(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１）と、少なくとも１つの半導体ナノワイヤ（２）と、前記基板（１）と前記ナノワイヤ（２）との間に介在するバッファ層（３）とを備え、前記バッファ層（３）は、少なくとも部分的に遷移金属窒化物からなる遷移金属窒化物層（９）によって形成され、ここから、前記ナノワイヤ（２）が延び出し、前記遷移金属窒化物は、窒化バナジウム、窒化クロム、窒化ジルコニウム、窒化ニオブ、窒化モリブデン、窒化ハフニウム及び窒化タンタルから選択され、前記バッファ層（３）は、導電性を有し、前記基板（１）の少なくとも１つの導電性部分と前記ナノワイヤ（２）とを電気的に接触させる電子デバイス。
【請求項２】
前記遷移金属窒化物層（９）は、窒化遷移金属定比化合物であり、
前記定比化合物は、５０乃至１００％の遷移金属の構成比を有し、
前記定比化合物は、窒化ガリウムのエピタキシーに好適な結晶構造を有し、
窒素濃度の公差ΔＮが１０％以下である請求項１記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記結晶構造は、面心立方格子構造又は六方格子構造である請求項２記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記基板（１）から遠位の前記ナノワイヤ（２）の端部（２ｂ）が第１のタイプに電気的にドーピングされ、更に、前記基板（１）から遠位の前記ナノワイヤ（２）の端部（２ｂ）に配設された、第２のタイプにドーピングされた導電性要素を更に備え、電気接合を形成する請求項１乃至３何れか１項記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記電気接合は、発光ダイオード接合である請求項４記載の電子デバイス。
【請求項６】
前記ナノワイヤ（２）を分極する要素を備え、前記ナノワイヤ（２）のレベルで光波を生成する請求項１乃至５何れか１項記載の電子デバイス。
【請求項７】
少なくとも１つの半導体ナノワイヤ（２）を成長させる方法において、基板（１）上に少なくとも部分的に、ナノワイヤ（２）の成長のための核生成層（９）によって、バッファ層（３）を形成するステップと、前記核生成層から前記ナノワイヤ（２）を成長させるステップとを有し、前記核生成層は、窒化バナジウム、窒化クロム、窒化ジルコニウム、窒化ニオブ、窒化モリブデン、窒化ハフニウム及び窒化タンタルから選択される遷移金属窒化物の層（９）によって形成され、前記バッファ層（３）は、導電性を有し、前記基板（１）の少なくとも１つの導電性部分と、前記ナノワイヤ（２）との間の電気的接触を実現する方法。
【請求項８】
前記バッファ層（３）は、窒素と、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム及びタンタルから選択される遷移金属とを含む気体混合物から、気相として堆積され、及び前記バッファ層（３）は、室温から４００℃の間の温度で堆積される請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記バッファ層（３）は、
前記基板（１）に、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム及びタンタルから選択される遷移金属を材料とする遷移金属層（６）を、室温乃至４００℃の温度で堆積させ、
前記堆積された遷移金属層（６）の少なくとも一部（９）を窒化させ、前記ナノワイヤ（２）を成長させることを意図した表面を有する遷移金属窒化物層（９）を形成することによって作成される請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記遷移金属窒化物層（９）は、窒化遷移金属定比化合物から形成され、
前記定比化合物は、５０乃至１００％の遷移金属の構成比を有し、
前記定比化合物は、窒化ガリウムのエピタキシーに好適な結晶構造を有し、
窒素濃度の公差ΔＮが１０％以下である請求項７乃至９何れか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記結晶構造は、面心立方格子構造又は六方格子構造である請求項１０項記載の方法。
【請求項１２】
前記遷移金属層（６）の少なくとも一部の窒化のステップが実行されることによって、前記遷移金属層の結晶構造の少なくとも一部が、面心立方格子構造又は六方格子構造に沿って配向するように変更される請求項９記載の方法。
【請求項１３】
前記窒化ステップは、
第１の流量で窒化ガスを注入することによって少なくとも部分的に第１の温度で実行される第１の窒化サブステップ（Ｅｎ１）と、
前記第１の流量と等しい第２の流量で窒化ガスを注入し、少なくとも部分的に前記第１の温度以下の第２の温度で実行される第２の窒化サブステップ（Ｅｎ２）とを含む請求項９記載の方法。
【請求項１４】
前記窒化ステップは、
第１の流量で窒化ガスを注入することによって少なくとも部分的に第１の温度で実行される第１の窒化サブステップ（Ｅｎ１）と、
前記第１の流量と異なる第２の流量で窒化ガスを注入し、少なくとも部分的に前記第１の温度以下の第２の温度で実行される第２の窒化サブステップ（Ｅｎ２）とを含む請求項９記載の方法。
【請求項１５】
前記注入される窒化ガスは、アンモニアであり、
前記第１の温度は、１０００℃乃至１０５０℃であり、
対応する窒化チャンバの総容積をリットルで表した値をＶとして、
前記第１の流量は、５００＊Ｖ／８ｓｃｃｍ乃至２５００＊Ｖ／８ｓｃｃｍであり、
前記第２の温度は、９５０℃乃至１０５０℃であり、
前記第２の流量は、５００＊Ｖ／８ｓｃｃｍ乃至２５００＊Ｖ／８ｓｃｃｍである請求項１３又は１４記載の方法。
【請求項１６】
前記窒化ステップは、
第１の流量で窒化ガスを注入することによって少なくとも部分的に第１の温度で実行される第１の窒化サブステップ（Ｅｎ１）と、
前記第１の流量と等しい第２の流量で窒化ガスを注入し、少なくとも部分的に前記第１の温度以上の第２の温度で実行される第２の窒化サブステップ（Ｅｎ２）とを含む請求項９記載の方法。
【請求項１７】
前記窒化ステップは、
第１の流量で窒化ガスを注入することによって少なくとも部分的に第１の温度で実行される第１の窒化サブステップ（Ｅｎ１）と、
前記第１の流量と異なる第２の流量で窒化ガスを注入し、少なくとも部分的に前記第１の温度以上の第２の温度で実行される第２の窒化サブステップ（Ｅｎ２）とを含む請求項９記載の方法。
【請求項１８】
前記窒化ステップは、５０ｍｂａｒ乃至８００ｍｂａｒの圧力に調整された窒化チャンバで実行される請求項１３乃至１７何れか１項記載の方法。
【請求項１９】
前記ナノワイヤ（３）の成長ステップは、前記第２の窒化サブステップ（Ｅｎ２）の後に実行され、又は前記第２の窒化サブステップ（Ｅｎ２）の間に開始される請求項１３乃至１８何れか１項記載の方法。
【請求項２０】
前記基板（１）は、シリコンであり、前記遷移金属層（６）を堆積させるステップは、前記堆積される遷移金属層への前記シリコンの相互拡散が１０ｎｍより小さくなるように、及び／又は少なくとも２ｎｍの前記遷移金属層の非珪化スライスが残存するように構成される請求項９記載の方法。
【請求項２１】
前記堆積される遷移金属は、Ｃｒ及びＶから選択され、前記遷移金属は、１００℃未満の温度で堆積される請求項９記載の方法。
【請求項２２】
前記基板は、シリコン系の基板であり、
前記遷移金属層（６）を堆積させるステップは、堆積させる遷移金属層（６）の厚さを決定する予備的ステップを含み、前記予備的ステップは、
使用される前記遷移金属及び堆積温度の関数として、前記遷移金属層（６）の将来の堆積の間の前記遷移金属層（６）へのシリコンの第１の拡散距離を判定するステップと、
将来の前記遷移金属層（６）の窒化のステップの間の前記遷移金属層（６）へのシリコンの第２の拡散距離を判定するステップとを含み、
前記堆積される遷移金属窒化物層の厚さは、前記遷移金属層（６）の所望の厚さと、前記判定された第１及び第２の拡散距離から将来の前記遷移金属層（６）に生じる遷移金属の珪化スライスの厚さとに基づいて決定される請求項９記載の方法。
【請求項２３】
請求項１乃至６記載のデバイスを製造する方法において、
請求項７乃至２２何れか１項記載の成長方法を実行するステップを有する方法。
【請求項２４】
前記基板（１）の反対側の前記ナノワイヤ（２）の少なくとも１つの端部（２ｂ）に第１のタイプの電気的ドーピングを行うステップと、
前記基板（１）の反対側の前記ナノワイヤ（２）の端部（２ｂ）に、前記第１のタイプとは逆の第２のタイプに電気的にドーピングされた要素（５）を形成するステップとを有する請求項２３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体材料の分野に関し、詳しくは、半導体ナノワイヤを含むデバイスの分野に関する。
【０００２】
より詳しくは、本発明は、基板と、少なくとも１つの半導体ナノワイヤと、基板とナノワイヤの間に介在するバッファ層とを備えるデバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
ナノワイヤ成長の分野では、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又は窒化チタン（ＴｉＮ）等の核生成層を用いる手法が知られている。国際特許公開公報ＷＯ２０１１／１６２７１５号に記載されているように、これらの層は、低圧化学蒸着（low-pressure chemical vapor deposition：ＬＰＣＶＤ）又は常圧化学気相成長（atmospheric-pressure chemical vapor deposition：ＡＰＣＶＤ）によって直接的に堆積させてもよい。
【０００４】
この国際特許公開公報ＷＯ２０１１／１６２７１５号では、半導体ナノワイヤの成長は、成長を可能にする結晶基板の結晶方位が「ＮａＣｌ」タイプの面心立方格子構造における方向［１１１］、又は「六方格子」構造における方向［０００１］又は軸「ｃ」に沿って配向されている場合に促進されることが開示されている。
【０００５】
基板が正しく配向されていない場合、六方格子構造を有するＡｌＮについては、方向［０００１］、ｆｃｃ構造を有するＴｉＮについては、方向［１１１］の方向が優勢な結晶構造を有するＡｌＮ又はＴｉＮ核生成層を堆積させることができる。
【０００６】
以上のことから、ナノワイヤのための成長のサポートには、結晶方位が重要であると言える。したがって、この結晶構造からのナノワイヤの成長を促進するためには、結晶構造の正しい方向への配向度を最適化する必要がある。
【０００７】
更に、核生成層は、例えば、基板による核生成層を介するナノワイヤへの電子の注入によって実行され、ナノワイヤがナノダイオードのＰＮ接合のＮ部分となるナノワイヤベースの発光ナノダイオードの分極の障害になってはならない。したがって、この分極を最適化すると共に、ナノワイヤの成長の間の利点を維持し又は新たな利点を提供するソリューションが必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、ナノワイヤの結晶方位が良好であり、ナノワイヤの分極を有利に最適化できるデバイスを提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するために、本発明に係る電子デバイスは、基板と、少なくとも１つの半導体ナノワイヤと、基板とナノワイヤとの間に介在するバッファ層とを備え、バッファ層は、少なくとも部分的に遷移金属窒化物からなる遷移金属窒化物層によって形成され、ここから、ナノワイヤが延び出し、遷移金属窒化物は、窒化バナジウム、窒化クロム、窒化ジルコニウム、窒化ニオブ、窒化モリブデン、窒化ハフニウム及び窒化タンタルから選択され、バッファ層は、導電性を有し、基板の少なくとも１つの導電性部分とナノワイヤとを電気的に接触させる。
【００１０】
遷移金属窒化物層は、好ましくは、以下の条件を満たす窒化遷移金属定比化合物（transition metal-nitrogen stoichiometric compound）であってもよい。
・定比化合物は、５０〜１００％の遷移金属の構成比を有する。
・定比化合物は、窒化ガリウムのエピタキシーに好適な結晶構造、特に、面心立方格子構造又は六方格子構造を有する。
・窒素濃度の公差ΔＮは、１０％以下である。
【００１１】
一具体例においては、ナノワイヤは、窒化ガリウムから形成される。
【００１２】
一具体例においては、基板から遠位のナノワイヤの端部が第１のタイプに電気的にドーピングされ、更に、電子デバイスは、基板から遠位のナノワイヤの端部に配設された、第２のタイプにドーピングされた導電性要素を更に備え、電気接合、特に発光ダイオード接合を形成する。
【００１３】
一具体例においては、デバイスは、ナノワイヤと、電気的にドーピングされた要素との間の界面に位置する量子井戸を備える。
【００１４】
更に、デバイスは、ナノワイヤのレベルで光波を生成できるように、ナノワイヤの分極のための要素を備えていてもよい。
【００１５】
また、本発明が提供する少なくとも１つの半導体ナノワイヤを成長させる方法は、基板上に少なくとも部分的に、ナノワイヤの成長のための核生成層によって、バッファ層を形成するステップと、核生成層からナノワイヤを成長させるステップとを有し、核生成層は、窒化バナジウム、窒化クロム、窒化ジルコニウム、窒化ニオブ、窒化モリブデン、窒化ハフニウム及び窒化タンタルから選択される遷移金属窒化物の層によって形成される。更に、バッファ層は、導電性を有し、基板の少なくとも１つの導電性部分と、ナノワイヤとの間の電気的接触を実現してもよい。
【００１６】
第１の実施形態では、バッファ層は、窒素と、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム及びタンタルから選択される遷移金属とを含む気体混合物から、気相として堆積され、及びバッファ層は、室温から４００℃の間の温度で堆積される。
【００１７】
第２の実施形態では、バッファ層は、基板に、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム及びタンタルから選択される遷移金属を材料とする遷移金属層を堆積させ、堆積された遷移金属層の少なくとも一部を窒化させ、ナノワイヤを成長させることを意図した表面を有する遷移金属窒化物層を形成することによって作成され、特に、遷移金属層は、室温乃至４００℃の温度で堆積させる。
【００１８】
この方法に包括的に適用できる要件として、好ましくは、遷移金属窒化物層は、以下の条件を満たす窒化遷移金属定比化合物から形成される。
・定比化合物は、５０〜１００％の遷移金属の構成比を有する。
・定比化合物は、窒化ガリウムのエピタキシーに好適な結晶構造、特に、面心立方格子構造又は六方格子構造を有する。
・窒素濃度の公差ΔＮは、１０％以下である。
【００１９】
第２の実施形態に適用可能な具体例として、遷移金属層の少なくとも一部の窒化のステップが実行されることによって、遷移金属層の結晶構造の少なくとも一部が、面心立方格子構造又は六方格子構造に沿って配向するように変更される。
【００２０】
窒化ステップは、好ましくは、第１の流量で窒化ガスを注入することによって少なくとも部分的に第１の温度で実行される第１の窒化サブステップと、第１の流量と異なる又は等しい第２の流量で窒化ガスを注入し、少なくとも部分的に第１の温度以下の第２の温度で実行される第２の窒化サブステップとを含む。
【００２１】
特定の具体例においては、注入される窒化ガスは、アンモニアであり、第１の温度は、１０００℃乃至１０５０℃、特に１０５０℃であり、対応する窒化チャンバの総容積をリットルで表した値をＶとして、第１の流量は、５００＊Ｖ／８ｓｃｃｍ乃至２５００＊Ｖ／８ｓｃｃｍ、特に１６００＊Ｖ／８ｓｃｃｍであり、第２の温度は、９５０℃乃至１０５０℃、特に１０００℃であり、第２の流量は、５００＊Ｖ／８ｓｃｃｍ乃至２５００＊Ｖ／８ｓｃｃｍ、特に５００＊Ｖ／８ｓｃｃｍである。
【００２２】
これに代えて、窒化ステップは、第１の流量で窒化ガスを注入することによって少なくとも部分的に第１の温度で実行される第１の窒化サブステップと、第１の流量と異なる又は等しい第２の流量で窒化ガスを注入し、少なくとも部分的に第１の温度以上の第２の温度で実行される第２の窒化サブステップとを含んでいてもよい。
【００２３】
包括的に言えば、第１の温度は第２の温度より低くても高くても等しくてもよく、好ましくは、第２の温度より低い又は高い。
【００２４】
窒化ステップは、好ましくは、５０ｍｂａｒ乃至８００ｍｂａｒ、特に１００ｍｂａｒの圧力に調整された窒化チャンバで実行される。
【００２５】
ナノワイヤの成長ステップは、例えば、第２の窒化サブステップの後に実行され、又は第２の窒化サブステップの間に開始される。
【００２６】
好ましくは、ナノワイヤ成長ステップは、Ｇａを注入して、窒化ガリウムナノワイヤを形成するステップを有し、ナノワイヤは、核生成層の成長表面から延び出る。
【００２７】
一具体例では、基板は、シリコンであり、遷移金属層を堆積させるステップは、堆積される遷移金属層へのシリコンの相互拡散が１０ｎｍより小さくなるように、及び／又は少なくとも２ｎｍの遷移金属層の非珪化スライスが残存するように構成される。
【００２８】
堆積される遷移金属がＣｒ及びＶから選択される場合、遷移金属は、１００℃未満の温度で堆積させることが好ましい。
【００２９】
基板１がシリコン系の基板である場合、遷移金属層を堆積させるステップは、堆積させる遷移金属層6の厚さを決定する予備的ステップを含み、予備的ステップは、使用される遷移金属及び堆積温度の関数として、遷移金属層の将来の堆積の間の遷移金属層へのシリコンの第１の拡散距離を判定するステップと、将来の遷移金属層の窒化のステップの間の遷移金属層へのシリコンの第２の拡散距離を判定するステップとを含み、堆積される遷移金属窒化物層の厚さは、遷移金属層の所望の厚さと、判定された第１及び第２の拡散距離から将来の遷移金属層に生じる遷移金属の珪化スライスの厚さとに基づいて決定される。
【００３０】
一具体例においては、方法は、１〜１００ｍΩ・ｃｍの間の抵抗率を有する基板を準備するステップを含む。
【００３１】
好ましくは、方法は、遷移金属層を堆積させる前に、遷移金属層が堆積される基板の表面を脱酸するステップを有する。
【００３２】
また、本発明は、上述したデバイスを製造する方法を提供し、この方法は上述した成長方法を実行するステップを有する。
【００３３】
製造方法は、好ましくは、基板の反対側のナノワイヤの少なくとも１つの端部に第１のタイプの電気的ドーピングを行うステップと、基板の反対側のナノワイヤの端部に、第１のタイプとは逆の第２のタイプに電気的にドーピングされた要素を形成するステップとを有する。
【００３４】
更に、この方法は、ナノワイヤと、電気的にドーピングされた要素との間の界面に位置する量子井戸を形成するステップを有していてもよい。
【００３５】
他の利点及び特徴は、本発明の特定の実施形態の説明によって明らかとなり、これらの実施形態は、非限定的な具体例として提示され、添付の図面に表される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に基づく電子デバイスの特定の実施形態を示す図である。
【図２】核生成層を形成するステップの断面図である。
【図３】核生成層からの少なくとも１つのナノワイヤの核生成のステップの断面図である。
【図４】窒化前及び窒化後にＮｂ系遷移金属層内に存在する結晶構造のタイプを特定するＸ線回折スペクトルを示す図である。
【図５】窒化前及び窒化後にＨｆ系遷移金属層内に存在する結晶構造のタイプを特定するＸ線回折スペクトルを示す図である。
【図６】本発明の幾つかの実施形態に基づく窒化ステップの具体例を詳細に示す図である。
【図７】核生成層を準備するためのステップを示す図である。
【図８】核生成層を準備するための他のステップを示す図である。
【図９】光電子デバイスの製造方法の特定の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下に説明するデバイスは、特に、使用される材料及びナノワイヤと基板の間に介在する材料が従来の技術とは異なる。
【００３８】
以下の説明において、用語「マイクロワイヤ」又は「ナノワイヤ」は、好ましくは、長手方向の寸法が断面方向の少なくとも５倍、更に好ましくは、１０倍の細長い形状の三次元構造を意味する。断面寸法は、５ｎｍ〜２．５μｍである。幾つかの実施形態では、断面寸法は、約１μｍ、好ましくは、１００〜３００ｎｍである。幾つかの実施形態では、各ナノワイヤの高さは、５００ｎｍ以上、好ましくは、１〜５０μｍである。
【００３９】
図１に図示すように、電子デバイス４は、基板１と、少なくとも１つの半導体ナノワイヤ２と、基板１とナノワイヤ２の間に介在するバッファ層３とを備える。バッファ層３は、少なくとも部分的に遷移金属窒化物層によって形成され、ここから、ナノワイヤ２が延び出し、遷移金属窒化物は、窒化バナジウム、窒化クロム、窒化ジルコニウム、窒化ニオブ、窒化モリブデン、窒化ハフニウム及び窒化タンタルから選択される。ここで、「延び出る」とは、ナノワイヤ２が、長手方向の２つの端部２ａ、２ｂによって画定される長さを有し、長手方向の第１の端部２ａが核生成層に接触し、長手方向の第２の端部２ｂが核生成層から遠位にあることを意味する。長手方向の第２の端部２ｂは、好ましくは、遷移金属窒化物層から最も遠方にある。
【００４０】
このような遷移金属窒化物層の選択によって、遷移金属窒化物層に金属の導電性と、セラミックの耐熱性とを与えることができる。原理的に相反するこれらの特性（金属／耐熱）は、上述した遷移金属窒化物によって達成できる。実際、耐熱性は、融点が約１８００℃以上の材料によって実現され、上述した遷移金属の窒化物は、この特性を有する。更に、このような遷移金属窒化物層は、ナノワイヤの成長の間、核生成層として有利に機能でき、基板１に実質的に垂直な軸Ｃに沿って配向されたナノワイヤを得ることができる。「実質的に垂直」とは、正確な垂直から、１０°前後の誤差を含む。配向誤差が１０°前後までであれば、後続する技術的ステップを実行して、より完全なデバイスを提供することができる。
【００４１】
タングステンは、周期表ではクロム及びモリブデンと同じ族に属するが、高温下でのタングステン窒化物の安定性は不十分であり、ナノワイヤを効率的に成長させることができないため、候補から外してある。換言すれば遷移金属窒化物層がタングステンに基づいている場合、このようなデバイス４を実現できず、又は欠陥が多くなる。
【００４２】
更に、窒化チタンは、堆積の間に、層の構造に欠陥を生じさせ、ナノワイヤを最適に成長させることができないので、窒化チタンも候補から外してある。すなわち、窒化チタンを用いた場合も、デバイス４に欠陥が生じる確率が高くなる。
【００４３】
窒化処理された遷移金属層は、特に、以下の条件を満たす窒化遷移金属定比化合物（transition metal-nitrogen stoichiometric compound）であってもよい。
・定比化合物は、５０〜１００％の遷移金属の構成比を有する。
・定比化合物は、窒化ガリウムのエピタキシーに好適な結晶構造、特に、面心立方格子構造又は六方格子構造を有する。
・窒素濃度の公差ΔＮが１０％以下である（すなわち、定比化合物の最小窒素濃度と最大窒素濃度との間の差が１０％以下であり、この値は、化学量差（stoichiometric difference）とも呼ばれる）。この公差によって、定比化合物の化学的及び熱的安定性を保証することができる。
【００４４】
Ｚｒ系化合物としては、Ｎ濃度が４０〜５０％のｆｃｃ構造の一窒化ＺｒＮがある。
【００４５】
Ｈｆ系化合物としては、六方格子構造のＨｆ３Ｎ２（窒素濃度４０％）及びｆｃｃ構造のＨｆＮ（窒素濃度４２．８〜５２．８）がある。
【００４６】
Ｖ系化合物としては、六方格子構造のＶ２Ｎ（窒素濃度２７〜３２％）及びｆｃｃ構造のＶＮ（窒素濃度４１．９〜５０％）がある。
【００４７】
Ｎｂ系化合物としては、六方格子構造のＮｂ２Ｎ（窒素濃度３０〜３４％）、六方格子構造のＮｂ４Ｎ３（窒素濃度４２〜４５％）、及び六方格子又はｆｃｃ構造のＮｂＮも（窒素濃度４８〜５１．４％）がある。
【００４８】
Ｔａ系化合物としては、六方格子構造のＴａ２Ｎ（窒素濃度２５〜３３％）、及び六方格子又はｆｃｃ構造のＴａＮ（窒素濃度４８〜５０％）がある。
【００４９】
Ｃｒ系化合物としては、六方格子構造のＣｒ２Ｎ及び六方格子構造のＣｒＮがある。
【００５０】
Ｍｏ系化合物としては、六方格子構造のＭｏ２Ｎ及び六方格子又はｆｃｃ構造のＭｏＮがある。
【００５１】
金属濃度が約５０％である一窒化物（mononitrides）では、化合物の安定状態を維持しながら、窒素濃度をある程度変更することができ、この変更は、（上述した１０％以下の範囲に対応する）ΔＮで表すことができる。ΔＮが大き過ぎると、関連する構造に欠陥が生じやすくなると考えられる。これは、一窒化物構造が２つのサブネットワークから構成されているためである。すなわち、面心立方格子配向の第１のサブネットワークを金属原子が占め、金属ネットワークの八面体部分の全て又は一部を（特に、組成比の関数として）窒素原子が占め、第２の、特に、ａ／２だけオフセットした面心立方格子サブネットワークを形成し、ここで、「ａ」は、ｆｃｃ構造の格子定数を表す。窒化チタンの特定のケースでは、安定状態の構成は、Ｔｉ１Ｎ０．６〜Ｔｉ１Ｎ１．１（又は窒素濃度３７．５〜５２．４％、すなわち、１５％のΔＮ）である。このΔＮのサイズは、Ｔｉ１Ｎ０．６に関しては、窒素サブネットワークに欠陥が生じ、Ｔｉ１Ｎ１．１に関して、金属サブネットワークに欠陥が生じることを意味している。比較のため、窒化バナジウム場合、安定状態の窒素濃度は、４１．９〜５０％、すなわち、ΔＮは、８．１％であり、窒化ニオブの場合、安定状態の窒素濃度は、４８〜５１．４％、すなわち、ΔＮは、３．４％であり、窒化タンタルの場合、安定状態の窒素濃度は、４８〜５０％、すなわち、ΔＮは、２％であり、窒化クロムの場合、安定状態の窒素濃度は、４９．５〜５０％、すなわち、ΔＮは、０．５％であり、窒化モリブデンの場合、安定状態の窒素濃度は、２９〜３５．４％、すなわち、ΔＮは、６．４％であり、窒化ハフニウムの場合、安定状態の窒素濃度は、４２．８〜５２．８％、すなわち、ΔＮの１０％であり、窒化ジルコニウムの場合、安定状態の窒素濃度は、４０〜５０％、すなわち、ΔＮは、１０％である。
【００５２】
ナノワイヤ２は、窒化ガリウムから形成することが望ましい。窒化ガリウムは、電気光学デバイスを形成するための良好な候補である。具体的には、窒化ガリウムを材料とするナノワイヤ２によって、光ナノエミッタ（light nanoemitter）を形成することができる。ナノワイヤの周囲にシェル形式で、又はナノワイヤの軸に連続させて（軸構造）、ＧａＮ系の量子井戸を追加してもよい。これらのＧａＮ系の量子井戸の構成に応じて、光放出のスペクトル領域は、紫外から赤外線に至る広い波長範囲をカバーすることができる。
【００５３】
好ましくは、バッファ層３は、導電性を有し、これによって、基板１の少なくとも１つの導電性部分とナノワイヤ２との間の電気的接触が可能になる。基板１は、その全体が導電性を有していてもよく、例えば、ｎ型ドーピングされたシリコンから形成してもよい。
【００５４】
特定の実施形態では、基板１から遠位のナノワイヤ２の端部２ｂは、電気的に第１のタイプ（例えば、ｎ型）にドーピングされ、デバイスは、基板１から遠位のナノワイヤ２の端部２ｂに配置された第２のタイプ（例えば、ｐ型）にドーピングされた導電要素５を備え、これによって、電気的接合を形成する。この電気的接合は、好ましくは、発光ダイオード接合である。ナノワイヤ２の端部２ｂとの接合を形成するようにドーピングされた要素５は、端部２ｂにおいて、ナノワイヤ２を少なくとも部分的に覆っていてもよい。好ましくは、ドーピングされた要素５は、ナノワイヤ２の端部２ｂの周囲にシースを形成する。
【００５５】
デバイス４は、好ましくは、ナノワイヤ２と、ドーピングされた導電性要素５との間の界面に量子井戸（図示せず）を備える。
【００５６】
また、デバイスは、ナノワイヤのレベルで光波を生成できるように、ナノワイヤ２の分極のための要素１００を備えていてもよい。したがって、デバイスは、電気光学デバイスであってもよい。分極要素は、デバイスを流れる電流を生成するために必要な手段を含む。図１の特定の具体例では、分極要素１００は、ドーピングされた導電性要素５に直接接触する第１の電気コンタクト１００ａと、基板１に直接接触する第２の電気コンタクト１００ｂと、エネルギ源１００ｃとを備えていてもよい。これによって、例えば、電子及び正孔を注入し、ナノワイヤ２のゾーンＺ１内でこれらの再結合を引き起こすことができる。
【００５７】
更に、光電子デバイスのコンテキストでは、ナノワイヤ２の発光効率を高めるために、閉じ込めゾーンを形成することを意図する量子井戸を追加することが有益であることがある。
【００５８】
ナノワイヤ２に基づく具体例を説明したが、言うまでもなく、デバイス４は、金属窒化層から延び出し、例えば、画素のマトリクスを形成する複数のナノワイヤを備えていてもよい。そして、要素５の全てを互いに電気的に接続してもよい。
【００５９】
上述したデバイスの少なくとも一部は、以下に説明する方法によって、好適に製造することができる。
【００６０】
包括的に言えば、図２及び図３に示すように、少なくとも１つの半導体ナノワイヤ２を成長させる方法は、基板１上に、少なくとも部分的に、ナノワイヤ２の成長のための核生成層によって、バッファ層３を形成するステップ（図２）と、核生成層からナノワイヤ２を成長させるステップ（図３）とを有する。図２及び図３の具体例では、バッファ層３は、核生成層から構成される。具体的には、核生成層は、窒化バナジウム、窒化クロム、窒化ジルコニウム、窒化ニオブ、窒化モリブデン、窒化ハフニウム及び窒化タンタルから選択される遷移金属窒化物の層によって形成される。換言すれば、核生成層は、上述したような遷移金属窒化物層から構成されていると考えることもできる。成長を最適化するために、この核生成／遷移金属窒化物層は、最小２ｎｍ、２〜５０ｎｍの厚さを有することが好ましい。
【００６１】
更に、上述したように、基板の少なくとも１つの導電性部分と、少なくとも１つのナノワイヤとの間の電気的接触を実現するように、導電性を有するバッファ層を形成してもよい。
【００６２】
このバッファ層３は、いかなる種類の堆積技術によって形成してもよい。また、このようにして得られた遷移金属窒化物層（すなわち、核生成層）及び使用される遷移金属のために、これまで核生成層として広く用いられているＡｌＮ系の核生成層に比べて、バンドギャップを小さくすることができる。すなわち、基板１がシリコン系である場合、本発明に基づくバッファ層２と基板１との界面に生じる電位障壁は、ＡｌＮを使用した場合に比べて越えやすく、このため、基板１から１つ以上のナノワイヤを分極することが望まれる場合に、有利である。
【００６３】
第１の実施形態では、窒素と、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム及びタンタルから選択される遷移金属とを含む気体混合物から、気相としてバッファ層３を堆積し、バッファ層３は、特に、室温から４００℃の間の温度で堆積される。このようにして核生成層は、この堆積の後に直接的に得ることができる。この第１の実施形態では、バッファ層３は、遷移金属窒化物層からなる核生成層から構成してもよい。
【００６４】
第２の実施形態では、バッファ層３は、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム及びいタンタルから選択された遷移金属の層を基板１に堆積させるステップと、堆積された遷移金属層の少なくとも一部を窒化して、ナノワイヤを成長させることを意図した表面を有する遷移金属窒化物層を形成するステップとによって形成される。遷移金属層３は、好ましくは、室温から４００℃の間の温度で堆積させることが望ましい。異なる遷移金属、特にＨｆ、Ｎｂ及びＴａに適用可能な一具体例では、堆積される遷移金属層は、２０ｎｍ〜数百ナノメートル（例えば、２００ｎｍ）の厚さに形成してもよい。他の遷移金属の場合、好ましい厚さは、例えば、２０ｎｍである。遷移金属層の堆積は、例えば、金属ターゲットに定常電流を流して、金属ターゲットからの物理蒸着（physical vapor deposition：ＰＶＤ）によって行ってもよい。この遷移金属の堆積のステップの間、基板は、室温で維持してもよい。本明細書の全体に亘って、「室温」とは、好ましくは、２０〜５０℃の温度を意味する。遷移金属の堆積の間のＰＶＤチャンバの圧力は、３×１０３〜６×１０３ｍｂａｒであってもよい。
【００６５】
様々な試験により、この２つのステップによって形成された核生成層２により、ナノワイヤの成長が促進されたことを観察できた。したがって、この第２の実施形態が好ましいことがわかった。
【００６６】
デバイスの特定の説明において上述したように、成長方法の様々な実施形態の全てにおいて、遷移金属窒化物層は、上述した条件を満たす窒化遷移金属定比化合物であってもよい。
【００６７】
以下、ナノワイヤの成長について説明するが、成長方法は、この単一の具体例に制限されず、成長ステップの間、核生成層を用いて、複数のナノワイヤを並べて成長させることができる。
【００６８】
先に説明した通り、核生成層２の機能は、ナノワイヤの核生成を促進することである。更にこの核生成層は、好ましくは、（基板がシリコンから形成され、ナノワイヤが窒化ガリウムから形成される場合）成長の間のあらゆる劣化から基板１を保護し、及び／又は（５００℃を超える温度を用いる場合）高温における良好な安定性を保ち、及び／又は特に、各ナノワイヤを分極して、基板１に電流を流すことが望まれる場合、良好な導電性を実現するように選択される。上述した核生成層の材料によって、これらの課題を解決することができる。
【００６９】
基板１については、方法は、以下に限定されるわけではないが、１〜１００ｍΩ・ｃｍの間の抵抗率を有する基板を準備するステップを含む。この抵抗率は、上述したように、基板１を介して、核生成層に亘ってナノワイヤを分極することが望ましい場合に有利である。
【００７０】
ナノワイヤの成長を最適化するために、核生成層の結晶方位をナノワイヤ２の成長に適応化する必要がある。この結晶方位が高密度、すなわち、優勢であるほど、ナノワイヤ２の密度を高めることができる。
【００７１】
包括的に言えば、少なくとも１つのナノワイヤ２を成長させるステップは、ナノワイヤ２を少なくとも部分的に形成することを意図した材料を注入するステップを含むことができる。具体的には、窒化ガリウムナノワイヤを形成するためには、Ｇａを注入し、ナノワイヤは、核生成層の成長表面から延び出る。窒化ガリウムナノワイヤ２を形成する場合、Ｇａの注入は、ＮＨ３又はＮ２の注入に伴って行ってもよい。ＧａＮの合成は、通常、ＧａとＮＨ３の反応であり、使用されるＮ２との反応ではない。ナノワイヤの成長に適応化されたチャンバにＧａを注入してもよい。
【００７２】
以下の説明は、成長方法の第２の実施形態、すなわち、２つのステップで得られる金属窒化層に適用される。
【００７３】
成長方法の第２の実施形態では、このようにして形成された金属窒化層が、第１の実施形態に比べて、結晶方位がナノワイヤの成長により好ましい成長サイト（growth sites）を有することが判明した。これらの成長サイトは、第１の実施形態に比べて、数が多く、より良好に分布する。
【００７４】
以上から、核生成層、特にナノワイヤを成長させることを意図した表面の結晶方位は、ナノワイヤの成長を促進する目的において重要であると言える。
【００７５】
このように、遷移金属層の堆積のステップは、窒化ステップの前に、遷移金属層が。少なくとも部分的に、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ及びＴａから選択される遷移金属の層の場合、立方格子（ＣＣ）タイプ、Ｚｒ及びＨｆから選択される遷移金属の層の場合、六方格子タイプの結晶構造を有するように実行することが好ましい。
【００７６】
上述した特定の配向によって、遷移金属層の少なくとも一部の窒化ステップを実行して、遷移金属層の結晶構造の少なくとも一部を変更して、面心立方格子構造、特に方向［１１１］に、又は六方格子構造、特に方向［０００１］に、又は遷移金属窒化物層に関連する軸「Ｃ」の方向に沿って配向することができる。４族及び６族の遷移金属は、ｆｃｃ結晶構造を有する窒化物を形成する傾向があり、一方、５族の遷移金属は、ｆｃｃ又は六方格子構造を有する窒化物を形成する傾向がある。
【００７７】
図４及び図５は、それぞれ、存在する結晶相又は構造を特定するためのＸ線回折スペクトルを示している。図４に示すように、窒化前のＮｂ系遷移金属層の結晶構造を表す曲線Ｃ１については、実際に、Ｎｂの立方格子（ｃｃ）構造の配向［１１０］が優勢であり、遷移金属窒化物層ＮｂＮの六方格子構造を表す曲線Ｃ２については、実際に、六方格子構造の配向［０００４］及びその高調波配向（orientation harmonic）［０００８］、すなわち、［０００１］と同様の配向が優勢である。また、図５に示すように、窒化前のＨｆ系遷移金属層の結晶構造を表す曲線Ｃ３については、実際に、六方格子構造の配向［０００２］が優勢であり、遷移金属窒化物層ＨｆＮの面心立法（ｆｃｃ）結晶構造を表す曲線Ｃ４については、実際に、面心立方格子構造の配向［１１１］が優勢である。図３及び図４については、優勢を視覚化するために、ピークだけが重要であり、曲線の他の部分は、実験用のデバイス及びサンプルに起因する連続的なバックグラウンドを表している。当業者は、他の遷移金属についても同様の曲線を作成でき、結論は、実質的に同じであり、例えば、窒化タンタルの場合、窒化タンタルの面心立方格子構造において配向［１１１］が優勢となる。
【００７８】
特に、図６に示す、第２の実施形態の特定の具体例では、窒化ステップは、第１の流量で窒化ガスを注入することによって、少なくとも部分的に第１の温度で実行される第１の窒化サブステップＥｎ１と、第２の流量で窒化ガスを注入することによって、少なくとも部分的に、第１の温度以下の第２の温度で実行される第２の窒化サブステップＥｎ２とを有し、第２の流量は、第１の流量と異なっていてもよい（異なっていなくてもよい、すなわち、第１の流量は、第２の流量と等しくてもよい）。これによって、核生成層（遷移金属窒化物層）の結晶方位を最適化することができる。これらの２回の窒化サブステップは、順次的に実行されることは言うまでもない。具体的には、第１のサブステップＥｎ１によって、急速な窒化を行うことができ、第２のサブステップＥｎ２によって、アニーリングを行い、遷移金属の窒化物相を安定させることができる。これらの２つのサブステップＥｎ１、Ｅｎ２の後に、遷移金属窒化物層は、化学的及び熱的に安定し、（特に、この基板がシリコンから形成されている場合）ナノワイヤの成長の間、基板の保護層として機能できる。
【００７９】
注入ガスは、アンモニアＮＨ３又は二窒素Ｎ２であってもよい。ＮＨ３は、遷移金属層を速やかに窒化できるため、好ましい。実際、窒化力は、ＮＨ３の形式の方がＮ２より優れている。特に、遷移金属が珪化物に変化する可能性がある場合、この速やかな窒化が重要であることがあり、この点については、後述する。
【００８０】
注入される窒化ガスがアンモニアである特定の具体例では、第１の温度は、１０００〜１０５０℃、例えば、１０５０℃であり、第１の流量は、５００〜２５００ｓｃｃｍ（ｓｃｃｍは、「立方センチメートル毎分」を意味する）、例えば、１６００ｓｃｃｍであり第２の温度は、９５０〜１０５０℃、例えば、１０００℃であり、第２の流量は、５００〜２５００ｓｃｃｍ、例えば、５００ｓｃｃｍである。
【００８１】
上述した流量は、使用される窒化チャンバの容積、すなわち、上述した具体例では、８リットルの気体（例えば、Ｎ２＋ＮＨ３）の総体積に対応している。容積が異なるチャンバについては、流量を適応化する必要がある（例えば、１８リットルのチャンバの場合、第１の流量は、４０００ｓｃｃｍ、第２の流量は、１２００ｓｃｃｍにする必要がある）。換言すれば、第１の流量は、５００＊Ｖ／８〜２５００＊Ｖ／８ｓｃｃｍ、特に、１６００＊Ｖ／８ｓｃｃｍとし、第２の流量は、５００＊Ｖ／８〜２５００＊Ｖ／８ｓｃｃｍ、特に、５００＊Ｖ／８ｓｃｃｍとする。Ｖは、対応する窒化チャンバの総容積をリットルで表した値である。「対応する窒化チャンバ」とは、遷移金属層の窒化が行われるチャンバを意味する。
【００８２】
包括的に言えば、窒化ステップは、５０〜８００ｍｂａｒ、特に、１００ｍｂａｒの圧力に調整された窒化チャンバにおいて実行できる。
【００８３】
図６は、時間の関数として窒化チャンバ内の温度の変化を表すことによって、窒化ステップを詳細に示している。第１の時間Ｔ１において、例えば、２℃／ｓの速度で、窒化チャンバ内の温度を１０５０℃のステージまで徐々に上昇させる。上述したＮＨ３を用いた第１の窒化サブステップＥｎ１は、温度が２００℃に達すると開始される。この第１のサブステップの間、ＮＨ３の流量は、１６００ｓｃｃｍで一定に維持する。第１のサブステップの少なくとも一部に重なる第２の時間Ｔ２では、５〜１５分間、温度を１０５０℃に維持する。第３の時間Ｔ３では、第１のサブステップＥｎ１を続けながら、６０秒に亘って、温度を１０５０℃から１０００℃に下げる。第４の時間Ｔ４では、第２のサブステップＥｎ２を開始して、５〜１５分間、窒化チャンバの温度を１０００℃に維持する。第５の時間Ｔ５では、窒化チャンバへの熱の供給を停止し、これにより窒化チャンバの温度は、低下して室温に戻る。Ｔ５の長さは、窒化チャンバの熱慣性に対応していてもよい。第２の窒化サブステップは、第５の時間Ｔ５の間、所与の時間に亘って継続してもよい。第５の時間Ｔ５は、チャンバの加熱の停止及びこれに続く温度の低下に対応していてもよく、また、窒化のために用いられたチャンバがナノワイヤの合成用のＭＯＣＶＤチャンバである場合、ナノワイヤの成長のステップに対応していてもよい。
【００８４】
特定の具体例では、ナノワイヤ２の成長のステップは、第２の窒化サブステップＥｎ２の後に実行され、又は第２の窒化サブステップＥｎ２の間に開始される。
【００８５】
Ｇａを使用して、少なくとも１つのナノワイヤ２を形成することには、遷移金属窒化物層（したがって、核生成層）の面心立方格子構造又は六方格子構造が、ＧａＮのエピタキシーにとって、好ましいという利点がある。窒化ガリウムから形成されるナノワイヤの結晶構造は、六方格子構造（ウルツ鉱型構造）であり、軸［０００１］に沿って又は図３の軸Ｃに沿って配向され、上述したように、核生成層から容易に核生成を行うことができる。これに代えてＺｎＯ、ＩｎＮ又はＳｉＣによってナノワイヤを形成してもよい。
【００８６】
最適化されたナノワイヤ成長を達成するために、遷移金属層の珪化／珪化物形成を僅かにすることが望ましい。遷移金属層の珪化は、基板がシリコン系である場合に、２つのケースで生じ、すなわち、遷移金属の堆積のステップの間、及び／又は核生成層を画定するために堆積された遷移金属層を窒化することが望まれる場合に生じる。第１のケースは、以下のように説明できる。実際、高温（約１０００℃）では、珪化物ＭＳｉ２の形成が促進される（Ｍは、使用される遷移金属である）。これらの珪化物のうち、Ｖ族の遷移金属の珪化物（ＶＳｉ２、ＮｂＳｉ２、ＴａＳｉ２）及び珪化クロム（ＣｒＳｉ２）のみが六方格子構造の結晶相を形成し、これは、（軸ｃに沿って組織化されると）窒化ガリウムナノワイヤの成長のために潜在的に有利である。しかしながら、これらの六方格子と窒化ガリウム（３．１９Å）との間の格子定数「ａ」の不一致は、非常に大きく、ＶＳｉ２、ＮｂＳｉ２、ＴａＳｉ２及びＣｒＳｉ２について、それぞれ−３０％、−３６％、−３３％及び−２５％であり、窒化ガリウムのエピタキシーは、生じ難い。通常、六方格子構造の化合物ＶＳｉ２、ＮｂＳｉ２、ＴａＳｉ２及びＣｒＳｉ２の格子定数「ａ」は、それぞれ、４．５７Å、４．９７Å、４．７８Å及び４．２８Åである。したがって、サブファミリは、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏから形成してもよく、これらは、Ｓｉとの相互拡散係数が高い金属であり、これは、新しいＭＳｉ２相が急速に成長することを意味する。例えば、Ｃｒの場合、８５０℃におけるＳｉとの相互拡散係数は、１．５×１０−７ｃｍ２／ｓであり、すなわち、１５分間の拡散距離が約１１．６μｍであり、一方、約１００℃では、この拡散距離は、１５分間で約８０ｎｍにまで減少する。上述した理由から、堆積される遷移金属がＣｒ、Ｖ及びＴｉから選択されている場合、１００℃未満の温度で堆積させて、基板１に由来するシリコンの拡散を制限することが望ましい。Ｎｂの場合、１５分間でのＮｂ−Ｓｉ相互拡散長は、８００℃で１２ｎｍ、７００℃で２ｎｍである。したがって、Ｎｂは、珪化を排除又は抑制しながら、７００〜７５０℃までの高温で堆積させることができる。したがって、Ｓｉとの相互拡散係数がＮｂより小さい他の材料であるＺｒ、Ｈｆ及びＴａは、室温から７５０〜８００℃までの温度で、容易に堆積させることができる。珪化が過剰に行われると、十分な厚さの遷移金属窒化物層を得ることができなくなる。換言すれば、包括的には、基板がシリコンである場合、遷移金属層を堆積するステップは、堆積される遷移金属層へのシリコンの相互拡散が１０ｎｍより小さくなり、及び／又は珪化していない遷移金属層のスライスが少なくとも２ｎｍは保存されるように構成される。実際、この非珪化スライスは、基板の反対側にあり、遷移金属窒化物層を形成するためのものである。図７の符合６は、最初に基板１に堆積された遷移金属層を示し、層の堆積の間、層６のスライス７が珪化され、層６の部分８だけが純粋な遷移金属で構成され、この部分８が、窒化による核生成層の形成に寄与する。第２のケースでは、窒化ステップは、数分間、１０５０℃で行う必要がある。このため、窒化ガスとしては、高い窒化力によっ��、窒化反応率が珪化反応率より高いＮＨ３を使用することが好ましい。実際、理想的には、窒化ステップの間、堆積された遷移金属層６内に、好ましくは、２〜５０ｎｍの厚さの少なくとも１つの遷移金属窒化物層９（図８）を形成することが望まれる。新たな珪化化合物が生成されることを抑制するために、窒化ステップは、最適化される。実際には、図８に示すように、窒化ステップの後に、遷移金属を堆積させることによって形成する必要がある層６は、遷移金属の堆積の間に生じる第１の遷移金属珪化物層７と、第１の遷移金属珪化物層７に連続するように堆積され、窒化ステップの間に生じる第２の遷移金属珪化物層１０と、図７の層８の窒化によって得られる核生成層９とを含む。オプションとして、純粋な遷移金属の残りの層１１が層９と層１０との間に挟まれたまま残存することもあり、これは、部分的に、最初に堆積された遷移金属層の厚さによる。
【００８７】
第１及び第２のケースの説明から、基板１がシリコンを材料としている場合、当業者は、所定の厚さの遷移金属窒化物層を実現するために、堆積される遷移金属のタイプ、遷移金属堆積の温度、遷移金属堆積の期間及び窒化ステップの期間の関数として、堆積する遷移金属層の厚さを決定できる。換言すれば、基板がシリコン系である場合、遷移金属層６の堆積ステップは、堆積させる遷移金属層６の厚さを決定する予備的ステップを含んでいてもよく、この厚さを決定するステップは、使用される遷移金属及び堆積温度の関数として、遷移金属層の将来の堆積の間のシリコンの遷移金属層６への第１の拡散距離を判定するステップと、将来の遷移金属層６の窒化のステップの間のシリコンの遷移金属層６への第２の拡散距離を判定するステップとを含む。堆積させる遷移金属層６の厚さは、遷移金属窒化物層の所望の厚さと、判定された第１及び第２の拡散距離から、将来、遷移金属層６に生じる遷移金属の珪化スライスの厚さとの関数である。
【００８８】
好ましくは、基板の支配的な結晶構造は、少なくとも基板１と遷移金属層６との間の界面における配向［１００］である。これによって、特に、製造コストが低下する。
【００８９】
基板１は、通常、遷移金属層６の堆積の前に予備処理することが好ましい。このために、方法は、遷移金属層６の堆積のステップの前に遷移金属層６が堆積される予定の基板１の表面を脱酸するステップを有していてもよい。具体的には、このシリコン表面の脱酸のステップは、化学的（ＨＦバス）又は物理的（基板１にバイアス張力を印加することによる表面のエッチング）に実行してもよい。これによって、特に、核生成層へ及び窒化ガリウムナノワイヤへの電子注入にとっての「絶縁性」バリアとなる生来的な酸化シリコン（ＳｉＯ２）層を除去することができる。
【００９０】
好ましくは、光電子デバイス（optoelectronic device）を形成するコンテキストにおいて、上述した成長方法を様々な実施形態で使用することができる。
【００９１】
このように、本発明は、特に、様々な具体例又は実施形態において、上述したような成長方法を実行するステップを含むデバイスを製造する方法にも関連する。
【００９２】
更に、製造方法は、基板１の反対側のナノワイヤ２の少なくとも１つの端部２ｂを第１のタイプに電気ドーピングするステップを含んでいてもよい。この第１のタイプとは、好ましくは、ｎ型のドーピングである。更に、方法は、基板１の反対側のナノワイヤ２の端部２ｂに、第１のタイプとは逆の第２のタイプに電気的にドーピングされた要素５を形成するステップを含む。このドーピングの第２のタイプは、好ましくは、ｐ型である。このように、ナノワイヤ２の端部２ｂと、この端部２ｂに形成されたドーピングされた要素５とは、光を出射するように意図されたダイオード接合を形成できる。この接合は、好ましくは、ホモ接合であり、すなわち、ナノワイヤ２及び関連するドーピングされた要素５は、同じ材料、例えば、窒化ガリウムに基づいている。また、ヘテロ接合を準備することもでき、例えば、ＺｎＯをｎ型ドープナノワイヤの形式で使用し、ＺｎＯに基づく量子井戸を追加し、電気的にｐ型ドーピングされたＧａＮで構成された要素９を使用することもできる。実際には、現在の技術では、ＺｎＯをｐ型ドーピングすることは難しい。
【００９３】
また、製造方法は、ナノワイヤ２と、第２のタイプに電気的にドーピングされた要素５との間の界面に位置する量子井戸を形成するステップを有していてもよい。
【００９４】
図６の実施形態の変形例では、窒化ステップは、第１の流量で窒化ガスを注入することによって、少なくとも部分的に第１の温度で実行される第１の窒化サブステップＥｎ１と、第２の流量で窒化ガスを注入することによって、少なくとも部分的に、第１の温度以上の第２の温度で実行される第２の窒化サブステップＥｎ２とを有し、第２の流量は、第１の流量と異なっていてもよい（異なっていなくてもよい、すなわち、第１の流量は、第２の流量と等しくてもよい）。
【００９５】
図６の変形例を図９に示す。図９に示すように、温度Ｔ１は、４００〜１０５０℃（又は１４００℃）であり、特に５００〜８００℃であり、好ましくは、６００℃である。
【００９６】
第１のサブステップＥｎ１は、処理を明瞭するために、２つのステップであるステップ１及びステップ２に分割される。
【００９７】
図９のステップ１では、温度がＴ１（すなわち、第１の温度）まで上昇することが観測される。キャリアガスは、Ｎ２、Ｎ２＋Ｈ２又はＨ２であり、好ましくは、Ｎ２である。注入される窒化ガスは、アンモニア（ＮＨ３）であってもよく、注入は、室温とＴ１との間の温度から開始してもよく、特に、２００℃以上から開始してもよい。室温からＴ１までの温度上昇傾斜は、１℃／分より大きく、特に好ましくは、１℃／秒である。このステップ１の間のアンモニアの流量は、１０×Ｖ／１８〜４０００×Ｖ／１８ｓｃｃｍ、特に、１２００×Ｖ／１８ｓｃｃｍであってもよい（Ｖは、チャンバの容積をリットルで表した値である）。また、窒素（ＮＨ３／Ｎ２）に対するアンモニアの流量の比は、包括的には、０．０００５〜１００％、好ましくは、０．００５５〜２２％、特に好ましくは、６．６％である。
【００９８】
図９のステップ２では、温度Ｔ１でアニーリングを行う。キャリアガスは、Ｎ２、Ｎ２＋Ｈ２又はＨ２であり、好ましくは、Ｎ２である。注入される窒化ガスは、アンモニア（ＮＨ３）であってもよい。アンモニアの流量は、１０×Ｖ／１８〜４０００×Ｖ／１８ｓｃｃｍ、特に、１２００×Ｖ／１８ｓｃｃｍであってもよい（Ｖは、チャンバの容積をリットルで表した値である）。また、窒素（ＮＨ３／Ｎ２）に対するアンモニアの流量の比は、包括的には、０．０００５〜１００％、好ましくは、０．００５５〜２２％、特に好ましくは、６．６％である。ＮＨ３の下でのアニーリング時間は、好ましくは、１秒以上、特に好ましくは、５〜３０分間である。
【００９９】
第２の窒化サブステップＥｎ２は、処理を明瞭するために、３つのステップであるステップ３、ステップ４及びステップ５に分割される。第２の温度Ｔ２は、好ましくは、４００〜１０５０℃（又は１４００℃）、より好ましくは、５００〜１０００℃、特に好ましくは、８００℃である。ステップ３では、温度がＴ２まで高められる（Ｔ１≠Ｔ２の場合、これ以外の場合は、方法は、直接ステップ４に進む）。キャリアガスは、Ｎ２、Ｎ２＋Ｈ２又はＨ２であり、好ましくは、Ｎ２である。注入される窒化ガスは、アンモニア（ＮＨ３）であってもよい。Ｔ１までの温度上昇傾斜は、１℃／分より大きく、特に好ましくは、１℃／秒である。アンモニアの流量は、１０×Ｖ／１８〜４０００×Ｖ／１８ｓｃｃｍ、特に、１２００×Ｖ／１８ｓｃｃｍであってもよい（Ｖは、チャンバの容積をリットルで表した値である）。また、窒素（ＮＨ３／Ｎ２）に対するアンモニアの流量の比は、包括的には、０．０００５〜１００％、好ましくは、０．００５５〜２２％、特に好ましくは、６．６％である。
【０１００】
ステップ４では、温度Ｔ２でアニーリングを行う。キャリアガスは、Ｎ２、Ｎ２＋Ｈ２又はＨ２であり、好ましくは、Ｎ２である。注入される窒化ガスは、アンモニア（ＮＨ３）であってもよい。アンモニアの流量は、１０×Ｖ／１８〜４０００×Ｖ／１８ｓｃｃｍ、特に、１２００×Ｖ／１８ｓｃｃｍであってもよい（Ｖは、チャンバの容積をリットルで表した値である）。また、窒素（ＮＨ３／Ｎ２）に対するアンモニアの流量の比は、包括的には、０．０００５〜１００％、好ましくは、０．００５５〜２２％、特に好ましくは、６．６％である。ＮＨ３の下でのアニーリング時間は、１秒以上、特に好ましくは、１〜３０分間である。
【０１０１】
ステップ５では、温度を下降させる。キャリアガスは、Ｎ２、Ｎ２＋Ｈ２又はＨ２であり、好ましくは、Ｎ２である。注入される窒化ガスは、アンモニア（ＮＨ３）であってもよい。Ｔ２から室温までの温度下降傾斜は、１℃／分より大きく、特に好ましくは、１℃／秒である。アンモニアの流量は、１０×Ｖ／１８〜４０００×Ｖ／１８ｓｃｃｍ、特に、１２００×Ｖ／１８ｓｃｃｍであってもよい（Ｖは、チャンバの容積をリットルで表した値である）。また、窒素（ＮＨ３／Ｎ２）に対するアンモニアの流量の比は、包括的には、０．０００５〜１００％、好ましくは、０．００５５〜２２％、特に好ましくは、６．６％である。
【０１０２】
図９に示すこの変形例では、窒化ステップは、５０〜８００ｍｂａｒ、特に、１００ｍｂａｒの圧力に調整された窒化チャンバで行ってもよく、ナノワイヤ（２）の成長ステップは、第２の窒化サブステップ（Ｅｎ２）の後に実行してもよく、第２の窒化サブステップ（Ｅｎ２）の間に開始してもよい。
【０１０３】
図６に関連するステップは、好ましくは、遷移金属がＴａである場合に実行される（この場合、窒化ステップの間の第１の温度は、第２の温度より高いことが好ましい）。具体的には、この材料については、図９の変形例に比べて、得られるナノワイヤの品質（垂直度、形状の均一性）が大幅に改善される。逆に、同様の理由によって、図９の変形例は、特に、Ｚｒ、Ｈｆ又はＮｂ系の遷移金属を窒化する必要がある場合に適用される（この場合、窒化ステップの間の第１の温度は、第２の温度より低いことが好ましい）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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