(57)【要約】ナノワイヤ（１０４）を製造する方法が開示され、この方法によれば、ナノワイヤは交流の電流密度による半導体基板（１０）の陽極エッチング［anodic etching］により準備されて、異なる直径の第１領域（４）と第２領域（５）を作成する。その後、これらの直径は、望ましくは反復される酸化とエッチングにより減少される。最終的には、ナノワイヤ（１０４）は超音波振動による分散により分散されて、これを介して結合されたナノワイヤは実質的に均一の長さの個別のナノワイヤへと分裂する。ナノワイヤはその後、適切な材料、例えば発光性の材料の表層を伴って提供されても良い。
2006507133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体材料からのナノワイヤを製造する方法であって、
半導体材料から形成された基板の表面に、略々均一のピッチを有する開口を有するパターン化されたエッチングマスクを準備し、
前記エッチングマスクと共に前記基板を、半導体基板のための液状のエッチング液に配置し、
陽極エッチングすることにより、前記エッチングマスクの前記開口のピッチに対応するピッチで、実質的に平行な微細空孔を形成し、この空孔の形成は前記空孔の直径が少なくとも前記空孔の前記ピッチと同じ程度の大きさになるような電流密度で行なわれ、これにより、ナノワイヤが形成され、
前記ナノワイヤの表面がエッチングにより除去されると直ぐにこの表面を酸化し、
振動により前記表面からナノワイヤを除去するステップを備える方法において、
前記陽極エッチングは第１の時間区分と第２の時間区分で実行され、これらの区分は前記ナノワイヤの第１および第２の区間に対応し、エッチングは、前記第１の区間よりも電流密度のより高い前記第２の区間で始まり、前記ナノワイヤが前記第２の区間よりもより大きい直径を前記第１の区間が有するように行なわれ、その結果として、除去に基づいて前記ナノワイヤを折り取ることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記除去は、前記ナノワイヤの分散が形成されている槽の中で行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ナノワイヤの前記表面の酸化と除去のステップは、複数の回数繰り返されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記陽極エッチングは、複数の交代する第１および第２の時間区分の間に行なわれているので、前記ナノワイヤの異なる長さで交互になる第１および第２の複数の区間を形成することを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の方法。
【請求項５】
前記ナノワイヤは、前記分散における所望の材料の層と共に提供されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記所望の時亜量はゾル−ゲル法によって提供されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記材料は、発光着色剤が結合された二酸化シリコンである請求項５または請求項６の何れかに記載の方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７の何れかに記載の方法により取得可能な分散剤内の半導体材料のナノワイヤの分散。
【請求項９】
ナノワイヤが所望材料の表層を備えて提供される分散剤内の半導体材料のナノワイヤの分散。
【請求項１０】
前記ワイヤの長さは、０．３ないし１μｍの間の範囲内にあることを特徴とする請求項８または請求項９の何れかに記載の分散。
【請求項１１】
前記ワイヤの前記長さは誤差許容範囲内で均一であることを特徴とする請求項９に記載の分散。
【請求項１２】
基板上にナノワイヤと共に提供される装置を製造する方法であって、この方法におけるナノワイヤの分散は基板上に提供され、請求項７ないし請求項１０の何れかに記載の前記分散が前記基板上で提供されることを特徴とする方法。
【請求項１３】
ナノワイヤが分散され、該ナノワイヤは予め定義された長さの分布を有する層を備える電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、請求項１の特徴前提部分におけるステップを備える半導体材料からのナノワイヤ［nanowires―極微小ワイヤ―］の製造方法に関する。  
この発明はまた、分散剤内の半導体材料のナノワイヤの分散に関する。  
この発明はさらに、基板上にナノワイヤを備えて提供される装置の製造方法であって、ナノワイヤの分散が基板上に提供された方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような方法は、２００２年３月９〜１６日のＪ・ヴァン・デン・メーラカ［J. van den Meerakker］の多孔性半導体のプロセスから周知である。ナノワイヤは周知の方法で半導体基板から陽極エッチングされる。１０億（１０９）より多いナノワイヤは、製造可能であり、その結果、およそ２０分の期間である。およそ３０ｎｍの直径が可能なものとして見出され、これに対してナノワイヤの長さとしては１００μｍの値が実現可能であろう。可能な酸化ステップおよびそれに続くエッチングステップの後に、ナノワイヤは、超音波振動により基板から除去可能である。
【０００３】
特に、もしもナノワイヤが１００μｍよりも短い不充分な長さを有して形成されるならば、ナノワイヤは均一の長さを不充分に有していることは周知の方法の欠点である。
【発明の概要】
【０００４】
したがって、この発明の目的は、所定の誤差許容範囲内で実質的に均一な長さを有してナノワイヤが得られる冒頭の段落で説明された種類の方法を提供することにある。
【０００５】
この目的は、陽極エッチングが第１の時間区分および第２の時間区分で実行され、これらの時間区分はナノワイヤの第１および第２の区間に沿って対応しているので、エッチングは第１の期間における電流密度よりも高い第２の区間の電流密度で実行されており、これにより、形成されたナノワイヤは、第２の区間よりも第１の区間の方がより大きい直径を有し、その結果、ナノワイヤは除去に基づき第２の区間で切り出されるものであり、除去は僕微小ワイヤの分散が形成される槽内で行なわれている。
【０００６】
この発明による方法は、誤差許容範囲内の実質的に均一な長さを有するナノワイヤの分散を形成する。この方法は、エッチングされた微細孔が基板の表面に関してある深さでより広くなるという事実に基づいている。これは、ナノワイヤにおける特定の部分に、細くされた部分が形成されるということを意味している。その後、その表面が酸化を介して除去される。ここで意外にも、この層が、他の部分―すなわち第１領域―よりも実質的にはより薄くない、狭窄領域―すなわち第２領域―で除去されることが分かった。換言すれば、狭窄領域がさらに一層より薄くなるので、切断点を形成する。ナノワイヤを有する基板が、好ましくは超音波により、振動させられると、いまナノワイヤは、切断点で切れるであろう。ナノワイヤは、このようにして、誤差許容範囲内で実質的に均一である長さをもって形成される。この誤差許容範囲は特に、第２の限界［margin］の長さに依存する。陽極エッチングによるナノワイヤを製造するための技術は、この出願の先行技術ではなく、参考のためにこの明細書の中に組み入れられるべき、公開された欧州特許出願ＥＰ０２０７５９５０．２の出願の中により詳細に説明されている。
【０００７】
もしもナノワイヤの酸化および除去のステップが多数の回数繰り返されるならば、好都合である。良い結果は、とりわけ酸化およびエッチングの４段階の周期により得られる。ナノワイヤの最終の厚さは、この結果として良好に調整されるべきものとして考えられる。
【０００８】
好都合な実施形態において、陽極エッチングは複数の交互の第１および第２の時間区分の間に実行されて、その結果、ナノワイヤの長さに沿って交互になる複数の第１および第２の領域を形成する。この実施形態の長所は、より多数のナノワイヤが形成可能であることである。この実施形態のより重要な長所は、１つ１つのステップのために表面で新たなマスクを提供する必要なしにこの実施形態が実行可能であることである。更なる長所は、分散は異なる長さの制限された数を有するナノワイヤと共に準備可能であることである。
【０００９】
５μｍよりも小さい長さ、より好ましくは、およそ３μｍよりも小さい長さで、ナノワイヤの分散を準備することは好都合である。０．３ないし１．０μｍの間の長さを有するナノワイヤによる分散は特に好都合である。これらの分散の長所は、徐々に増大するそれらの安定性である。およそ５μｍの長さを有するナノワイヤは、分解防止剤［stabilizing agent―安定剤―］により安定化されないで、およそ１時間の間は分散における安定を保持するものと考えられる。これは、もしも分散が回転すること、印刷することまたは同等の技術により表面上にナノワイヤを提供するために用いられるならば、実際面では充分に満足できるものである。より短いナノワイヤ、特に最長でも１μｍを有するくらいに短いナノワイヤは、コロイド状に［colloidally―膠様に・にかわ状に―］安定な分散を形成している。もしも分散が層として、特に液晶材料に類似した適用例として提供されるならば、このような分散は望ましいものである。
【００１０】
基板の材料は、とりわけガリウム砒素（ＧａＡｓ）、シリコン（Ｓｉ）インジウム燐（ＩｎＰ）または、何れか別のIII−ＶまたはII−IV型半導体であっても良い。シリコン（Ｓｉ）の場合、不純物添加［doping］がｎ型またはｐ型の何れであっても良い。露光［exposure］は特に第２の表面、すなわち、ｎ型の不純物添加の場合、エッチングマスクから離れて直面する面の上で行なわれる。これは、ｐ型の副層がこの第２の表面に現れているならば必要ない。もしもシリコン（Ｓｉ）が用いられるならば、この表面は好ましくは（１００）結晶面に現れる。したがって、前エッチングによりピラミッド状のギザギザを加工することが可能となる。これらのギザギザの加工は、例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）のエッチング溶液で行なわれる。（１１１）方向のエッチングは実質的に生じないので、ピラミッド状の形状が生じることになる。
【００１１】
さらに興味のある実施形態において、ナノワイヤには、分散の中の所望の材料の層が提供される。ナノワイヤは、表面の溶解から提供可能であると共に、これにより、所望の機能的な特性を提供可能なようにして準備される。この発明に係る方法により得ることができるナノワイヤは、概略では直方体と円筒形の間の中間にある形状を有している。これは、それらの容積に対して比較的大きな表面領域を有しており、これは有利に用いられるであろうことを意味している。
【００１２】
このようにして得られたナノワイヤは、球体に比較される大きな表面の面積の長所を有している。金のナノワイヤに比較して、半導体材料とりわけシリコンのナノワイヤは、低コストおよびプロセスの容易性の長所を有している。ナノワイヤは、好ましくは水やエタノールのような単純な溶剤に基づいて、安定した分散の中にそれらが現れている層としての材料の供給における長所を有する。したがって、表面の上への材料の供給は、健康上または環境的な危険を提示しない。ナノワイヤは、多数の均一な寸法の本体が利用できると共にそれらが良好な接着性を有する結晶においても長所を有する。
【００１３】
所望の材料の層は、好ましくはゾル−ゲル法に提供される。代替的に、この層は、塩がナノワイヤの表面に堆積させられるべきであり、この塩はその溶解度積を超過して濃度において分散へと導かれるように提供されても良い。したがって、ナノワイヤは、結晶化の原子核として、または、選択的な吸着のための本体として等しく良好に役だっても良い。
【００１４】
もしも材料が、例えば発光性のグループを備えているならば、対象物の表面には、被膜プロセスにおける発光性の粒子が提供されても良い。発光は、構造がその表面に提供されたパターンの中で実現されても良い。もしも磁性材料が提供されるならば、媒体の磁性感受性は一層向上させられることが可能となる。媒体の光学的または電気的な属性もまた、この発明による適切な材料の表面の層を伴うナノワイヤの仕様を通じて調整されても良い。
【００１５】
好ましい実施形態において、材料は、ゾル−ゲル法で提供される。特に好適な変形例は、化学的に層に結合されている、着色剤―例えばイソチオシアン酸塩のような―を有する、テトラ・エトキシル・オーソシリケイト（ＴＥＯＳ―TetraEthoxyOrthoSilicate―）によるシリコン酸化膜の提供である。このような着色剤をシリカ粒子へ結合することは、それ自体はファン・ブラーデレン［van Blaaderen］およびVrij, ラングミュラ［Langmuir］８（１９９２）、２９２１−２９３１から周知である。これは、特にイソチオシアン酸塩のアルコキシシアン、例えば（３−アミノプロピル）−トライソオキシシラン、への結合を介して行なわれ、すぐに、反応生成物がＴＥＯＳ溶液に加えられる。このＴＥＯＳはその後、分散と溶け合うことになる。
【００１６】
この発明の第２の目的は、半導体材料のナノワイヤの分散を提供することにあり、この分散は通常の技術により基板の上に提供可能である。この目的は、このような分散がこの発明による方法により得られることで、達成される。
【００１７】
この発明の他の目的は、通常の技術により所望の材料が表面上に提供可能である手段により分散と溶解を提供することにある。この目的は、分散剤の中の半導体材料のナノワイヤの分散で達成され、このナノワイヤは所望の材料の表面の層と共に提供される。この分散の第１の長所は、この分散はまた、凹凸のある表面または何れか他の方法で非平面的である表面に非常に適していることである。このような表面は、薄膜技術を用いて部分的に被覆されていないままの可能性があり、これに対して、この発明による分散に対してはこの幾分はより粗い点で一貫性があるので、適度な分散が提供される。この分散の第２の長所は、所望の材料がまた、粘り気のあるまたは硬化［cure―加硫する―］されても、粘り気のないまたは硬化されなくても良い表面上のまたは分散の中でこのようにして提供されるということであり、この表面に対しては、原理的には所望の材料が不充分な粘着性を有しており、またはこの分散の中においては、それは全くないかあるいは不充分に安定している。ここで、ナノワイヤは、実際には、非常に小さい運搬装置本体であり、この本体に向けて所望の材料が吸着される。分散の第３の長所は、構成要素のナノワイヤが比較的、特に球体と比較して大きな表面の面積を有している。
【００１８】
好ましい結果は、ナノワイヤが０．３と１．０μｍの間の長さを有する分散で得られ、この長さはよりこのましくは所定の誤差許容範囲内で均一化される。このような分散は、更なる分解防止剤を用いないでも安定している。これは特に、分散剤が除去されず、ナノワイヤが表面に粘着しない適用例に関連がある。このような適用例は、特に印加される電圧または供給される電流における変化により制御される光学的な効果を引き起こすための液晶材料に類似するものである。この場合、分散はその上に、ナノワイヤの切り換え動作を最も効果的にできる手段により、所望の濃度の塩を含むであろう。半導体材料としてのシリコン（Ｓｉ）のナノワイヤは、それらが高い屈折率を有しているので、この目的に特に適している。ナノワイヤは、その表面にＳｉＯ２の表面の層が提供されるような適用例のために好ましくは用いられ、これはおそらく変形されて、ゾル−ゲル法でナノワイヤ上に提供される。Ｂ．ファン・デル・ツァンデ他［B. van der Zande et al.］のＪ．フィス．ケム．Ｂ．１０３［J. Phys. Chem. ―物理・化学ジャーナル―B, 103］（１９９９）、５７５４−５７６０頁の記載から周知のように、比較できる金（Ａｕ）のナノワイヤの分散と比較すると、表面の層を備える半導体材料のナノワイヤの長所は、それらがより容易に得ることができ、結果としての分散も簡単な方法で最も効果的で安定していることである。
【００１９】
用いられる分散剤は、例えばエタノール、水および他のアルコールまたはアルコキシアルコールのような有用な物質であっても良い。コロイド溶液用安定剤が加えられても良い。
【００２０】
この発明の第３の目的は、ナノワイヤの分散が表面に提供される装置を製造する方法を提供することにある。この目的は、この発明による半導体材料のナノワイヤの分散の中の１つが提供されて達成される。
【００２１】
ナノワイヤの分散と堆積の供給の後に、分散剤は、洗浄処理とそれに続く蒸発により除去されても良い。他の可能性は、分散が保存されること、または、流体の槽内に供給されることである。分散はあるいは、この分散をあんていさせ、または、ナノワイヤと共に溶着される、機能要素を含んでいても良い。
【００２２】
第１の変形において、この装置は、トランジスタ、映像表示素子、センサ、または、受動素子を備える電子装置であり、この装置において、ナノワイヤまたはナノワイヤの分散は、素子における能動層、すなわち、半導体の層または電気光学層を形成する。したがってこの方法の長所は、この能動層が溶解から提供可能であることである。
【００２３】
第２の変形において、提供された後のナノワイヤは、装置の表面の層内に現れている。例としては、被膜、包装材料、その他同種類のものがある。この発明による極微細ワイヤはこのような被膜に機能性を組み込む可能性を提示している。ここで、この発明によるナノワイヤの長所は、第１にそれらの比較的大きな表面の面積であり、第２にそれらの製造の簡単さであり、第３に材料の化学的安定性であり、第４に長さの均一性である。上述の例は、球状その他の通常は処理用に移動可能な目的物である発光材料の表面の層を備えるナノワイヤの実施例である。他の例は、いわゆる集積回路の防護被膜内でのナノワイヤの使用である。これらの被膜は、このような回路を開くことが可能であり、広く認められた変更の後に、再び被覆されて使用されることが可能である。この防護被膜は、この目的のために、不透明で化学的に不活性であるべきである。好ましくは、被膜を提供するためにゾル−ゲル技術が用いられ、より好ましくは、ゾル−ゲル溶液は、構成要素としての単一のリン酸アルミニウムを含んでいる。さらに、これは、不均一二分酸されたキャパシタンスまたは磁化率を提供する分散された粒子を好ましくは備えている。この発明による分散は、このために高度に安定しており、特に、異なる長さのおよび異なる表面の層を備えるナノワイヤがもしも分散の中に現れたときは安定している。したがって、結果としての装置は、請求項１３に定義されたような電子装置である。例えば、この層は表面の層、活性化層またが防護被膜であっても良い。この長さの分散は、１つまたはそれ以上の離散した長さ、または適切な分布を含んでいても良い。
【００２４】
この発明による分散を準備する方法、分散それ自体、および装置を製造する方法についてのこれらおよびその他の構成が、添付図面を参照しながら、より詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
同一の構成要素は、図中で同一の符号を与えられている。図面はその縮尺においては真実ではなく、単に例を示すだけである。この技術分野における熟練者達にとって明瞭であろうように、代替的な実施形態は、請求項の保護の範囲内で考えられる。
【００２６】
図１は、この発明による方法を実行するための配置２０を概略的に示している。この配置２０は、陰極（カソード）２１と陽極（アノード）２２が設けられたエッチング槽２５と、これらの電極と相互に接続された電流源２６とを備える。陰極２１は、この例においては、１９６ｃｍ２の表面の面積を有するプラチナ（Ｐｔ）プレートである。陽極２２は、プラチナ（Ｐｔ）ガーゼ［gauze］として構成され、なぜならこれが光を散乱させて伝達させるからである。この配置はさらに、半導体基板１０が位置決めされた電気分解（電解）セル２４を備えている。ｎ型の不純物添加を備えるシリコン（Ｓｉ）の半導体基板が用いられるならば、光源２３がスイッチオンされる。この光源２３は、好ましくはタングステン・ハロゲンランプが用いられる。エッチング槽２５は、水の中に、エタノール（０〜３０Ｍ）、フッ化水素（ＨＦ）（１〜１０Ｍ）、臭化セチル・トリメチル・クロライド（ＣＴＡＣ―cetyl-trimethyl-ammonium-chloride―，０〜０．０２Ｍ）の溶液である。エッチング槽２５は、容積７．９リットル（ｌ）を有する。溶液は、１℃の範囲内で一定の槽の温度を維持するサーモスタットを介してポンプにより注入される。この温度は、０〜６０℃の範囲内で設定される。電解セル２４は、基板１０、ポリプロピレンのチャンバ、および光を伝送するポリカーボネートのプレートにより制限されている。０．１３Ｍの硫酸カリウム（Ｋ２ＳＯ４）の溶液がセル内にある。陽極２２と陰極２１との間の電位差は、具体的には３０Ｖのオーダであり、電流密度は、１０〜３００ｍＡ／ｃｍ２のオーダである。この陽極２２は、硫酸カリウム（Ｋ２ＳＯ４）の溶液の中で電気的な状態を介して基板１０に接続される。
【００２７】
図２は、ナノワイヤ１０４を製造する方法の３つのステージにおける基板１０を概略的に示している。この基板１０は、主表面１と、この主表面１に離れて対面すると共に好ましくは面１に実質的に平行な第２面２を備える。パターン化されたエッチングマスクは、前記表面１の上に提供される。基板１０は、この表面１から食刻（エッチング）される。この目的を達するため、半導体基板１０は、その主表面１が水、エタノール、フッ化水素、臭化セチル・トリメチル・クロライド（ＣＴＡＣ）のエッチング槽２５内に、その第２の表面２が電解セル２４の硫酸カリウム（Ｋ２ＳＯ４）の溶液内にある（図２には、エッチング槽と電解セルは示されていない）。導電性の硫酸カリウムの溶液は、陽極と基板１０の第２の表面との間の電気的導電接続を提供する。基板１０は、特定の抵抗値１０〜３０Ω．ｃｍに対応しておよそ１０１５atoms／ｃｍ３の濃度で、表面１にｐ型不純物を添加される。ドーパント（微量の添加物）はボロン（Ｂ）が用いられる。良い結果はまた、１０００Ω．ｃｍ以上のより高い特定の抵抗値による他の実験でも得られた。半導体基板１０の背面２は、ボロンＢ（ドーピングレベルが１０２０atoms／ｃｍ３より高い）で強く不純物添加される。基板１０の第２面２の導電性をさらに改善させるために、導電層は、例えばアルミニウム（Ａｌ）により提供されても良い。
【００２８】
図２Ａは、欠刻［indentation―凹み・ギザギザ―］１５が主表面１に与えられた後の、基板１０を示している。この欠刻１５は、予め提供されたパターン化されたエッチングマスク内の開口部から形成される。エッチングマスクは以下のようにして製造される：１４０ｎｍの厚さの窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）の層およびフォトレジストが基板１０の上にその順番通りに設けられる。前記フォトレジストは、１．５μｍの直径の孔のあるマスクを介して局部的に露光される。開口部のピッチ１２は、３．５μｍである。このピッチは、相互に隣接する２つの開口部の中心の間の距離として定義される。フォトレジストは露光された位置関係で分離されるので、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）が露出されるようになる。この窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）は、好ましくは高濃度で、オルトリン酸（Ｈ３ＰＯ４）の溶液で食刻される。したがって、フォトレジストは、酸素プラズマ内で除去される。半導体基板１０は、８．８Ｍの水酸化カリウムＫＯＨ槽内に７０℃で８分間だけ配置される。したがって、ＫＯＨ槽は、高速の（１００）結晶方向でシリコンＳｉの半導体基板１０を食刻し、これに対して緩慢な（１１１）結晶方向は実質的に影響を及ぼされないままである。このようにして、１０億（１０９）を超えるピラミッド形状の実質的に同一の形状の先のとがった欠刻１５は１５０ｍｍの直径を有する半導体基板１０の主表面１に画定される。六角形状の格子のパターンはこのようにして形成される。
【００２９】
図２Ｂは、陽極エッチングの期間の後の基板１０を示している。温度、フッ化水素ＨＦの濃度、および、印加された電位は、電流密度がピーク電流密度Ｉｐｓの９０％よりも大きいエッチング処理のために設定される。これは例えば６０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で、３．０Ｍのフッ化水素ＨＦ濃度および３０℃の温度を有する槽内での場合である。エッチングは、第１位相で異方性をもって行なわれる。
【００３０】
図２Ｃは、６５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度の第１の期間と、１００ｍＡ／ｃｍ２の電流密度の第２の期間と、でエッチングが行なわれた後の、更なるステージにおける半導体基板を示している。第１および第２の期間におけるこのエッチングは、その後、多数の回数繰り返される。この結果は、第１の直径を有する第１領域４と第２の直径を有す留第２領域５を備えて、微細孔が重なり合った後に、相互に結合されたナノワイヤ１０４が得られることになる。第２の直径は、第１の直径よりも小さい。この例における第１領域４は、５μｍの長さを有し、第２領域５は、１．０μｍの長さである。しかしながら、これらの長さは、所望により調整されても良い。調整は、エッチング時間の選択を通して行なわれる。より大きな均一性は、第１および第２領域４，５の長さの割合が増加することにより得られる。ナノワイヤ１０４の長さは、およそ０．２ないし１０μｍの間の所望の長さに設定可能であり、さらにより長くても良い。第２領域は、およそ０．１ないし１．０ミクロンの間にあるように選択される。調整は、エッチング時間の選択を通して行なわれる。しかしながら、ここでの改善は、電流密度の変化の最適化と自動化を通して依然として行なわれることができる。
【００３１】
図２Ｄは、ナノワイヤ１０４がエッチングに引き続く酸化により除去された後に、再びの更なるステージにおける半導体基板１０を示している。酸化は、およそ１５分間９５０℃で加熱することにより行なわれた。エッチングは、３．７５Ｍのフッ化水素ＨＦ溶液内でナノワイヤを浸すことにより行なわれた。ナノワイヤの最初の直径が数百ナノメータであった、この例において、これは、１ステップにつき１００から１５０ｎｍ薄くする結果となる。４つの酸化およびエッチングステップの全体が行なわれた。ナノワイヤ１０４の第１領域４および第２領域５の結果としての厚さｄ（ナノメータで）は、多数のステップｎの関数として図３に示される。他の実験においては、２００ｎｍよりも薄い厚さや、さらに５０ｎｍよりも薄い厚さを有するナノワイヤは、酸化およびエッチングの間の電流密度における増加およびより好ましい設定を通して得られた。
【００３２】
図２Ｅは、相互に結合されたナノワイヤ１０４の分散５０を示している。ナノワイヤ１０４は、超音波振動により半導体基板（ここでは図示されない）から引き離された。分散５０は、分散剤としてエタノールまたはエタノールと水の混合液を含んでいる。
【００３３】
図２Ｆは、相互に結合されたナノワイヤ１０４が互いに引き離された後の分散５０を示している。これは、超音波振動処理がおよそ３０分間続けられたことにより実現された。最初の実験の結果としてのナノワイヤ１０４は、長さおよび直径の両方で、および２５％の多分散度を示した。
【００３４】
アンモニアおよびテトラ・エトキシ・オーソシリケート（ＴＥＯＳ―tetra-ethoxy-orthosilicate―）が分散に加えられて、６．０Ｍの水、１．０Ｍのアンモニア、および、０．１５ＭのＴＥＯＳが得られるまで、このようにして得た。この分散は、およそ１時間の間、室温で引き続いて掻き回された。その後、分散剤がフィルタを介して除去され、すると直ぐに残留物―ナノワイヤが水およびエタノールの混合液の中に再び分散される。これは、結果として二酸化シリコンＳｉＯ２の表面層に提供されるナノワイヤである。この表面層は５０〜１００ｎｍの厚さを有する。これは、もしも結合されたナノワイヤが基板から切り離される前に簡単に酸化されるのならばこの方法を最適化するために好都合のように見え、これにより、薄い酸化膜が予め形成される。もしも発光性の表面層が望まれるのならば、変形されたエトキシシリケート（エトキシル基を含むケイ酸塩）がまた、分散へ加えられる。結果としての分散は、周知のやり方で基板の上に提供される。
【００３５】
図４は、装置、この場合薄膜トランジスタ１００の実施形態の概略的な切断面図である。ソース電極１０１およびドレイン電極１０２は、ポリイミド基板１１０の上に設けられている。電極１０１，１０３は、例えば金（Ａｕ）であり、リソグラフィ（パターン描画）的に画定される。電極１０１，１０２は、好ましくは低い誘電率を有する誘電体を備えるチャネル１０５により相互に分離されている。適している材料は、とりわけ２酸化シリコン、ヒドロゲン（水素の）およびメチルセルシスキオキサン、多孔質シリカ、シルク（ＳｉＬＫ）、およびベンゾシクロブタンである。この材料の選択はまた、基板の選択にも依存する。電極１０２，１０２の表面１１１とチャネル１０５は平面化され、故に、ナノワイヤ１０４は実質的に平面的な表面１１１の上にある。ナノワイヤ１０４は固着されて、ナノワイヤを含む分散の溶滴が、電圧が印加されている間だけ、表面１１１に上に準備されるように揃えられる。ナノワイヤ１０４は、周波数１ｋＨｚ出２５Ｖよりも大きく印加されたＡＣ電圧により配列された。ゲート電極１０３をナノワイヤ１０４から分離する誘電層１０６はナノワイヤ１０４の上にある。代替的に、この配列はチャネルを伴う型［mold］が表面１１１の上に提供され、全体の組立部［assembly］がナノワイヤの分散が含まれる槽内に位置決めされるようにして行なわれる。圧力の差により流れが誘発されて、ナノワイヤは型のチャネル内に吸い込まれる。これは、整列されたナノワイヤの位置決めへと繋がっていく。
【００３６】
この技術分野における熟練者にとって明白となるように、電子装置は好ましくは、所望のパターンに相互に接続されて回路を形成する多数の半導体素子１００を備えている。多数のナノワイヤが単一の半導体素子１００内にあっても良く、種々の材料が、薄膜トランジスタの技術分野における熟練者にとって周知のように、基板１１０，電極１０１，１０２，１０３および誘電層１０５，１０６のために選択されても良いことは注目される。さらに、この発明によるナノワイヤの分散がまた、類似のやり方により実行されるであろうが、この技術分野の熟練者にとって周知の、異なる基板、電極および保護層を備える異なる装置のために用いられても良いことも注目される。
【００３７】
要約すれば、ナノワイヤを製造する方法は、ナノワイヤが交流電流密度により半導体基板を陽極エッチングを介して準備されることによって、提供されている。異なる直径の第１，第２領域は、これによりナノワイヤ内に形成される。最後に、ナノワイヤは、超音波振動により分散の中へと分散され、この振動は結合されたナノワイヤを実質的に均一な長さの個別のワイヤへと切り離させる。このナノワイヤは、例えば発光性の材料のような所望の材料の表面層により実質的に提供されても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この方法を実行できる構成を線図的に示す説明図である。
【図２】この方法に適用される半導体基板の詳細な説明図である。
【図３】この方法の第１実施形態における多数の酸化およびエッチング工程の機能としてのナノワイヤの直径ｄが描かれたグラフである。
【図４】この発明による電子装置の断面図である。
【図１】
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【図４】
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【図３】
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【国際調査報告】
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