体结构。模板结构可由已知的微米压印或印刷技术形成，因此使根据本发明的方法特别适用于廉价且高产量的卷对卷处理。
[0074]图2A绘出了根据本发明的实施例的形成在凹部区域中的亚微米硅结构的顶视图的照片。如参考图1A-1C所描述，凹部可通过将模板层(例如，TE0S层)在基底上形成图案来形成。在此具体示例中，凹部区域可包括连接第一区域216和垫区域218的沟道区域214，其中沟道区域为大约5微米宽、7微米长和250nm高。包括凹部的基底的表面通过使基底在8分钟内暴露于500W氧等离子体来经历氧化步骤。等离子可改变(增加)凹部中的表面的粗糙度至可实现非晶硅至基底的改善的粘附。
[0075]样本在手套箱(MBRAUN GmbH手套箱，带有气体净化平台MB20/MB200)内部传递，这有利于大致无氧的环境(氧水平< lppm)。凹部使用刮片涂布技术来以纯CPS填充。在填充凹部之后，基底暴露于UV光(UV AHAND 250GS)达两分钟，以便使CPS光聚合。UV光具有范围从320nm到400nm的波长轮廓，其中峰值在大约370nm处。在实施例中，CPS可在选自1到30分钟之间(优选地2到20分钟之间)的周期内暴露于UV。
[0076]在UV曝光期间，凹部区域中的剩余CPS聚合成更高级的聚硅烷。由于UV曝光，凹部区域中的CPS的润湿性能改变，引起凹部的沟道区域214的底表面的中心部分去湿，并且引起凹部的侧壁由墨润湿。这样，亚微米横截面大小的聚硅烷墨丝212可沿缺口的侧壁形成。
[0077]在此具体示例中，丝的宽度w为大约700nm到800nm，并且丝的最大高度为大约250nm(类似于凹部的高度)。丝的宽度可由UV曝光时间、基底温度、预定表面处理、用于缺口的侧壁和底表面的材料的选择及/或凹部的几何形状(例如，侧壁和/或底表面的定向)来控制。基于这些参数，娃丝的宽度可控制在50nm到800nm之间，优选地lOOnm到600nm之间，更优选地在150nm到500nm之间。
[0078]结构随后可通过将其在大致无氧的环境中暴露于350°C的温度1小时来退火，以便使非晶硅丝中的聚硅烷丝转变，并且非晶硅可使用激光照射(例如，XeCL受激准分子激光器)来转变成多晶硅。用于转变成多晶硅的典型能量密度为在50 mj/cm2到1200mJ/cm2之间选择。去湿区域中的多晶硅的残留可存在，并且可使用基于HF和圆03的混合物的短湿蚀刻来除去。
[0079]在实施例中，亚微米多晶硅丝可掺杂硼或磷，以便使它们为导电的，并且(例如，铝)接触垫可沉积在垫区域上。这样，可实现如图2B中绘出的纳米丝装置。纳米丝装置可包括两个金属接触垫216、218，它们由一个或多个(在此情况下两个)掺杂的多晶硅纳米线212来电连接。基于该过程，可实现在两个接触垫之间的包括多个平行纳米线的导电沟道。另外，一个或多个亚微米宽多晶硅丝可在半导体沟道区域之上制成，以便实现带有小的栅长的TFT，这对于高频应用是需要的。
[0080]图3A-3C呈现了各种亚微米硅结构的顶视图的照片和根据本发明的各种实施例的拍照结构的相关联的示意性横截面。图3A呈现了基底的顶视图的照片，包括在基底的顶部表面上的模板结构。该模板结构可包括不同大小的凹部。凹部可具有250nm的深度，以及可在500nm到5微米之间变化的宽度。亚微米非晶硅结构，其中通过向模板结构涂布具有大约200nm的厚度的CPS的层(没有任何溶剂)来形成。刮片用来在有图案的表面至上扫过，以便使凹部区域以墨填充或至少部分地填充，并且除去多余的CPS。在该具体情况中，凹部以非UV照射的CPS来填充。此后，包括CPS填充的凹部的基底在大致无氧的环境中在350°C的温度下退火1小时。令人惊讶的是，在退火期间，亚微米非晶硅结构在凹部中形成。
[0081]具体而言，如图3B中示意性地绘出，在亚微米宽度204的凹部中，非晶硅302几乎完全地填充凹部。另外，在(若干)微米宽度308的凹部中，亚微米非晶硅丝306靠着凹部的侧壁在边缘中形成，而凹部的底部的其余部分大致没有非晶硅，如图3C中示意性地绘出。
[0082]此结果是令人惊讶的，因为CPS的(体积)沸点为194°C。因此，当在250°C的350°C之间的温度下使CPS退火时，所预期的是:在任何非晶硅可在基底的表面上形成之前，CPS将蒸发。然而，实验数据显示具有300nm到600nm之间的宽度的非晶硅丝沿相对宽的凹部(一微米和更大)的边缘形成，并且小的亚微米凹部几乎完全以非晶硅填充。
[0083]这些结果显示:在退火期间，由于毛细管力，相当大量的CPS侧壁朝向侧壁且靠着侧壁向上拉。显然，对于相对宽的凹部，毛细管力能够在足够的时间周期内保持足量的CPS靠着侧壁钉住，以便由此累积的CPS可转变成非晶硅。同样可应用于亚微米凹部，其中毛细管力在亚微米凹部中钉住CPS，从而使CPS能够在CPS蒸发之前转变成非晶硅。
[0084]另外，几乎没有到没有材料在远离侧壁的凹部中发现。另外，模板结构的顶部表面大致没有多余材料，说明在那些区域中CPS确实蒸发了。因此，以纯CPS涂布模板结构且在250°C到350°C之间的温度下使CPS退火导致了在凹部中形成非晶硅亚微米结构，同时其余的模板结构大致没有CPS和/或非晶硅材料。
[0085]图4A和4B绘出了包括在基底的表面上方延伸的台面(即，柱或堆)的结构基底的顶视图的照片，以及拍照结构的相关联的示意性横截面。台面可具有大约250nm的高度和一微米的宽度。结构表面可涂布有CPS的层，并且以与图参考图3A-3C所描述的方法类似的方法来退火。
[0086]照片清楚地指出了围绕各个台面412 (图4B中图示了示意性横截面)的窄(亚微米)非晶硅丝410(环)，而表面的其余部分大致没有(多余的)非晶硅。因此，也在此情况下，非晶硅结构可使用非UV照射的CPS的层的退火来围绕台面形成，非UV照射的CPS的层设在提供有模板结构的基底的表面之上。图2A-2E中的结果可用来在如参考图1A-1E所描述的形成亚微米多晶硅结构的过程和装置中使用。
[0087]因此，基于上述过程，柔性基底上的亚微米横截面大小的半导体结构可使用通过墨的受控(去)润湿模板结构而形成。亚微米半导体丝可靠着在基底表面中的凹部的侧壁形成，或靠着延伸出基底表面的台面的侧壁形成。凹部或台面可起作用为模板，其有助于形成半导体丝形成，半导体丝与模板结构准确地对齐。这些模板结构可在一个或多个进一步的过程步骤中使用，以便形成对齐的薄膜结构。这样，小特征尺寸(优选地在20nm到400nm之间(优选地40nm到200nm之间)的范围内的亚微米特征尺寸)以及高对齐准确性两者都可实现。
[0088]模板结构的受控润湿可用来作为用于制造自动对齐的亚微米结构的简单低温过程的基础，而不需要当前技术水平的纳米光刻技术或(基于真空的)各向异性蚀刻过程。其中一个或多个窄的墨丝被钉在有图案的模板层中的凹部区域的侧壁上的润湿形态在将纳米等级半导体、电介质或金属结构和电子装置形成在柔性基底上中可用作基础。
[0089]图5-7绘出了用于形成模板结构的各种过程，这些过程允许控制根据本发明的各种实施例的由墨对凹部的(去)润湿。图5A_f5D绘出了根据本发明的实施例的用于在支承基底上形成模板结构的方法，其中凹部的侧壁的材料具有高的对墨亲和性。例如，在一个实施例中，第一模板层502可设在支承基底500之上，其中墨具有对第一层的材料的高亲和性(此材料可称为高亲和性材料)。此后，第二模板层504可形成在第一模板层上，其中墨具有对第二层的材料的低亲和性(此类材料可称为低亲和性材料)。此后，一个或多个开口 506可形成在第二模板层中，从而露出第一模板层。适合的蚀刻步骤可用来使第一模板层开口，直至支承基底。这样，模板结构可形成为包括一个或多个凹部和/或台面508，一个或多个凹部和/或台面508包括高亲和性材料的侧壁和低亲和性材料的顶部表面。
[0090]模板结构可以以参考图1A-1C所描述的类似方式来处理。例如，在以墨涂布模板结构之后，刮片技术可用来至少部分地以墨510填充凹部，如图5C中所绘出。涂布的模板结构然后可经历热和/或光退火。在退火期间，相当大部分的墨可累积且钉到侧壁的高亲和性材料上。这样，当使用半导体墨(如CPS或CHS)时，亚微米非晶或(多晶)硅丝512可沿凹部中的侧壁形成。另外，在退火期间，远离侧壁的凹部的中心区域可去湿，以便没有或非常少的硅形成在凹部的中心部分处。因此，模板层可包括若干薄膜层，若干薄膜层选择成具有某些润湿性质，以便凹部内部和/或外部的墨的(去)润湿性能可受控。
[0091]图6A-6D绘出了根据实施例的用于形成在支承基底上的模板结构的方法，其中凹部的底部构造成以便使亚微米结构能够受控形成在凹部中和/或靠着台面形成。该过程可以以在支承基底上形成模板层来开始。凹部606可形成，其中凹部的底部是成角的。具体而言，底部的中心部分在比沿侧壁的部分高的水平面上，使得侧壁与底部之间的角小于90°。这样，槽608沿侧壁形成，其允许墨在其中累积和浓缩。因此，在以与参考图1A和1B所描述的类似方法来以墨610填充凹部之后。然后，在退火期间，侧壁的润湿和凹部的中心区域的去湿可通过成角的底部来加强，以便(横截面)亚微米结构更有效地沿槽的侧壁形成。
[0092]所提出的是可使用许多不同的模板拓扑形状，以便提供亚微米结构在凹部中和/或靠着台面的受控形成。例如，在图7A的实施例中，凹部中的倾斜侧壁可形成V形凹部702。在墨填充的V形凹部的退火期间，单个亚微米结构704可形成在V形凹部的底部处，其中成角的侧壁将墨钉在凹部的底部处。在图7B的实施例中，台面706可形成在模板层中。接近台面侧壁的底部可具有小于90°的角。这样，槽沿侧壁形成，其允许墨在其中累积和浓缩。这样，亚微米结构708可靠着台面的侧壁形成。
[0093]因此，可使用简单微米压印技术形成的图6和7中的微米尺寸模板结构允许通过涂布模板结构和模板结构的多部分上的墨的可控(去)润湿来可控地形成亚微米(纳米尺寸)结构。
[0094]图8A-8F绘出了根据实施例的用于在支承基底上形成模板结构的方法，其中凹部和/或台面的侧壁与底部成角定向，该角为小于90°。图8A绘出了过程的开始，其中第一层802形成在支承基底800上。进一步的第二层804可形成在所述第一层上，并且开口 806可使用适合的蚀刻步骤形成在所述第二层中，使得第一层的多部分806露出。然后，有图案的第二层802可用作蚀刻停止层，以