金属纳米球和微球的形成制造技术

形成了半球（18）和球（28）并且将它们用于多种应用。半球（18）用于形成具有上表面和下表面的衬底（12）。所述上表面包括具有附着到所述下表面的基底的柱（10）的峰。所述峰具有在所述上表面处由半球金属结构（18）的阵列限定的密度，所述半球金属结构在所述柱的形成期间在蚀刻以去除衬底材料向下到所述下表面的期间用作掩模。所述柱是密集且均匀的并且包括微米级平均直径。所述球被形成为用于其它应用的独立的金属球或纳米颗粒。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】形成了半球（18）和球（28）并且将它们用于多种应用。半球（18）用于形成具有上表面和下表面的衬底（12）。所述上表面包括具有附着到所述下表面的基底的柱（10）的峰。所述峰具有在所述上表面处由半球金属结构（18）的阵列限定的密度，所述半球金属结构在所述柱的形成期间在蚀刻以去除衬底材料向下到所述下表面的期间用作掩模。所述柱是密集且均匀的并且包括微米级平均直径。所述球被形成为用于其它应用的独立的金属球或纳米颗粒。【专利说明】金属纳米球和微球的形成
本专利技术涉及用于集成电路器件和其它应用的金属结构，并且更具体地涉及金属球和半球以及制造方法。
技术介绍
纳米棒或纳米线可以在衬底上自上而下或自下而上地形成。在一种方法中，使用金纳米点作为种子自下而上地形成垂直纳米线。这些种子用作沉积位置，在所述沉积位置处需要化学气相沉积(CVD)工艺来从这些种子生长垂直线。该工艺难以控制并且可能导致不理想的密度和尺寸。该工艺也是昂贵的。在自上而下方法中，SiO2或聚合物纳米球用作衬底上的掩模。需要基于溶液的涂布工艺，该工艺是成本加成的并且趋于是不均匀的。该工艺的特征在于掩模和纳米线材料(衬底)之间的相对低的选择性蚀刻。该工艺也相对昂贵。在这两种工艺中，温度是相对升高的。这对所形成的垂直线具有有害影响。
技术实现思路
形成了半球和球并且将它们用于多种应用。将半球用于形成具有上表面和下表面的衬底。所述上表面包括具有附着到所述下表面的基底的柱的峰(peak)。所述峰具有在所述上表面处由半球金属结构的阵列限定的密度，所述半球金属结构在所述柱的形成期间在蚀刻以去除衬底材料向下到所述下表面的期间用作掩模。所述柱包括微米级的平均直径。球被形成为用于其它应用的独立的金属球或纳米颗粒。衬底包括上表面和下表面，所述上表面包括附着到所述下表面的柱的峰。所述峰具有在所述上表面处由半球金属结构的阵列限定的密度，所述半球金属结构用作蚀刻掉衬底材料向下到所述下表面以形成所述柱的掩模。所述柱是密集且均匀的并且包括微米级的平均直径。光伏器件包括具有上表面和下表面的衬底。所述上表面包括附着到所述下表面的柱的峰。所述峰具有在所述上表面处由半球金属结构的阵列限定的密度，所述半球金属结构用作蚀刻掉衬底材料向下到所述下表面以形成所述柱的掩模。所述柱是密集且均匀的并且包括微米级的平均直径。连续光伏叠层共形地形成在所述衬底之上以及在所述多个柱之上和在所述多个柱之间延伸以形成三维结构。所述光伏叠层被配置成将入射辐射转换成电流。纳米颗粒包括具有小于I微米的直径的金属球，所述金属球通过采用表面张力形成在非润湿表面上。所述金属球具有根据形成所述金属球的金属膜的厚度和沉积速率限定的直径。一种方法包括调整用于在衬底上沉积金属膜的沉积速率，其中该沉积速率控制将要在所述衬底的表面上形成的点的密度；对所述金属膜进行退火以形成附着到所述衬底并且包括所述密度的点；以及使用所述点作为蚀刻掩模蚀刻所述衬底以在所述衬底中形成柱。另一种方法包括调整用于在衬底上沉积金属膜的沉积速率，其中该沉积速率控制将来在所述衬底的表面上形成的金属球的密度；向所述金属膜施加抗氧化剂；在高于所述金属膜的熔点的温度下对所述金属膜进行退火从而形成不粘附到所述衬底的所述金属球；以及收集所述金属球。从下文中对其说明性实施例的详细描述中，这些和其它特征及优点将变得显而易见，所述详细描述要结合附图阅读。【专利附图】【附图说明】本公开将参考以下附图在优选实施例的以下描述中提供细节，在附图中:图1是根据一个实施例的具有沉积在其上的金属膜的衬底层的横截面视图；图2A-2C示出了根据本专利技术原理的点密度随着原始金属膜的沉积速率的变化；图3是根据一个实施例的具有形成在金属膜上的可选助熔剂层(flux layer)的衬底层的横截面视图；图4的横截面视图示出了根据一个实施例的具有通过退火在其上形成的金属膜的点的衬底层；图5是根据一个实施例使用该点作为蚀刻掩模来蚀刻的衬底层的横截面视图；图6是根据本专利技术原理使用所形成的密集堆积的点所形成的微米级柱的图像；图7是根据一个实施例具有在透明衬底上支撑结的多个柱的光伏器件的横截面视图；图8的横截面视图示出了根据一个实施例的具有通过退火形成在其上的金属球的衬底层；图9A的扫描电子显微镜(SEM)图像示出了根据一个实施例形成的紧密堆积的金属半球；图9B的SEM图像示出了根据一个实施例形成的金属球；图10的流程图示出了根据本专利技术原理制造用于光伏器件或其它半导体器件的微米级柱的方法；以及图11是示出根据本专利技术原理的制造金属球的方法的流程图。【具体实施方式】根据本专利技术原理，提供了用于制造柱或微线(miCTowire)的装置和方法。该装置采用衬底层，该衬底层具有构造成提供辐射吸收层的垂直部件的结构。该垂直部件可以包括具有承载光吸收材料的侧面的微线结构。所述侧面提供增加辐射吸收的似然的深度。在一个实施例中，通过在玻璃衬底上提供金属材料形成所述微线。可选地在所述金属上沉积助熔剂并且对该助熔剂进行退火以在该玻璃衬底上产生金属点。助熔剂降低氧化速率，允许点在?100摄氏度的极低的温度下形成。采用蚀刻工艺在该衬底层中形成柱。该处理温度优选低于200摄氏度。这样，所提供的结构不昂贵并且避免了昂贵的光刻图形化或柱的播种。根据本专利技术原理形成的柱的尺寸和密度得到很好的控制并且得到更高的光吸收效率。在特别有用的实施例中，通过在衬底上沉积金属制造自组装/形成纳米/微球或颗粒。在一个实施例中，在玻璃上沉积锡或其它金属。在对锡进行退火以形成独立于该玻璃衬底并且可以为了多种应用中的任何应用而被收集的纳米球之前，可以采用抗氧化剂。通过调整形成工艺并不采用抗氧化剂，可以形成密集堆积的半球，该半球可以用作蚀刻该玻璃衬底以形成微锥或线的模板。根据特别有用的实施例，三维(3D)结构包括共形的薄膜太阳能电池元沉积。这些结构化的太阳能电池元将以降低的成本提供高效率。在例如非晶硅(短寿命材料)中的空穴-电子对收集在从距其表面的300?500nm内发生。然而，光可以穿透比该深度更远。因此，具有大于I微米高度的薄非晶硅电池(深度<300nm)的垂直阵列将吸收更多的光并且在不到300nm的距离内提供水平载流子收集。在3D构造的衬底上的具有薄厚度的共形低载流子寿命材料(例如，非晶硅)的沉积提供表面潜在损伤低的成本有效结构并且提供更好的性能。当在薄膜光伏器件中采用3D结构时，平面光伏器件所需的厚度不再必要。尤其对于非晶Si光伏器件，层越薄，光退化越少。应当理解，将用太阳能电池元的给定说明性架构来描述本专利技术；然而，其它构造、结构、衬底材料以及工艺特征和步骤可以在本专利技术的范围内变化。由于焊料球的尺寸可以从例如IOnm变化到几微米，因此小的焊料球可以是用于半导体量子晶体管器件的掩模而微米尺度的焊料球用于光伏器件。使用此处描述的这些结构形成电路可以是集成电路芯片设计的一部分。芯片设计可以在图形计算机编程语言中产生，并且存储在计算机存储介质(例如盘、带、物理硬盘驱动器、或诸如存储存取网络的虚拟硬盘驱动器)中。如果设计者不制造芯片或者用于制造芯片的光刻掩模，则设计者可以直接或间接将所得到的设计通过物理装置(例如，通过提供一份存储有该设计的存储介质)或电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·J·洪，郑宇植，金志焕，罗载雄，D·K·萨达那，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：
国别省市：