[发明专利]在半导电结构上无催化剂选择性生长的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在半导电结构上选择性生长的方法。

本发明尤其可适用于：

电子学，例如用于制造基于纳米线（或者更准确地说，线，因为其直径可以大于10nm）的晶体管，

光电子学，以实现光发射（本发明能够使异质结构定位并且使该位置能够被控制，以及允许表面区域“化学”钝化，例如在砷化镓线、磷化铟线或者硅线的情况下，该表面区域相对于非钝化区域可以具有改良的或改进的发射特性），

光检测，包括光伏领域中的光检测，

制造化学检测器/传感器（本发明能够解决选择性功能化问题），以及

自旋电子学，例如通过具有铁电材料之间的势垒或者通过将异质结构定位到元件内。

背景技术

电介质材料（诸如，氮化物、氧化物、碳化物）薄层的生长和定位例如对于制造微电子元件和光电元件是特别重要的：这样的薄层能够使电气屏障或绝缘得以建立，这例如能够将这些元件的部分进行电绝缘或者允许在没有电荷传输的情况下施加电场。

例如，这种层存在于半导纳米线领域中，以使MOS晶体管的栅极与该晶体管的沟道绝缘。就这方面而言，将例如参考下列文档：

[Thelander06]C.Thelander et al.,Nanowire-based one-dimensional electronics,Materialstoday,Vol.9,N°10,2006,pp.28-35。

这种层还存在于诸如发光二极管或光检测器的结构中，以期通过避免短路将有源区电隔离，例如，制造电触点以便将载流子（电子、空穴）注入或收集到这些结构的特定位置。就这方面而言，将例如参考下列文档：

[Hersee07]Hersee et al.,Catalyst-free growth of GaN nanoscale needles and application in InGaN/GaN visible LEDs,US2007/257264。

[Pederson08]B.Pederson et al.,Elevated LED and method of producing such,WO2008/079078。

[Hersee10]Hersee,Solid-state microscope,US2010/033561。

[Hersee09]S.D.Hersee et al.,GaN nanowire light emitting diodes based on templated and scalable nanowire growth process,Electronics Letters,Vol.45,N°1,2009。

此外，例如当希望控制一结构的反应或者在某个位置的定位时，这些电介质材料薄层能够允许“保护”该结构的一部分以免遭化学反应或吸附。

气相生长技术（诸如，CVD、PECVD和ALD技术）例如很好地适用于生长电介质材料（诸如，Si₃N₄、SiO₂、Al₂O₃和HfO₂）层。但是，仍然难以在一表面上（未覆盖整个表面，例如在纳米线的一部分上）选择性地并且在没有掩模的情况下生长这些化合物。

为了解决该问题，可通过化学方法（使用液态或气态溶剂）或者通过物理方法（使用粒子束），在整个表面上生长电介质材料层并且随后在局部去除该层。还可通过掩模局部地增加中间层（还将在该中间层上进行沉积，但是该中间层能够容易被去除）来获得裸区（nude area）。

该剥离蚀刻能够例如化学地在液相下进行。在半导纳米线的情况下，在将被参考的如下文档中能够找到这种方法的实例：

[Samuelson08]Samuelson et al.,LED with upstanding nanowire structure and method of producing such,US2008/0149944；

[Shin10]Shin,Semiconductor device with vertical transistor and method for fabricating the same,US2010/0237405。