[发明专利]纳米结构及其制造方法

说明书

背景技术

本发明一般涉及纳米结构及其制造方法。

从半导体技术开始以来，一贯的趋势就朝向着更小的器件尺寸和更高的器件密度的开发。结果，纳米技术已经看到爆炸性的成长，并已经产生相当大的利益。纳米技术主要集中在纳米级结构或者其尺寸比常规半导体结构小5到100倍的结构的制造和应用。纳米级结构的类别中包括纳米线。

纳米线是像导线那样的结构，它所具有的至少一个线性尺寸(比如直径)介于约1nm到800nm的范围中。应该理解，纳米线的直径也可以沿着长度方向而变化(比如从基部处的几百个纳米到尖端处的几个纳米)。纳米线适于各种应用，这包括充当互连应用的常规导线或者充当半导体器件。纳米线也是许多潜在的纳米级器件的构建模块，仅举几例，比如纳米级场效应晶体管(FET)、p-n二极管、发光二极管(LED)以及基于纳米线的传感器。

附图说明

参照下面的详细描述和附图，本发明的实施方式的特征和优点将变得很明显，在附图中，相同的标号对应于相同或相似(可能不完全一样)的部件。为了简洁，具有先前描述过的功能的标号可能在后面出现的附图中不再给予描述。

图1是用于描绘纳米结构的实施方式的形成方法的实施方式的流程图；

图2A和2B示意性地描绘了该纳米结构的实施方式的形成方法的实施方式；

图3A到3C示意性地描绘了该纳米结构的另一个实施方式的形成方法的另一个实施方式；

图4A到4D示意性地描绘了该纳米结构的又一个实施方式的形成方法的又一个实施方式；以及

图5A到5C示意性地描绘了该纳米结构的实施方式的形成方法的另一个实施方式。

具体实施方式

本文所揭示的纳米结构的实施方式有利地包括一个或多个双极纳米线，其至少一个末端附连到高度导电的微晶层。

在本文中，术语“双极纳米线”是指一种具有至少两个不同导电类型的多个部分的纳米线。通常，例如，这些掺杂的部分沿着纳米线的长度方向延伸预定的距离，并且超越那些接触到高度导电的微晶层的末端。纳米线可以是p-n或n-p纳米线。这种纳米线纳米结构可能特别适合用作发射极和光电检测器。本文所揭示的纳米线也可以具有一个或多个位于其中的异质结(即两种不同材料相遇之处的结)。纳米线也可以包括贯穿纳米线整个长度的多个p型或n型部分和/或未掺杂的本征半导体区域(比如p-i-n或n-i-p)。多个部分的纳米线的非限定性示例包括p⁺-p-n-n⁺或p⁺-p-i-n-n⁺，其中“p⁺”或“n⁺”表示比单独的p或n更高的掺杂水平。在一些情况下，在纳米线与高度导电的微晶层形成接触的区域处，可能期望包括更高的掺杂水平。对于光电二极管，p⁺-p-i-n-n⁺纳米线可能是特别合适的，其中更高的掺杂水平形成与各个高度导电的微晶层的欧姆接触。

此外，双极纳米线可以包括形成于其中的量子阱或异质结构。p-i-n或n-i-p纳米线纳米结构以及其中形成有量子阱或异质结构的纳米结构可能特别适合用作光电检测器和发射器。在非限定性示例中，通过生长InP-InGaAsP-InP-InGaAsP-InP纳米线，可以形成异质结构和量子阱，其中当InGaAsP部分的长度约为30nm时，每个InP-InGaAsP-InP部分充当一个量子阱。例如，当InGaAsP部分更大(即其长度大于或等于100nm)时也可以形成异质结构。

在本文中，术语“高度导电”在指代微晶层时是指该层的电阻率约为1μohm/cm到100μohms/cm。在一些情况下，电阻率约为1μohm/cm到10μohms/cm，在其它情况下，电阻率小于50μohms/cm。通常，电阻率越低，微晶层就越导电。

在本文所揭示的方法的实施方式中，通常在生长过程中对纳米线进行掺杂。在一些情况下，形成高度导电的微晶层所使用的金属材料足以提供期望的导电水平；这样，就可以取消对高度导电的微晶层进行掺杂的额外处理步骤。

现在参照图1，本方法的实施方式一般包括：形成高度导电的微晶层，如标号100处所示；以及生长双极纳米线，使得将双极纳米线的一个末端附接到高度导电的微晶层，且将另一个末端附接到另一个层，如标号102处所示。应该理解，在下文中结合其它附图进一步讨论图1所示方法的更详细的方面以及所得的纳米结构。