專利名稱：納米結(jié)構(gòu)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含納米線的納米結(jié)構(gòu)器件。本發(fā)明尤其涉及納米結(jié)構(gòu)LED的接觸。
背景技術(shù)：
諸如LED (發(fā)光二極管)、FET (場(chǎng)效應(yīng)晶體管)、二極管、太陽能電池和檢測(cè)器之類的基于納米線的半導(dǎo)體器件由生長在襯底的表面上的半導(dǎo)體納米線或者半導(dǎo)體納米線陣列組成，所述襯底例如是硅、藍(lán)寶石、GaAS、GaP、GaN。通常，首先在襯底上生長平面緩沖層， 且隨后在緩沖層的表面上生長半導(dǎo)體納米線或半導(dǎo)體納米線陣列。緩沖層用作用于生長納米線的基底層。另外，它可以用作電流輸運(yùn)層。襯底上的納米線形成的基本工藝是通過在US 7，335，908中描述的顆粒輔助生長或所謂的VLS (氣體-液體-固體)機(jī)制以及公知的不同類型的化學(xué)束外延和氣相外延方法。然而，本發(fā)明既不限制為這種納米線也不限制為LVS工藝。用于生長納米線的其他合適的方法在本領(lǐng)域中已知且例如在國際申請(qǐng)WO 2007/104781中示出。從其可以看出，可以不使用顆粒作為催化劑而生長納米線。在生長之前，襯底或緩沖層的表面被光刻圖案化或以其他方式制備為定義在哪里生長納米線。有利的是使得晶片的整個(gè)區(qū)域被均勻圖案化以確保晶片上的所有均勻生長條件。功能半導(dǎo)體器件典型地包含有源區(qū)域和提供接觸的一個(gè)或更多區(qū)域。對(duì)于利用緩沖和/或襯底作為電流輸運(yùn)裝置的器件，它必須電接觸該緩沖層或襯底?，F(xiàn)有技術(shù)解決方案要求僅在有源區(qū)域中的選擇性納米線生長或隨后從接觸區(qū)域的納米線的選擇性去除，使得露出緩沖或襯底的平坦表面。然而，標(biāo)準(zhǔn)工藝難以應(yīng)用于納米線去除，因?yàn)榈湫偷奈g刻工藝對(duì)于這種類型的結(jié)構(gòu)并不良好工作且選擇性納米線生長得出不均勻生長條件。本發(fā)明提供解決方案來避免這些限制。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情形，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種納米結(jié)構(gòu)器件及其制造方法，如獨(dú)立權(quán)利要求限定的，其可以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)中的至少一些。根據(jù)本發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)器件包含從襯底凸出的第一組納米線，其中所述第一組納米線的每個(gè)納米線例如包含Pn或p-i-n結(jié)。第一接觸裝置布置為至少部分地包圍和電連接到第一組納米線的每個(gè)納米線的pn或p-i-n結(jié)的第一側(cè)。而且，納米結(jié)構(gòu)器件包含第二接觸裝置，該第二接觸裝置包含從襯底凸出的第二組納米線，以及可選地附加的導(dǎo)電材料。 第二接觸裝置布置為電連接到第一組納米線的pn或p-i-n結(jié)的第二側(cè)。本發(fā)明的一個(gè)目的是克服與接觸納米線結(jié)構(gòu)且尤其是納米線LED相關(guān)的問題，即改善工藝集成且減小工藝時(shí)間，因?yàn)楸景l(fā)明實(shí)現(xiàn)端子的直接接觸。尤其是，本發(fā)明使得能夠針對(duì)整個(gè)襯底使用相同的處理步驟和均勻生長條件，以例如最小化邊緣效應(yīng)且避免復(fù)雜的納米線去除步驟。而且，本發(fā)明可應(yīng)用于具有從緩沖層或襯底電接觸的垂直納米線的所有納米結(jié)構(gòu)器件。本發(fā)明的實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中限定。當(dāng)結(jié)合附圖和權(quán)利要求考慮時(shí)，本發(fā)明的其他目的、優(yōu)點(diǎn)和新穎特征將從本發(fā)明的實(shí)施例的示例的下面詳細(xì)描述而變得顯而易見。


現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中
圖1示意性示出具有徑向pn結(jié)的接觸的納米線LED的剖面，其中第二接觸裝置與緩沖層電接觸，
圖加至加示意性示出具有徑向pn結(jié)的接觸的納米線LED的剖面，其中第二接觸裝置與緩沖層以及第二第一組的納米線的芯電接觸，
圖3示出包含在形成納米結(jié)構(gòu)LED的方法中的步驟，以及
圖4示意性示出具有軸向pn結(jié)的接觸的納米線LED的剖面，其中第二接觸裝置與緩沖層和第二組的納米線的底部部分電接觸。
具體實(shí)施例方式在下文中，主要在納米結(jié)構(gòu)LED器件方面描述納米結(jié)構(gòu)器件的接觸，然而，不限于此。該類型的現(xiàn)有技術(shù)納米結(jié)構(gòu)器件例如從US 7，396，696和WO 2008048704獲知。在技術(shù)領(lǐng)域中，納米線通常被解釋為在其直徑中具有納米尺寸的一維納米結(jié)構(gòu)。 術(shù)語納米線暗示著正是橫向尺寸處于納米尺度而縱向尺寸不受限。這種一維納米結(jié)構(gòu)通常還稱為納米須、一維納米元件、納米棒、納米管等。一般地，納米線被認(rèn)為具有其每個(gè)均不大于300nm的至少兩個(gè)維度。然而，納米線可以具有高達(dá)約1 μ m的直徑或?qū)挾取＜{米線的一維屬性提供獨(dú)特的物理、光學(xué)和電子屬性。這些屬性例如可以用于形成利用量子力學(xué)效應(yīng)的器件或者形成通常由于大的晶格失配而不能組合的成分不同材料的異質(zhì)結(jié)。術(shù)語納米線暗示一維性質(zhì)通常與細(xì)長形狀相關(guān)聯(lián)。然而，納米線也可以受益于一些獨(dú)特屬性而無需具有非細(xì)長形狀。舉例而言，非細(xì)長納米線可以在具有相對(duì)大的缺陷密度的襯底材料上形成以便提供用于進(jìn)一步處理的無缺陷模版，或者以便在襯底材料和另一材料之間形成鏈接。 因此，本發(fā)明不限于細(xì)長形狀的納米線。因?yàn)榧{米線可以具有各種剖面形狀，直徑旨在表示有效直徑。此處示例的納米結(jié)構(gòu)器件即LED、FET、二極管和檢測(cè)器是基于以不同方式布置的一個(gè)或更多Pn結(jié)或p-i-n結(jié)。pn結(jié)和p-i-n結(jié)之間的差異在于后者具有較寬的有源區(qū)域。 較寬的有源區(qū)域允許i區(qū)域中較大的復(fù)合概率。納米結(jié)構(gòu)器件中的P-i-n結(jié)可以是徑向或軸向的。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例可以應(yīng)用于這兩種類型而不偏離本發(fā)明的范圍。在圖1中使用LED示意性示例的根據(jù)本發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)器件的一個(gè)實(shí)施例中，第一組納米線101從襯底100凸出且第一組納米線(101)中的每個(gè)納米線包含pn或P-i-n結(jié) 150。第一接觸裝置至少部分地包圍且電連接到第一組納米線101中的每個(gè)納米線的pn或 P-i-n結(jié)150的第一側(cè)。包含從襯底100凸出的第二組納米線102的第二接觸裝置布置為電連接到pn或p-i-n結(jié)150的第二側(cè)。即，從襯底(100)凸出的第二組納米線(102)布置為提供與pn或p-i-n結(jié)(150)的第二側(cè)的電連接。
在納米線101之間的空間的底部中可以存在電介質(zhì)或絕緣層(未示出)，如果存在， 該電介質(zhì)或絕緣層可以在生長納米線101時(shí)用作生長掩模。該電介質(zhì)或絕緣層必須添加到第一組納米線的納米線之間的空間中一如果作為納米線的原先生長的結(jié)果尚未存在那里一以避免第一接觸105和緩沖層120之間的電接觸。另外，即使已經(jīng)通過納米線的生長在第一組納米線的納米線之間存在電介質(zhì)或絕緣層，則另一電介質(zhì)或絕緣層可能必須添加在已經(jīng)存在的絕緣層的頂部以實(shí)現(xiàn)第一接觸105和緩沖層120之間的適當(dāng)電絕緣。如從圖1中可以解釋的，第一接觸105和緩沖層之間的電接觸導(dǎo)致短路。包含在第一和第二接觸裝置中的接觸可以是金屬或半導(dǎo)體。在金屬的情況中，它可以是具有高電導(dǎo)率的任意金屬，像例如Al、Ti、Ag、Cu等或其合金。在半導(dǎo)體材料的情況中，它必須是導(dǎo)電的，這通過高摻雜(約1016/cm_3和更高)濃度的材料來實(shí)現(xiàn)。半導(dǎo)體例如可以是高摻的 GaN、hP、GaAs、Ann(iaN、AWaN 和 InGaN 等。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)生長納米線時(shí)，掩模90可以沉積到襯底100或緩沖層120(在下文中，僅稱為緩沖層120)上。掩模90——優(yōu)選地像Si02、Si3N4和Al2O3這樣的電介質(zhì)和絕緣材料——例如使用光刻來圖案化，從而在掩模90中定義納米線旨在從其生長的區(qū)域。 在生長納米線之后，掩模仍覆蓋納米線之間的空間中的緩沖層120。通過去除第二組納米線 102的納米線之間的空間中的掩模90，且隨后沉積接觸層，可以直接形成與緩沖層120的電接觸。通過使得第二接觸裝置102直接電接觸緩沖層120，還形成與第一組納米線101的納米線的芯的接觸。僅去除掩模層的方法可容易獲得且包含使用例如HF、HCl的濕法蝕刻方法或使用例如CF4、SF6連同其他反應(yīng)氣體的干法蝕刻方法。如果使用的生長方法不需要掩模層90來生長納米線，則第一接觸和緩沖層120之間的電絕緣優(yōu)選地通過在第一組納米線的納米線之間添加電介質(zhì)或絕緣層來布置。即使在第一組納米線的納米線之間已經(jīng)存在電介質(zhì)或絕緣層，所述層可能必須通過另一電介質(zhì)或絕緣層進(jìn)行補(bǔ)充。從圖1中看出的，納米線周圍的pn或p-i-n結(jié)徑向地生長，其中作為內(nèi)部層的pn 或p-i-n結(jié)150的η側(cè)190與納米線芯110直接接觸。在下文中，除非另外聲明，用詞P_i_n 結(jié)150旨在包括pn和p-i-n結(jié)150。在根據(jù)本發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)LED的圖1中的實(shí)施例中，納米線從襯底100凸出。襯底 100可以是Si、Ge、Al203、SiC、石英、玻璃、GaN或適于納米線生長的任意其他材料。在納米線生長之前，襯底100還可以覆蓋有緩沖層120。緩沖層120可以由不同于襯底材料的材料制成。緩沖層120優(yōu)選地選擇為匹配所需的納米線材料，且因而形成在工藝中稍后用于納米線的生長基底。匹配意味著緩沖層120被選擇為使得納米線和緩沖層120的晶格參數(shù)允許納米線生長。納米線的生長可以通過利用上面引用的申請(qǐng)(US7396696和W02008048704 ) 中描述的方法來實(shí)現(xiàn)，其中熟知的掩模技術(shù)導(dǎo)致具有P-i-n結(jié)150的納米線。納米線可以是任意半導(dǎo)體材料，盡管發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)公共材料是諸如GaN、InP, GaAs, AlInGaN, AWaN和 InGaN等之類的III-V半導(dǎo)體。存在納米線可以被第二接觸裝置接觸的若干方式，且這些依賴于接觸方法和接觸材料。沉積或生長方法可以是用于生長像GaN、InP、GaAs、AlhGaN、AlGaN和InGaN等的半導(dǎo)體材料的接觸層的CVD方法，而PVD方法優(yōu)選地用于沉積像Al、Ag、Cu或具有適當(dāng)高的電導(dǎo)率的任意其他金屬的金屬接觸材料。也可以使用呈現(xiàn)所需物理屬性的合金。取決于使用的沉積或生長方法，第二接觸裝置，即在針對(duì)徑向pn結(jié)生長的納米線的情況中旨在接觸第一組納米線101的芯110且在針對(duì)軸向pn結(jié)生長的納米線的情況旨在接觸第一組納米線的底部部分的第二組納米線102，可以或者被納米線的頂部部分上的接觸材料覆蓋(半覆蓋，意味著接觸材料在納米線之間向下延伸)或者被全覆蓋(意味著包含在第二組納米線102內(nèi)的納米線的表面區(qū)域基本沒有缺少與接觸材料的接觸)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一接觸裝置連接到p-i-n結(jié)150的ρ側(cè)180且第二接觸裝置包含第二組納米線，第二接觸連接到第一組納米線的納米線的P-i-n結(jié)150的η 側(cè)190。旨在通過第二組納米線102電連接到納米線芯110或第一組納米線101的軸向生長的pn或p-i-n結(jié)的底部部分的第二接觸可以以若干方式布置。在該實(shí)施例中，第一和第二組的納米線優(yōu)選地在襯底上并行地處理，由此在生長之后最初的納米線基本相同。第二接觸可以在形成P-i-n結(jié)150的層的頂部上覆蓋第二組納米線102，或者在沉積或生長第二接觸之前，可以去除P-i-n結(jié)150的一個(gè)或更多層，以提供與緩沖層120的改善的電接觸。在如圖加至加所示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，基本上包含在第一組納米線的納米線的p-i-n結(jié)150中的所有層在第二組納米線102上被完全去除。這可以通過蝕刻來實(shí)現(xiàn)， 且因?yàn)榧{米線芯和第二接觸之間的大接觸區(qū)域而提供極好的電接觸。環(huán)繞具有與納米線芯或本征(此處本征意味著層不具有強(qiáng)ρ或η電荷積累，而在某種意義上接近中性)相同的導(dǎo)電類型的納米線芯的一個(gè)或更多層可以留在納米芯上，而不破壞接觸屬性。另外，在環(huán)繞第二組納米線的層的去除期間，甚至可以在納米線芯上發(fā)生一些蝕刻。在極端情況中，僅少部分納米線可以留在緩沖層的襯底上。然而，進(jìn)行接觸之前納米線的部分蝕刻不破壞使用納米線來實(shí)現(xiàn)接觸目的的可能性。因而，通過形成與緩沖層的物理接觸，或另外地通過形成與第二組納米線的納米線芯的物理接觸，第二接觸可以形成與緩沖層或襯底的電接觸。當(dāng)形成P-i-n結(jié)的層不從第二組納米線去除時(shí)，有源接觸區(qū)域是η接觸材料和緩沖層之間的接觸，且第二組納米線上的p-i-n結(jié)是電無效的，因?yàn)樗ㄟ^第二接觸短路。因此，被形成p-i-n結(jié)的層覆蓋的納米線上的所有表面區(qū)域也基本是電無效的。這種情形在圖1中看出。在形成P-i-n結(jié)的層被去除的情況中，如圖加中看出的，接觸區(qū)域極大地增加，且納米線上的表面區(qū)域是電有效的，參與電荷到緩沖層的傳導(dǎo)。在圖2b中，示出了這種情形包含在p-i-n結(jié)150中的所有層在第二組納米線102 上被完全去除，使得沉積在第二組納米線的納米線上的第二接觸變得與納米線芯電接觸。 然而，由于物理?xiàng)l件和沉積技術(shù)，有時(shí)難以達(dá)到納米線之間的空間的底部，因而，第二接觸可能并不總是向下延伸到該區(qū)域中的緩沖層。在該情況中，優(yōu)先地僅形成與第二組納米線的納米線的頂部部分的電接觸。相同的情形也可以在第一組納米線中發(fā)生，且如果這樣，覆蓋有接觸材料的第一組納米線的納米線的僅部分將是電有效的。在圖2c中示出的另一情形中，納米線之間的空間至少部分地填充有絕緣材料，且僅第一組和第二組納米線的納米線的頂部部分被接觸。另外，納米線之間的空間可以半填充有絕緣材料，使得絕緣材料填充納米線之間的空間到納米線的底部和納米線的頂部之間的某一水平，例如像圖2d所示。接觸材料然后可以填充納米線之間的空間的剩余部分，且如圖所示的那樣可以與絕緣材料接觸。而且，接觸工藝可以導(dǎo)致這種情形接觸材料應(yīng)用于納米線，使得它遵循納米線的輪廓，且如圖加所示，納米線之間的空間保留。
在圖4中示意性示出的本發(fā)明的另一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的接觸納米線的方法應(yīng)用于包含軸向pn結(jié)的納米線。在這種情況下，來自第一組納米線的納米線的頂部部分 (對(duì)應(yīng)于例如pn結(jié)的第一側(cè))被第一接觸裝置接觸。來自第一組納米線的納米線的底部部分(在納米線包含軸向pn結(jié)的情況中，對(duì)應(yīng)于例如pn結(jié)的第二側(cè))經(jīng)由第二接觸裝置通過緩沖層接觸。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，接觸納米線的一種方式是部分地去除第二組納米線 102的納米線的頂部部分中的p-i-n結(jié)。即，開放第二組納米線的納米線的頂部部分以露出納米線芯。這實(shí)現(xiàn)第二組納米線102的芯110和第二接觸裝置的第二接觸之間的直接電接觸。第二組納米線102的納米線的頂部部分可以通過蝕刻或化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)去除。此外，通過蝕刻可以去除覆蓋在第二納米線的納米線之間的空間中的緩沖層120 的任意層。這露出納米線之間的空間中的緩沖層，因而實(shí)現(xiàn)該空間中使緩沖層120與第二接觸的接觸的可能性。這提供了第二接觸與緩沖層120之間的直接電接觸。另外，通過采用合適的蝕刻程式，第二組納米線102的芯110和第二組納米線102之間的緩沖層120可以不被覆蓋。如圖加所示，這提供極大區(qū)域來布置第二接觸，且?guī)椭_保適當(dāng)?shù)碾娊佑|。在圖中3示意性示出的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，形成納米結(jié)構(gòu)LED的方法包含以下步驟提供襯底100，其可以是半導(dǎo)體襯底，例如硅；在襯底100上形成第一組納米線101 和第二組納米線102，或者在形成納米線之前，在襯底上形成緩沖層120且隨后形成第一組納米線101和第二組納米線102 ；在每個(gè)納米線上形成包圍納米線芯110的pn或p-i-n結(jié) 150 ；形成至少部分包圍且電連接到第一組納米線101的每個(gè)納米線的pn或p-i-n結(jié)150 的第一側(cè)的第一接觸裝置；形成包含從襯底100凸出的第二組納米線102的第二接觸裝置， 其布置為電連接到第一組納米線的pn或p-i-n結(jié)150的第二側(cè)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，去除第二組納米線102的每個(gè)納米線的頂部部分上的預(yù)定區(qū)域的方法包含蝕刻。取決于所需的輪廓，它可以是化學(xué)蝕刻或它可以是物理蝕刻。蝕刻可以是使用化學(xué)池的濕法蝕刻或使用真空設(shè)備的干法蝕刻。在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，去除第二組納米線102的每個(gè)納米線的頂部部分上的預(yù)定區(qū)域的方法包含化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)。雖然已通過其中納米線是η型材料的示例示出了本發(fā)明的實(shí)施例，但是可料想使用P型材料的納米線芯，在這種情況下將可能把P側(cè)看作內(nèi)部層。實(shí)施例示出包含徑向和軸向生長的p-i-n結(jié)的器件的接觸的示例，然而假定至少一個(gè)端子被提供且通過襯底或緩沖層經(jīng)由納米線的底部部分被電接觸，本發(fā)明將明顯可應(yīng)用在任意納米結(jié)構(gòu)器件上。很多半導(dǎo)體器件包含一個(gè)或更多P-i-n結(jié)，由此納米線技術(shù)實(shí)現(xiàn)形成包含P-i-n結(jié)的各種半導(dǎo)體器件或通過組合兩個(gè)或更多p-i-n結(jié)包含若干結(jié)的器件。在納米結(jié)構(gòu)器件的一個(gè)實(shí)施例中，第一組納米線從緩沖層120凸出，其中每個(gè)納米線包含徑向pn或p-i-n結(jié)。第一接觸裝置包含至少部分地包圍且電連接到第一組納米線的每個(gè)納米線的Pn或p-i-n結(jié)的第一側(cè)的第一接觸。第二接觸裝置布置為經(jīng)由緩沖層 120電連接到徑向pn或p-i-n結(jié)的第二側(cè)。在本說明書中，術(shù)語“p-i-n結(jié)150的第一側(cè)”表示ρ側(cè)，且術(shù)語“p-i_n結(jié)150的第二側(cè)”表示η側(cè)。不過，這可以變更而不偏離本發(fā)明的范圍。
用于包含在第一和第二接觸裝置中的接觸的接觸材料的正確選擇導(dǎo)致增強(qiáng)的性能。接觸材料應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地能夠形成與它旨在接觸的材料的良好歐姆接觸。即，接觸的電流電壓(I-V)特性應(yīng)當(dāng)是可預(yù)測(cè)的且是線性的。如果這些I-V特性是非線性的且非對(duì)稱的， 則接觸的行為更像類二極管行為，這對(duì)于接觸而言是不希望的。半導(dǎo)體材料上的接觸通常使用像蒸發(fā)的濺射這樣的物理氣相沉積(PVD)方法來沉積，但是也可以使用化學(xué)氣相沉積 (CVD)方法。用于半導(dǎo)體上的金屬接觸的合適材料是Al、Ag、Cu、Ti、Au或Pd。然而，也可以使用所述金屬的合金。金屬和金屬合金的屬性是高電導(dǎo)率以及與整體材料系統(tǒng)的兼容性。 而且，可以使用諸如高摻雜半導(dǎo)體材料的非金屬性接觸材料。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，形成納米結(jié)構(gòu)器件的方法包含以下步驟 -301提供襯底；
-302在襯底上形成第一和第二組納米線； -303形成至少部分覆蓋每個(gè)納米線的徑向pn或p-i-n結(jié)150 ； -304形成包含第一接觸的第一接觸裝置，該第一接觸至少部分包圍且電連接到第一組納米線中的每個(gè)納米線的pn或p-i-n結(jié)150的第一側(cè)；
-305形成布置為包含第二接觸的第二接觸裝置，該第二接觸經(jīng)由緩沖層120和第一組納米線的納米線的頂部部分而電連接到徑向pn或p-i-n結(jié)150的第二側(cè)。這意味著第二組納米線的納米線的納米線芯的頂部部分需要是可訪問的。這樣做的第一種方式是在納米線上選擇性地形成Pn結(jié)150，其覆蓋納米線的周圍外部表面區(qū)域的基本部分，但是保留頂部部分開放。這樣做的第二種方式是在納米線的整個(gè)外圍表面區(qū)域上形成pn結(jié)150，且隨后去除包含在第二組納米線的納米線的頂部部分上的pn結(jié)150中的層，由此露出納米線芯。例如這可以通過蝕刻來完成。取決于使用的材料系統(tǒng)，可以使用利用真空系統(tǒng)和合適氣體的干法蝕刻或者利用合適液體的濕法蝕刻。覆蓋納米線的周圍表面的pn結(jié)150然后可以被第一接觸裝置接觸，且具有露出的納米線芯的納米線的頂部部分然后可以被第二接觸接觸。 第二接觸因而可以布置為接觸納米線的頂部部分以及與納米線芯接觸的緩沖層120。接觸第二組納米線的另一方式是從其環(huán)繞層移去第二組納米線的納米線，且形成至少部分地包圍第二組納米線的納米線的第二接觸。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，去除形成納米線的頂部部分上的pn結(jié)150的層的方法包含化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)。在CMP中，包含納米尺寸的極小腐蝕顆粒連同適于討論的材料系統(tǒng)的化學(xué)混合物的灰漿用于機(jī)械地和化學(xué)地去除納米線的頂部部分上的材料。這導(dǎo)致非常平滑的表面，且露出納米線的頂部部分上的納米線芯。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，第一組納米線的納米線的頂部部分可以以如上所述相同的方式露
出ο在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，納米結(jié)構(gòu)器件是LED，且納米線LED旨在從納米線的頂部或從納米線的底部發(fā)射光，且當(dāng)選擇接觸材料時(shí)，這必須被考慮。在底部發(fā)射納米線LED 的情況中，頂部接觸材料可以是像銀或鋁的反射層，但是對(duì)于頂部發(fā)射納米線LED，頂部接觸材料需要是透明的。在金屬中，銀具有在光譜的可見區(qū)域中最好的反射系數(shù)，但是如果不加帽在結(jié)構(gòu)內(nèi)部，在正常大氣中更傾向于呈現(xiàn)腐蝕損壞。Si3N4、Si02、Al203或任意其他合適的電介質(zhì)可以用作帽層。鋁在可見區(qū)域中具有比銀稍低的反射系數(shù)，但是在干燥大氣環(huán)境中呈現(xiàn)極好的抗腐蝕性。為了改善器件可靠性，如上所述的附加電介質(zhì)加帽可能仍是希望的。在透明頂部接觸層的情況中，可以使用氧化銦錫(ITO)或其他透明化合物或具有高電導(dǎo)率和透射率的高摻雜半導(dǎo)體。 雖然結(jié)合當(dāng)前被認(rèn)為是最實(shí)際和優(yōu)選的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于公開的實(shí)施例。相反，旨在覆蓋所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的各種修改和等價(jià)布置。
權(quán)利要求
1.一種納米結(jié)構(gòu)器件，包含從襯底(100)凸出的第一組納米線(101)，其中第一組納米線(101)的每個(gè)納米線包含至少一個(gè)pn或p-i-n結(jié)(150)；第一接觸裝置，至少部分地包圍和電連接到第一組納米線(101)中的每個(gè)納米線的pn或p-i-n結(jié)(150)的第一側(cè)，其特征在于第二接觸裝置，該第二接觸裝置包含從襯底(100)凸出的第二組納米線(102)，且布置為提供與Pn或p-i-n結(jié)(150)的第二側(cè)的電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米結(jié)構(gòu)器件，其中襯底(100)包含與納米線鄰接的緩沖層 (120)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米結(jié)構(gòu)器件，其中第二接觸裝置包含至少部分地包圍第二組納米線(102)的納米線的第二接觸()。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米結(jié)構(gòu)器件，其中第二接觸與緩沖層(120)和/或襯底 (100)直接電接觸，使得經(jīng)由緩沖層(120)和/或襯底(100)至少部分地提供與pn或p-i-n 結(jié)(150)的第二側(cè)的電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米結(jié)構(gòu)器件，其中第二接觸與第二組納米線(102)的納米線中的每一個(gè)的芯電分離，由此基本經(jīng)由緩沖層(120)和/或襯底(100)提供與pn或p-i-n 結(jié)(150)的第二側(cè)的電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的納米結(jié)構(gòu)器件，其中第一和第二組納米線中的每個(gè)納米線包含芯和至少部分地包圍芯的殼層，且該殼層由此pn結(jié)或p-i-n結(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的納米結(jié)構(gòu)器件，其中第二接觸()與第二組納米線(102) 的納米線的芯(110)電接觸，使得經(jīng)由芯至少部分地提供與pn或p-i-n結(jié)(150)的第二側(cè)的電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的納米結(jié)構(gòu)器件，其中第二接觸與緩沖層(120)或襯底(100) 電絕緣，由此經(jīng)由導(dǎo)電路徑提供與pn或P-i-n結(jié)的第二側(cè)的電連接，該導(dǎo)電路徑經(jīng)由第二組納米線的納米線的芯從第二接觸延伸到緩沖層(120)和/或襯底(100)且延伸到pn或 p-i-n結(jié)(150)的第二側(cè)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的納米結(jié)構(gòu)器件，其中在操作中第一組納米線中的每個(gè)納米線的pn或p-i-n結(jié)(150)提供用于電荷載流子復(fù)合以產(chǎn)生光的有源區(qū)域，使得納米結(jié)構(gòu)器件用作LED器件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米結(jié)構(gòu)器件，其中第一和第二組納米線的每個(gè)納米線在相同的工藝步驟中同時(shí)生長。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的納米結(jié)構(gòu)器件，其中第一接觸裝置連接到P側(cè) (180)且第二接觸裝置連接到η側(cè)(190)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的納米結(jié)構(gòu)器件，其中納米線芯露出且在第二組納米線(102)的端部接觸。
13.形成納米結(jié)構(gòu)器件的方法，包含以下步驟—(301)提供襯底(100)；-(302)在襯底(100)上或在襯底(100)上的緩沖層(120)上生長第一組納米線(101) 和第二組納米線(102)；-(303)在第一和第二組納米線的納米線中的每一個(gè)中形成pn或p-i-n結(jié)(150)；-(304)形成至少部分包圍且電連接到第一組納米線(101)中的每個(gè)納米線的pn或p-i-n結(jié)(150)的第一側(cè)的第一接觸；-(305)形成至少部分包圍第二組納米線(102)的納米線的第二接觸，由此第二接觸形成與Pn或p-i-n結(jié)(150)的第二側(cè)的部分電連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的形成納米結(jié)構(gòu)器件的方法，其中生長的步驟包含生長包圍納米線的殼層。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的形成納米結(jié)構(gòu)器件的方法，其中形成第二接觸的步驟包含從第二組納米線上的環(huán)繞層移去納米線以及形成至少部分地包圍第二組納米線的納米線的第二接觸。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中任一項(xiàng)所述的形成納米結(jié)構(gòu)器件的方法，其中第二接觸與緩沖層(120 )和/或襯底(100 )直接接觸。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至16中任一項(xiàng)所述的方法，其中第一和第二組納米線在相同的工藝步驟中同時(shí)形成。
18.根據(jù)權(quán)利要求13至17中任一項(xiàng)所述的形成納米結(jié)構(gòu)器件的方法，其中納米線芯在第二組納米線(102)的端部中露出。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的形成納米結(jié)構(gòu)器件的方法，其中第一和第二組納米線的納米線的預(yù)定部分使用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)和/或蝕刻來去除。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)器件包含從襯底凸出的第一組納米線，其中第一組納米線的每個(gè)納米線包含至少一個(gè)pn或p-i-n結(jié)。第一接觸至少部分地包圍且電連接到第一組納米線的每個(gè)納米線的pn或p-i-n結(jié)的第一側(cè)。第二接觸裝置包含從襯底凸出的第二組納米線，且布置為提供與pn或p-i-n結(jié)的第二側(cè)的電連接。
文檔編號(hào)H01L21/04GK102257645SQ200980151050
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者奧爾森 J., 杭伯格 P., L. 康塞克 S., 馬蒂諾夫 Y. 申請(qǐng)人:格羅有限公司