1335619 ♦ ύ ⑴ 九、發明說明 . 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關半導體積體電路（Integrated Circuit ; • 簡稱1C)之領域’尤係有關一種諸如氮化矽等的介質之奈 米線'以及一種於低溫下形成介質的奈米線之方法。 性與 特積 電面 光表 的的 注大 關極 人有 令具 其其 因尤 且線 ， 米 構奈 結。 的用 小應 常的 非在 1 是潛 術線多 技米許 前奈有 先 具 C 而 體積比，因而可將奈米線用來作爲諸如用於化學或生物應 用之氣體偵測器或感測器。此外，奈米線的長度與直徑間 之大縱橫比（低維度（low dimensionality))亦使其適用 於平板顯示器的場發射器（field emitter)。 奈米線也被用來形成發光二極體（Light Emitting Diode ;簡稱 L E D ) 或場效電晶體（F i e 1 d E f fe c t Transistor ;簡稱FET ) »然而，智成奈米線的傳統方法 可能與製造電子裝置的現有製程不相容。舉例而言，形成 奈米線的方法可能涉及極高的溫度。 因此，目前需要一種可與製造電子裝置的現有製程整 合的形成奈米線之新方法。 【發明內容】 本發明揭示了一種形成分段奈米線之方法’該方法包 含下列步驟：提供一基材；預先清洗該基材；預先處理該 -4- (2) 1335619 «%- 基材；形成並放置一催化劑在該基材之上；以及以電發增 強式化學汽相沈積（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition;簡稱PECVD)的重複脈波沈積一介電材料， 而在該催化劑之上形成分段奈米線。 【實施方式】 在下文的說明中，述及了諸如特定材料、尺寸、及製 φ 程等的許多細節，以便提供對本發明的徹底了解。然而， 熟習此項技術者當可了解，可在沒有這些特定細節的情形 下實施本發明。在其他的情形中，並未詳細說明一些習知 的半導體設備及製程，以避免模糊了本發明。 本發明揭示了一種在基材之上形成如氮化矽等的介電 材料的分段奈米線之方法。本發明也揭示了 一種被設置在 基材上的諸如氮化矽等的介電材料之分段奈米線。 下文中將說明一種根據本發明的各實施例而在基材之 # 上形成如氮化矽等的介電材料的分段奈米線之方法。在本 發明的一實施例中，該基材可包含一種同質的材料。在本 發明的一實施例中，該基材可包含兩種或更多種在化學上 或物理上不同的材料。在本發明的一實施例中，該基材可 包含兩種或更多種材料的有圖案之堆疊。 在本發明的一實施例中，該基材可包含諸如銅等的電 導體。在本發明的一實施例中，該基材可包含諸如低 k 値（介電常數）材料等的電絕緣體。在本發明的一實施例 中，該基材可包含諸如矽-鍺等的半導體。在本發明的一 -5- 、 (3) 1335619 實施例中，該基材可被摻雜。 • 在本發明的一實施例中，該基材可包含半導體晶圓。 . 在本發明的一實施例中，該基材可包含絕緣層上覆矽（ ' Silicon On Insulator;簡稱SOI)晶圓。在本發明的一實 . 施例中，該基材可包含積體電路（1C )晶片或晶粒。在本 發明的一實施例中，該基材可包含被接合的晶圓。在本發 明的一實施例中，該基材可包含被堆疊的晶片。在本發明 Φ 的一實施例中，該基材可包含構裝。在本發明的一實施例 中，該基材可包含微機電系統（Micro-ElectroMechanical S y s t e m ;簡稱 Μ E M S )。 如第 1圖中之本發明的一實施例所示，基材（110 )可包含一層（120)。在本發明的一實施例中，該層（ 120)可包含具有一些特徵之一表面（122)，該等特徵可 以是表面（122)的凸出區（3 02 )、凹下區（306)、或 齊平區（ 304 )。該等特徵可包含溝槽、孔洞、或梯級。 # 該等特徵的壁可以銳角、直角、或鈍角與表面（122)交 會。 在第一步驟中，可預先清洗基材（1〗〇)，以便去除 污染物。尤其應去除可被用來作爲催化劑之金屬。該污染 物可以是有機的、無機的、或金屬的。該污染物可以是微 粒、薄片、或薄膜。該污染物可藉由共價鍵、離子鍵、物 理吸附（physisorption)、化學吸附（chemisorption)而 被貼附到基材（1 10 )之上的層（120 )之表面（122 )。 在本發明的一實施例中，該預先清洗可包含刷子清洗 -6- 、 (4) 1335619 、滾筒清洗 '或高壓噴洗。在本發明的一實施例中，該預 * 先清洗可包含沈浸、噴灑、或低溫氣膠清洗（cryogenic . aerosol)。該預先清洗可包含酸、鹼、溶劑、或諸如過氧 • 化物或過硫酸鹽等的氧化劑。 . 在第二步驟中，可預先處理基材（110)，以便在諸 如物理上或化學上修改層（1 20 )的表面（1 22 )，而改善 催化劑的附著力。該預先處理可包含以烘烤或退火之方式 φ 進行的熱處理。該預先處理可包含諸如在真空中進行的低 壓處理。該預先處理可包含諸如以紫外線進行的輻射處理 。該預先處理可包含諸如以自由基進行的電漿處理。 該預先處理可包含諸如以微粒進行的濺射等的轟擊處 理。該等微粒可以是諸如原子或分子等的中性微粒、或諸 如電子或離子等的帶電微粒。該等微粒可形成微粒束或微 粒雨。 該預先處理可包含諸如以物種進行的離子佈植等的轟 # 擊處理。該等物種可以是諸如離子等的帶電物種。在本發 明的一實施例中，可以離子佈植法將一物種佈植基材（ 110)之上的層（120),以便破壞、非晶化（amorphize )、絕緣、或摻雜一下方區。 在本發明的一實施例中，該離子佈植可以是毯覆式佈 植（blanket implant)。在本發明的一實施例中，該離子 佈植可以是諸如以光阻遮罩或硬式遮罩（hard mask)執行 的圖案佈植。 在本發明的一實施例中，在執行該離子佈植後，可在 1335619 - (5) 去除了任何光阻之後接續諸如爐管退火（furnace anneal ) ' 、快速退火（rapid anneal)、或峰値退火（Spike anneal . )等的一冷熱循環（thermal cycle)。 - 該離子佈植可能受損，例如具有氣泡缺陷（bubble deffect )。在本發明的各實施例中，被離子佈植法佈植的 物種可包含週期表中第 VIII A行之元素，例如，氦、氖 、急 '氣。 φ 離子佈植區可以是絕緣的。在本發明的各實施例中， 被離子佈植法佈植的物種可包含氮或氧。 離子佈植區可被摻雜。在本發明的一實施例中，被離 子佈植法佈植的物種可包含諸如硼等的週期表中第 III A 行的上方部分之元素、或諸如砷或銻等的週期表中第 V A 行的下方部分之元素。硼、砷、及銻都是準金屬（ metalloid) 〇 準金屬是具有金屬與非金屬之間的特性之元素。金屬 • 通常是電導體，而非金屬通常是電絕緣體。某些合金及化 合物也可具有金屬與非金屬之間的特性。 離子佈植區可被非晶化。在本發明的各實施例中，被 離子佈植法佈植的物種可包含諸如矽或鍺等的週期表中第 IVA行之元素。矽及鍺是具有半導體特性的準金屬》 離子佈植區可以是深的、淺的、或正好在層（120) 之上層（120)的該等特徵的表面（122)之下。在本發明 的一實施例中，可以 15-35千電子伏特（KeV )的能量 執行離子佈植。在本發明的一實施例中，可以 35-80 -8- 1335619 Λ (6) 千電子伏特（KeV )的能量執行離子佈植。在本發明的一 . 實施例中，可以 80 · 200千電子伏特（KeV )的能量執 . 行離子佈植。在本發明的一實施例中’可以 200 - 450 . 千電子伏特（KeV )的能量執行離子佈植。 在本發明的一實施例中，可以 1〇9 - l〇1G原子/立 .方厘米的劑量執行離子佈植。在本發明的一實施例中，可 以 10^-1011原子/立方厘米的劑量執行離子佈植。在 φ 本發明的一實施例中，可以 l〇u - 1〇12原子/立方厘米 的劑量執行離子佈植。在本發明的一實施例中，可以 10|2-1013原子/立方厘米的劑量執行離子佈植。該劑量 可包含積分流量密度（integrated flux density) *該等原 子可包含離子。 在第三步驟中，如第 2圖中之本發明的一實施例所 示，可形成一催化劑，並將該催化劑放置在層（220 )的 表面（ 222 )之上的某些位置。在本發明的一實施例中， # 該等位置可包含不規則的或虛擬隨機的佈局。在本發明的 一實施例中，該等位置可包含規則的或有系統的的佈局。 可以一或多種方式配置該催化劑，例如，在層（220 )的表面（2 22 )之上的隔離式佈局（501)、叢集式佈局 (5 03 )、或週期性佈局（505)。週期性佈局（5 05 )可 包含催化劑（602 )、（ 604 )的鄰近位置之間的間隔（ 603 ) 〇 在本發明的一實施例中，自催化劑的一叢集式佈局（ 5〇3)生長的奈米線可形成一串或一束的奈米線（圖中未 ^ (7) 1335619 示出）。在本發明的一實施例中，自催化劑的一叢集式佈 - 局（ 503 )生長的奈米線可合倂或熔合成一大導線（圖中 . 未示出）。 • 在本發明的一實施例中，該催化劑的面密度（areal _ density)可包含 104 - 1〇6原子/平方厘米。在本發明的 —實施例中，該催化劑的面密度可包含1〇6 · 1〇8原子/ 平方厘米。在本發明的一實施例中，該催化劑的面密度可 φ 包含 108 - l〇u原子/平方厘米。在本發明的一實施例 中，該催化劑的面密度可包含 1〇1() - 1〇12原子/平方厘 米。 在形成且放置了該催化劑之後，該催化劑可根據第1 圖所示之本發明的各實施例而包含諸如銳利邊緣（404 ) 或圓角邊緣（414)等的一或多種分離的形狀。 在本發明的一實施例中，該催化劑可包含島形區（ island )，例如，藉由蝕刻來自先前的催化劑連續薄膜之 φ 分離的形狀，而形成且被放置之島形區。在本發明的一實 施例中，該催化劑可包含小滴或微粒，例如，選擇性地且 直接地形成且被放置爲分離的形狀之小滴或微粒。 在形成且放置了該催化劑之後，該催化劑可包含在該 基材之上的一涵蓋表面（footprint)。在本發明的一實施 例中，該催化劑島形區（或微粒）可包含在該基材之上的 —多邊形（例如，直線形或六角形）涵蓋表面。在本發明 的一實施例中，該催化劑島形區（或微粒）可包含在該基 材之上的一曲線形（例如，圓形或橢圓形）涵蓋表面。 -10 - ^ (8) 1335619 在本發明的一實施例中，自具有圈餅形（或環形）涵 • 蓋表面的催化劑生長之奈米線可包含一中空的核心。 . 在形成且放置了該催化劑之後，該催化劑可包含一或 • 多種尺寸。在本發明的一實施例中，該催化劑島形區（或 . 微粒）可包含諸如橫向尺寸（例如在最寬點的寬度或直徑 )及垂直尺寸（例如在最高點的厚度或高度）等的一尺寸 〇 φ 在本發明的一實施例中，該催化劑的橫向尺寸可包含 1-3 奈米。在本發明的一實施例中，該催化劑的橫向尺 寸可包含 3 - 9奈米。在本發明的一實施例中，該催化 劑的橫向尺寸可包含 9-25奈米。在本發明的一實施例 中，該催化劑的橫向尺寸可包含 25 - 80奈米。 在本發明的一實施例中，該催化劑的垂直尺寸可包含 5 - 10奈米。在本發明的一實施例中，該催化劑的垂直尺 寸可包含 10 -15 奈米。在本發明的一實施例中，該催 φ 化劑的垂直尺寸可包含 15 -25奈米。在本發明的一實 施例中，該催化劑的垂直尺寸可包含 25 - 40奈米。 在本發明的一實施例中，該催化劑可包含一種可協助 諸如形成且放置奈米線等的一化學反應且本身不會被消耗 之材料。 對催化劑的選擇可取決於諸如在基材（1丨0)之上的 層（120)中之溶解度' 在基材（110)之上的層（120) 中之擴散係數、或相對於在基材（110)之上的層（120) 的能帶間隙（band gap )之能階（energy level )等的各種 -11 - (9) (9)1335619 因素。在本發明的一實施例中，催化劑可具有低溶解度、 低擴散係數、以及並非在中間能帶間隙的深能階。 在本發明的一實施例中，該催化劑可包含一金屬。在 本發明的不同實施例中，該催化劑可包含週期表中第III A、IVA、或 VA行的下方部分之元素。在本發明的一 實施例中，該催化劑可包含週期表的第 ΠI A行中之鋁 (A1 )。 在本發明的一實施例中，該催化劑可包含一低熔點的 金屬。在本發明的不同實施例中，該低熔點的金屬可包含 週期表的第 III A行中之鎵（Ga)或銦（In)。在本發 明的一實施例中，該低熔點的金屬可包含週期表的第 IV A行中之錫（Sn)。該低熔點的金屬可包含週期表的第 V A行中之鉍（Bi )。 在本發明的一實施例中，該催化劑可包含一過渡元素 (transition element )。過渡元素具有金屬特性，且亦可 被稱爲過渡金屬（transition metal)。過渡金屬通常具有 高熔點。過渡金屬可包含週期表的第 IVB、VB、VIB、 VII B、VIII B、及 I B行中之元素。在某些情形中，亦 可將週期表的第 III B及 II B行中之元素視爲過渡金 屬。 在本發明的一實施例中，該催化劑可包含週期表的第 IV B行中之一元素。在本發明的一實施例中，該催化劑 可包含鈦（Ti )。 在本發明的一實施例中，該催化劑可包含週期表的第 -12- . (10) 1335619 V B行中之一元素。在本發明的不同實施例中，該催化劑 • 可包含釩（V)、銳（Nb)、或鉬（Ta)。 . 在本發明的一實施例中’該催化劑可包含週期表的第 • VI B行中之一元素。在本發明的各實施例中，該催化劑 . 可包含鉻（Cr)、鉬（Mo)、或鎢（w)。 在本發明的一實施例中，該催化劑可包含週期表的第 VII B行中之一元素。在本發明的—實施例中，該催化劑 φ 可包含錳（Μη )。 在本發明的一實施例中，該催化劑可包含週期表的第 VIII Β行中之一元素。在本發明的各實施例中，該催化 劑可包含鐵（Fe)、鈷（Co) '鎳（Ni)、鈀（Pd)、或 鉑（PO 。 在本發明的一實施例中，該催化劑可包含週期表的第 I B行中之一元素。在本發明的各實施例中，該催化劑可 包含銅（Cu )、銀（Ag )、或金（au ) » # 在本發明的一實施例中，該催化劑可包含週期表的第 II B行中之一元素。在本發明的一實施例中，該催化劑 可包含鋅（Zn)。 在本發明的一實施例中，該催化劑可包含一合金。在 本發明的一實施例中，該催化劑可包含兩種或更多種金屬 〇 在本發明的一實施例中，該催化劑可包含一亞穩態（ metastable state) '結構、或形式。在本發明的—實施例 中’該催化劑可包含一介金屬化合物（intermetallic -13- - (11) 1335619 compound )。在本發明的一實施例中，該催化劑可包含一 液態合金（liquid alloy)或一熔化合金（molten alloy) * 。在本發明的一實施例中，該催化劑可包含一共晶（ ' eutectic) 〇 • 在本發明的一實施例中，該催化劑可包含一或多種金 屬以及一或多種非金屬。在本發明的一實施例中，該催化 劑可包含一金屬陶瓷（cermet)。 φ 在本發明的一實施例中，該催化劑可包含矽。在本發 明的不同實施例中，該催化劑可包含諸如矽化鉑（PtSi ) 、二矽化鈦（TiSi2 )、二矽化鈷（C〇Si2 )、或矽化鎳（ Ni2Si)等的一金屬砂化物。 在本發明的一實施例中，可將諸如微影及剝離（lift off)等的一減去式圖案產生製程（subtractive patterning process )用來形成及放置該催化劑。首先，可在基材之上 形成一光阻，並以微影法將該光阻產生圖案而成爲一遮罩 # 。然後，可以諸如電子束蒸鍍等的非選擇性之方式，光阻 遮罩以及基材（210)上的層（220)的未被覆蓋部分之上 形成催化劑的一連續薄膜。該薄膜應具有良好的厚度一致 性及良好的保形性。然後，可剝離該光阻以及上方的催化 劑部分，而留下基材（210)上的層（220)的該等未被覆 蓋部分之上的一些分離的形狀之催化劑。 在本發明的一實施例中，可將諸如微影及蝕刻等的一 減去式圖案產生製程用來形成及放置該催化劑。首先，可 以諸如化學汽相沈積（Chemical Vapor Deposition;簡稱 -14- (12) 1335619 CVD )等的非選擇性之方式，在基材（210)上的層（22 0 • )之上形成催化劑的一連續薄膜。在本發明的一實施例中 . ，用於該催化劑的 CVD之前驅物或反應物氣體可包含諸 • 如氯化亞鐵（FeCl2 )、氯化鐵（FeCl3 )、或四氯化鈦（ . TiCl4 )等的金屬鹵化物之一金屬來源。該薄膜應具有良好 的厚度一致性及良好的保形性。然後，可在該催化劑之上 形成一光阻，並以微影法將該光阻產生圖案而成一蝕刻遮 φ 罩。然後，可使用乾式或溼式蝕刻以去除該催化劑的未被 保護之部分，而留下在該蝕刻遮罩下方的分離的形狀之催 化劑。最後，可諸如以溼式剝離或灰化（ashing )法去除 該蝕刻遮罩。 在本發明的一實施例中，可將諸如微影及蝕刻等的一 減去式圖案產生製程用來形成及放置該催化劑。首先，可 以諸如 CVD等的非選擇性之方式，在基材（210)上的 層（ 220 )之上形成催化劑的一連續薄膜。在本發明的一 φ 實施例中，用於該催化劑的 CVD之前驅物或反應物氣體 可包含諸如氯化亞鐵（FeCl2 )、氯化鐵（FeCl3 )、或四 氯化鈦（TiCl4 )等的金屬鹵化物之一金屬來源。該薄膜應 具有良好的厚度一致性及良好的保形性。然後，可以諸如 CVD 或物理汽相沈積（Physical Vapor Deposition;簡稱 PVD )或濺鍍沈積法在該催化劑之上形成一硬式遮罩材料 〇 該硬式遮罩材料可以是按照化學計量的或不按照化學 計量的。在本發明的不同實施例中，該硬式遮罩材料可包 -15· i •· (13) 1335619 含碳化物、硼化物、或氫化物。 ' ’該硬式遮罩材料可包含氧化物 - 然後，可在該硬式遮罩材料 • 影法將該光阻產生圖案而成一蝕 . 式蝕刻以將該蝕刻遮罩中之光阻 材料中之一類似的圖案，以便形 諸如溼式剝離或灰化該光阻而去 φ 下方的硬式遮罩。因此，在該硬 的形狀之一些開孔，用以露出該 一些部分。 在本發明的一實施例中，在 露出的該等催化劑部分之上形成 式或溼式蝕刻以去除該硬式遮罩 存在於該等奈米線之間的催化劑 在本發明的另一實施例中， φ 孔露出的該等催化劑部分之上形 硬式遮罩材料本身留在適當的位 低於該硬式遮罩的催化劑將保持 該等奈米線之間。視所選擇的催 催化劑用來作爲該等奈米線間之 在本發明的一實施例中，可 (additive patterning process )
成及放置該催化劑成爲分離的形 成及放置在基材（210)上的層I 在本發明的其他實施例中 、氮化物、或氮氧化物》 之上形成一光阻，並以微 刻遮罩。可使用乾式或溼 圖案轉移到下方硬式遮罩 成一硬式遮罩。最後，可 除該蝕刻遮罩，而留下在 式遮罩中形成了具有分離 催化劑的下方連續薄膜的 該硬式遮罩中之該等開孔 了奈米線之後，可使用乾 材料。可去除或保留仍然 〇 在該硬式遮罩中之該等開 成了奈米線之後，可使該 置。在此種情形中，仍然 被嵌入 化劑之類型而定，可將該 電導體。 將一加成式圖案產生製程 用來選擇性地且直接地形 狀，例如，將該催化劑形 〔 220 )的露出部分之某些 -16- . (14) 1335619 位置之上。 - 在本發明的一實施例中’可以諸如矽化物相分離（ . phase separation )等的相分離法形成該催化劑。在本發明 • 的一實施例中’可將該催化劑形成爲基材（210)上的層 . (2 2 0 )中之矽化物之上的小尺寸單相沈澱物。在本發明 的各實施例中，該矽化物可包含諸如矽化鈾（PtSi )、二 矽化鈦（TiSi2 )、二矽化鈷（CoSi2 )、或矽化鎳（Ni2Si φ )等的一金屬矽化物。 在本發明的一實施例中，可以二維中之自我組合（ self-assembly)而形成該催化劑。在本發明的一實施例中 ，可自我組合已被諸如脈衝雷射（Pulsed-laser)分子束磊 晶（Molecular Beam Epitaxy ;簡稱 MBE)法沈積的（其 他材料之）三維模板（three-dimensional matrix)內之奈 米點（nanodot)，而形成該催化劑。 在本發明的一實施例中，可使用一溼式化學製程將該 φ 催化劑形成爲奈米微粒，例如，自被溶解的溶液或膠體溶 液（colloidal solution)形成的溶解沈激物。在本發明的 一實施例中，可自過氧化氫（H202 )溶液直接沈積錫（Sn )。在本發明的一實施例中，可自氫氟酸溶液直接沈積銅 (Cu )。 在本發明的一實施例中，可以諸如阻障層（barrier layer)等的一界面膜進一步包封該等催化劑島形區（或微 粒）。該包封可以是完整的或部分的。在本發明的一實施 例中，該阻障層可防止該催化劑擴散到另一材料。在本發 -17- . (15) 1335619 明的一實施例中，該阻障層可防止該催化劑與另一材料起 • 反應。 . 在本發明的一實施例中，該阻障層可包含週期表的第 - IVB、VB、或 VI B行中之一或多種元素。在本發明的 . 一實施例中，該阻障層可包含矽。在本發明的一實施例中 ，該阻障層可包含氮化物。 在本發明的一實施例中，該阻障層可包含諸如厚度爲 φ 6-35奈米的單一層。在本發明的一實施例中，該阻障層 可包含諸如厚度爲 1〇 -25 奈米的雙層。在本發明的一 實施例中，該阻障層可包含多層堆疊。 在第四步驟中，如第 4圖中之本發明的一實施例所 示，可在基材（410)上的層（420)之上的一催化劑島形 區（或微粒）（M〇4)上形成諸如氮化矽等的介電材料之 一奈米線（2004)。在本發明的一實施例中，可使用電漿 增強式 CVD ( PECVD )而在催化劑島形區（或微粒）（ φ 14〇4 )之上形成諸如氮化矽等的介電材料（1 408 )。 用於 PECVD 的反應爐（reactor)可包含 Novellus Systems，Inc.所供應的 SEQUEL工具。當基材（410) 之上的層（ 420 )暴露於該 PECVD反應爐內之適當的前 驅物或反應物氣體時，諸如氮化矽等的一介電材料（1408 )可在催化劑島形區（或微粒）上成核，且生長成—奈米 線（2004 )。在本發明的一實施例中，該等反應物氣體可 包含聚合物或巨分子。 在本發明的一實施例中，該等反應物氣體可包含矽來 -18 - (16) 1335619 源及氮來源。在本發明的一實施例中，可自〗：3〇-• 的一範圍內選擇矽來源流量率與氮來源流量率的比率 . 本發明的一實施例中，可自 1:15 - 1:6 的一範圍內 矽來源流量率與氮來源流量率的比率。在本發明的一 例中，可自 1:6-1:1 的一範圍內選擇矽來源流量率 來源流量率的比率。在本發明的一實施例中，可自 2:1 的一範圍內選擇矽來源流量率與氮來源流量率的 在本發明的一實施例中，該矽來源可包含矽烷（ )。在本發明的一實施例中，該矽來源可包含二氯砂 SiCl2H2)。在本發明的一實施例中，該氮來源可包含 NH3 )。在本發明的一實施例中，該氮來源可包含氧 氮（N20 )。在本發明的一實施例中，該氮來源可包 氣（n2 )。 在本發明的一實施例中，可包含一稀釋或承載氣 ^ carrier gas )。該承載氣體可包含氬（Ar )、氦（He 或氮氣（N2) »可將該承載氣體用來使對反應物氣體 的調整與對反應物氣體流量率的調整互不連繫。 在本發明的一實施例中，可包含諸如氫氣（H2) 一反應物氣體。在本發明的一實施例中，該反應物氣 使一表面鈍化。在本發明的一實施例中，該反應物氣 影響隨後在該表面之上形成的一材料之表面張力。 總氣體流量率可包含反應物氣體流量率、承載氣 量率、以及還原氣體（reducing gas)流量率。 1:15 。在 選擇 實施 與氮 1:1 - 比率 SiH4 烷（ 氣（ 化亞 含氮 體（ )' 濃度 等的 體可 體可 體流 -19- . (17) 1335619 在本發明的一實施例中，基材（410)的表面（ 420 ) • 之上的奈米線之面密度可取決於基材（410)的表面（420 . )之上的催化劑島形區（或微粒）之面密度，這是因爲該 • 催化劑可被用來作爲諸如氮化矽的介電材料之沈積種子。 ^ 在本發明的一實施例中，該等奈米線的面密度可包含 104 - 106 /平方厘米。在本發明的一實施例中，該等奈米 線的面密度可包含 106·108/平方厘米。在本發明的一 φ 實施例中，該等奈米線的面密度可包含 1〇8 - 平方 厘米。在本發明的一實施例中，該等奈米線的面密度可包 含 1 01G - 1 012/平方厘米。 在本發明的一實施例中，可調整或最佳化奈米線形成 期間的製程參數，以便決定該等奈米線的化學、物理、光 學、或機械特性。用來形成該等奈米線的製程參數可包含 係爲一時間函數的基材溫度、係爲一時間函數的反應爐壓 力、總（反應物氣體、承載氣體、及還原氣體）氣體流量 φ 率、係爲一時間函數的反應物氣體比率、反應物氣體的加 入時序、係爲一時間函數的電漿功率、電漿的點火時序、 以及電場（量及方向）。 在本發明的一實施例中，可建立奈米線的特性與構成 奈米線的材料的成分或化學計量間之相關性。在本發明的 一實施例中，該等奈米線可包含諸如具有 3.0 -3.3克/ 立方厘米的密度、1.80 - 2.30的折射率、3.00 - 6.50電 子伏特（eV)的能帶間隙、310 - 317 GPa的楊氏彈性模 數、10° - 103 MPa的機械強度（壓縮強度或拉伸強度） -20- (18) 1335619 、0.15 - 0.30瓦/厘米-愷氏溫度的熱傳導係數、3.0 -. 3.4 ppm /攝氏溫度的熱膨脹係數、4 -8的介電常數、 105 - 1〇7伏特/厘米的介電強度 '以及在室溫下大約 - 1013歐姆-厘米的電阻係數等的特性的氮化矽之一介電材 . 料。 在本發明的一實施例中，諸如塊材（bulk )形式的氮 化矽等的介質之材料特性與奈米線形式之材料特性可能有 φ 很大的不同。在本發明的一實施例中，材料的特性可能因 量子偏限效應（quantum confinement effect)而改變。在 本發明的一實施例中，將一奈米線的寬度或直徑減少到小 於諸如 3奈米等的一臨界値時，可能增加構成該奈米線 的材料之能帶間隙。 諸如氮化矽等的介電材料之奈米線可包含一或多個分 段（segment )。在本發明的一實施例中，在形成奈米線 的一分段之前、期間、或之後，可（完全地）改變或（部 φ 分地）修改該等製程參數。因此，奈米線可包含在結構、 尺寸、形態、相、特性、成分、或化學計量上有所不同的 一些分段。在本發明的各實施例中，奈米線的該等分段可 以是（單）結晶的、多結晶的、或非結晶的。 可以轉變或界面隔離奈米線的該等分段。在本發明的 一實施例中’可逐漸地（根據情況而）調變該等製程參數 ’以便在奈米線的各分段之間形成平滑的轉變或界面。在 本發明的一實施例中，可迅速地（根據情況而）調變該等 製程參數’以便在奈米線的各分段之間形成陡峭的轉變或 -21 - (19) 1335619 界面。 在本發明的一實施例中，可自諸如 ίο·6 - ίο·2托的 —範圍中選擇該 PECVD反應爐的壓力。在本發明的一 實施例中，可自諸如 10·2- 102托的一範圍中選擇該 PECVD反應爐的壓力。
在本發明的一實施例中，該 PECVD反應爐中之壓 力可包含 1-5托。在本發明的一實施例中，該 PECVD 反應爐中之壓力可包含 5 -20托。在本發明的一實施例 中，該 PECVD反應爐中之壓力可包含 20 - 60托。在 本發明的一實施例中，該 PECVD反應爐中之壓力可包 含 60-120 托。 可在低溫下將諸如氮化矽等的一介電材料形成爲奈米 線，以便減少應力，並將變形最小化。此外，低溫可容許 低沈積速率，因而可對介電材料的特性有較佳的控制。 可以諸如13.56MHz的微波或射頻（Radio Frequency :簡稱RF)能量在該 PECVD反應爐中產生電漿，以便 補償 PECVD製程中之低沈積溫度。在本發明的一實施 例中，該 PECVD反應爐中之功率可包含 4-30瓦。在 本發明的一實施例中’該 PECVD 反應爐中之功率可包 含 3 0 - 200瓦。在本發明的一實施例中，該 PECVD反 應爐中之功率可包含 200 - 800瓦。在本發明的一實施 例中，該 PECVD反應爐中之功率可包含 800 - 1，500 瓦。 在本發明的一實施例中，可在自攝氏 150 - 250度 -22- 1335619 s (20) 的範圍中選擇的一溫度下，以一PECVD製程沈積諸如 • 氮化矽等的介電材料。在本發明的一實施例中，可在自攝 氏250 - 3 50度的範圍中選擇的—溫度下，以—pECVD - 製程沈積諸如氮化矽等的介電材料。在本發明的一實施例 • 中，可在自攝氏 350 - 450度的範圍中選擇的一溫度下 ’以一 PECVD製程沈積諸如氮化矽等的介電材料。在 本發明的一實施例中，可在自攝氏 450 - 550度的範圍 φ 中選擇的—溫度下，以一PECVD製程沈積諸如氮化矽 等的介電材料。 在本發明的一實施例中，在對諸如氮化矽等的介電材 料執行 PECVD之後，可不接續一明顯的（或專用的） 退火。在本發明的一實施例中，在對諸如氮化矽等的介電 材料執行 PECVD之後，可在高於該沈積溫度的溫度下 ，接續將造成類似於明顯的（或專用的）退火的效果之一 或多個製程。在本發明的一實施例中，在對諸如氮化矽等 φ 的介電材料執行 PECVD之後，可接續一明顯的（或專 用的）退火，以便在諸如結構、尺寸、形態、相、特性、 成分、或化學計量上修改該奈米線的該等分段。 在本發明的一實施例中，該明顯的（或專用的）退火 可包含在一標稱退火溫度下的 1 - 4分鐘之滲透或持續 時間。在本發明的一實施例中，該明顯的（或專用的）退 火可包含在該標稱退火溫度下的 4 · 12分鐘之持續時間 。在本發明的一實施例中，該明顯的（或專用的）退火可 包含在該標稱退火溫度下的12 -24分鐘之持續時間。 -23- . (21) 1335619 在本發明的一實施例中，該明顯的（或專用的）退火可包 • 含在該標稱退火溫度下的 24 - 60分鐘之持續時間。 . 在本發明的一實施例中，可在諸如包含氧氣（02)或 • 水（H20 )的一氧化環境中執行該明顯的（或專用的）退 . 火。在本發明的一實施例中，可在諸如包含氫氣（H2)的 一還原環境中執行該退火。在本發明的一實施例中，可在 諸如包含氬（Ar)、氦（He) '或氮氣（N2)的一惰性環 φ 境中執行該退火。 在本發明的一實施例中，可在低於攝氏 400度的一 溫度下執行該退火。在本發明的一實施例中，可在自攝氏 400 - 600度的範圍中選擇的一溫度下執行該退火。在本 發明的一實施例中，可在高於攝氏 600度的一溫度下執 行該退火。 在本發明的一實施例中，該退火溫度可高於最高沈積 溫度且低於攝氏 200度。在本發明的一實施例中，該退 φ 火溫度可自高於最高沈積溫度的攝氏 200 - 3 00度的範 圍中選擇。在本發明的一實施例中，該退火溫度可高於最 高沈積溫度且高於攝氏 300度。 在本發明的一實施例中，可以攝氏 200度的一沈積 溫度以及攝氏 350度的一退火溫度形成諸如氮化矽等的 一介電材料之奈米線。在本發明的一實施例中’可以攝氏 3 00度的一沈積溫度以及攝氏5 5 0度的一退火溫度形成 諸如氮化矽等的一介電材料之奈米線。在本發明的一實施 例中，可以攝氏 400度的一沈積溫度以及攝氏 750度 -24- , (22) 1335619 的一退火溫度形成諸如氮化矽等的一介電材料之奈米線。 - 在本發明的一實施例中，可以攝氏 400度的一沈積 . 溫度以及沒有任何明顯的（或專用的）退火的情形下形成 • 諸如氮化矽等的一介電材料之奈米線。 在本發明的一實施例中，可在諸如攝氏 200及 400 度等的兩個或更多個沈積溫度下形成諸如氮化矽等的一介 電材料之奈米線。 B 在本發明的一實施例中，反應速率或動力學支配了催 化劑島形區（或微粒）之上的奈米線之形成。在本發明的 一實施例中，一或多種反應物氣體的催化分解（cata〗ytic decomposition)可限制該等奈米線的形成。在本發明的一 實施例中，諸如矽烷等的矽來源之催化分解可限制該等奈 米線的形成。在本發明的一實施例中，諸如氨等的氮來源 之催化分解可限制該等奈米線的形成。 在本發明的一實施例中，質量傳遞（mass transfer) φ 可支配催化劑島形區（或微粒）之上的奈米線之形成。在 本發明的一實施例中，該 PECVD反應爐中之汽相或氣 相中之擴散可限制該等奈米線之形成。 在本發明的一實施例中，該奈米線或該催化劑上之表 面遷移率（surface m〇bility)可限制該等奈米線之形成。 在本發明的一實施例中，諸如該奈米線內等的一固態 中之擴散可限制該等奈米線之形成。在本發明的一實施例 中，該固態擴散可能涉及置換型原子（substitutional atom )或塡隙型原子（interstitial atom )之移動。在本發明的 -25- , (23) 1335619 —實施例中，該固態擴散可能涉及差排（dislocation )或 - 邊界上的空位（Vacancy )之移動。 . 在本發明的一實施例中，該催化劑所媒介的相分離（ • phase segregation )可限制該等奈米線之形成。 . 奈米線的不同之生長模式可二者擇一地、同時地、或 循序地存在。在本發明的各實施例中，爲了實現奈米線的 某一長度，可在頂端、底部（或根部）、同時在頂端及底 B 部（混合式）、或既不在頂端也不在底部（在中間部位） 上生長該奈米線。在本發明的一實施例中，在該 PECVD 反應爐中選擇用於形成該奈米線的反應速率被限制的生長 區（growth regime)或質量傳遞被限制的生長區時，可決 定該生長模式。在本發明的一實施例中，對用於該催化劑 的材料之選擇可決定該生長模式。在本發明的一實施例中 ，調整用來在該 PECVD 反應爐中形成該奈米線的諸如 溫度等的一或多個製程參數時，可決定要在該奈米線的頂 φ 端上或在底部（或根部）上進行生長。 在諸如第 4圖所示的可對應於頂端生長之本發明的 一實施例中，諸如氮化矽等的一介電材料之一奈米線（ 20 04 )可包含在其底部（或根部）上或接近其底部（或根 部）的諸如金屬或合金等的一催化劑（1404 )。在諸如可 對應於底部（或根部）生長之本發明的一實施例中，諸如 氮化矽等的一介電材料之一奈米線（2006 )可包含在其頂 端上或接近其頂端的諸如金屬或合金等的一催化劑（2404 )。在諸如可對應於混合式或中間部位生長之本發明的一 -26- , (24) 1335619 ♦· 實施例中，諸如氮化矽等的一介電材料之一奈米線可包含 * 在其底部（或根部）與其頂端之間的一中間區（2406 )中 . 之諸如金屬或合金等的一催化劑。 ' 在本發明的一實施例中，可調整總生長（或“開啓，，接 . 觸）時間’而實現該奈米線的長度。在本發明的一實施例 中’可自諸如 6 - 20秒的範圍中選擇該總生長時間。在 本發明的一實施例中，可自諸如 20 - 60秒的範圍中選 φ 擇該總生長時間。在本發明的一實施例中，可自諸如 60 -120秒的範圍中選擇該總生長時間。在本發明的一實施 例中，可自諸如 1 20 - 240秒的範圍中選擇該總生長時 在本發明的一實施例中，該生長可以是連續的（未被 中斷的），且可被統一成一單一延伸的“開啓”脈波。在本 發明的一實施例中，該生長可以是連續的（未被中斷的） ，且係在被一些“關閉”脈波隔離的多個“開啓”脈波上重複 φ 發生。 在本發明的一實施例中，該等製程參數可在“開啓”或 “關閉”脈波的一脈波期間改變。該等製程參數可在各不同 的脈波（“開啓或“關閉”脈波）之間改變。 在本發明的一實施例中，可調整生長速率，而實現該 奈米線的長度。在本發明的一實施例中，可自諸如 奈米/分鐘的範圍中選擇該生長速率。在本發明的一實施 例中，可自諸如 8 - 30奈米/分鐘的範圍中選擇該生長 速率。在本發明的一實施例中，可自諸如 30 - 90奈米 -27- , (25) 1335619 參*· /分鐘的範圍中選擇該生長速率。在本發明的—實施例中 • ，可自諸如90 · 180奈米/分鐘的範圍中選擇該生長速 . 率。 在本發明的一實施例中，可調整反應物氣體濃度’而 . 實現該奈米線的長度。在本發明的一實·施例中’可調整反 應物氣體流量率，而’實現該奈米線的長度。 在本發明的1實施例中，奈染線的—分段可包含一特 φ 有的空間配置及一特有的方·位角.。在本發明的—實施例中 ，可諸如在該奈米線的生長期間藉由製程參數的選擇，而 只決定空間配置，或只決定方位角’或同時決定空間配置 及方位角。在本發明的一實施例中’可在該奈米線的生長 之後藉由加入後續的處裡，而只改變空間配置，或只改變 方位角，或同時改變空間配置及方位角。· 在本發明的一實施例中，可在某一溫度下進行熱處理 或退火，而決定或改變該奈米線的一或多個分段之空間配 φ 置或方位角。在本發明的一實施例中，可對準諸如可在奈 米線在該 PECVD反應爐中的生廠期間於原處建立的一 電場，而決定或改變該奈米線的一或多個分段之空間配置 或方位角。在本發明的一實施例中，可以流變方式對準（ aligning rheologically)諸如液體或氣體等的一流體，而 決定或改變該奈米線的一或多個分段之空間配置或方位角 。對準一液體時，可能涉及使用一表面活性劑（surfactant )以分離該等奈米線。在本發明的一實施例中，可在外部 或內部將應變施加到該奈米線的一或多個分段，而決定或 -28- (26) 1335619 改變該奈米線的該等分段之空間配置或方位角° . 然後，將說明在本發明的各實施例中的被設置在一基 材上的諸如氮化砂等的一介電材料之一分段奈米線° - 在本發明的一實施例中，諸如氮化矽等的一介電材料 . 之奈米線可以是同質的。在本發明的一實施例中’諸如氮 化矽等的一介電材料之奈米線可以是不同質的° 在本發明的一實施例中，在一奈米線的形成期間之製 φ 程參數可能影響到該奈米線的特性。該奈米線之特徵在於 :化學、物理、光學、或機械特性。在本發明的一實施例 中，該等奈米線可包含諸如具有 3.0 - 3.3克/立方厘米 的密度、1.80 - 2·30的折射率' 3.00 - 6.50電子伏特（ eV )的能帶間隙、310 - 317 GPa的楊氏彈性模數、1〇β -103 MPa 的機械強度（壓縮強度或拉伸強度）、0.15 -0.30瓦/厘米-愷氏溫度的熱傳導係數、3.0 - 3.4 ppm/ 攝氏溫度的熱膨脹係數、4-8的介電常數、1〇5-1〇7伏 φ 特/厘米的介電強度、以及在室溫下大約 1013歐姆-厘 米的電阻係數等的特性的氮化矽之一介電材料。 在本發明的一實施例中’諸如塊材形式的氮化矽等的 介質之材料特性與奈米線形式之材料特性可能有很大的不 同。在本發明的一實施例中’材料的特性可能因量子侷限 效應而改變。在本發明的一實施例中，將—奈米線的寬度 或直徑減少到小於諸如3奈米等的一臨界値時，可能增 加構成該奈米線的材料之能帶間隙。 在本發明的一實施例中’可建立該介電材料的特性與 -29- ; (27) 1335619 成分或化學計量間之相關性。在本發明的一實施例中，該 • 奈米線可包含諸如爲 Si3N4等的可具有化學計量的氮化 . 矽之一介電材料。在本發明的一實施例中，該奈米線可包 • 含諸如爲 SixNy等的可不具有化學計量的氮化矽之一介 . 電材料。 在本發明的一實施例中，N : si (或 y : X)的原子比 可包含 0.90 - 1.05。在本發明的一實施例中，N : Si比 φ 例可包含 1.05 - 1.20。在本發明的—實施例中，N : Si 比例可包含 1.20 - 1.35。在本發明的—實施例中，N : Si 比例可包含 1.3 5 - 1.5 0。 在本發明的一實施例中’可自諸如矽及氮等的某些主 要元素形成該奈米線中之介電材料。在本發明的一實施例 中，可自諸如氫、碳、氧、磷、或硫等的小量之一或多種 次要元素進一步形成該奈米線中之介電材料。在本發明的 一實施例中’可諸如因一矽來源的分解而自一反應物氣體 Φ 衍生出諸如氫等的一次要元素。 在本發明的一實施例中，小量的次要元素可包含 0.0 2或更小的次要元素與諸如矽等的一主要元素間之一 原子比。在本發明的一實施例中，小量的次要元素可包含 0_06或更小的次要元素與諸如矽等的一主要元素間之一 原子比。在本發明的一實施例中，小量的次要元素可包含 〇·15或更小的次要元素與諸如矽等的一主要元素間之一 原子比。在本發明的一實施例中，小量的次要元素可包含 0.30或更小的次要元素與諸如矽等的一主要元素間之— -30- 1335619 二 (28) 原子比。 ' 在本發明的一實施例中，可將諸如氮化矽等的一介電 - 材料之奈米線連接到一基材。在第1圖所示之本發明的 • —實施例中，基材（110)可包含一表面（〗22)。該表面 . (122)可包含一些特徵。該等特徵可以是表面（122)的 凸出區（302)、凹下區（306)、或齊平區（304)。該 等特徵可包含溝槽、孔洞、或梯級。該等特徵的壁可以銳 φ 角、直角、或鈍角與表面（122)交會。在本發明的一實 施例中，可將諸如氮化矽等的一介電材料之奈米線連接到 該基材的一或多個特徵。 在本發明的一實施例中，諸如氮化矽等的一介電材料 之奈米線可與該基材直接相互接觸。在本發明的一實施例 中，可經由一中間結構而連結諸如氮化矽等的一介電材料 之該奈米線及該基材。在本發明的一實施例中，可聯合或 熔合諸如氮化矽等的一介電材料之該奈米線及該基材，以 • 便形成一單一結構。 在本發明的一實施例中，可將諸如氮化矽等的一介電 材料之該奈米線之一部分連接到該基材。在本發明的一實 施例中，可將諸如氮化矽等的一介電材料之該奈米線之一 末端連接到該基材。在本發明的一實施例中，可將諸如氮 化矽等的一介電材料之該奈米線之兩個或更多個部分連接 到該基材。 在本發明的一實施例中，該基材可包含一種同質的材 料。在本發明的一實施例中，該基材可包含兩種或更多種 -31 - (29) (29)1335619 在化學上或物理上不同的材料。在本發明的一實施例中， 該基材可包含兩種或更多種材料的有圖案之堆疊。 在本發明的一實施例中，該基材可包含諸如銅等的電 導體。在本發明的一實施例中，該基材可包含諸如低 k 値（介電常數）材料等的電絕緣體》在本發明的一實施例 中，該基材可包含諸如矽-鍺等的半導體。在本發明的一 實施例中，該基材可被摻雜。 在本發明的一實施例中，該基材可包含半導體晶圓。 在本發明的一實施例中，該基材可包含絕緣層上覆矽（ SOI)晶圓。在本發明的一實施例中，該基材可包含積體 電路（1C )晶片或晶粒。在本發明的一實施例中，該基材 可包含被接合的晶圓。在本發明的一實施例中，該基材可 包含被堆疊的晶片。在本發明的一實施例中，該基材可包 含構裝。在本發明的一實施例中，該基材可包含微機電系 統（Μ E M S )。 諸如氮化矽等的一介電材料之該奈米線可包含一或多 個區段。該奈米線可包含諸如在結構、尺寸、形態、相' 特性、成分、或化學計量上有所不同的一些區段。在本發 明的各實施例中，該奈米線的該等區段可以是（單）結晶 的、多結晶的、或非結晶的。 可以轉變或界面隔離奈米線的該等區段。在本發明的 一實施例中，諸如氮化矽等的一介電材料之該奈米線之每 一區段可包含特有的形狀、橫斷面、內部部分、外部部分 、空間配置、方位角、剛性、較小的尺寸、以及較大的尺 -32- (30) 1335619 寸。 • 諸如氮化矽等的一介電材料之該奈米線之每一區段可 . 包含特有的形狀。在本發明的一實施例中，該形狀可包含 • 線性的或無分支的部分。在本發明的一實施例中，該形狀 • 可包含有分支的部分。在本發明的一實施例中’該形狀可 包含環狀的部分。在本發明的一實施例中，該形狀可包含 籠狀（cage)的部分。 _ 諸如氮化矽等的一介電材料之該奈米線之每一區段可 包含特有的橫斷面。在本發明的一實施例中，該橫斷面可 以是多邊形的（例如，三角形的、直線的、或六角形的） 。在本發明的一實施例中，該橫斷面可以是曲線形的（例 如，圓形的或橢圓形的）》 諸如氮化砂等的一介電材料之該奈米線之每一區段可 包含特有的內在或內部部分、或核心。在本發明的一實施 例中，該奈米線的該核心可包含一空洞，因而形成一奈米 φ 管。在本發明的一實施例中，該核心可以是實心的。在本 發明的一實施例中，該核心可以是多孔的，且細孔的容積 百分比爲 15 -35%。該等細孔可包含各種尺寸。在本發 明的一實施例中，該等細孔可被閉合。在本發明的一實施 例中，該等細孔可被互連。 諸如氮化矽等的一介電材料之該奈米線之每一區段可 包含特有的外在或外部部分、或披覆層（cladding)。在 本發明的一實施例中，該披覆層可以是實心的。在本發明 的一實施例中，該披覆層可以是多孔的，且細孔的容積百 -33- . (31) 1335619 分比爲 1 5 - 3 5 %。該等細孔可包含各 • 的一實施例中，該等細孔可被閉合》在 . 中，該等細孔可被互連。 • 如第 3圖中之本發明的一實施例 . 等的一介電材料之該奈米線之每一區段 配置。在本發明的一實施例中，該空間 分（801)。在本發明的一實施例中， φ 具有肘部的彎曲或扭曲部分（ 802 )。 例中，該空間配置可包含摺疊或重疊g 發明的一實施例中，該空間配置可包含 (804 )。在本發明的一實施例中，該 繞或迂迴部分（805 )。在本發明的一 配置可包含線圈形、螺線形或螺旋形部 可將諸如氮化矽等的一介電材料之 一區段（8 05 )視爲沿著一主軸（或假言 φ 被設置，而當該主軸延伸時，與一等： 809 )(基材（310)的表面（ 320 )係 809)之內）之間呈現一特有的方位角 形中，主軸（807)可通過區段（805) 通過一轉變或界面（903 )以及一頂端（ 在本發明的一實施例中，諸如氮化 之一奈米線之一區段的主軸可包含與該 等效平面垂直之一特有的（90度之） 的一實施例中，諸如氮化矽等的一介電 種尺寸。在本發明 :本發明的一實施例 所示，諸如氮化矽 可包含特有的空間 配置可包含筆直部 該空間配置可包含 在本發明的一實施 β分（803 )。在本 曲線或波浪形部分 空間配置可包含捲 實施例中，該空間 分（806 )。 奈米線（1 〇 〇 Ο之 §骨幹）（807)而 效（幾何）平面（ 位於該等效平面（ (808 )。在某些情 的兩末端，例如， 707 ) ° 矽等的一介電材料 基材的該表面的該 方位角。在本發明 材料之該奈米線之 -34- ； (32) 1335619 該區段的主軸可包含與該基材的該表面的該等 * 之一特有的（零度之）方位角。在本發明的一 . 諸如氮化矽等的一介電材料之該奈米線之該區 • 包含自 〇 - 90度的範圍中選擇之一特有的方 . 發明的一實施例中，諸如氮化矽等的一介電材 線之一區段可不包含一易於識別的主軸，這是 可能被摺疊或重疊（803 )或被以其他方式變形 φ 諸如氮化矽等的一介電材料之該奈米線之 包含一特有的剛性。在第 4圖所示之本發明 中，該奈米線可以是具有高剛性的堅硬的奈米 一棒或一柱）（ 2002 )。在本發明的一實施例 線可以是具有低剛性的可撓的奈米線（例如， )(2004 ) 、 ( 2006 ) 〇 諸如氮化矽等的一介電材料之該奈米線之 3 4 08 )可包含諸如可類似於寬度或直徑等的一 φ 的（例如，橫向的或徑向的）尺寸（3401 )。 一實施例中，較小的尺寸（34〇1 )可包含 1 在本發明的一實施例中，較小的尺寸（34〇1 ) 9奈米。在本發明的一實施例中，較小的尺寸 包含 9-25 奈米。在本發明的一實施例中， (340 1 )可包含 25 · 80 奈米。 諸如氮化矽等的一介電材料之該奈米線之 3408 )可包含諸如可類似於長度等的一特有的 如，縱向的或軸向的）尺寸（3 403 )。在本發 效平面平行 實施例中， 段的主軸可 位角。在本 料之該奈米 因爲該物種 每一區段可 的一實施例 線（例如， 中，該奈米 一絲或一帶 每一區段（ 特有的較小 在本發明的 -3 奈米。 可包含3-(3401)可 較小的尺寸 每一區段（ 較大的（例 明的一實施 -35- : (33) 1335619 例中’較大的尺寸（34〇3)可包含0.006 - 0.050微米。 • 在本發明的一實施例中，較大的尺寸（34〇3)可包含 . 0·05〇 · 0.400微米。在本發明的一實施例中，較大的尺 • 寸（3403)可包含 0.400 - 3.000微米。在本發明的一實 . 施例中，較大的尺寸（ 3403)可包含 3.000 - 25.000微 米。 諸如氮化矽等的一介電材料之該奈米線之每一區段可 φ 包含較小的（例如，橫向的或徑向的）尺寸（3401)與較 大的（例如，縱向的或軸向的）尺寸（3 403 )間之一縱橫 比。在本發明的一實施例中，該縱橫比可包含 1:3至 1 : 20。在本發明的一實施例中，該縱橫比可包含 1:20 至 1:125。在本發明的一實施例中，該縱橫比可包含 j :125至 1 : 8 00。在本發明的一實施例中，該縱橫比可 包含 1 : 8 00 至 1 : 7,500。 在第 3圖所示之本發明的一實施例中，諸如氮化矽 φ 等的一介電材料之該奈米線可包含一底部（或根部）（ 701)。底部（或根部）（701)可包含最接近或最靠近該 奈米線被連接到或被附著到基材（310 )之上的層（320 ) 的一點之該奈米線的一末端。 在本發明的一實施例中，諸如氮化矽等的一介電材料 之該奈米線可包含一頂端（7〇7)。頂端（7〇7)可包含最 遠離或最疏遠該奈米線被連接到或被附著到基材（310) 之上的層（320)的一點之該奈米線的一末端。 在本發明的各實施例中，該奈米線的生長可發生在頂 -36 - : (34) 1335619 端、底部（或根部）、同時在頂端及底部（混合式）、或 ' 既不在頂端也不在底部（在中間部位）。 在對應於頂端生長的本發明的一實施例中’諸如氮化 • 矽等的一介電材料之一奈米線（2〇〇4)可包含在接近其底 • 部（或根部）處或在其底部（或根部）上諸如一金屬或一 合金等的一催化劑（14〇4 )。 在對應於底部（或根部）生長的本發明的一實施例中 φ ，諸如氮化矽等的一介電材料之一奈米線（2006 )可包含 在接近其頂端處或在其頂端上諸如一金屬或一合金等的一 催化劑（2404 )。 在對應於混合式或中間部位生長的本發明的一實施例 中，諸如氮化矽等的一介電材料之一奈米線（圖中未示出 )可包含在其底部（或根部）與其頂端之間的一中間區（ 2406 )諸如一金屬或一合金等的一催化劑。 在本發明的一實施例中，諸如氮化矽等的一介電材料 φ 之一奈米線可包含被嵌入基材（410)之上的一層（420) 中之諸如一金屬或一合金等的一催化劑。在本發明的一實 施例中，諸如一金屬或一合金等的該被嵌入之催化劑（ 34〇4)可佔用基材（41〇)之上的層（42〇)中之—特徵的 一部分或全部。 一陣列的奈米線可包含諸如氮化砂等的一介電材料之 兩個或更多個奈米線，且該等兩個或更多個奈米線可被連 接到或被附著到一基材’且被一些間隔所隔離。該陣列可 以是二維的或三維的。在本發明的一實施例中，該陣列中 -37- : (35) 1335619 之諸如氮化矽等的一介電材料之該等奈米線可以是類似的 ' 。在本發明的一實施例中’該陣列中之諸如氮化矽等的一 • 介電材料之該等奈米線之間該等間隔可以是類似的。 • 在本發明的一實施例中，該等奈米線的面密度可包含 . 104 - 106/平方厘米。在本發明的一實施例中，該等奈米 線的面密度可包含 1 06 - 1 08 /平方厘米。在本發明的一 實施例中，該等奈米線的面密度可包含108 - 101()/平方 Φ 厘米。在本發明的一實施例中，該等奈米線的面密度可包 含 1 01G - 1 012/平方厘米。 在本發明的一實施例中，該等位置可包含不規則的或 虛擬隨機的佈局。在本發明的一實施例中，該等位置可包 含規則的或有系統的的佈局。可以一或多種方式配置該催 化劑，例如，隔離式佈局（501 )、叢集式佈局（503 )、 或週期性佈局（505)。週期性佈局（505)可包含催化劑 ( 602 ) 、（ 604 )的鄰近位置之間的間隔（603 )。 φ 在本發明的一實施例中，諸如氮化矽等的一介電材料 之奈米線的一週期性陣列可具有一佈局，且該佈局具有可 被定義爲可類似於寬度或直徑的該奈米線的特有的較小的 (例如徑向的）尺寸以及各鄰近奈米線間之間隔的總和之 一間距。 在本發明的一實施例中，諸如氮化矽等的一介電材料 之各鄰近奈米線間之間隔可包含 2 - 1〇奈米。在本發明 的一實施例中’諸如氮化矽等的一介電材料之各鄰近奈米 線間之間隔可包含10 - 4〇奈米。在本發明的一實施例 -38- ： (36) 1335619 中，諸如氮化矽等的一介電材料之各鄰近奈米線間之間隔 可包含 40 - 120奈米。在本發明的一實施例中，諸如氮 * 化矽等的一介電材料之各鄰近奈米線間之間隔可包含120 * - 240 奈米。 * 在本發明的一實施例中，該間隔與該較小的尺寸間之 比率可包含 〇.2 - 1.0。在本發明的一實施例中，該間隔 與該較小的尺寸間之比率可包含 1·〇 - 5.0。在本發明的 φ 一實施例中，該間隔與該較小的尺寸間之比率可包含 5.0 -25.0。在本發明的一實施例中，該間隔與該較小的尺寸 間之比率可包含 25.0 -】25.0。 前文中已述及了許多實施例及許多細節，以便提供對 本發明的徹底了解。熟悉此項技術者當可了解，一實施例 中之許多特徵同樣適用於其他實施例。熟悉此項技術者亦 可了解對於本說明書中述及的那些特定材料、製程、尺寸 、濃度等的因素作出各種等效替代之能力。我們當了解， φ 應將本發明的詳細說明視爲舉例性而非限制性，其中應由 最後的申請專利範圍決定本發明的範圍。 至此，已說明了一種形成諸如氮化矽等的一介電材料 之分段奈米線之方法、以及諸如氮化矽等的一介電材料之 分段奈米線。 【圖式簡單說明】 第 1圖示出根據本發明的一實施例而在一基材上的 一層的一表面上的一些特徵之上形成及放置的催化劑。 -39- (37) 1335619 第 2圖示出根據本發明的一實施例而在一基材上的 一層的一表面上的催化劑之各種佈局。 第 3圖示出根據本發明的一實施例而被連接到一基 材的一些奈米線的各區段之各種空間配置。 第4圖示出根據本發明的一實施例而具有各種結構 及剛性且被連接到一基材的一些分段奈米線°
【主要元件符號說明】 1 1 0,2 1 0,3 1 0,4 1 0 :基材 120,220,420 ：層 1 22,222,320 ：表面 3 02 :凸出區 3 04 :齊平區 306 :凹下區 5 〇 1 :隔離式佈局 503 :叢集式佈局 505 :週期性佈局 602,604 :催化劑 6 0 3 :間隔 404 :銳利邊緣 14〇4,24〇4:催化劑島形區（或微粒） 1 408 :介電材料 2004,2006,1 001 :奈米線 2 4 0 6 :中間區 -40- (38)1335619 801 :筆直部分 8 02 :彎曲或扭曲部分 803 :措疊或重叠部分 8 04 :曲線或波浪形部分 8〇5 :捲繞或迂迴部分 8 06 :線圈形、螺線形或螺旋形部分 807 :主軸
8 0 8 :方位角 8 09 :等效平面 903 :轉變或界面 707 :頂端 2002 :堅硬的奈米線 2004,2006 ：可撓的奈米線 3 4 0 8 ·
3 4 0 1 :較小的尺寸 3403 :較大的尺寸 701 :底部（或根部） 3 4 04 :被嵌入之催化劑 -41 -