[发明专利]用于制造纳米结构的方法

说明书

用于制造纳米结构的方法，包括以下步骤：在衬底上生长第一纳米线；在衬底上形成电介质层，电介质层围绕第一纳米线，其中，电介质层的厚度小于第一纳米线的长度；以及从电介质层移除第一纳米线，从而暴露电介质层中的孔。

技术领域

本公开涉及用于制造纳米结构的方法，具体地涉及用于制造纳米线激光结构的方法。

背景技术

纳米结构，特别是纳米线，近来备受关注并且可在新型电子与计算装置的小型化和改进中发挥重要作用。例如，第III族至第V族的半导体纳米线由于其操作为单模光学波导、以共振的方式使光场再循环以及提供增益的能力而为创造新一代激光和芯片上相干光源提供巨大的潜力。

然而，由于纳米结构(诸如，位于半导体衬底上的纳米线)的尺寸小且精确度高，其中，纳米结构的精确度需要满足通常非常精密的参数规格，所以纳米结构的制造具有挑战性。许多纳米结构应用需要在厚的电介质层中制造具有在100nm或明显更小的范围内的尺寸的孔。有时，需要在半导体衬底上制造这种具有仔细限定的尺寸且位于精确限定的位置处的孔的较大阵列。制造这种孔图案的难点主要由于在蚀刻过程期间选择在图案转移上具有高选择性的适当抗蚀层。不存在那么多适当的抵抗很深孔的蚀刻的抗蚀层，并且抗蚀剂时常会比其下方期望的电介质层更容易被蚀刻。

需要允许在厚的电介质层中容易、快速且以高精度制造超薄孔的制造技术。

发明内容

该目标通过根据独立权利要求1的用于制造纳米结构的方法实现。从属权利要求涉及优选的实施方式。

根据本发明的用于制造纳米结构的方法包括以下步骤：在衬底上生长第一纳米线；在所述衬底上形成电介质层，所述电介质层围绕所述第一纳米线，其中，所述电介质层的厚度小于所述第一纳米线的长度；以及从所述电介质层移除所述第一纳米线，从而暴露所述电介质层中的孔。

发明人发现，具有仔细限定的尺寸的孔可通过牺牲纳米线生长技术形成，在牺牲纳米线生长技术中，孔的位置及它们的尺寸根据随后从衬底移除的牺牲纳米线来限定。与首先形成电介质层且然后在电介质层中形成孔相比，根据本发明的方法首先根据牺牲纳米线来限定期望的孔的位置和尺寸，且然后在限定孔的纳米线周围生长电介质层。所以，根据本发明的方法转变了用于在电介质层中形成孔图案的传统方法。

本发明允许形成具有多种尺寸和形状的孔。具体地，孔可包括诸如柱状孔洞的孔洞，但是还可包括长型沟槽。

假设在衬底上生长的纳米线的位置和尺寸可被仔细地限定，那么根据本发明的方法允许制造具有高精确度的孔图案。在厚的电介质层中形成很薄的孔方面，本发明是尤其有利的，而这使用传统的半导体制造技术难以制造。

具体地，根据本发明的方法可允许在厚度t的电介质层中制造直径为d的孔，其中，t/d大于2，优选地大于3，且具体地大于5。在一些示例中，比值t/d可达到10或甚至更高。

然而，本发明不限于由单个纳米线形成的孔。更确切地，可在衬底上生长多个第一纳米线，并且所述电介质层可形成在所述衬底上以围绕所述多个第一纳米线，其中，所述电介质层的厚度小于所述多个第一纳米线的长度。然后，可从所述电介质层移除所述第一纳米线，并且可一起暴露所述电介质层中的孔。

在该配置中，孔的大小和尺寸对应于所述多个第一纳米线，而不对应于单个纳米线。例如，多个第一纳米线可以在空间上紧密相近地在所述衬底上生长，使得它们在所述衬底上合并成共用纳米线结构，诸如纳米线壁。一旦多个第一纳米线从衬底移除，它们就可暴露所述电介质层中呈长型沟槽形式的孔。

在优选实施方式中，所述第一纳米线从位于所述衬底上的种晶生长。

发明人发现，使用种晶对于促进第一纳米线在衬底上的生长尤其有利，从而加快制造过程。