DE112008001153T5 - Verfahren zum Bilden einer Halbleiterstruktur - Google Patents

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Abstract

Verfahren mit:
Aufbringen einer Trägerflüssigkeit auf ein Substrat, wobei die Trägerflüssigkeit Nanopartikel trägt;
Manipulieren der Positionen einer Vielzahl der Nanopartikel in der Trägerflüssigkeit durch Anlegen eines elektrischen Feldes;
Entfernen der Trägerflüssigkeit von dem Substrat, um die Nanopartikel auf dem Substrat zu lassen; und
Sintern der Nanopartikel, um einen Bereich zu bilden.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bilden einer Halbleiterstruktur auf einem Substrat, insbesondere, aber nicht ausschließlich auf ein Verfahren zum Bilden einer Halbleiternanoskalenstruktur auf einem Substrat unter Verwendung eines Trägerflüssigkeitsaufbringprozesses.
  • Hintergrund
  • Die Herstellung von Halbleitergeräten unter Verwendung von Drucktechniken stellt eine potenziell preiswerte Einrichtung zum Produzieren von komplexen Halbleiterschaltungen bereit. Dieser Typ von Halbleiterherstellung verspricht sowohl die Verwendung von Halbleiterschaltungen auf viele neue Anwendungen auszudehnen, als auch eine Alternative zu herkömmlichen Silizium basierten Herstellprozessen bereitzustellen.
  • Halbleiter, die durch Drucktechniken hergestellt werden, haben einen Vorteil gegenüber herkömmlichem Silizium basierten Halbleitern darin, dass sie zusätzlich zu geringeren Herstellungskosten nicht die inhärente Starrheit von Silizium basisierten Halbleitern besitzen. Deswegen können gedruckte Halbleiter auf einer größeren Vielfalt von Substraten gebildet werden einschließlich, zum Beispiel Kleidung, Nahrungsetiketten und Spielzeugen.
  • Jedoch wurden gedruckte Halbleitergeräte bis jetzt nur bis auf eine Mikrometerskala reduziert und sind deswegen beträchtlich größer als die Nanometerskala von ihren Siliziumgegenstücken. Dieses Skalenlimit der gedruckten Halbleitergeräte reduziert überaus die Anzahl von Anwendungen, für die sie möglicherweise benutzt werden können. Zum Beispiel sind gedruckte Halbleitergeräte einer Mikrometerskala nicht geeignet für eine Verwendung in Mikroprozessoren und Signalverarbeitungsschaltungen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt mit Aufbringen einer Trägerflüssigkeit auf ein Substrat, wobei die Trägerflüssigkeit Nanopartikel trägt, Manipulieren der Positionen einer Vielzahl der Nanopartikel in der Trägerflüssigkeit durch Anlegen eines elektrischen Feldes, Entfernen der Trägerflüssigkeit von dem Substrat, um die Nanopartikel auf dem Substrat zu lassen und Sintern der Nanopartikel, um einen Bereich zu bilden.
  • Das Aufbringen der Trägerflüssigkeit kann ein Drucken der Trägerflüssigkeit auf das Substrat aufweisen.
  • Das Drucken der Trägerflüssigkeit kann ein Drucken der Trägerflüssigkeit unter Verwendung eines Tintenstrahldruckprozesses aufweisen.
  • Das elektrische Feld kann ein nicht gleichförmiges elektrisches Feld aufweisen.
  • Das Entfernen der Trägerflüssigkeit kann ein Verdampfen der Trägerflüssigkeit durch ein einer Wärmequelle Aussetzen der Trägerflüssigkeit aufweisen.
  • Das Entfernen der Trägerflüssigkeit kann ein Verdampfen der Trägerflüssigkeit durch ein einer Infrarotstrahlungsquelle Aussetzen der Trägerflüssigkeit aufweisen.
  • Das Entfernen der Trägerflüssigkeit kann ein Verdampfen der Trägerflüssigkeit durch ein einer Mikrowellenstrahlungsquelle Aussetzen der Trägerflüssigkeit aufweisen.
  • Das Entfernen der Trägerflüssigkeit kann ein Verdampfen der Trägerflüssigkeit durch ein einer elektrischen Feldquelle Aussetzen der Trägerflüssigkeit aufweisen.
  • Das Sintern der Nanopartikel kann ein einer Wärmequelle Aussetzen der Nanopartikel aufweisen.
  • Das Sintern der Nanopartikel kann ein einer Infrarotstrahlungsquelle Aussetzen der Nanopartikel aufweisen.
  • Das Sintern der Nanopartikel kann ein einer Ultraviolettstrahlungsquelle Aussetzen der Nanopartikel aufweisen.
  • Das Sintern der Nanopartikel kann ein einer Mikrowellenstrahlungsquelle Aussetzen der Nanopartikel aufweisen.
  • Das Sintern der Nanopartikel kann ein einer elektrischen Feldquelle Aussetzen der Nanopartikel aufweisen.
  • Dem Aufbringen der Trägerflüssigkeit auf das Substrat kann ein Aufbringen einer Schutzbeschichtung auf eine Vielzahl der Nanopartikel vorhergehen, wobei die Schutzbeschichtung die dielektrischen Eigenschaften der Nanopartikel beeinflusst.
  • Das Aufbringen der Schutzbeschichtung kann ein Aufbringen einer Latexschicht aufweisen.
  • Das Entfernen der Trägerflüssigkeit kann ferner ein Entfernen der Schutzschicht von den Nanopartikeln aufweisen.
  • Das Entfernen der Schutzschicht kann ein Verdampfen der Schutzschicht durch ein einer Energiequelle Aussetzen der beschichteten Nanopartikel aufweisen.
  • Das Manipulieren der Positionen der Nanopartikel kann ein Erzeugen eines dielektrophoretischen Effekts auf die Nanopartikel aufweisen.
  • Das Verfahren kann ferner ein Steuern der Temperatur des Substrats während des Schritts des Aufbringens der Trägerflüssigkeit auf das Substrat aufweisen, so dass die Trägerflüssigkeit im Wesentlichen gefroren wird.
  • Die Nanopartikel können Halbleiternanopartikel aufweisen.
  • Die Nanopartikel können n-dotierte Nanopartikel aufweisen, und das Sintern der n-dotierten Nanopartikel kann ein Bilden eines halbleitenden n-Bereichs aufweisen.
  • Die Nanopartikel können p-dotierte Nanopartikel aufweisen, und das Sintern der p-dotierten Nanopartikel kann ein Bilden eines halbleitenden p-Bereichs aufweisen.
  • Die Nanopartikel können n-dotierte Nanopartikel und p-dotierte Nanopartikel aufweisen, und das Sintern der Nanopartikel kann ein Bilden eines halbleitenden n-Bereichs und eines halbleitenden p-Bereichs aufweisen.
  • Das Verfahren kann ein Sintern der n-dotierten Nanopartikel während eines von dem der p-dotierten Nanopartikel getrennten Zeitintervalls enthalten, und ein Sintern der n-dotierten Nanopartikel bei einer anderen Temperatur als der der p-dotierten Nanopartikel.
  • Das Verfahren kann ferner ein Anwenden einer weiteren Trägerflüssigkeit auf das Substrat aufweisen, wobei die weitere Trägerflüssigkeit eine Vielzahl von weiteren Halbleiternanopartikeln trägt, ein Entfernen der weiteren Trägerflüssigkeit von dem Substrat, um die weiteren Halbleiternanopartikel auf dem Substrat zu lassen, und ein Sintern der weiteren Halbleiternanopartikel, um einen halbleitenden Bereich zu bilden.
  • Dem Aufbringen der weiteren Trägerflüssigkeit auf das Substrat kann ein Aufbringen einer Schutzschicht auf eine Vielzahl der weiteren Halbleiternanopartikel vorangehen, wobei die Schutzschicht die dielektrischen Eigenschaften der weiteren Halbleiternanopartikel beeinflusst.
  • Ein Aufbringen der Schutzschicht auf die weiteren Halbleiternanopartikel kann ein Aufbringen einer Latexschicht aufweisen.
  • Ein Entfernen der weiteren Trägerflüssigkeit kann ein Entfernen der Schutzschicht von den weiteren Halbleiternanopartikeln aufweisen.
  • Ein Entfernen der Schutzschicht von den weiteren Halbleiternanopartikeln kann ein Verdampfen der Schutzschicht durch ein einer Wärmequelle Aussetzen der weiteren Halbleiternanopartikel aufweisen.
  • Die weiteren Halbleiternanopartikel können n-dotierte Nanopartikel aufweisen, und das Sintern der weiteren Halbleiternanopartikel kann ein Bilden eines halbleitenden n-Bereichs aufweisen.
  • Die weiteren Halbleiternanopartikel können p-dotierte Nanopartikel aufweisen, und das Sintern der weiteren Halbleiternanopartikel kann ein Bilden eines halbleitenden p-Bereichs aufweisen.
  • Das Verfahren kann ferner ein Bilden eines dielektrischen Bereichs auf einer Oberfläche der gesinterten Nanopartikel und ein Bilden eines Metallkontakts auf einer Oberfläche des dielektrischen Bereichs aufweisen.
  • Gemäß der Erfindung wird ein Vorrichtung bereitgestellt, die einen Trägerflüssigkeitszuführmechanismus, eine elektrische Feldquelle und eine Energiequelle aufweist, wobei der Trägerflüssigkeitszuführmechanismus betrieben werden kann, um eine Trägerflüssigkeit, die Nanopartikel trägt, auf ein Substrat aufzubringen, die elektrische Feldquelle betrieben werden kann, um die Positionen der Nanopartikel auf dem Substrat durch eine Dielektrophorese zu manipulieren, und die Energiequelle betrieben werden kann, um die Trägerflüssigkeit von dem Substrat zu entfernen, um so die Nanopartikel auf dem Substrat zu lassen, und zum Sintern der Nanopartikel.
  • Der Trägerflüssigkeitszuführmechanismus kann eine Druckvorrichtung aufweisen.
  • Die Druckvorrichtung kann einen Tintenstrahldrucker aufweisen.
  • Die elektrische Feldquelle kann eine planare Elektrode aufweisen.
  • Die Energiequelle kann betrieben werden, um elektromagnetische Strahlung in dem Infrarotband zu emittieren.
  • Die Energiequelle kann betrieben werden, um elektromagnetische Strahlung in dem Ultraviolettband zu emittieren.
  • Die Energiequelle kann betrieben werden, um elektromagnetische Strahlung in dem Mikrowellenband zu emittieren.
  • Die Energiequelle kann betrieben werden, um als Quelle eines elektrischen Feldes zu agieren.
  • Die Vorrichtung kann ferner eine Abgussstruktur aufweisen, wobei die Abgussstruktur betrieben werden kann, um die Trägerflüssigkeit auf dem Substrat zu enthalten.
  • Die Vorrichtung kann ferner einen Temperatursteuerungsmechanismus aufweisen, wobei der Temperatursteuerungsmechanismus verbunden ist, um die Temperatur des Substrats zu steuern.
  • Die Vorrichtung kann ferner eine Wechselspannungsquelle aufweisen, wobei die Wechselspannungsquelle mit der elektrischen Feldquelle verbunden ist, um ein ungleichförmiges elektrisches Feld zu erzeugen.
  • Die Vorrichtung kann ferner einen Schutzschichtaufbringmechanismus aufweisen, wobei der Schutzschichtaufbringmechanismus betrieben werden kann, um eine Schutzschicht auf Halbleiternanopartikel aufzubringen.
  • Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die aufweist eine Einrichtung zum Aufbringen einer Trägerflüssigkeit auf ein Substrat, wobei die Trägerflüssigkeit Nanopartikel trägt, eine Einrichtung zum Manipulieren der Positionen einer Vielzahl der Nanopartikel in der Trägerflüssigkeit durch Anlegen eines elektrischen Felds, eine Einrichtung zum Entfernen der Trägerflüssigkeit von dem Substrat, um die Nanopartikel auf dem Substrat zu lassen, und eine Einrichtung zum Sintern der Nanopartikel, um einen Bereich zu bilden.
  • Gemäß der Erfindung wird ein Gerät mit einem Transistor bereitgestellt, der zumindest einen halbleitenden Bereich aufweist, wobei der halbleitende Bereich durch Aufbringen einer Trägerflüssigkeit, die halbleitenden Nanopartikel trägt, auf ein Substrat und Sintern der Halbleiternanopartikel gebildet wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1 ist eine Seitenansicht einer Trägerflüssigkeit, die auf eine obere Oberfläche eines Substrats aufgebracht ist.
  • 2 ist eine Seitenansicht einer Trägerflüssigkeit mit Halbleiternanopartikeln, die auf einer oberen Oberfläche eines Substrats aufgebracht ist.
  • 3 ist eine Seitenansicht eines Trennprozesses mit dem Anlegen eines elektrischen Feldes an eine Trägerflüssigkeit mit Halbleiternanopartikeln.
  • 4A ist eine Seitenansicht von Halbleiternanopartikeln in einer Trägerflüssigkeit, die in einen n-Bereich und einen p-Bereich unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes getrennt sind.
  • 4B ist eine Seitenansicht eines Halbleiternanopartikels mit einer Schutzschicht.
  • 4C ist eine Seitenansicht eines n-Typ Halbleitermaterials und eines p-Typ Halbleitermaterials auf einer oberen Oberfläche eines Substrats.
  • 5 ist eine Seitenansicht einer Halbleiterstruktur einschließlich eines n-Bereichs und eines p-Bereichs auf einer oberen Oberfläche eines Substrats.
  • 6A ist eine Seitenansicht einer Halbleiterstruktur und einer Trägerflüssigkeit mit Halbleiternanopartikeln auf einer oberen Oberfläche eines Substrats.
  • 6B ist eine Seitenansicht einer Halbleiterstruktur einschließlich zweier n-Bereiche und eines p-Bereichs auf einer oberen Oberfläche eines Substrats.
  • 7A ist eine Seitenansicht einer Halbleiterstruktur und einer Trägerflüssigkeit mit Nanopartikeln aus einem dielektrischen Material.
  • 7B ist eine Seitenansicht einer Halbleiterstruktur mit einem dielektrischen Bereich und Metallkontakten.
  • 7C ist ein Satz von Aufsichten, die eine Elektrodenstruktur unter einem dielektrischen Material auf einem Substrat, und die Stadien des Aufbringens von Nanopartikeln auf das Substrat, des Manipulierens der Positionen der Nanopartikel mit einem elektrischen Feld und des Sinterns der Nanopartikel zeigen.
  • 7D ist ein weiterer Satz von Aufsichten, die eine Elektrodenstruktur unter einem dielektrischen Material auf einem Substrat, und die Stadien des Aufbringens von Nanopartikeln auf das Substrat, des Manipulierens der Positionen der Nanopartikel mit einem elektrischen Feld und des Sinterns der Nanopartikel zeigen.
  • 7E ist eine Querschnittsansicht der Elektroden unterhalb der Oberfläche eines dielektrischen Materials auf einem Substrat.
  • 8 ist eine Seitenansicht einer Trägerflüssigkeit mit Halbleiternanopartikeln zwischen Metallkontakten auf einer oberen Oberfläche eines Substrats.
  • 9A ist eine Seitenansicht eines Trennprozesses mit dem Anlegen eines elektrischen Feldes an eine Trägerflüssigkeit mit Halbleiternanopartikeln.
  • 9B ist eine Seitenansicht von einem Halbleiternanopartikel mit einer Schutzschicht.
  • 10 ist eine Seitenansicht einer Halbleiterstruktur einschließlich zweier n-Bereiche.
  • 11A ist eine Seitenansicht einer Trägerflüssigkeit mit Halbleiternanopartikeln zwischen n-Bereichen einer Halbleiterstruktur.
  • 11B ist eine Seitenansicht einer Halbleiterstruktur einschließlich zweier n-Bereiche und eines p-Bereichs.
  • 12A ist eine Seitenansicht einer Halbleiterstruktur und einer Trägerflüssigkeit mit Halbleiternanopartikeln auf einer oberen Oberfläche eines Substrats.
  • 12B ist eine Seitenansicht einer Halbleiterstruktur mit einem dielektrischen Bereich.
  • 13 ist eine Seitenansicht einer Halbleiterstruktur mit einem dielektrischen Bereich und Metallkontakten.
  • 14 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte eines Verfahrens zum Herstellen der Halbleiterstruktur eines MOS-Transistors zeigt.
  • 15 ist ein weiteres Flussdiagramm, das die Schritte eines Verfahrens zum Herstellen der Halbleiterstruktur eines MOS-Transistors zeigt.
  • 16 ist eine Seitenansicht einer Trägerflüssigkeit in einer Gussstruktur.
  • 17 ist eine Seitenansicht einer Halbleiterstruktur in einer Gussstruktur.
  • 18A ist eine Seitenansicht einer Halbleiterstruktur und einer Trägerflüssigkeit mit Nanopartikeln aus einem dielektrischen Material in einer Gussstruktur.
  • 18B ist eine Seitenansicht einer Halbleiterstruktur in einer Gussstruktur, wobei die Halbleiterstruktur einen dielektrischen Bereich hat.
  • 19 ist eine Seitenansicht einer Halbleiterstruktur mit einem dielektrischen Bereich und Metallkontakten.
  • 20 ist ein weiteres Flussdiagramm mit den Schritten eines Verfahrens zum Herstellen der Halbleiterstruktur eines MOS-Transistors.
  • Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung
  • Mit Bezug auf 1 wird eine Trägerflüssigkeit 101 auf ein Substrat 102 durch einen Zuführmechanismus 103 aufgebracht. Das Substrat kann zum Beispiel eine Folie aus Edelstahl oder Plastik aufweisen. Alternativ kann das Substrat ein herkömmliches Siliziumsubstrat aufweisen. Der Zuführmechanismus kann ein präzises Druckgerät, wie zum Beispiel einen Tintenstrahldrucker, aufweisen, der die Trägerflüssigkeit 101 auf das Substrat 102 durch Tintenstrahldrucken aufbringt. Jedoch kann alternativ das Druckgerät die Trägerflüssigkeit 101 zum Beispiel durch offsetlithographisches Drucken, Gravur, inverse Gravur, Sprayen oder digitales Offsetdrucken aufbringen.
  • Die Trägerflüssigkeit 101 weist flüssiges n-Tetradekan (C14H30) auf und enthält eine Vielzahl von Halbleiternanopartikeln. Eine alternative Trägerflüssigkeit 101 kann zum Beispiel flüssiges Dimethylsiloxan aufweisen. Wässrige und nichtwässrige Flüssigkeiten können verwendet werden.
  • Eine gleichförmige Schicht von dielektrischem Material 104, wie zum Beispiel Siliziumdioxid wird auf die Oberfläche 105 des Substrats 102 durch einen geeigneten Aufbringmechanismus 104A unter Verwendung eines bekannten Verfahrens aufgebracht. Zum Beispiel kann die gleichförmige Schicht von dielektrischen Material 104 unter Verwendung eines Schleudergießprozesses erzeugt werden, in dem eine Lösung des dielektrischen Materials 104 auf das Substrat 102 in einer Lösung aufgebracht wird, und das Substrat 102 mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird, um Überschusslösung zu entfernen. Das Lösungsmittel wird dann verdampft, um eine Schicht von dielektrischem Material zu lassen, die gesintert oder getempert wird, um die gleichförmige Schicht von dielektrischen Material 104 zu erzeugen, die in 1 gezeigt ist.
  • Deswegen findet das Aufbringen der Trägerflüssigkeit 101 genauer betrachtet auf die Oberfläche 107 des dielektrischen Materials 104 statt.
  • Das Aufbringen der Trägerflüssigkeit 101 auf das dielektrische Material 104 stellt ein Verfahren zum genauen Ablagern von Halbleiternanopartikeln auf dem Substrat 102 bereit. Die Position der Nanopartikel auf der Oberfläche 107 des dielektrischen Materials 104 ist auf das Gebiet der Oberfläche 107 beschränkt, die durch die Trägerflüssigkeit 101 belegt ist. Eine geeignete chemische Oberflächenbehandlung wird mit dem dielektrischen Material 104 durchgeführt, so dass die Oberfläche 107, auf der die Trägerflüssigkeit 101 aufgebracht wird hochgradig hydrophob ist. Entsprechend ist der Kontaktwinkel der Trägerflüssigkeit 101 mit der Oberfläche 107 des dielektrischen Materials 104 größer als 90 Grad, wie in 1 gezeigt. Das Gebiet des dielektrischen Materials 104, das durch die Trägerflüssigkeit 101 belegt ist, wird dadurch eingeschränkt.
  • Der geschulte Leser wird anerkennen, dass die Eigenschaften der auf die Oberfläche 107 des dielektrischen Materials 104 angewandten chemischen Behandlung wesentlich den Kontaktwinkel bestimmen wird, der zwischen der Trägerflüssigkeit 101 und dem dielektrischen Material 104 beobachtet wird. Daher kann der Bereich des dielektrischen Materials 104, der durch ein gegebenes Volumen von Trägerflüssigkeit 101 bedeckt wird, durch die Anwendung von verschiedenen Oberflächenbehandlungschemikalien auf das dielektrische Material 104 geändert werden.
  • Die Halbleiternanopartikel 108 weisen anorganische Elemente wie zum Beispiel Silizium oder Germanium auf, und haben einen Durchmesser von weniger als 20 Nanometer. Die Nanopartikel 108 können Halbleiterverbindungen aufweisen, zum Beispiel IV-IV-Halbleiter wie zum Beispiel SiC oder III-V-Halbleiter, wie zum Beispiel GaAs oder InGaAs. Die Nanopartikel können alternativ halbleitende Polymere aufweisen. Die Nanopartikel 108 in der Trägerflüssigkeit 101 können auch durch herkömmliche Einrichtungen dotiert werden, damit sie entweder n-dotierte Nanopartikel oder p-dotierte Nanopartikel sind.
  • Die Positionen der Nanopartikel 108 in der Trägerflüssigkeit 101 können in einem Trennprozess manipuliert werden. Der Trennprozess wird durchgeführt, nachdem die Trägerflüssigkeit 101 auf das dielektrische Material 104 aufgebracht wurde, und verwendet ein angelegtes elektrisches Feld, um die Nanopartikel 108 in der Flüssigkeit 101 zu bewegen. Der Trennprozess kann die Anwendung eines elektrischen Feldes an der Oberfläche 107 des dielektrischen Materials 104 aufweisen, um so die Nanopartikel 108 in Richtung bestimmter Bereiche der Trägerflüssigkeit 101 zu treiben.
  • Ein allgemeines Beispiel eines solchen Trennprozesses ist in 2 und 3 gezeigt. In diesem Beispiel weisen die Nanopartikel 108 sowohl n-dotierte Nanopartikel 201 als auch p-dotierte Nanopartikel 202 auf. Ein nichtgleichförmiges elektrisches Feld 203 ist an die Oberfläche 107 des dielektrischen Materials 104 durch Elektroden 204 angelegt, um so eine dielektrophoretische Kraft (DEP-Kraft) auf jeden der Nanopartikel 108 auszuüben. Die Elektroden 204 können zum Beispiel planare Elektroden, einfache Lückenelektroden, gezackte Elektroden, Quadrupolelektroden, flache Oberflächenelektroden oder scharfe Nadelelektroden aufweisen. Als eine weitere Alternative können die Elektroden Kohlenstoffnanoröhren aufweisen.
  • Die Struktur der Elektroden wird detaillierter in den spezifischen Beispielen der Erfindungen weiter unten diskutiert, insbesondere mit Bezug auf die 7C bis 7E. Die Elektroden 204 können aus einem leitfähigen metallischen Material, zum Beispiel Gold oder Aluminium, hergestellt werden und können mit einem nichthaftenden Material wie zum Beispiel Siliziumkarbid beschichtet sein, um zu vermeiden, dass Trägerflüssigkeit 101 an ihnen haftet.
  • Die Elektroden 204 können ein Teil einer (nicht gezeigten) Elektrodenstruktur sein, die durch eine Einspannvorrichtung unterstützt ist und während des Trennprozesses in die Nähe der Trägerflüssigkeit 101 gebracht wird, wie beispielsweise in 3 und 9A illustriert ist. Nach der Vollendung des Trennprozesses können die Elektroden 204 zurückgezogen werden.
  • Alternativ können die Elektroden lithographisch auf dem Substrat 102 vor dem Aufbringen des dielektrischen Materials 104 hergestellt werden, zum Beispiel unter Verwendung von Elektronenstrahllithographie, und in die Struktur unter der unteren Oberfläche des dielektrischen Materials 104 integriert werden. Dieser Typ von Elektronen wird weiter mit Bezug auf 7C bis 7E diskutiert, und ist der Typ von Elektrodenstruktur, der in den ersten und zweiten Beispielen der Erfindung verwendet wird, wie unten diskutiert.
  • Das elektrische Feld 203 wird durch eine Wechselspannungsquelle 205 erzeugt. Das elektrische Feld 203 kann jedoch alternativ durch eine Gleichspannungsspannungsquelle erzeugt werden.
  • Die DEP-Kraft ist eine translatorische Kraft, die auf die Nanopartikel 108 wirkt und von der Polarisation der Nanopartikel in dem elektrischen Feld 203 abhängig ist.
  • Die Polarisation der Nanopartikel 108 und damit die Nettokraft, die von den Nanopartikeln 108 erfahren wird, ist abhängig von der Polarisierbarkeit der Nanopartikel 108, der Polarität der Trägerflüssigkeit 101 und der Frequenz des elektrischen Feldes 203. Die Nettokraft, die durch jedes Nanopartikel 108 erfahren wird, hängt auch von der Leitfähigkeit der Trägerflüssigkeit 101 ab.
  • In dem elektrischen Feld 203, erfahren Nanopartikel 108, deren Polarisierbarkeit größer ist als die der Trägerflüssigkeit 101 eine positive Dielektrophorese und bewegen sich in Bereiche der Trägerflüssigkeit 101, in denen das elektrische Feld am höchsten ist. Nanopartikel 108, deren Polarisierbarkeit geringer ist als die der Trägerflüssigkeit 101 erfahren negative Dielektrophorese und bewegen sich in Richtung von Bereichen der Trägerflüssigkeit 101, in denen die Stärke des elektrischen Feldes 203 am geringsten ist.
  • Die Polarisierbarkeit von jedem Nanopartikel 108 und damit die DEP-Kraft, die von jedem Nanopartikel 108 in dem elektrischen Feld 203 erfahren wird, hängt von den dielektrischen Eigenschaften von jedem Nanopartikel ab, und von anderen Faktoren wie der Form und Größe des Nanopartikels, dem Clausius-Mosotti-Faktor, der Viskosität der Trägerflüssigkeit 101, der Konzentration von Nanopartikeln in der Trägerflüssigkeit 101 und der Temperatur, bei der der Trennprozess durchgeführt wird. Beispielwerte für diese Parameter werden unten mit Bezug auf bestimmte Beispiele der Erfindung gegeben.
  • Wenn gewünscht, können die dielektrischen Eigenschaften Form und Größe von allen oder einigen der Nanopartikel 108 durch Aufbringen einer geeigneten Schutzmonomer- oder Polymerschicht auf ihre Oberfläche geändert werden. Dieser Prozess wird detaillierter unten mit Bezug auf 4 und 9 diskutiert.
  • Die Temperatur des Substrats 102 und dielektrischen Materials 104 wird durch einen Temperatursteuerungsmechanismus 109 gesteuert. Der Temperatursteuerungsmechanismus 109 kann eine thermische Aufspannvorrichtung aufweisen, die ein Heizelement aufweist, das betrieben werden kann, um die Temperatur des Substrats 102 und des dielektrischen Materials 104 zu erhöhen. Die Temperatur des Substrats 102 und des dielektrischen Materials 104 wird an dem Punkt des Aufbringens der Trägerflüssigkeit 101 auf das dielektrische Material 104 niedrig gehalten. Zum Beispiel, wenn die Trägerflüssigkeit 101 n-Tetradekan aufweist, wird die Temperatur des Substrats 102 und des dielektrischen Materials 104 zwischen 280 und 281 Grad Kelvin gehalten, so dass die Trägerflüssigkeit 101 im Wesentlichen gefroren wird, wenn sie auf die Oberfläche 107 des dielektrischen Materials 104 aufgebracht wird. Das Ausbreiten der Trägerflüssigkeit 101 auf dem dielektrischen Material 104 und die Geschwindigkeit der Bewegung der Nanopartikel 201, 202 in der Trägerflüssigkeit 101 wird daher durch die niedrige Temperatur eingeschränkt, und kann deshalb sorgfältig nach dem Aufbringen der Trägerflüssigkeit gesteuert werden.
  • Die Temperatur des Substrats 102 und des dielektrischen Materials 104 kann durch den Temperatursteuerungsmechanismus 109 erhöht werden oder gesenkt werden, um dadurch eine akkurate Steuerung der Zeit zu ermöglichen, die für die Vollendung des Trennprozesses verwendet wird. Wenn die Trägerflüssigkeit 101 n-Tetradekan aufweist, wird der Trennprozess in dem Temperaturbereich zwischen 290 und 325 Grad Kelvin durchgeführt und hat eine Dauer von 5 Sekunden oder weniger.
  • Mit Bezug auf 2 und 3 weist die Trägerflüssigkeit 101 wie vorher diskutiert sowohl n-dotierte Nanopartikel 201 und p-dotierte Nanopartikel 202 mit einem Durchmesser von weniger als 20 Nanometer auf. Die n-dotierten Nanopartikel 201 liegen alle in einem bestimmten engen Größenbereich und sind im Wesentlichen aus derselben elementaren oder Verbindungsmaterialstruktur, so dass sie im Wesentlichen die gleichen dielektrischen Eigenschaften besitzen. Entsprechend weisen die Nanopartikel 201 alle im Wesentlichen die gleiche DEP-Kraft auf, wenn sie dem nichtgleichförmigen Feld 203 einer bestimmten Amplitude, Frequenz und Richtung unterworfen werden.
  • Die p-dotierten Partikel 202 liegen auch alle in einem bestimmten engen Größenbereich und sind untereinander aus der gleichen elementaren oder Verbindungsstruktur. Sowie mit Bezug auf die n-dotierten Nanopartikel oben diskutiert weisen auch die p-dotierten Partikel 202 im Wesentlichen untereinander die gleiche DEP-Kraft auf, wenn sie dem nichtgleichförmigen elektrischen Feld 203 unterworfen werden.
  • Die Stärke des angelegten elektrischen Felds 203 ist im Bereich zwischen 105 V/m und 107 V/m, abhängig von der Polarisierbarkeit der Partikel 201, 202 und dem Abstand zwischen den Elektroden 204. Die Frequenz des elektrischen Feldes ist in dem Bereich zwischen 10 Hz und 5 GHz. Beispielwerte für diese Parameter werden unten in den detaillierten Beispielen der Erfindung gegeben.
  • Die dielektrischen Eigenschaften, Größe und Form der n-dotierten Nanopartikel 201 werden verglichen mit denen der p-dotierten Nanopartikel 202, und die Differenzen zwischen den Attributen der zwei Gruppen 201, 202 werden berücksichtigt, um die Frequenz des elektrischen Felds 203 und Leitfähigkeit der Trägerflüssigkeit 101 auszuwählen. Wie oben diskutiert, weist die Trägerflüssigkeit 101 in diesem Beispiel n-Tetradekan auf.
  • Auf diesen Weg resultiert das Anlegen des elektrischen Feldes 203 darin, dass die DEP-Kraft, die durch die n-dotierten Nanopartikel 201 erfahren wird, wesentlich verschieden von der DEP-Kraft ist, die von den p-dotierten Nanopartikeln 202 erfahren wird. Dieser Effekt kann durch das Hinzufügen einer Monomer- oder Polymerschutzschicht auf die Nanopartikel erhöht oder verringert werden, wie oben erwähnt und in größerem Detail mit Bezug auf 4B und 9B unten diskutiert. Die Schutzschicht kann zum Beispiel Latex, eine Aminosäure, oder andere geeignete Monomere oder Polymere aufweisen.
  • Entsprechend werden die n-dotierten Nanopartikel 201 von den p-dotierten Nanopartikeln 202 in der Trägerflüssigkeit 101 getrennt, wie in 3 gezeigt. Um klar den Trennprozess zu zeigen, sind die in 3 gezeigten Elektroden 204 oberhalb des dielektrischen Materials 104 angeordnet. Jedoch können die Elektroden alternativ unter der Oberfläche des dielektrischen Materials 104 angeordnet sein, wie detaillierter mit Bezug auf die ersten und zweiten Beispiele der Erfindung unten diskutiert.
  • In dem Beispiel von 3 erfahren die n-dotierten Nanopartikel 201 im Wesentlichen eine positive Dielektrophorese und bewegen sich in Richtung des Bereichs der Trägerflüssigkeit 101, in dem die Stärke des elektrischen Feldes 203 am höchsten ist. Die p-dotierten Nanopartikel 202 erfahren im Wesentlichen eine negative Dielektrophorese und bewegen sich in Richtung des Bereichs der Trägerflüssigkeit 101, in dem die Stärke des elektrischen Feldes 203 am geringsten ist.
  • Ein erstes Beispiel der Erfindung wird nun spezifisch mit Bezug auf die Herstellung von Halbleiterstrukturen einer np-Diode und eines NMOS-Transistors beschrieben.
  • Mit Bezug auf 4A weist eine Vielzahl von Halbleiternanopartikeln 201, 202 sowohl n-dotierte Halbleiternanopartikel 201 als auch p-dotierte Halbleiternanopartikel 202 mit Durchmessern von ungefähr 15 nm auf.
  • Die Nanopartikel 201, 202 sind in einer Trägerflüssigkeit 101 enthalten, die flüssiges n-Tetradekan aufweist. Die Leitfähigkeit der Trägerflüssigkeit 101 ist ungefähr 20.000 S/m.
  • Die dielektrischen Eigenschaften, Form und Größe der Halbleiternanopartikel 201, 202 liegen in einem engen Bereich. Deswegen werden mit Bezug auf 4B und 14 die n-dotierten Halbleiternanopartikel 201 in Schritt A1 mit einer Schutzschicht 903 durch einen Aufbringmechanismus 904 beschichtet, um einen effektiven Trennprozess von den p-dotierten Nanopartikeln 202 zu vereinfachen.
  • Die Schutzschicht 903 weist Latex auf und beeinflusst wesentlich die Form, Größe und die elektrischen Eigenschaften der Nanopartikel 201, an denen sie anhaftet. Das Hinzufügen der Schutzschicht 903 kann verursachen, dass der Durchmesser der Nanopartikel 201 20 nm überschreitet. Eine alternative Schutzschicht 903 kann zum Beispiel eine Aminosäure enthalten.
  • In Schritt A2 wird die Trägerflüssigkeit 101 auf die Oberfläche 107 des dielektrischen Materials 104 in einem Muster aufgebracht, das der Konfiguration einer np- Diodenstruktur entspricht. Während des Aufbringens der Trägerflüssigkeit 101 hält der Temperatursteuerungsmechanismus 109 die Temperatur der Oberfläche 107 des dielektrischen Materials 104 zwischen 280 und 281 Grad Kelvin, so dass die Trägerflüssigkeit 101 im Wesentlichen gefroren wird. Das dielektrische Material 104 weist eine gleichförmige Schicht von Siliziumdioxid auf, wie vorher diskutiert.
  • In Schritt A3 wird ein Trennprozess, wie zum Beispiel der oben mit Bezug auf 2 und 3 beschriebene dielektrophoretische Trennprozess, angewendet, so dass die n-dotierten Nanopartikel 201 in einen n-Bereich 401 der Trägerflüssigkeit 101 und die p-dotierten Nanopartikel 202 in einen p-Bereich 402 der Trägerflüssigkeit 101 fließen. Der Trennprozess wird bei ungefähr 300 Grad Kelvin durchgeführt und hat eine Dauer von 5 Sekunden oder weniger. Der sich ergebende n-Bereich 401 und p-Bereich 402 sind klar in 4A gezeigt.
  • In diesem Beispiel sind die Elektroden 204, die verwendet werden, um die Positionen der Nanopartikel 201, 202 zu manipulieren durch eine Entfernung von 2 μm getrennt. Die Frequenz des angelegten nicht gleichförmigen elektrischen Feldes 203 ist 20 MHz mit einer Spitze-zu-Spitze Spannung von 10 Vpp. Die Feldkraft ist daher ungefähr 2,5 MV/m.
  • Wenn der Trennprozess vollendet ist, werden der n-Bereich 401 und p-Bereich 402 in Schritt A4 ausgehärtet. In dem Aushärtprozess werden die Trägerflüssigkeit 101, Substrat 102 und Halbleiternanopartikel 201, 202 einer Energiequelle 405 ausgesetzt, um so die Trägerflüssigkeit 101 zu verdampfen und die Nanopartikel 201, 202 zu sintern, um ein zusammenhängendes n-Typ Halbleitermaterial 403 und ein zusammenhängendes p-Typ Halbleitermaterial 404 zu bilden, wie in 4C gezeigt. Die Trägerflüssigkeit 101 wird bei ungefähr 526 Grad Kelvin verdampft. Die Energiequelle weist eine Wärmequelle, die elektromagnetische Strahlung in dem Infrarotband emittiert, auf. Die Energiequelle kann jedoch alternativ eine Ultraviolettstrahlungsquelle oder eine Mikrowellenstrahlungsquelle aufweisen. Als eine weitere Alternative kann die Energiequelle 405 eine elektrische Feldquelle aufweisen. Zusätzlich kann ein Unterschied zwischen den Eigenschaften der n-dotierten Nanopartikel 201 und p-dotierten Nanopartikel 202 erfordern, dass die n-dotierten Nanopartikel 201 und p-dotierten Nanopartikel 202 während unterschiedlicher Zeitintervalle bei unterschiedlichen Temperaturen gesintert werden.
  • Die Schutzschicht 903, die auf die Halbleiternanopartikel 201 aufgebracht ist, wird auch während des Aushärtprozesses entfernt. Die Schutzschicht 903 wird durch die Energiequelle 405 geschmolzen und verdampft. Alternativ kann die Schutzschicht von den Nanopartikeln durch das Hinzufügen einer geeigneten chemischen Flüssigkeit zu der Trägerflüssigkeit 101 entfernt werden, bevor sie durch die Energiequelle 405 verdampft wird. Die Parameter des nicht gleichförmigen elektrischen Feldes 203 können in diesem Stadium modifiziert werden, um so die verschiedenen Schritte des Aushärtprozesses, die oben aufgeführt worden sind, zu unterstützen. Zum Beispiel können DEP-Kräfte angelegt werden, um die Entfernung der Schutzschicht 903 zu unterstützen oder das Sintern der Nanopartikel 201, 202 zu unterstützen.
  • Während des Aushärtprozesses verbindet sich das halbleitende Material 403, 404 mit dem dielektrischen Material 104 an den Positionen, zu denen die Nanopartikel 201, 202 während des Trennprozesses getrieben wurden. Das Ergebnis ist daher die Bildung der Halbleiterstruktur 501 einer np-Diode, wie in 5 gezeigt. Die Halbleiterstruktur 501 enthält einen n-Bereich 502, der der Position des gesinterten n-Typ halbleitenden Materials 403 entspricht, und einen p-Bereich 503, der der Position des gesinterten p-Typ halbleitenden Materials 404 entspricht. Wenn der Aushärtprozess vollendet ist, wird das elektrische Feld 203 ausgeschaltet.
  • Alternativ kann das elektrische Feld 203 direkt nach der Verdampfung der Trägerflüssigkeit 101 ausgeschaltet werden, weil zu diesem Stadium die Positionen der Nanopartikel 201, 202 nicht länger Gegenstand einer signifikanten Änderung sind.
  • Mit Bezug auf 6A, kann die np-Diodenstruktur 501 als eine Grundlage für ein Herstellen einer weiteren Halbleiterstruktur 601 verwendet werden, die zur Verwendung in einem NMOS-Transistor geeignet ist. Die weitere Halbleiterstruktur 601 wird in Schritt A5 hergestellt durch das Aufbringen einer weiteren Trägerflüssigkeit 602 auf die Oberfläche 107 des dielektrischen Materials 104 an einer Position, die benachbart zu dem p-Bereich 503 der Diodenstruktur 501 ist. In diesem Beispiel weist die Trägerflüssigkeit 602 n-Tetradekan auf.
  • Während des Aufbringens der weiteren Trägerflüssigkeit 602 hält der Temperatursteuerungsmechanismus 109 die Temperatur des dielektrischen Materials zwischen 280 und 281 Grad Kelvin. Das Auftragen der weiteren Trägerflüssigkeit 602 wird unter Verwendung eines Zuführmechanismus 103, wie zum Beispiel einem Tintenstrahldrucker, in der Weise wie vorher diskutiert, durchgeführt. Die weitere Trägerflüssigkeit 602 weist weitere n-dotierte Halbleiternanopartikel 201 mit einem Durchmesser von ungefähr 15 nm auf.
  • Die weiteren n-dotierten Nanopartikel 201 sind mit einer Schutzschicht 903 beschichtet, die Latex aufweist. Diese Schicht beeinflusst wesentlich die Form, Größe und dielektrischen Eigenschaften der weiteren n-dotierten Nanopartikel, an denen sie anhaftet, und kann verursachen, dass der Durchmesser der weiteren n-dotierten Nanopartikel 201 20 nm überschreitet. Eine alternative Schutzschicht 903 kann zum Beispiel eine Aminosäure aufweisen.
  • Wenn die weitere Trägerflüssigkeit 602 auf das dielektrische Material 104 aufgebracht ist, wird sie in Schritt A6 in einer Weise wie oben mit Bezug auf Schritt A4 beschrieben, ausgehärtet, um ein weiteres zusammenhängendes n-Typ halbleitendes Material 603 auf der Oberfläche 107 des dielektrischen Materials 104 zu bilden, wie in 6B gezeigt.
  • Mit Bezug auf 7A und 7B weist Schritt A7, der der Bildung des weiteren zusammenhängenden n-Typ halbleitenden Materials 603 folgt, die Bildung eines dielektrischen Bereichs 701 auf der oberen Oberfläche der n-Typ und p-Typ Materialien 502, 503, 603 auf. In diesem Beispiel wird der dielektrische Bereich 701 durch Aufbringen einer weiteren Trägerflüssigkeit 702, die Nanopartikel 703 eines geeigneten dielektrischen Materials wie zum Beispiel Siliziumdioxid aufweist, auf die Oberfläche der n- und p-Materialien 502, 503, 603 unter Verwendung eines Zuführmechanismus 103 wie zum Beispiel einen Tintenstrahldrucker, gebildet, wie vorher diskutiert. Die Positionen der dielektrischen Nanopartikel 703 können in der Flüssigkeit 702 durch Dielektrophorese manipuliert werden, und ein Aushärtprozess kann angewendet werden, um den dielektrischen Bereich 701 dauerhaft zu machen. Alternativ kann der dielektrische Bereich 701 andere geeignete elektrische Isolatoren aufweisen, und kann durch eine andere geeignete Technik aufgebracht werden.
  • In Schritt A8 werden Metallkontakte 705, 706 auf der Oberfläche 107 des dielektrischen Materials 104 gebildet, das zu den zusammenhängenden n-Materialen 502, 603 benachbart ist. Ein weiterer metallischer Kontakt 707 wird auf der oberen Oberfläche des dielektrischen Bereichs 701 gebildet. Die Kontakte 705, 706, 707 können zum Beispiel durch das Auftragen einer leitfähigen Nanotinte unter Verwendung eines geeigneten genauen Zuführmechanismus 103 wie zum Beispiel einem Tintenstrahldrucker gebildet werden, wie vorher diskutiert. Alternativ können die Kontakte 705, 706, 707 durch irgendeine herkömmliche Einrichtung gebildet werden. In diesem Beispiel weisen die Metallkontakte 705, 706, 707 Aluminiumkontakte auf.
  • Die Metallkontakte 705, 706, 707 wirken als Source-, Drain- und Gate-Kontakte für einen NMOS-Transistor 708, wie in 7B gezeigt.
  • Die oben beschriebenen Stadien des Herstellens der Halbleiterstruktur 601 für den NMOS-Transistor 708 sind zusammen in 7C gezeigt. 7C illustriert auch einen beispielhaften Elektrodenstrukturplan in Aufsicht, der zwei bogenförmige Elektroden 204 und eine zentrale Elektrode 204 aufweist. Die bogenförmigen Elektroden 204 haben den gleichen Durchmesser und sind jeweils zwei Mikrometer von der zentralen Elektrode 204 entfernt. Die Position der zentralen Elektrode 204 ist so, dass die zentrale Elektrode 204 im Zentrum der beiden Kreise angeordnet wäre, wenn die bogenförmigen Elektroden zu vollständigen Kreisen erweitert würden.
  • Die in 7C gezeigten Elektroden 204 werden lithographisch hergestellt, wie vorher diskutiert, und sind unter der Oberfläche des dielektrischen Materials 104 angeordnet, wie in 7E gezeigt.
  • Ein weiteres beispielhaftes Verfahren zum Herstellen der Halbleiterstruktur 601 unter Verwendung dieser Elektrodenstruktur ist in 7D gezeigt. Das Verfahren ist ähnlich zu dem, das in 4 bis 7C gezeigt ist, aber unterscheidet sich dadurch, dass es nur ein einziges Aufbringen von Trägerflüssigkeit 101 beinhaltet. Die Trägerflüssigkeit 101 weist sowohl n-dotierte Nanopartikel 201 als auch p-dotierte Nanopartikel 202 auf und wird radial zwischen den zwei Bogenelektroden 204 aufgebracht, so dass es die zentrale Elektrode 204 umfasst.
  • Die Positionen der Nanopartikel 201, 202 werden dann in der Trägerflüssigkeit durch das Anlegen des elektrischen Feldes 203 manipuliert, um einen n-Bereich 401 zu bilden, der zwischen zwei p-Bereichen 402 eingebettet ist. Die Trennung der Nanopartikel 201, 202 wird in einem einzigen dielektrophoretischen Trennprozess durchgeführt, wobei die n-dotierten Partikel 201 in Richtung der zentralen Elektrode 204 (wo die Stärke des E-Feldes 203 am höchsten ist) und die p-dotierten Partikel 202 in Richtung der umgebenden Bogenelektroden 204 (wo die Stärke des E-Feldes am geringsten ist) fließen.
  • Der Fachmann wird anerkennen, dass die Diodenstruktur 501 alternativ als die Basis der Struktur eines PMOS-Transistors verwendet werden kann. Zusätzlich können npn oder pnp bipolare Transistoren durch Weglassen des dielektrischen Bereichs 701 gebildet werden. Der Fachmann wird auch anerkennen, dass die oben beschriebene Technik verwendet werden kann, eine große Vielfalt von Halbleiterstrukturen und aktiven Komponenten zu bilden und nicht auf die Herstellung von Dioden und Transistoren beschränkt ist.
  • Ein zweites Beispiel der Erfindung wird nun mit Bezug auf die Herstellung der Halbleiterstruktur eines weiteren MOS-Transistors beschrieben.
  • Mit Bezug auf 8 weisen eine Vielzahl von Halbleiternanopartikeln 201 n-dotierte Halbleiternanopartikel 201 mit Durchmessern von ungefähr 15 nm auf.
  • Die Nanopartikel 201 sind in einer Trägerflüssigkeit 101 enthalten, die flüssiges n-Tetradekan aufweist. Die Leitfähigkeit der Trägerflüssigkeit 101 ist ungefähr 20.000 S/m.
  • Die dielektrischen Eigenschaften, Form und Größe der Halbleiternanopartikel 201 liegen innerhalb eines engen Bereiches. Deswegen wird in Schritt B1 mit Bezug auf 9B und 15 eine erste Hälfte 901 der n-dotierten Halbleiternanopartikel 201 mit einer Schutzschicht 903 durch einen Aufbringmechanismus 904 beschichtet, um den effektiven Trennungsprozess zu vereinfachen.
  • Die Schutzschicht 903 weist Latex auf und beeinflusst wesentlich die Form, Größe und dielektrischen Eigenschaften der Nanopartikel 201, an denen sie haftet. Das Hinzufügen der Schutzschicht 903 kann verursachen, dass der Durchmesser der Nanopartikel 201 20 nm überschreitet. Eine alternative Schutzschicht 903 kann zum Beispiel eine Aminosäure aufweisen.
  • Die zweite Hälfte der 902 der Nanopartikel 201 bleibt unbeschichtet, so dass die dielektrischen Eigenschaften, Form und Größe der Nanopartikel 201 in der ersten und zweiten Hälfte 901, 902 wesentlich verschieden voneinander sind. Alternativ kann dieser Effekt durch Anbringen einer verschiedenen Schutzschicht auf die zweite Hälfte 902 der Nanopartikel 201 erreicht werden.
  • Mit Bezug auf 8 und 15, Schritt B2, wird die Oberfläche 107 des dielektrischen Materials 104 mit ersten und zweiten Metallkontakten 801, 802 versehen, die Aluminium aufweisen. Die Metallkontakte 801, 802 werden vor dem Aufbringen der Trägerflüssigkeit 101 gebildet, und können zum Beispiel unter Verwendung einer leitfähigen Nanotinte in einem Druckprozess gebildet werden, wie oben diskutiert.
  • In diesem wie in 8 gezeigten Beispiel enthält die Trägerflüssigkeit 101 nur n-dotierte Nanopartikel 201. Alternativ kann die Trägerflüssigkeit 101 nur p-dotierte Nanopartikel 202 enthalten. Wie in 15, Schritt B3, gezeigt, wird die Trägeroberfläche 101 auf die Oberfläche 107 des dielektrischen Materials 104 aufgebracht, das Siliziumdioxid zwischen den Metallkontakten 801, 802 aufweist. Während des Aufbringens der Trägerflüssigkeit 101 hält der Temperatursteuerungsmechanismus 101 die Temperatur des dielektrischen Materials zwischen 280 und 281 Grad Kelvin. Die Trägerflüssigkeit 101 wird durch eine Zuführeinrichtung 103 wie zum Beispiel einem Tintenstrahldrucker aufgebracht.
  • In dem Fall, dass die Oberflächenspannung der Trägerflüssigkeit 101 verursacht, dass sie sich nicht in einer gleichförmigen Schicht auf der Oberfläche 101 des dielektrischen Materials 104 ausbreitet, wird in Schritt B4 ein Film 803, der zum Beispiel ein Glas oder ein dielektrisches Material aufweist, über die Trägerschicht 101 platziert, um die Spannung zu brechen. Der Film 803 wird durch kleine Punkte eines geeigneten Materials 804, die als Abstandshalter wirken, daran gehindert, die Bewegung der Halbleiternanopartikel 201 einzuschränken. In diesem Beispiel weisen die Punkte einen gehärteten Kleber auf und werden auf das dielektrische Material 104 vor dem Aufbringen der Trägerflüssigkeit 101 aufgebracht.
  • Mit Bezug auf 9A wird in Schritt B5 ein Trennprozess angewendet, um die n-dotierten Halbleiternanopartikel 201 in erste und zweite n-Typ Nanopartikel Gesamtheiten 901, 902 zu trennen, die die ersten und zweiten Metallkontakte 801, 802 überlappen. Der Trennprozess von Schritt B5 ist vorzugsweise derselbe wie der oben diskutierte von Schritt A3. Der Trennprozess kann zum Beispiel einen dielektrophoretischen Trennprozess aufweisen.
  • Wie in 3, zeigt 9A die Elektroden 204, die oberhalb der Oberfläche des dielektrischen Materials 104 angebracht sind, um klar den Trennprozess zu illustrieren. Jedoch werden in diesem Beispiel die Elektroden 204 eigentlich lithographisch gefertigt und unterhalb des dielektrischen Materials 104 angebracht, wie in Bezug auf 7C und 7D beschrieben und in 7E gezeigt. Die Elektroden 204 sind durch eine Entfernung von 2 μm getrennt und weisen zwei bogenförmige Elektroden 204 auf, die eine Zentralelektrode 204 umgeben, wie oben in Bezug auf 7C und 7D beschrieben. Die Frequenz des angelegten nicht gleichförmigen elektrischen Feldes 203 ist 20 MHz mit einer Spitze-zu-Spitze Spannung von 10 Vpp. Die Feldstärke ist daher ungefähr 2,5 MV/m.
  • Wie oben diskutiert, sind die dielektrischen Eigenschaften der ersten Hälfte 901 der Nanopartikel 201 wesentlich verschieden von den dielektrischen Eigenschaften der zweiten Hälfte 902 der Nanopartikel 201. Dies verursacht, dass die zwei Hälften 901, 902 der Nanopartikel 201 wesentlich verschiedene DEP-Kräfte erfahren, wenn sie den nicht gleichförmigen elektrischen Feld 203 unterworfen werden. Die Halbleiternanopartikel 201 werden deswegen im Wesentlichen in zwei n-Typ Gesamtheiten 901, 902 durch die Aktion der DEP-Kräfte getrennt.
  • Wie in 9A gezeigt, erfährt die zweite Hälfte 902 der Halbleiternanopartikel im Wesentlichen eine positive Dielektrophorese und die erste Hälfte 901 der Nanopartikel erfährt im Wesentlichen eine negative Dielektrophorese. Die Anzahl von Nanopartikeln 201, die in den Bereich zwischen den zwei n-Typ Gesamtheiten 901, 902 bleiben, wird durch eine entsprechende Wahl der Konzentration von Nanopartikeln in der Trägerflüssigkeit 101 auf einem Minimum gehalten.
  • Der Fachmann wird anerkennen, dass das Aufbringen der Schutzschichten verwendet werden kann, um die Trennung der Nanopartikel 201 in mehr als zwei Gruppen zu unterstützen, wenn gewünscht.
  • Mit Bezug auf 9A und 10 werden in Schritt B6 die n-Typ Nanopartikel Gesamtheiten 901, 902 in einem Aushärtprozess gesintert, der derselbe ist wie der in Bezug auf das erste Beispiel der Erfindung oben beschrieben. Der Aushärtprozess wird durchgeführt wie beschrieben mit Bezug auf Schritt A4, um erste und zweite zusammenhängende n-Typ halbleitende Materialien 1001, 1002 auf der Oberfläche 107 des dielektrischen Materials 104 zu bilden. Die ersten und zweiten zusammenhängenden n-Typ Materialien 1001, 1002 überlappen die ersten bzw. zweiten Metallkontakte 801, 802.
  • Wenn der Aushärtprozess beendet ist, wird das elektrische Feld 203 ausgeschaltet.
  • Mit Bezug auf 11A und 15, Schritt B7, wird eine weitere Trägerflüssigkeit 1101 auf die Oberfläche des dielektrischen Materials 104 unter Verwendung eines genauen Zuführmechanismus, wie vorher diskutiert, aufgebracht. Während des Aufbringens der weiteren Trägerflüssigkeit 1101 hält der Temperatursteuerungsmechanismus 109 die Temperatur des dielektrischen Materials 104 zwischen 280 und 281 Grad Kelvin. Die weitere Trägerflüssigkeit 1101 weist n-Tetradekan auf und enthält weitere p-dotierte Halbleiternanopartikel 201 mit einem Durchmesser von ungefähr 15 nm. Die weitere Trägerflüssigkeit 1101 wird auf das dielektrische Material 104 an einem Ort zwischen den zwei zusammenhängenden n-Typ Materialen 1001, 1002 aufgebracht.
  • Wenn gewünscht, werden in Schritt B8 die Positionen der weiteren p-dotierten Nanopartikel 202 in der weiteren Trägeflüssigkeit 1101 unter Verwendung eines dielektrophoretischen Prozesses manipuliert, der die bereits diskutierten Techniken anwendet.
  • Mit Bezug auf 11B wird in einer Weise wie vorher beschrieben ein Aushärtprozess B9 initiiert, wenn die Positionen der weiteren Nanopartikel 201 innerhalb der weiteren Trägerflüssigkeit 1101 zufriedenstellend sind, um ein kohärentes p-Typ halbleitendes Material 1102 auf der Oberfläche 107 des dielektrischen Materials 104 zu bilden.
  • Mit Bezug auf 12A, 12B und 15 weist Schritt B10 die Bildung eines dielektrischen Bereichs 1201 auf der Oberfläche des zusammenhängenden p-Typ Materials 1102 auf. Der dielektrische Bereich 1201 wird gebildet durch Aufbringen einer weiteren Trägerflüssigkeit 1202, die Nanopartikel 1203 eines geeigneten dielektrischen Materials wie zum Beispiel Siliziumdioxid aufweist, auf die Oberfläche des zusammenhängenden p-Typ Materials 1102. Die dielektrischen Nanopartikel 1203 können unter Verwendung eines Zuführmechanismus 103 wie zum Beispiel eines Tintenstrahldruckers aufgebracht werden, wie oben diskutiert.
  • Die Positionen der dielektrischen Nanopartikel 1203 können in ihrer Trägerflüssigkeit 1202 durch Dielektrophorese manipuliert werden und ein Aushärtprozess kann angewendet werden, um den dielektrischen Bereich 1201 in einer wie oben beschriebenen Weise dauerhaft zu machen.
  • Die Eigenschaften der Nanopartikel 1203, die bei der Bildung des dielektrischen Bereichs 1201 verwendet werden, sind dieselben wie die, die bei der Bildung des dielektrischen Bereichs 701 in Schritt A7 des ersten Beispiels der Erfindung verwendet werden. Alternativ kann der dielektrische Bereich 1201 andere geeignete elektrische Isolatoren aufweisen und kann durch eine beliebige geeignete Technik gebildet werden.
  • Mit Bezug auf 13 und 15 wird in Schritt B11 ein Metallkontakt 1301 auf der oberen Oberfläche des dielektrischen Bereichs 1201 durch das Aufbringen einer leitfähigen Nanotinte unter Verwendung eines geeigneten Zuführmechanismus 103 wie zum Beispiel einem Tintenstrahldrucker gebildet, wie oben diskutiert. Alternativ kann der Kontakt durch eine andere herkömmliche Einrichtung gebildet werden. In diesem Beispiel weist der Metallkontakt 1301 Aluminium auf.
  • Die drei oben beschriebenen Metallkontakte 801, 802, 1301 können deswegen als die Source-, Drain- und Gatekontakte eines MOS-Transistors 1302 wirken.
  • Die Bildung des Gatekontakts 1301 in dieser Weise ermöglicht eine sogenannte Waffel MOS-Struktur. Die MOS-Struktur 1302 kann verwendet werden in Multifinger MOS-Geräten, bei denen die Gategebiete der MOS-Transistoren mit einer Matrix von Metalldrähten verbunden sind, um so den Geräten den geringst möglichen Gatewiderstand zu geben.
  • Die in den ersten und zweiten Beispielen beschriebenen Halbleiterstrukturen der Erfindung können zusätzlich durch eine alternative Implementierung der Erfindung gebildet werden, die nun beschrieben wird. Wenn nicht anders angegeben, sind die Eigenschaften der unten diskutierten Geräte, Werte von Parametern, Komponenten und Substanzen dieselben wie jene der entsprechenden Geräte, Werte, Komponenten und Substanzen, die in Bezug auf die ersten und zweiten Beispiele der Erfindung diskutiert wurden.
  • Mit Bezug auf 16 und 20, Schritt C1, wird eine Trägerflüssigkeit 101 wie in Bezug auf die ersten und zweiten Beispiele der Erfindung beschrieben auf das dielektrische Material 104 durch eine Gussstruktur 1601 aufgebracht, die die Trägerflüssigkeit 101 auf der Oberfläche des dielektrischen Materials 104 enthält und die Bewegung der Trägerflüssigkeit einschränkt. Die Oberfläche der Gussstruktur 1601 wirkt als eine Elektrode 1602 und weist ein geeignetes leitfähiges Material auf. Die Oberfläche der Gussstruktur 1601 ist mit Siliziumcarbid beschichtet, um zu verhindern, dass die Trägerflüssigkeit 101 an ihr klebt. Eine weitere Elektrode 1603 ist unter dem dielektrischen Material 104 positioniert. Die Elektrode 1603 ist lithographisch in einer Weise, wie oben diskutiert, hergestellt.
  • Wie in 16 gezeigt, weist in diesem Beispiel die Trägerflüssigkeit 101 sowohl n-dotierte Nanopartikel 201 als auch p-dotierte Nanopartikel 202 auf. Eine Latexschutzschicht 903 ist auf den n-dotierten Nanopartikeln 201 angebracht, sodass die dielektrischen Eigenschaften, Form und Größe der n-dotierten Nanopartikel 201 wesentlich verschieden von denen der p-dotierten Nanopartikel 202 sind. In Schritt C2 wird ein nicht gleichförmiges elektrisches Feld 1604 an die Oberfläche 107 des dielektrischen Materials 104 zwischen den Elektroden 1602, 1603 angelegt, um so einen dielektrophoretischen Trennprozess zu verursachen, wie oben in Bezug auf die ersten und zweiten Beispiele der Erfindung beschrieben.
  • 16 zeigt, dass die n-dotierten Nanopartikel 201 im Wesentlichen eine positive Dielektorphorese erfahren und sich in Richtung des Teils der Trägerflüssigkeit 101 bewegen, in dem die elektrische Feldstärke am höchsten ist. Die p-dotierten Nanopartikel 202 erfahren im Wesentlichen eine negative Dielektrophorese und bewegen sich in Richtung des Teils der Trägerflüssigkeit 101, in dem die elektrische Feldstärke am geringsten ist.
  • Wenn die Positionen der Nanopartikel 201, 202 innerhalb der Trägerflüssigkeit 101 zufriedenstellend sind, wird ein Aushärtprozess durchgeführt, wie oben beschrieben, um so die Trägerflüssigkeit 101 zu verdampfen, die Schutzschicht zu entfernen und die Nanopartikel 201, 202 zu sintern. Dies ist gezeigt in 20, Schritt C3.
  • Mit Bezug auf 17 ist das Ergebnis des Aushärtprozesses einer Halbleiterstruktur mit einem zusammenhängenden p-Typ halbleitenden Material 1701 und zwei zusammenhängenden n-Typ halbleitenden Materialien 1702, 1703. Wie in den ersten und zweiten Beispielen oben beschrieben, wird dann ein dielektrischer Bereich 1801 auf der Oberfläche der n-Typ und p-Typ Materialien 1701, 1702, 1703, wie in 18A, 18B und 20, Schritt C4, gezeigt. Der dielektrische Bereich 1801 wird gebildet durch das Hinzufügen einer weiteren Trägerflüssigkeit 1802, die Nanopartikel 1803 eines geeigneten dielektrischen Materials aufweist, wie zum Beispiel Siliziumdioxid, auf die Oberfläche der n-Typ und p-Typ Materialien 1701, 1702, 1703 unter Verwendung eines Zuführmechanismus 103 gebildet, wie zum Beispiel dem Tintenstrahldrucker, der vorher diskutiert wurde. Die Positionen der Nanopartikel 1803 können in der weiteren Trägerflüssigkeit 1802 durch Dielektrophorese manipuliert werden, und ein Aushärtprozess kann angewendet werden, um den dielektrischen Bereich 1801 dauerhaft zu machen. Der dielektrische Bereich 1801 kann alternativ ein beliebiges anderes geeignetes isolierendes Material aufweisen und kann durch eine beliebige geeignete Technik gebildet werden.
  • Wenn der Aushärtprozess für den dielektrischen Bereich 1801 vollendet wurde, wird die Gussstruktur 1601 von der Oberfläche 107 des dielektrischen Materials 104 in Schritt C5 entfernt. In Schritt C6 werden Metallkontakte 1901, 1902, 1903 auf den Oberflächen der n-Bereiche 1702, 1703 und des dielektrischen Bereichs 1801 durch Einrichtungen, wie in Bezug auf die ersten und zweiten Beispiele oben beschrieben, gebildet, um so Source-, Drain- und Gatekontakte für einen NMOS-Transistor 1904 zu erzeugen.
  • Der Fachmann wird anerkennen, dass die oben beschriebene alternative Implementierung auch verwendet werden kann, wenn die Trägerflüssigkeit 101 nur n-dotierte Nanopartikel 201 oder nur p-dotierte Nanopartikel 202 enthält wie in dem zweiten Beispiel der Erfindung diskutiert. Der Fachmann wird auch anerkennen, dass jede der Halbleiterstrukturen, die in dem ersten oder zweiten Beispiel der Erfindung beschrieben wurden, unter Verwendung der oben beschriebenen alternativen Implementierung gebildet werden kann.
  • Alle oben beschriebenen Ausführungsformen und Alternativen können entweder einzeln oder in Kombination verwendet werden, um die Effekte zu erreichen, die durch die Erfindung bereitgestellt werden.
  • Es soll darauf hingewiesen werden, dass die obigen Beispiele nicht als einschränkend angesehen werden sollen. Andere Variationen und Modifikationen sind den Fachleuten beim Lesen der vorliegenden Anmeldung offenbar. Solche Variationen und Modifikationen erstrecken sich auf bereits in dem Fachgebiet bekannter Merkmale, die geeignet sind, die hierin beschriebenen Merkmale zu ersetzen, und alle ihre funktional äquivalenten Merkmale. Weiter soll die Offenbarung der vorliegenden Anmeldung so verstanden werden, dass sie entweder explizit oder implizit hierin offenbarte neue Merkmale oder neue Kombinationen von Merkmalen oder jede Verallgemeinerung hiervon enthält, und während der Verfolgung der vorliegenden Anmeldung oder einer beliebigen von ihr abgeleiteten Anmeldung können neue Ansprüche formuliert werden, um solche Merkmale und/oder eine Kombination solcher Merkmale abzudecken.
  • Zusammenfassung
  • Verfahren zum Bilden einer Halbleiterstruktur. Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen einer Trägerflüssigkeit (101, 602, 1101) auf ein Substrat (102), wobei die Trägerflüssigkeit Nanopartikel (201, 202) trägt, Manipulieren der Positionen einer Vielzahl der Nanopartikel (201, 202) in der Trägerflüssigkeit durch Anlegen eines elektrischen Feldes, Entfernen der Trägerflüssigkeit von dem Substrat, um so die Nanopartikel auf dem Substrat zu lassen, und Sintern der Nanopartikel, um einen Bereich zu bilden.

Claims (35)

  1. Verfahren mit: Aufbringen einer Trägerflüssigkeit auf ein Substrat, wobei die Trägerflüssigkeit Nanopartikel trägt; Manipulieren der Positionen einer Vielzahl der Nanopartikel in der Trägerflüssigkeit durch Anlegen eines elektrischen Feldes; Entfernen der Trägerflüssigkeit von dem Substrat, um die Nanopartikel auf dem Substrat zu lassen; und Sintern der Nanopartikel, um einen Bereich zu bilden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Aufbringen der Trägerflüssigkeit ein Drucken der Trägerflüssigkeit auf das Substrat aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Drucken der Trägerflüssigkeit ein Drucken der Trägerflüssigkeit unter Verwendung eines Tintenstrahldruckprozesses aufweist.
  4. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das elektrische Feld ein nicht gleichförmiges elektrisches Feld aufweist.
  5. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das Entfernen der Trägerflüssigkeit ein Verdampfen der Trägerflüssigkeit durch ein einer Wärmequelle Aussetzen der Trägerflüssigkeit aufweist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Entfernen der Trägerflüssigkeit ein Verdampfen der Trägerflüssigkeit durch ein einer Infrarotstrahlungsquelle Aussetzen der Trägerflüssigkeit aufweist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Entfernen der Trägerflüssigkeit ein Verdampfen der Trägerflüssigkeit durch ein einer elektrischen Feldquelle Aussetzen der Trägerflüssigkeit aufweist.
  8. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das Sintern der Nanopartikel ein einer Wärmequelle Aussetzen der Nanopartikel aufweist.
  9. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das Sintern der Nanopartikel ein einer Infrarotstrahlungsquelle Aussetzen der Nanopartikel aufweist.
  10. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das Sintern der Nanopartikel ein einer elektrischen Feldquelle Aussetzen der Nanopartikel aufweist.
  11. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei dem Aufbringen der Trägerflüssigkeit auf das Substrat vorhergeht: Aufbringen einer Schutzschicht auf eine Vielzahl der Nanopartikel, wobei die Schutzschicht die dielektrischen Eigenschaften der Nanopartikel beeinflusst.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Aufbringen der Schutzschicht ein Aufbringen einer Latexschicht aufweist.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Entfernen der Trägerflüssigkeit ferner ein Entfernen der Schutzschicht von den Nanopartikeln aufweist.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Entfernen der Schutzschicht ein Verdampfen der Schutzschicht durch ein einer Energiequelle Aussetzen der beschichteten Nanopartikel aufweist.
  15. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das Manipulieren der Positionen der Nanopartikel ein Erzeugen eines dielektrophoretischen Effekts auf die Nanopartikel aufweist.
  16. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, der ferner aufweist: Steuern der Temperatur des Substrats während des Schritts des Aufbringens der Trägerflüssigkeit auf das Substrat, so dass die Trägerflüssigkeit im Wesentlichen gefroren wird.
  17. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Nanopartikel Halbleiternanopartikel aufweisen.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Nanopartikel n-dotierte Halbleiternanopartikel aufweisen, und das Sintern der n-dotierten Nanopartikel ein Bilden eines halbleitenden n-Bereichs aufweist.
  19. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Nanopartikel p-dotierte Nanopartikel aufweisen, und das Sintern der p-dotierten Nanopartikel ein Bilden eines halbleitenden p-Bereichs aufweist.
  20. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Nanopartikel n-dotierte Nanopartikel und p-dotierte Nanopartikel aufweisen, und das Sintern der Nanopartikel ein Bilden eines halbleitenden n-Bereichs und eines halbleitenden p-Bereichs aufweist.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, einschließlich einem Sintern der n-dotierten Nanopartikel während eines von dem Sintern der p-dotierten Nanopartikel verschiedenen Zeitintervalls und dem Sintern der n-dotierten Nanopartikel bei einer von den p-dotierten Nanopartikeln verschiedenen Temperatur.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, ferner mit: Aufbringen einer weiteren Trägerflüssigkeit auf das Substrat, wobei die weitere Trägerflüssigkeit eine Vielzahl von weiteren Halbleiternanopartikeln trägt; Entfernen der weiteren Trägerflüssigkeit von dem Substrat, um die weiteren Halbleiternanopartikel auf dem Substrat zu lassen; und Sintern der weiteren Halbleiternanopartikel, um einen halbleitenden Bereich zu bilden.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei dem Aufbringen der weiteren Trägerflüssigkeit auf das Substrat vorhergeht: Aufbringen einer Schutzschicht auf eine Vielzahl der weiteren Halbleiternanopartikel, wobei die Schutzschicht die dielektrischen Eigenschaften der weiteren Halbleiternanopartikel beeinflusst.
  24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei das Entfernen der weiteren Trägerflüssigkeit ferner ein Entfernen der Schutzschicht von den weiteren Halbleiternanopartikeln aufweist.
  25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei die weiteren Halbleiternanopartikel n-dotierte Nanopartikel aufweisen und ein Sintern der weiteren Halbleiternanopartikel ein Bilden eines halbleitenden n-Bereichs aufweist.
  26. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei die weiteren Halbleiternanopartikel p-dotierte Nanopartikel aufweisen, und Sintern der weiteren Halbleiternanopartikel ein Bilden eines halbleitenden p-Bereichs aufweist.
  27. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 26, ferner mit: Bilden eines dielektrischen Bereichs auf einer Oberfläche der gesinterten Nanopartikel; und Bilden eines Metallkontakts auf einer Oberfläche des dielektrischen Bereichs.
  28. Vorrichtung mit: einem Trägerflüssigkeitszuführmechanismus; einer elektrischen Feldquelle; und einer Energiequelle; wobei der Trägerflüssigkeitszuführmechanismus betrieben werden kann, um eine Trägerflüssigkeit, die Nanopartikel trägt, auf ein Substrat aufzubringen, die elektrische Feldquelle betrieben werden kann, um die Positionen der Nanopartikel auf dem Substrat durch Dielektrophorese zu manipulieren, und die Energiequelle betrieben werden kann, um die Trägerflüssigkeit von dem Substrat zu entfernen, um so die Nanopartikel auf dem Substrat zu lassen, und die Nanopartikel zu sintern.
  29. Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei der Trägerflüssigkeitszuführmechanismus einen Tintenstrahldrucker aufweist.
  30. Vorrichtung nach Anspruch 28 oder 29, wobei die Energiequelle betrieben werden kann, elektromagnetische Strahlung in dem Infrarotband zu emittieren.
  31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 30, ferner mit: einer Gussstruktur, wobei die Gussstruktur betrieben werden kann, um die Trägerflüssigkeit auf dem Substrat zu enthalten.
  32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 31, ferner mit: einem Temperatursteuerungsmechanismus, wobei der Temperatursteuerungsmechanismus verbunden ist, um die Temperatur des Substrats zu steuern.
  33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 32, ferner mit: einem Schutzschichtaufbringmechanismus, wobei der Schutzschichtaufbringmechanismus betrieben werden kann, um eine Monomer- oder Polymerschicht auf Halbleiternanopartikel aufzubringen.
  34. Vorrichtung mit: einer Einrichtung zum Aufbringen einer Trägerflüssigkeit auf ein Substrat, wobei die Trägerflüssigkeit Nanopartikel trägt; einer Einrichtung zum Manipulieren der Positionen einer Vielzahl der Nanopartikel in der Trägerflüssigkeit durch Anlegen eines elektrischen Feldes; einer Einrichtung zum Entfernen der Trägerflüssigkeit von dem Substrat, um die Nanopartikel auf dem Substrat zu lassen; und einer Einrichtung zum Sintern der Nanopartikel, um einen Bereich zu bilden.
  35. Gerät mit: einem Transistor mit zumindest einem halbleitenden Bereich, wobei der halbleitende Bereich durch Aufbringen einer Trägerflüssigkeit, die Halbleiternanopartikel trägt, auf ein Substrat und Sintern der Halbleiternanopartikel gebildet ist.
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