(57)【要約】【課題】金属触媒を用いずにＺｎＯのナノ構造を成長させる方法を提供する。【解決手段】金属触媒を用いることなしに、基板の表面の上の多結晶酸化亜鉛のシード層を形成することによって、パターニングされた酸化亜鉛のナノ構造を成長させる。シード層は、原子層堆積法によって形成され得る。エッチングなどによりシード層をパターニングし、例えば微量の酸素存在下における亜鉛蒸気に、パターニングされたシード層をさらすことによって、実質的に、パターニングされたシード層の上において、少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長が引き起こされる。もしくは、スピンオン法（例えば、有機金属物堆積法、噴霧熱分解法、ＲＦスパッタリング法）を用いることによって、または基板の上に形成された亜鉛の薄膜層を酸化することによって、シード層が形成され得る。【選択図】図１
2006130647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化亜鉛のナノ構造を形成する方法であって、
基板を提供することと、
該基板の表面の上に多結晶酸化亜鉛のシード層を形成することと、
該シード層をパターニングすることと、
実質的に該パターニングされたシード層の上において、少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすことと
を包含する、方法。
【請求項２】
前記シード層を形成することにおいて、原子層堆積法を用いることによって前記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記シード層を形成することが、ジエチル亜鉛前駆物質と水蒸気との交互パルスを用いることによって該シード層を形成することをさらに包含する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記シード層の厚みが少なくとも約０．５ｎｍである、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記パターニングされたシード層を形成することが、該シード層をエッチングすることを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすことが、微量の酸素存在下において前記パターニングされたシード層を亜鉛蒸気にさらすことを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすことが、酸化亜鉛の炭素熱還元によって亜鉛蒸気を形成することをさらに包含する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こす前において、前記シード層をアニールすることをさらに包含する、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記シード層を形成することにおいて、スピンオン法を用いることによって前記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記シード層を形成することにおいて、有機金属堆積法にさらに基づいて前記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こす前において、前記シード層をアニールすることをさらに包含する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記シード層を形成することにおいて、噴霧熱分解法とＲＦスパッタリング法とのうちの１つにさらに基づいて、または、前記基板の上に形成された亜鉛の薄膜層を酸化することによって、前記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
基板を提供することと、
該基板の表面の上に多結晶酸化亜鉛のシード層を形成することと、
該シード層をパターニングすることと、
実質的に該パターニングされたシード層の上において、少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすことと
によって形成された、酸化亜鉛のナノ構造。
【請求項１４】
前記シード層を形成することにおいて、原子層堆積法を用いることによって前記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、請求項１３に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【請求項１５】
前記シード層を形成することが、ジエチル亜鉛前駆物質と水蒸気との交互パルスを用いることによって該シード層を形成することをさらに包含する、請求項１４に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【請求項１６】
前記シード層の厚みが少なくとも約０．５ｎｍである、請求項１４に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【請求項１７】
前記パターニングされたシード層を形成することが、該シード層をエッチングすることを包含する、請求項１３に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【請求項１８】
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすことが、微量の酸素存在下において前記パターニングされたシード層を亜鉛蒸気にさらすことを包含する、請求項１３に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【請求項１９】
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすことが、酸化亜鉛の炭素熱還元によって亜鉛蒸気を形成することをさらに包含する、請求項１８に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【請求項２０】
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こす前において、前記シード層をアニールすることをさらに包含する、請求項１８に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【請求項２１】
前記シード層を形成することにおいて、スピンオン法を用いることによって前記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、請求項１３に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【請求項２２】
前記シード層を形成することにおいて、有機金属堆積法にさらに基づいて前記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、請求項２１に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【請求項２３】
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こす前において、前記シード層をアニールすることをさらに包含する、請求項２２に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【請求項２４】
前記シード層を形成することにおいて、噴霧熱分解法とＲＦスパッタリング法とのうちの１つにさらに基づいて、または、前記基板の上に形成された亜鉛の薄膜層を酸化することによって、前記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、請求項２１に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【請求項２５】
基板と、
該基板の表面の上に形成され、パターニングされた多結晶酸化亜鉛のシード層と、
実質的に、該パターニングされたシード層の上に形成された少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造と
を備える、酸化亜鉛のナノ構造
【請求項２６】
前記シード層が、原子層堆積法を用いることによって形成される、請求項２５に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【請求項２７】
前記シード層が、ジエチル亜鉛前駆物質と水蒸気との交互パルスを用いることによってさらに形成される、請求項２６に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【請求項２８】
前記シード層の厚みが少なくとも約０．５ｎｍである、請求項２５に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【請求項２９】
前記パターニングされたシード層が、該シード層をエッチングすることによって形成される、請求項２５に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【請求項３０】
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造が、微量の酸素存在下において前記パターニングされたシード層を亜鉛蒸気にさらすことによって形成される、請求項２５に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【請求項３１】
前記亜鉛蒸気が酸化亜鉛の炭素熱還元によって生成される、請求項３０に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【請求項３２】
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こす前において、前記シード層がアニールされる、請求項３０に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【請求項３３】
前記シード層がスピンオン法によって形成される、請求項２５に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【請求項３４】
前記シード層が、有機金属堆積法にさらに基づいて形成される、請求項３３に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【請求項３５】
前記シード層が、噴霧熱分解法とＲＦスパッタリング法とのうちの１つ、または、前記基板の上に形成された亜鉛の薄膜層を酸化することとによって形成される、請求項３３に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノテクノロジーおよび／またはマイクロエレクトロニクスに関する。特に、本発明は、シリコン（Ｓｉ）基板の上に酸化亜鉛（ＺｎＯ）のナノ構造を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノ構造の材料（例えば、ナノワイヤ、ナノロッド、ナノファイバ、ウィスカ）は、興味深い光学特性および電気特性を示し、種々の用途（例えば、化学およびバイオのセンサーおよび検出器、ＬＥＤ、トランジスタ、レーザー、フィールドエミッタ）に対してそのことが実証されてきた。例えば、Ｐ．Ｙａｎｇらの「Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｇｒｏｗｔｈ  ｏｆ  ＺｎＯ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ  ａｎｄ  ｔｈｅｉｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ」、Ａｄｖ．Ｆｕｎｃ．Ｍａｔ．１２（５）、３２３（２００２年）、および、Ｃ．Ｍ．Ｌｉｅｂｅｒの「Ｎａｎｏｓｃａｌｅ  ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：Ｂｕｉｌｄｉｎｇ  ａ  ｂｉｇ  ｆｕｔｕｒｅ  ｆｒｏｍ  ｓｍａｌｌ  ｔｈｉｎｇｓ」、ＭＲＳ  Ｂｕｌｌｅｔｉｎ、ｐｐ．４８６〜４９１（２００３年７月）を参照のこと。特に、酸化亜鉛（ＺｎＯ）のナノ構造は、固体光電子発光体と、化学センサーと、ガス検出器とに有用であり得る種々の興味深い特性を示す。
【０００３】
ナノ構造を形成するために用いられる主要な方法の１つに、気相−液相−固相（ＶＬＳ）成長がある。レーザーアブレーションおよびアーク放電などの別の方法も、ナノ構造を形成するために用いられてきた。ＶＬＳ成長機構には、通常、金属触媒が必要である。適切な温度範囲において、触媒は、所望の成長材料とともに溶液を形成する。液滴において所望の成長材料が過飽和状態になると、所望の材料は凝集し、その結果、ナノ構造が成長する。例えば、触媒（例えば、金（Ａｕ））の薄膜（〜３ｎｍ）がよく用いられる。Ａｕが存在する全ての場所において、ナノ構造の成長が見られる。従来では、基板にＡｕのナノ粒子を散布することによるか、またはパターニングされたシャドウマスクを介してＡｕを蒸着することにより、Ａｕ触媒をパターニングすることによって、ナノ構造の選択的な成長を実現してきた。
【０００４】
しかし、マイクロエレクトロニクス製造に用いられるウルトラクリーンな環境において基板に粒子を散布することは望ましくない。さらに、触媒としてナノ構造の成長に用いられる金属は、通常、エッチングすることが困難であり、その結果、減算的にパターニングすることは困難である。さらに、通常、触媒として用いられる金属を化学機械研磨（ＣＭＰ）することは困難である。従って、通常、従来のマイクロエレクトロニクスプロセスを介してナノ構造用触媒材料をパターニングすることは困難である。さらに、金属触媒を用いることから生じるコンタミネーションも、懸案事項である。それは、最終的な目標が、Ｓｉ  ＣＭＯＳプロセスにナノ構造を組み込むことであり、金属触媒のコンタミネーションが、Ｓｉ  ＣＭＯＳデバイスに潜在的に有害であるためである。従って、金属触媒の除去は、ウェーハおよび装置のコンタミネーションを低減するのに有益である。
【０００５】
従って、金属触媒を用いないＺｎＯのナノ構造を選択的に成長させる方法が必要とされている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、金属触媒を用いることなしに、パターニングされたＺｎＯのナノ構造を選択的に製造する方法を提供する。
【０００７】
本発明の有利な点は、基板を提供し、基板の表面の上に少なくとも約０．５ｎｍの厚みの多結晶酸化亜鉛のシード層を形成し、エッチングなどによりシード層をパターニングし、例えば微量の酸素を含む亜鉛蒸気にパターニングされたシード層をさらすことにより、実質的に、パターニングされたシード層の上において、少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすという、酸化亜鉛のナノ構造を選択的に形成する方法により提供される。亜鉛蒸気は、酸化亜鉛の炭素熱還元により形成され得る。シード層は、ジエチル亜鉛前駆物質と水蒸気との交互パルスを用いるなどの、原子層堆積（ＡＬＤ）法を用いて、形成され得る。本発明の別の例示的な実施形態において、有機金属物堆積（ＭＯＤ）法、噴霧熱分解法、ＲＦスパッタリング法などのスピンオン法を用いることにより、または基板の上に形成されたＺｎ薄膜層を酸化することにより、シード層が形成される。
【０００８】
本発明は、基板を提供し、基板の表面の上に少なくとも約０．５ｎｍの厚みの多結晶酸化亜鉛のシード層を形成し、エッチングなどによりシード層をパターニングし、例えば微量の酸素を含む亜鉛蒸気にそのパターニングされたシード層をさらすことにより、実質的に、パターニングされたシード層の上において、少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすことにより形成された、酸化亜鉛のナノ構造も提供する。シード層は、ジエチル亜鉛前駆物質と水蒸気との交互パルスを用いるなどの、原子層堆積（ＡＬＤ）法を用いて、形成され得る。亜鉛蒸気は、酸化亜鉛の炭素熱還元により形成され得る。本発明の別の例示的な実施形態において、有機金属物堆積（ＭＯＤ）法、噴霧熱分解法、ＲＦスパッタリング法などのスピンオン法を用いることにより、または基板の上に形成されたＺｎ薄膜層を酸化することにより、シード層が形成される。
【０００９】
本発明は、基板と、基板の表面の上に形成された多結晶酸化亜鉛のパターニングされたシード層と、実質的に、パターニングされたシード層の上において形成された、少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造とを含む酸化亜鉛のナノ構造も提供する。シード層の厚みは、少なくとも約０．５ｎｍであり、シード層は、ジエチル亜鉛前駆物質と水蒸気との交互パルスを用いるなどの、原子層堆積（ＡＬＤ）法を用いることによって、形成され得る。エッチングすることにより、シード層はパターニングされる。微量の酸素を含む亜鉛蒸気にそのパターニングされたシード層をさらすことにより、少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造が形成される。酸化亜鉛の炭素熱還元により、亜鉛蒸気を生成することができる。本発明の別の例示的な実施形態において、有機金属物堆積（ＭＯＤ）法、噴霧熱分解法、ＲＦスパッタリング法などのスピンオン法を用いることにより、または基板の上に形成されたＺｎ薄膜層を酸化することにより、シード層が形成される。
【００１０】
本発明は、さらに以下の手段を提供する。
【００１１】
（項目１）
酸化亜鉛のナノ構造を形成する方法であって、
基板を提供することと、
該基板の表面の上に多結晶酸化亜鉛のシード層を形成することと、
該シード層をパターニングすることと、
実質的に該パターニングされたシード層の上において、少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすことと
を包含する、方法。
【００１２】
（項目２）
上記シード層を形成することにおいて、原子層堆積法を用いることによって上記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、項目１に記載の方法。
【００１３】
（項目３）
上記シード層を形成することが、ジエチル亜鉛前駆物質と水蒸気との交互パルスを用いることによって該シード層を形成することをさらに包含する、項目２に記載の方法。
【００１４】
（項目４）
上記シード層の厚みが少なくとも約０．５ｎｍである、項目２に記載の方法。
【００１５】
（項目５）
上記パターニングされたシード層を形成することが、該シード層をエッチングすることを包含する、項目１に記載の方法。
【００１６】
（項目６）
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすことが、微量の酸素存在下において上記パターニングされたシード層を亜鉛蒸気にさらすことを包含する、項目１に記載の方法。
【００１７】
（項目７）
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすことが、酸化亜鉛の炭素熱還元によって亜鉛蒸気を形成することをさらに包含する、項目６に記載の方法。
【００１８】
（項目８）
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こす前において、上記シード層をアニールすることをさらに包含する、項目６に記載の方法。
【００１９】
（項目９）
上記シード層を形成することにおいて、スピンオン法を用いることによって上記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、項目１に記載の方法。
【００２０】
（項目１０）
上記シード層を形成することにおいて、有機金属堆積法にさらに基づいて上記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、項目９に記載の方法。
【００２１】
（項目１１）
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こす前において、上記シード層をアニールすることをさらに包含する、項目１０に記載の方法。
【００２２】
（項目１２）
上記シード層を形成することにおいて、噴霧熱分解法とＲＦスパッタリング法とのうちの１つにさらに基づいて、または、上記基板の上に形成された亜鉛の薄膜層を酸化することによって、上記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、項目９に記載の方法。
【００２３】
（項目１３）
基板を提供することと、
該基板の表面の上に多結晶酸化亜鉛のシード層を形成することと、
該シード層をパターニングすることと、
実質的に該パターニングされたシード層の上において、少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすことと
によって形成された、酸化亜鉛のナノ構造。
【００２４】
（項目１４）
上記シード層を形成することにおいて、原子層堆積法を用いることによって上記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、項目１３に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【００２５】
（項目１５）
上記シード層を形成することが、ジエチル亜鉛前駆物質と水蒸気との交互パルスを用いることによって該シード層を形成することをさらに包含する、項目１４に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【００２６】
（項目１６）
上記シード層の厚みが少なくとも約０．５ｎｍである、項目１４に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【００２７】
（項目１７）
上記パターニングされたシード層を形成することが、該シード層をエッチングすることを包含する、項目１３に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【００２８】
（項目１８）
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすことが、微量の酸素存在下において上記パターニングされたシード層を亜鉛蒸気にさらすことを包含する、項目１３に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【００２９】
（項目１９）
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こすことが、酸化亜鉛の炭素熱還元によって亜鉛蒸気を形成することをさらに包含する、項目１８に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【００３０】
（項目２０）
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こす前において、上記シード層をアニールすることをさらに包含する、項目１８に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【００３１】
（項目２１）
上記シード層を形成することにおいて、スピンオン法を用いることによって上記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、項目１３に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【００３２】
（項目２２）
上記シード層を形成することにおいて、有機金属堆積法にさらに基づいて上記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、項目２１に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【００３３】
（項目２３）
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こす前において、上記シード層をアニールすることをさらに包含する、項目２２に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【００３４】
（項目２４）
上記シード層を形成することにおいて、噴霧熱分解法とＲＦスパッタリング法とのうちの１つにさらに基づいて、または、上記基板の上に形成された亜鉛の薄膜層を酸化することによって、上記多結晶酸化亜鉛のシード層が形成される、項目２１に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【００３５】
（項目２５）
基板と、
該基板の表面の上に形成され、パターニングされた多結晶酸化亜鉛のシード層と、
実質的に、該パターニングされたシード層の上に形成された少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造と
を備える、酸化亜鉛のナノ構造
（項目２６）
上記シード層が、原子層堆積法を用いることによって形成される、項目２５に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【００３６】
（項目２７）
上記シード層が、ジエチル亜鉛前駆物質と水蒸気との交互パルスを用いることによってさらに形成される、項目２６に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【００３７】
（項目２８）
上記シード層の厚みが少なくとも約０．５ｎｍである、項目２５に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【００３８】
（項目２９）
上記パターニングされたシード層が、該シード層をエッチングすることによって形成される、項目２５に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【００３９】
（項目３０）
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造が、微量の酸素存在下において上記パターニングされたシード層を亜鉛蒸気にさらすことによって形成される、項目２５に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【００４０】
（項目３１）
上記亜鉛蒸気が酸化亜鉛の炭素熱還元によって生成される、項目３０に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【００４１】
（項目３２）
少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長を引き起こす前において、上記シード層がアニールされる、項目３０に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【００４２】
（項目３３）
上記シード層がスピンオン法によって形成される、項目２５に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【００４３】
（項目３４）
上記シード層が、有機金属堆積法にさらに基づいて形成される、項目３３に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【００４４】
（項目３５）
上記シード層が、噴霧熱分解法とＲＦスパッタリング法とのうちの１つ、または、上記基板の上に形成された亜鉛の薄膜層を酸化することとによって形成される、項目３３に記載の酸化亜鉛のナノ構造。
【００４５】
（摘要）
金属触媒を用いることなしに、基板の表面の上の多結晶酸化亜鉛のシード層を形成することによって、パターニングされた酸化亜鉛のナノ構造を成長させる。シード層は、原子層堆積法によって形成され得る。エッチングなどによりシード層をパターニングし、例えば微量の酸素存在下における亜鉛蒸気に、パターニングされたシード層をさらすことによって、実質的に、パターニングされたシード層の上において、少なくとも１つの酸化亜鉛のナノ構造の成長が引き起こされる。もしくは、スピンオン法（例えば、有機金属物堆積法、噴霧熱分解法、ＲＦスパッタリング法）を用いることによって、または基板の上に形成された亜鉛の薄膜層を酸化することによって、シード層が形成され得る。
【００４６】
一例として本発明を説明するが、本発明は、添付の図面に限定されない。図中において、類似した番号は、類似した要素を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
本発明は、金属触媒の使用を避け、Ｓｉ基板上のＺｎＯのナノ構造の選択的な成長を達成する２つの方法を提供する。本発明の一例示的な実施形態においては、気相−固相機構を用いて、原子層堆積（ＡＬＤ）された多結晶ＺｎＯの上においてＺｎＯのナノ構造を選択的に成長させる。本発明の別の例示的な実施形態においては、この実施形態でも同様に気相−固相機構を用いて、有機金属物堆積（ＭＯＤ）ＺｎＯの上においてＺｎＯのナノ構造を選択的に成長させる。本発明の両実施形態では、従来の金属触媒の方法を用いること、または表面を粗くすることにより得られるものと比べて、より整合性があり、反復可能かつ選択的なナノ構造成長領域を生成する。さらに、最終的な目標が、Ｓｉ  ＣＭＯＳプロセスにナノ構造を組み込むことであるために、ＺｎＯのナノ構造の成長に金属触媒を使用しないことにより、Ｓｉ  ＣＭＯＳデバイスに潜在的に有害であるＳｉ  ＣＭＯＳデバイスの金属触媒のコンタミネーションが避けられる。
【００４８】
図１は、本発明の選択的にＺｎＯのナノ構造を形成する方法の第１の例示的な実施形態１００に対するフローチャートを示す。図２Ａ〜図２Ｄは、本発明による選択的にＺｎＯのナノ構造を形成する方法の第１の例示的な実施形態によって形成された基板とＺｎＯのナノ構造の断面図のシーケンスを示す。図１の工程１０１において、基板層２０１として、クリーンなＳｉ＜１００＞またはＳｉ＜１１１＞出発ウェーハ（ｓｔａｒｔｉｎｇ  ｗａｆｅｒ）を用いる（図２Ａ）。工程１０２において、原子層堆積（ＡＬＤ）を用いて基板層２０１の表面の上に多結晶ＺｎＯの薄いシード層２０２を堆積する。ＡＬＤに対して、堆積チャンバに前駆物質の交互パルスを加え、パージによって、前駆物質を分離する。基板表面の上において反応が起こり、その反応は自己制御式である。前駆物質パルス／パージサイクルの数によって、フィルムの厚みを制御する。自己制御式のこのプロセスの性質によって、均一性と優れた整合性とが可能になる。一例示的な実施形態では、約１３０℃〜約１８０℃の間の基板温度において、ジエチル亜鉛（ＤＥＺ）前駆物質とＨ２Ｏ蒸気との交互パルスによって、層２０２を形成することによって、約６ｎｍの厚みのＡＬＤ  ＺｎＯが形成される。少なくとも約０．５ｎｍの厚みのシード層に対して整合的かつ均一なナノワイヤの成長が引き起こされ得る。基本的には、シード層２０２に対してＡＬＤ  ＺｎＯの任意の厚みを用いることができる。もしくは、別の前駆物質（例えば、ジメチル亜鉛、酢酸亜鉛、塩化亜鉛）を用いてＡＬＤ  ＺｎＯを形成することができる。さらに、シード層２０２を形成した後に、シード層２０２をアニールすることによって、シード層２０２の結晶構造を修正することができる。
【００４９】
工程１０３において、フォトレジストの層２０３を用いて、基板２０１とシード層２０２とによって形成されたウェーハ構造を覆う。工程１０４において、パターニングされたマスク層２０４を用いて、フォトレジスト層２０３を露光し、現像する。図２Ａは、フォトレジスト層２０３を露光し現像する前における、基板層２０１と、シード層２０２と、フォトレジスト層２０３と、パターニングされたマスク層２０４とによって形成されたウェーハ構造の断面図を示す。
【００５０】
工程１０５において、ウェーハ構造をドライエッチングする。図２Ｂは、ドライエッチング後のウェーハ構造の断面図を示す。例えば、塩素（Ｃｌ２）ガスと臭素（Ｂｒ２）ガスとを用いた標準的なポリエッチング（ｐｏｌｙ  ｅｔｃｈ）が用いられ得、それに続いて、工程１０５において非常に選択的な低バイアスのＢｒ２ガスエッチングを行うことによって、Ｓｉの完全な表面が提供される。もしくは、周知の方法により、ウェーハ構造はウェットエッチングされ得る。
【００５１】
工程１０６において、周知の方法により、フォトレジスト層２０３を剥離する。図２Ｃは、フォトレジスト２０３を剥離した後におけるウェーハ構造の断面図を示す。
【００５２】
工程１０７において、気相−固相メカニズムを介してＺｎＯのナノ構造の成長が引き起こされ、それによって、ナノ構造２０５（図２Ｄに示されている）が形成される。シード層２０２に覆われたままである基板２０１の領域のみにおいて、ＺｎＯのナノワイヤの成長が起きる。特に、微量の酸素と約３０〜約８０ｓｃｃｍのＡｒとを用いて、約９１５℃において約３０分間、層２０１と２０２とによって形成され、また、図２Ｃに示されているウェーハ構造をＺｎＯ蒸気にさらす。亜鉛蒸気は、例えば、等割合のＺｎＯとグラファイトとを用いて、ＺｎＯの炭素熱還元により、生成される。しかし、基本的には、ＺｎＯのナノ構造を成長させるための気相のＺｎを供給する全ての方法は、適切であり得る。
【００５３】
図３は、本発明によるＺｎＯのナノ構造を選択的に形成する方法の第２の例示的な実施形態に対するフローチャートを示す。図４Ａ〜図４Ｄは、本発明によるＺｎＯのナノ構造を選択的に形成する方法の第２の例示的な実施形態によって形成された基板とＺｎＯのナノ構造との断面図のシーケンスを示す。図３の工程３０１において、基板層４０１として、クリーンなＳｉ＜１００＞またはＳｉ＜１１１＞出発ウェーハを用いる（図４Ａ）。工程３０２において、スピンオン法を用いて、基板層４０１の表面に多結晶ＺｎＯの薄いシード層４０２を堆積する。一例示的な実施形態では、２−メトキシエタノールおよびエタノールアミン中における脱水酢酸亜鉛を用いた有機金属物堆積（ＭＯＤ）によって、層４０２が形成されることによって、約８０ｎｍの厚みのＭＯＤ  ＺｎＯが形成される。シード層４０２に対して、任意の厚みのＭＯＤ  ＺｎＯが用いられ得る。もしくは、別の方法（例えば、噴霧熱分解、ＲＦスパッタリング）を用いて、または、基板４０１の上に形成されたＺｎ薄膜層を酸化することによって、ＺｎＯ層４０２が堆積され得る。さらに、シード層４０２をアニールすることによって、シード層４０２の結晶構造が修正され得る。
【００５４】
工程３０３において、フォトレジストの層４０４を用いて、基板４０１とシード層４０２とによって形成されたウェーハ構造を覆う。工程３０４において、パターニングされたマスク層４０４を用いて、フォトレジスト層４０３を露光し現像する。図４Ａは、フォトレジスト層４０３を露光し現像する前における、基板層４０１と、シード層４０２と、フォトレジスト層４０３と、パターニングされたマスク層４０４とによって形成されたウェーハ構造の断面図を示す。
【００５５】
工程３０５において、ウェーハ構造をドライエッチングする。図４Ｂは、ドライエッチング後のウェーハ構造の断面図を示す。例えば、塩素（Ｃｌ２）ガスと臭素（Ｂｒ２）ガスとを用いた標準的なポリエッチングが用いられ得、それに続いて、工程３０５において非常に選択的な低バイアスのＢｒ２ガスエッチングを行うことによって、Ｓｉの完全な表面が提供される。もしくは、周知の方法により、ウェーハ構造はウェットエッチングされ得る。
【００５６】
工程３０６において、周知の方法により、フォトレジスト層４０３を剥離する。図４Ｃは、フォトレジスト４０３を剥離した後におけるウェーハ構造の断面図を示す。
【００５７】
工程３０７において、気相−固相メカニズムを介してＺｎＯのナノ構造の成長が引き起こされ、それによって、ナノ構造４０５（図４Ｄに示されている）が形成される。シード層４０２に覆われたままである基板４０１の領域のみにおいて、ＺｎＯのナノワイヤの成長が起きる。特に、微量の酸素と約３０〜約８０ｓｃｃｍのＡｒとを用いて、約９１５℃において約３０分間、層４０１と４０２とによって形成されたウェーハ構造（図４に示されている構造）をＺｎＯ蒸気にさらす。亜鉛蒸気は、例えば、等割合のＺｎＯとグラファイトとを用いて、ＺｎＯの炭素熱還元により、生成される。しかし、基本的には、ＺｎＯのナノ構造を成長させるための気相のＺｎを供給する全ての方法は、適切であり得る。
【００５８】
同時出願かつ共有の発明者Ｊ．Ｆ．ＣｏｎｌｅｙおよびＬ．Ｓｔｅｃｋｅｒによる、タイトルが「ＡＬＤ  ＺｎＯ  Ｓｅｅｄ  Ｌａｙｅｒ  Ｆｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ＺｎＯ  Ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  Ｏｎ  Ａ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」の米国特許出願（代理人の整理番号：ＳＬＡ０９２０）に詳細に記載された本発明のさらに別の例示的な実施形態では、ＺｎＯのナノ構造を成長させるために、ＡＬＤ法によるシード層の形態が用いられ、その出願は、本明細書において援用される。もしくは、シード層は、スピンオン法を用いて形成され得る。
【００５９】
理解を明確にすることを目的として、上記の発明について詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲の範囲内においてある種の変更および修正が行われ得るということは、明らかであろう。従って、本実施形態は、限定するものではなく例示として考慮されるべきであり、本発明は、本明細書において記載した詳細に限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲のおよびその均等物の範囲内において修正され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明による選択的にＺｎＯのナノ構造を形成する方法の第１の例示的な実施形態のフローチャートを示す。
【図２】図２Ａ〜図２Ｄは、本発明による選択的にＺｎＯのナノ構造を形成する方法の第１の例示的な実施形態により形成される基板とＺｎＯのナノ構造との各段階における断面図を示す。
【図３】本発明による選択的にＺｎＯのナノ構造を形成する方法の第２の例示的な実施形態のフローチャートを示す。
【図４】図４Ａ〜図４Ｄは、本発明による選択的にＺｎＯのナノ構造を形成する方法の第２の例示的な実施形態により形成される基板とＺｎＯのナノ構造との各段階における断面図を示す。
【符号の説明】
【００６１】
２０１、４０１  基板
２０２、４０２  シード層
２０３、４０３  フォトレジスト層
２０４、４０４  マスク層
２０５、４０５  ナノ構造
【図１】
2006130647.tif 000003
【図２】
2006130647.tif 000004
【図３】
2006130647.tif 000005
【図４】
2006130647.tif 000006