[发明专利]用于制造半导体纳米结构的平坦的自由接触面的方法

说明书

本发明涉及一种用于制造半导体纳米结构的平坦的自由接触面的方法，其中至少一个纳米结构（2）布置在起始衬底（1）的表面上，在所述转移衬底的（1）的相同表面上施加第一层（3），所述第一层将所述至少一个纳米结构（2）嵌入，并且将第二衬底（5）施加到所述第一层（3）上，其中随后将所述转移衬底（1）与所述第一层（3）分离，使得至少一个嵌入其中的纳米结构（2）具有平坦的自由表面。根据本发明，在将所述至少一个纳米结构（2）施加到所述转移衬底（1）上之前将可通过溶剂溶解的附加层（6）施加到所述转移衬底（1）的表面上，并且借助溶剂将所述转移衬底（1）与所述第一层（3）分离。通过该方式能够实现纳米结构的平坦化/堆叠和随后变得容易的电接触。在迭代应用方法步骤的情况下，可以有利地构建例如由水平定向的纳米线网络构成的多重层（图5B）。

技术领域

本发明涉及例如在电接触之前用于平坦化纳米结构、特别是纳米线的新型方法。本发明还涉及用于垂直堆叠多个纳米结构的方法，这意味着，用于制造具有嵌入纳米线或纳米线网络或可以电接触的其他纳米结构的一个或多个层。

背景技术

多年来一直是深入研究的主题的自组织纳米结构、尤其是半导体纳米线可以不久用作计算机芯片中的基本构件。这一方面归因于III / V族半导体纳米线中相对于传统硅CMOS技术的显著优越的电子迁移率。此外存在光电功能的可能性以及在自旋电子学领域中使用新型的可电控磁功能以及许多工作组所力求的量子计算领域中纳米线的使用。在自旋电子学领域中的应用是特别重要的，因为III / V族半导体纳米线通常也以下可能性，即除了电荷的电子特性之外还控制自旋、即控制晶体管中电子的自旋角动量。

在自旋电子学领域中，纳米线的充分利用导致特别的挑战，因为与可磁化电极的电接触需要纳米结构的先前的平坦化（图1）。

迄今为止用于纳米线的电接触的薄金属层可能由几何形状决定地（由于定向汽化渗镀中的阴影效应）而中断（图1a）。在用于自旋极化电流的电注入的铁磁材料中，可能发生局部磁化的不希望的和不均匀的定向（图1b）。这种畴形成使部件不能应用于自旋电子学领域。

在下文中也称为HSQ的可旋涂的氧化物（例如Dow Corning^®的氢倍半硅氧烷）已经在文献中多次用于纳米线的平坦化（图2）。旋涂后，又通过反应离子蚀刻剥蚀HSQ层，直到纳米线上侧重新裸露[1-3]。

上述方法具有可以通过嵌入氧化物层而使各个纳米线平坦化的优点（图2）。然而，对于每个纳米线，取决于纳米线直径和局部氧化物层厚度，蚀刻时间必须准确地调整，并且在多个蚀刻步骤之间，必须借助原子力显微镜耗费地控制蚀刻进展。一方面，由此在一个样品上，仅仅具有相同直径的纳米结构/纳米线可以同时被最佳地平坦化。另一方面，反应离子蚀刻/等离子体蚀刻可能能够对纳米结构/纳米线（特别是其表面特性）产生不利影响。

另外，在应用中水平定向的纳米线或纳米线网络的垂直整合遇到大的工艺技术困难。计算机芯片生产的主要组成部分是CMP（化学机械平坦化）。对于在现代计算机芯片中常见的垂直集成来说，CMP具有决定性意义，因为总是多个由印制导线、晶体管或逻辑器件构成的层纳米级精确地相叠布置。由于CMP不能应用于纳米线和其他纳米结构或损害它们的结构完整性，因此需要可迭代方法，其在没有CMP或蚀刻步骤的情况下可以相叠地施加多个纳米线层，所述多个纳米线层可以通过垂直通孔接触（所谓的通孔；英文verticalinterconnect access，垂直互连接入）连接（图11）。

HSQ已经被用于层转移[4,5]。方法使用HSQ，以便借助晶片接合连接两个晶片。HSQ在此的目的不是转移或平坦化纳米结构，而是仅实现硅晶片和由GaN构成的层之间的连接。而且，起始衬底不是通过将接触层（例如由PMMA构成）溶解于溶剂中来去除，而是通过反应离子蚀刻剥蚀整个转移晶片（即起始衬底）。