納米線(10’)的線徑，由被該至少一個預(yù)制造的納米線(10’)所吸收的光來引發(fā)該蝕刻，選擇光的光譜使得當(dāng)該至少一個預(yù)制造的納米線達(dá)到期望的線徑(d)時顯著減小該至少一個預(yù)制造的納米線的吸收。電器件(100)可以包括具有期望的線徑(d)的納米線組(10)。設(shè)備(29)可以用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。
文檔編號G01N33/543GK101330099SQ20081013600
公開日2008年12月24日 申請日期2004年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月22日
發(fā)明者亞伯拉罕·R.·巴爾肯那德, 埃里克·P.·A.·M.·巴克斯, 路易斯·F.·費(fèi)內(nèi) 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司