[发明专利]在金属硅化物微晶体上形成纳米结构的方法和得到的结构和器件

说明书

技术领域

本发明的实施例一般涉及纳米级电子器件和纳米级光电子器件。更具体地，本发明的实施例涉及在非单晶基底上形成纳米结构的方法以及得到的结构和器件。

背景技术

集成电路的制造商和设计者继续不懈地减小诸如晶体管和信号线的集成电路功能元件的尺寸，并且对应地提高可以在集成电路中制造功能元件的密度。例如，下一代集成电路和数据传输体系架构可以包括电子器件和光电子器件，以产生高密度、高速度和高容量的器件。制造商和设计者已经开始接近基本物理极限，所述物理极限阻止进一步减小在通过传统的光刻技术制造的这样的集成电路中的功能元件尺寸。近来的研究努力已经转向用于制造纳米级电子器件和纳米级光电子器件的新的、基于非光刻的技术，其表示在功能元件尺寸方面从通过当前可得到的高分辨率光刻技术制造的当前可得到的亚微米级(submicroscale)电子器件的相当大的减小。

在用于设计和制造纳米级功能器件的一种方法中，可以在单晶半导体基底的表面上通过外延生长来制造诸如纳米线的“一维”纳米结构和诸如量子点的“零维”纳米结构。在基于纳米线的器件中，表示在相邻的纳米线之间的最近接触点的纳米线结可以被制造为具有可配置的电阻器、开关、二极管、晶体管和集成电路的其他常见电子部件的性质。在其他方法中，可以形成具有横杆架构的纳米线。网格状纳米线横杆提供了二维阵列的纳米线结，其可以被配置为在电子器件和光电子器件中形成多种不同类型的功能器件或者子系统。除了用于形成纳米线结之外，纳米线也已经作为互连用于传感器中和用于若干其他应用中。可以在各种电子和光电子应用中使用基于量子点的器件，所述基于量子点的器件是比基于纳米线的器件相对更成熟的技术。通过外延生长形成的量子点可以用于形成各种类型的纳米级电子和纳米级光电子器件，所述纳米级电子和纳米级光电子器件利用了由量子点的纳米级尺度提供的独特性质。

已经经常通过下述方式执行纳米线和量子点的制造：通过在适当的单晶半导体基底的表面上外延生长单晶纳米线或者量子点，以确保高质量外延生长并且使得能够电学访问单独的纳米结构或者纳米结构组。然而，诸如单晶硅晶片和单晶砷化镓晶片的单晶半导体基底的成本很昂贵。而且，对于单晶硅晶片的全球需求似乎正迅速地增加，这将进一步提高单晶硅晶片的价格。因此，纳米级器件的研究者和开发者继续寻求更负担得起的和多样的材料平台和技术，以制造用于纳米级功能器件的电学可访问的高质量的单晶纳米结构。

发明内容

本发明的各个实施例针对用于在非单晶基底上形成纳米结构的方法以及得到的结构和纳米级功能器件。在本发明的一个实施例中，一种用于形成纳米结构的方法包括：形成包括金属层和硅层的多层结构。使所述多层结构经受热处理，以形成金属硅化物微晶体(crystallite)。在所述金属硅化物微晶体上生长所述纳米结构。

在本发明的另一个实施例中，一种结构包括非单晶基底和在所述非单晶基底上形成的层。所述层包括金属硅化物微晶体。可以在所述金属硅化物微晶体上形成若干纳米结构。所公开的结构可以用于形成用于电子器件和/或光电子器件中的若干不同类型的功能器件。

附图说明

附图示出了本发明的各个实施例，其中，在不同的视图或者在附图中所示的实施例中，相同的附图标记表示相同的功能元件或者元件。

图1是在根据本发明的方法的一个实施例的实施期间形成的在加工过程中的基底结构的示意侧视图，所述基底结构包括在基底上沉积的金属层。

图2是在图1中所示的金属层上沉积硅层后，在根据本发明的方法的一个实施例的实施期间形成的在加工过程中的基底结构的示意侧视图。

图3是在根据本发明的方法的一个实施例的实施期间形成的在加工过程中的基底结构的示意侧视图，所述基底结构包括作为在图2中所示的金属层和硅层之间的扩散反应的结果而形成的金属硅化物微晶体。

图4是在图3中所示的在加工过程中的基底结构的示意的、放大的、平面顶视图。

图5是在图3和4中所示的金属硅化物微晶体上优先地生长纳米结构后，在根据本发明的方法的一个实施例的实施期间形成的在加工过程中的基底结构的示意横截面图。

图6A是在图5中所示的在加工过程中的基底结构的示意的、放大的立体顶视图。

图6B是在图5中所示的在加工过程中的基底结构的示意的、放大的立体顶视图，其中在金属硅化物微晶体上优先地生长纳米线。