DE102009056530A1 - Nanowire structure with exposed, regularly arranged nanowire ends and method for producing such a structure - Google Patents

Nanowire structure with exposed, regularly arranged nanowire ends and method for producing such a structure Download PDF

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Abstract

Struktur aus parallel zueinander verlaufenden, aus einem Halbleitermaterial gebildeten Nanodrähten mit wenigstens einer Flachseite mit freistehenden, regelmäßig angeordneten Nanodrahtenden, mit wenigstens einer makroporösen, aus demselben Halbleitermaterial gebildeten, von den Nanodrähten senkrecht durchdrungenen Stabilisierungsschicht, wobei die freistehenden Nanodrahtenden weniger als 100 μm über die Stabilsierungsschicht überstehen.Structure of mutually parallel, formed of a semiconductor material nanowires with at least one flat side with free-standing, regularly arranged nanowire ends, with at least one macroporous, formed from the same semiconductor material, vertically penetrated by the nanowires stabilization layer, the freestanding nanowire ends less than 100 microns on the stabilizing layer survive.

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Nanodrahtstruktur aus Halbleitermaterial, insbesondere aus Silizium, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.The invention relates to a nanowire structure made of semiconductor material, in particular of silicon, and to a method for the production thereof.

Die heute kommerziell verfügbaren Lithium-Ionen-Akkumulatoren müssen in ihrer Leistungsfähigkeit und im Preis-Leistungsverhältnis erheblich verbessert werden, bevor ein großtechnischer Einsatz im Energiebereich möglich wird. Aufkommende Märkte, die eine erheblich verbesserte Energiespeicher-Technologie erfordern, sind z. B. Akkus für das „Elektroauto” oder für die Energiespeicherung im Umfeld der alternativen Energieerzeugung. Neben Sicherheitsaspekten existieren dabei auch hohe Anforderungen an die Speicherkapazität und die wiederholbare Auf- und Entladbarkeit (Zyklierfähigkeit) der Lithium-Ionen-Akkumulatoren.The commercially available lithium-ion batteries have to be significantly improved in their performance and in the price-performance ratio, before a large-scale use in the energy sector is possible. Emerging markets that require significantly improved energy storage technology are e.g. B. batteries for the "electric car" or for energy storage in the field of alternative energy production. In addition to safety aspects, there are also high demands on the storage capacity and the repeatable chargeability and dischargeability (cyclability) of the lithium-ion accumulators.

Die WO 2007/027197 A2 widmet sich der Aufgabe, die Zyklierfähigkeit von Lithium-Ionen Akkumulatoren zu verbessern und schlägt hierfür eine Kathode vor, die auf einem Metallfilm (hier aus Titan und Platin gebildet) angeordnete, aufrecht stehende Nanodrähte aus einem Lithium-Cobalt-Oxid aufweist. Die Nanodrähte werden durch galvanische Abscheidung (electrodeposition) in Poren einer eigens als Template auf den Metallfilm gebrachten porösen Aluminiumoxid-Schicht gebildet, wonach das Template durch Ätzen mit NaOH oder KOH vollständig entfernt wird. Es verbleibt auf dem Metallfilm eine Mehrzahl isolierter, aufrecht stehender Nanodrähte (auch: Nanosäulen, nanorods), die definierte Durchmesser und Abstände zueinander besitzen. Man spricht auch davon, dass auf dem Metallfilm ein Nanosäulen-Array gebildet worden ist.The WO 2007/027197 A2 is dedicated to the task of improving the cyclability of lithium-ion batteries and proposes for this purpose a cathode, which on a metal film (formed here of titanium and platinum) arranged upstanding nanowires of a lithium-cobalt oxide. The nanowires are formed by electrodeposition in pores of a porous aluminum oxide layer specially deposited on the metal film as a template, after which the template is completely removed by etching with NaOH or KOH. It remains on the metal film a plurality of isolated, upstanding nanowires (also: nano-columns, nanorods), which have defined diameters and distances to each other. It is also said that a nano-column array has been formed on the metal film.

Das Verfahren der WO 2007/027197 A2 umfasst nach dem Bilden des Metallfilms eine Reihe von aufwendigen Deponierungs- und Strukturierungsschritten. Die Nanodrähte werden erst während des Verfahrens geschaffen und haften mit einem ihrer Enden direkt auf dem Metallfilm.The procedure of WO 2007/027197 A2 includes after forming the metal film, a series of elaborate landfill and structuring steps. The nanowires are created only during the process and adhere with one of their ends directly on the metal film.

Für die Anode eines Lithium-Ionen-Akkumulators schlägt die Arbeit von Chan et al. (”High-Performance lithium battery anodes using silicon nanowires”, Nature Nanotechnology 3, 31 (2008)) vor, Silizium-Nanodrähte auf einem Metallfilm (charge collector) stehend anzuordnen. Es ist seit langem bekannt, dass Silizium unter Bildung von Silizium-Lithium-Verbindungen ca. 11 mal mehr Lithium pro Gramm Silizium einlagern (interkalieren) kann als eine technisch gängige Graphitanode. Die Kapazität von über 4000 mAh/g liegt sogar noch über der von metallischem Lithium. Vorherige Versuche zur Verwendung von Silizium-Anoden sind allerdings daran gescheitert, dass praktisch keine Zyklierfähigkeit erzielt worden war. Der Grund für die extrem schlechte Zyklierfähigkeit des Siliziums liegt in der mit der Lithium-Einlagerung verbundenen Volumenausdehnung des Siliziums um einen Faktor 4. Die dabei auftretenden mechanischen Spannungen sind so groß, dass das Material regelrecht pulverisiert wird.For the anode of a lithium-ion battery, the work of Chan et al. (High Performance Lithium Battery Anodes Using Silicon Nanowires, Nature Nanotechnology 3, 31 (2008)) prior to placing silicon nanowires on a metal charge collector (charge collector). It has long been known that silicon, with the formation of silicon-lithium compounds, can store (intercalate) approximately 11 times more lithium per gram of silicon than a technically common graphite anode. The capacity of over 4000 mAh / g is even higher than that of metallic lithium. However, previous attempts to use silicon anodes have failed because virtually no cyclability has been achieved. The reason for the extremely poor cyclability of the silicon is due to the volume expansion of the silicon associated with the lithium storage by a factor of 4. The resulting mechanical stresses are so great that the material is literally pulverized.

Die Arbeit von Chan et al. zeigt die grundsätzliche Lösung des Problems auf: man lässt Silizium Nanodrähte mit bekannten Techniken (hier: Liquid-Vapour-Solid, LVS) auf z. B. einem Stahlsubstrat aufwachsen. Die Nanodrähte sind flexibel und können sich ohne zu brechen im Durchmesser verdoppeln. Die Nanostrukturierung des Siliziums vergrößert einerseits die Oberfläche zur Aufnahme von Lithium-Ionen und schafft andererseits Platz zur Vermeidung der genannten mechanischen Spannungen.The work of Chan et al. shows the fundamental solution of the problem: one lets silicon nanowires with known techniques (here: Liquid-Vapor-Solid, LVS) on z. B. grow up a steel substrate. The nanowires are flexible and can double in diameter without breaking. The nanostructuring of silicon on the one hand enlarges the surface for the absorption of lithium ions and on the other hand creates space for avoiding the mentioned mechanical stresses.

Gleichwohl ist die Anode von Chan et al. noch nicht reif für die kommerzielle Produktion. Dies liegt vornehmlich am Herstellungsprozess, der umständlich und teuer ist. Das Aufwachsen der Silizium-Nanodrähte mit LVS-Verfahren erfordert Goldpartikel als Nukleationskeime, die an den Spitzen der Nanodrähte verbleiben. Die Nanodrähte selbst sind mit Gold gesättigt, was die Produktion dickerer Drähte oder auf größeren Flächen sehr kostspielig macht. Überdies sind die erhaltenen Nanodrähte nicht homogen. Es gibt dicke und dünne, lange und kurze, aufrecht stehende und gebogene, auf dem Substrat festsitzende und losgelöste Nanodrähte.However, the anode is of Chan et al. not yet ready for commercial production. This is mainly due to the manufacturing process, which is cumbersome and expensive. The growth of silicon nanowires with LVS methods requires gold particles as nucleation nuclei, which remain at the tips of the nanowires. The nanowires themselves are saturated with gold, which makes the production of thicker wires or very expensive on larger surfaces. Moreover, the obtained nanowires are not homogeneous. There are thick and thin, long and short, upright and curved, stuck to the substrate and detached nanowires.

Nicht mit dem Metallfilm kontaktierte Silizium-Nanodrähte sind bei der kommerziellen Herstellung besonders unerwünscht. Sie tragen nichts zur Kapazität der Batterie bei, absorbieren aber bei der ersten Beladung dennoch Lithium-Ionen, die nicht mehr extrahierbar sind (irreversible Kapazität).Silicon nanowires not contacted with the metal film are particularly undesirable in commercial production. They do not contribute to the capacity of the battery, but absorb at the first load still lithium ions that are no longer extractable (irreversible capacity).

Die noch unveröffentlichte DE 10 2009 035 745.9 der Anmelderin betrifft eine Elektrode, die einen Metallfilm mit von wenigstens einer Seite des Films abstehenden, langen und dabei gleichmäßigen, reinen Silizium-Nanodrähten aufweist, wobei Teilabschnitte der Nanodrähte vom Metallfilm umschlossen sind. Diese Verankerung der Nanodrähte in dem Metallfilm ist zu erreichen, indem zunächst ein Silizium-Wafer durch elektrochemisches Ätzen mit regelmäßig angeordneten tiefen Makroporen versehen wird. Diese Makroporen werden dann durch chemisches Überätzen der Poren soweit miteinander verbunden, dass die verbleibenden Porenwände eine Anordnung aufrecht stehender Nanosäulen auf dem Wafer darstellen. Schließlich wird galvanisch ein Metallfilm (z. B. Kupfer) direkt auf dem Wafer abgeschieden, der die Fußpunkte der Nanodrähte umschließt. Der so erzeugte Metallfilm auf dem Substrat (Wafer) ist bereits als Elektrode verwendbar, doch das Problem der beschädigungsfreien und großflächigen Ablösung des Films vom Substrat wird in der DE 10 2009 035 745.9 nicht umfassend behandelt. Überdies hat das Verfahren der DE 10 2009 035 745.9 noch den Nachteil einer erheblichen Prozessdauer für die galvanische Metallabscheidung auf der Waferoberfläche im Bereich der Fußpunkte der Nanodrähte.The still unpublished DE 10 2009 035 745.9 Applicant is concerned with an electrode having a metal film with long and uniform silicon nanowires protruding from at least one side of the film, portions of the nanowires being enclosed by the metal film. This anchoring of the nanowires in the metal film can be achieved by first providing a silicon wafer with electrochemical etching with regularly arranged deep macropores. These macropores are then joined together by chemically overetching the pores so that the remaining pore walls represent an array of upstanding nanopillars on the wafer. Finally, it becomes galvanic a metal film (eg, copper) is deposited directly on the wafer surrounding the nanowire bottoms. The metal film thus formed on the substrate (wafer) is already usable as an electrode, but the problem of the damage-free and large-scale detachment of the film from the substrate is shown in FIG DE 10 2009 035 745.9 not treated comprehensively. Moreover, the procedure has the DE 10 2009 035 745.9 still the disadvantage of a considerable process time for the galvanic metal deposition on the wafer surface at the base of the nanowires.

Es wäre insbesondere für die vereinfachte Herstellung von Batterieelektroden wünschenswert, die frei liegenden Enden der auf dem Substrat stehenden Nanosäulen weiterbearbeiten zu können, u. a. zur Vermeidung des langwierigen galvanischen Kupferabscheidens auf dem Wafer im Bereich der Fußpunkte der Nanodrähte. Allerdings verklumpen die frei stehenden Nanodrähte ab gewissen Längen von selbst und legen sich zur Seite („Nasse-Haare-Effekt”, s. 1), wodurch die Anordnung ihre Regelmäßigkeit einbüßt.It would be desirable, in particular for the simplified production of battery electrodes, to be able to process the exposed ends of the nanopillars standing on the substrate, inter alia to avoid the tedious copper electrodeposition on the wafer in the region of the base points of the nanowires. However, the free-standing nanowires clog themselves up from certain lengths and lay aside ("wet-hair effect", s. 1 ), whereby the arrangement loses its regularity.

Aus der WO 2008/045301 A1 ist bekannt, wie beim elektrochemischen Ätzen von Makroporen in einem Silizium-Wafer dafür gesorgt werden kann, dass erzeugte Silizium-Nanodrähte über ihre gesamte Länge hinweg in paralleler Anordnung verbleiben. Es ist insbesondere aus der 5 und der Beschreibung Abs. 51 der WO 2008/045301 A1 zu entnehmen, dass die gegeneinander versetzte Anordnung der Poren zu einem Überlappen der Makroporen derart führen kann, dass sich – im Wesentlichen zweidimensionale – Strukturen („Wände”) aus Silizium-Nanodrähten und dazwischen befindlichen dünnen Filmen aus Silizium bilden. Die Filme sind dabei wie die Nanodrähte selbst nichts anderes als Restporenwände, lediglich deutlich dünner. Sie stabilisieren die relative Lage der Nanodrähte zueinander. Da diese Stabilisierung jedoch nur entlang einer vorgegebenen Richtung erfolgt, darf unterstellt werden, dass es bei sehr großen Aspektverhältnissen der Nanodrähte (also hier bei sehr großer Ätztiefe bzw. Wandhöhe) zu Kontakten zwischen benachbarten Wänden kommen kann. Die außen liegenden Nanodrahtenden, die bei diesem Verfahren nicht freiliegend sind, weisen somit ggf. keine regelmäßige Anordnung mehr auf.From the WO 2008/045301 A1 It is known how electrochemical etching of macropores in a silicon wafer can ensure that generated silicon nanowires remain in a parallel arrangement over their entire length. It is in particular from the 5 and the description para. 51 of the WO 2008/045301 A1 it can be seen that the staggered arrangement of the pores can lead to an overlap of the macropores such that - essentially two-dimensional - structures ("walls") of silicon nanowires and thin films made of silicon therebetween are formed. The films are like the nanowires themselves nothing but residual pore walls, only much thinner. They stabilize the relative position of the nanowires to each other. However, since this stabilization only takes place along a given direction, it may be assumed that, in the case of very large aspect ratios of the nanowires (in this case, a very large etch depth or wall height), contacts may occur between adjacent walls. The outer nanowire ends, which are not exposed in this process, thus may no longer have a regular arrangement.

Die Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, eine Anordnung von Halbleiter-Nanodrähten zu schaffen, die unabhängig von der Wahl der Nanodrahtlänge eine Flachseite mit regelmäßig angeordneten, freiliegenden Nanodrahtenden aufweist.The object of the invention is to provide an arrangement of semiconductor nanowires, which has a flat side with regularly arranged, exposed nanowire ends regardless of the choice of nanowire length.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Nanodrahtstruktur mit den Merkmalen des Anspruchs 1, Anspruch 7 ist auf ein Verfahren zur Herstellung dieser Struktur gerichtet. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen an.The object is achieved by a nanowire structure with the features of claim 1, claim 7 is directed to a method for producing this structure. The dependent claims indicate advantageous embodiments.

Die erfindungsgemäße Nanodrahtstruktur wird durch das Ätzen eines Halbleiter-Wafers gewonnen, wobei die Nanodrähte als Restporenwände aus dem Halbleiter-Material des Wafers herausgebildet werden. Die Herausbildung erfolgt in zwei Schritten:

  • 1) elektrochemisches Ätzen von regelmäßigen Makroporen (vorzugsweise Stromlinienporen);
  • 2) naßchemisches Überätzen der gebildeten Makroporen, so dass diese wenigstens in Teilabschnitten durch Auflösen der Porenwände miteinander verbunden werden.
The nanowire structure according to the invention is obtained by etching a semiconductor wafer, with the nanowires being formed as residual pore walls from the semiconductor material of the wafer. The development takes place in two steps:
  • 1) electrochemical etching of regular macropores (preferably streamline pores);
  • 2) wet chemical overetching of the macropores formed, so that they are connected to each other at least in sections by dissolving the pore walls.

Erfindungsgemäß werden nun Tiefenintervalle im Wafer gewählt, in denen das naßchemische Überätzen die Porenwände der zuvor gebildeten Makroporen nicht vollständig auflöst, so dass benachbarte Poren in diesen vorbestimmten Tiefenintervallen nicht verbunden werden. Die erzeugte Struktur weist daher in den vorbestimmten Tiefenintervallen nach dem naßchemischen Ätzen makroporöse, aber ansonsten zusammenhängende Schichten des Halbleitermaterials zwischen je einer oberen und einer unteren Deckfläche auf, die von den Restporenwänden außerhalb der vorbestimmten Tiefenintervalle – mithin den Nanodrähten – senkrecht durchdrungen werden. Die Deckflächen sind an den Begrenzungen der Tiefenintervalle angeordnet. Das Material dieser Schichten (i. F. Stabilisierungsschichten) bildet selbst Teilabschnitte der Nanodrähte und verbindet ferner benachbarte Nanodrähte und bewirkt dadurch die Einhaltung der Abstände der Nanodrähte zueinander, d. h. die Schichten stabilisieren die regelmäßige Anordnung der Drähte. Da Nanodrähte und Stabilisierungsschichten stückweise durch dasselbe Material gebildet werden, kann man auch sagen, die Stabilisierungsschichten durchdringen die Nanodrähte. Eine Stabilisierungsschicht verläuft stets senkrecht zur Richtung der Nanodrähte.According to the invention, depth intervals in the wafer are selected in which the wet-chemical over-etching does not completely dissolve the pore walls of the previously formed macropores, so that adjacent pores are not connected at these predetermined depth intervals. The structure produced therefore has macroporous, but otherwise contiguous layers of the semiconductor material between each of an upper and a lower top surface at the predetermined depth intervals after the wet chemical etching, which are penetrated perpendicularly by the remaining pore walls outside the predetermined depth intervals, thus the nanowires. The top surfaces are located at the boundaries of the depth intervals. The material of these layers (in general stabilizing layers) themselves form subsections of the nanowires and furthermore connect adjacent nanowires, thereby ensuring that the distances of the nanowires from each other are maintained, ie. H. the layers stabilize the regular arrangement of the wires. Since nanowires and stabilization layers are formed piecewise by the same material, one can also say that the stabilization layers penetrate the nanowires. A stabilization layer always runs perpendicular to the direction of the nanowires.

Entscheidend für die Erzeugung einer regelmäßigen Anordnung freiliegender Nanodrahtenden sind die Überstände der Nanodrähte, d. h. die Abstände der freien Nanodrahtenden zur nächstgelegenen Deckfläche der nächstgelegenen Stabilisierungsschicht. Die mechanischen Eigenschaften des Halbleitermaterials sowie die Durchmesser der Nanodrähte spielen eine eher untergeordnete Rolle.Decisive for the generation of a regular arrangement of exposed nanowire ends are the supernatants of the nanowires, i. H. the distances of the free nanowire ends to the nearest top surface of the nearest stabilization layer. The mechanical properties of the semiconductor material and the diameter of the nanowires play a rather minor role.

Die erfindungsgemäße regelmäßige Nanodrahtstruktur weist wenigstens eine senkrecht zur Richtung der Nanodrähte orientierte Stabilisierungsschicht auf, in der regelmäßig angeordnete, unverbundene Makroporen im Halbleitermaterial existieren, wobei die Überstände einen vorbestimmten Wert nicht übersteigen. The inventive regular nanowire structure has at least one stabilization layer oriented perpendicular to the direction of the nanowires, in which regularly arranged, unconnected macropores exist in the semiconductor material, the supernatants not exceeding a predetermined value.

Das Verfahren zur Erzeugung einer erfindungsgemäßen Nanodrahtstruktur umfasst den Schritt des elektrochemischen Ätzens von Makroporen vorgegebenen Durchmessers in dem Halbleitermaterial unter fortlaufender Überwachung des Ätzfortschritts (Stand der Technik), wobei der Ätzstrom zeitweise verringert wird, um in vorbestimmten Tiefenintervallen den Durchmesser der Makroporen zu verringern. Es werden somit in vorbestimmten Tiefenintervallen Verengungen in den Makroporen generiert. Oberhalb und unterhalb der Verengungen wird der vorbestimmte Durchmesser der Poren erzielt.The method for producing a nanowire structure according to the invention comprises the step of electrochemically etching macropores of predetermined diameter in the semiconductor material with continuous monitoring of the etching progress (prior art), wherein the etching current is temporarily reduced to reduce the diameter of the macropores at predetermined depth intervals. Thus, constrictions in the macropores are generated at predetermined depth intervals. Above and below the constrictions, the predetermined diameter of the pores is achieved.

Beim der Makroporenbildung nachfolgenden naßchemischen Ätzen wird Halbleitermaterial von der gesamten Struktur in ungefähr gleicher Geschwindigkeit entfernt. Die Dauer des Ätzbades bestimmt den Materialabtrag und damit den Durchmesser der erzeugten Nanodrähte. Diese Dauer ist mindestens so groß zu wählen, dass die Makroporen außerhalb der vorbestimmten Tiefenintervalle – dort, wo der vorbestimmte Durchmesser der Poren erzeugt worden ist – mit ihren Nachbarporen verbunden werden bzw. überlappen. Die Dauer des Ätzbades ist zugleich höchstens so groß zu wählen, dass die Makroporen in den vorbestimmten Tiefenintervallen mit den Verengungen auch weiterhin nicht überlappen.In wet-chemical etching following macropore formation, semiconductor material is removed from the entire structure at approximately the same rate. The duration of the etching bath determines the material removal and thus the diameter of the nanowires produced. This duration should be at least so large that the macropores outside the predetermined depth intervals - where the predetermined diameter of the pores has been generated - are connected or overlapped with their neighboring pores. The duration of the etching bath is at the same time to be chosen at most so large that the macropores in the predetermined depth intervals with the constrictions continue to not overlap.

Nach der Entnahme aus dem Ätzbad weist die Struktur freiliegende Nanodrähte, Nanodrahtenden in regelmäßiger Anordnung und wenigstens eine Stabilisierungsschicht in dem vorbestimmten Tiefenintervall auf. Das vorbestimmte Tiefenintervall ergibt sich vor Beginn des elektrochemischen Ätzens aus der Wahl der Porengeometrie, der Wahl des gewünschten Nanodrahtdurchmessers (mithin der dafür erforderlichen Dauer des Ätzbades) und der Wahl des Halbleitermaterials.After removal from the etch bath, the structure has exposed nanowires, nanowire ends in a regular array, and at least one stabilization layer in the predetermined depth interval. The predetermined depth interval results before the start of the electrochemical etching from the choice of the pore geometry, the choice of the desired nanowire diameter (hence the required duration of the etchant) and the choice of the semiconductor material.

Bei dem hier beschriebenen Verfahren werden gleichartige Nanodrähte aus einem Wafer herausgearbeitet. Diese Nanodrähte weisen alle denselben Durchmesser auf und dieselbe Länge. Folglich sind auch die Überstände alle gleich. Erfindungsgemäß sollen die Überstände weniger als 100 μm betragen.In the method described here similar nanowires are worked out of a wafer. These nanowires are all the same diameter and length. Consequently, the supernatants are all the same. According to the supernatants should be less than 100 microns.

Es wird dem Fachmann nicht schwer fallen, durch einfache Vorversuche für jedes Material und jede gewünschte Geometrie geeignete Parameter selbst zu bestimmen. In Frage kommen alle Halbleitermaterialien, in denen elektrochemisch Makroporen, bevorzugt den Stromlinien folgende Poren, geätzt werden können und für die eine geeignete naßchemische Ätzlösung zur Verfügung steht. Sofern eine anisotrope naßchemische Ätzung möglich ist, kann es günstig sein, auf eine geeignete Orientierung des Halbleiterwafer-Kristalls zu achten. Doch dies ist dem Fachmann bekannt und bedarf hier keiner weiteren Erläuterung.It will not be difficult for the person skilled in the art to determine suitable parameters by simple preliminary tests for each material and every desired geometry. In question are all semiconductor materials in which electrochemical macropores, preferably the streamlines following pores, can be etched and for which a suitable wet chemical etching solution is available. If an anisotropic wet-chemical etching is possible, it may be favorable to pay attention to a suitable orientation of the semiconductor wafer crystal. But this is known in the art and needs no further explanation here.

Vorzugsweise wird das Verfahren mit Silizium als Halbleiter durchgeführt. Besonders bevorzugt ist Bor-dotiertes p-Typ Silizium zu verwenden. Für Silizium sollten die Überstände vorzugsweise weniger als 50 μm, besonders bevorzugt weniger als 30 μm, betragen.Preferably, the method is performed with silicon as a semiconductor. Particular preference is given to using boron-doped p-type silicon. For silicon, the supernatants should preferably be less than 50 μm, more preferably less than 30 μm.

Die oben genannte Limitierung der Überstände auf maximal 100 μm wird als universell für alle Halbleitermaterialien betrachtet. Es handelt sich hierbei nicht um eine absolute Grenze, sondern um eine, die nach heutigem Wissenstand kaum mit praktikablen Mitteln überschritten werden kann, jedenfalls nicht in der großtechnischen Produktion.The abovementioned limitation of the supernatants to a maximum of 100 μm is considered to be universal for all semiconductor materials. This is not an absolute limit, but one that can hardly be exceeded by practicable means according to current knowledge, at least not in large-scale production.

Das beschriebene Verfahren ist darauf ausgelegt, Anordnungen von Nanodrähten mit Längen weit jenseits von 100 μm herzustellen. Bisher realisierte Nanodrähte sind etwa 160 μm lang, aber prinzipiell sind Nanodrähte von 500 μm Länge und mehr möglich. Der begrenzende Faktor ist die Tiefe, bis zu der stabile, gleichmäßige Makroporen in den Wafer geätzt werden können. Nach dem heutigen Stand der Technik ist die fast vollständige Durchätzung eines Wafers mit solchen Makroporen möglich (siehe z. B. DE 10 2008 012 479 B3 ).The described method is designed to produce arrays of nanowires with lengths well beyond 100 μm. Nanowires realized so far are about 160 μm long, but in principle nanowires of 500 μm length and more are possible. The limiting factor is the depth to which stable, uniform macropores can be etched into the wafer. In the current state of the art, almost complete etching of a wafer with such macropores is possible (see, for example, US Pat. DE 10 2008 012 479 B3 ).

Im Folgenden wird die Erfindung näher erläutert anhand eines Ausführungsbeispiels und der Figuren. Dabei zeigt:In the following the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment and the figures. Showing:

1 Elektronenmikroskop-Aufnahme verklumpter Nanodrähte („Nasse-Haare-Effekt”), 1 Electron microscope image of clumped nanowires ("wet-hair effect"),

2 Schematischer Schnitt durch die regelmäßige Nanodrahtanordnung. Die Bildebene schneidet hier die Nanodrähte und die zusätzliche Stabilisierungsschicht, 2 Schematic section through the regular nanowire arrangement. The image plane cuts here the nanowires and the additional stabilization layer,

3 Zeitlicher Verlauf des Ätzstroms während der Erzeugung von Makroporen, die nach der naßchemischen Ätzung zu einer Nanodrahtanordnung mit zwei Stabilisierungsschichten führen, 3 Time course of the etching current during the production of macropores, which lead to a nanowire arrangement with two stabilization layers after wet-chemical etching,

4a Mikroskop-Aufnahme erzeugter Strukturen in Silizium-Anordnung mit einer Stabilisierungsschicht (Ordnungsfehler im Bild sind präparationsbedingt); 4a Microscope image of generated structures in a silicon arrangement with a stabilization layer (order errors in the image are due to preparation);

4b wie 4a – Anordnung mit 3 Stabilisierungsebenen in verschiedenen Tiefenintervallen, 4b as 4a Arrangement with 3 stabilization planes at different depth intervals,

5 Stabilisierungsschicht von schräg oben (die oberen Abschnitte der Nanodrähte wurden hierfür entfernt, Brüche sind präparationsbedingt), und 5 Stabilization layer obliquely from above (the upper sections of the nanowires were removed for this, fractures are preparation-related), and

6 Abgelöste Nanodrahtschicht, durch eine bodennahe Stabilisierungsschicht zusammengehalten. 6a: Detail; 6b: Größerer Bereich der abgelösten Schicht. 6 Detached nanowire layer, held together by a ground-level stabilization layer. 6a : Detail; 6b : Larger area of the detached layer.

Aus 1 ist exemplarisch zu entnehmen, welcher Befund die Aufgabe der Erfindung begründet. Einzelne Silizium-Nanodrähte, die zunächst senkrecht auf einem Substrat stehen, neigen sich ab einer gewissen Länge seitwärts und bilden Büschel mit benachbarten Nanodrähten. Es findet eine Verklumpung der Nanodrähte statt, so dass die freien Enden alles andere als regelmäßig angeordnet sind.Out 1 can be seen by way of example, which findings substantiate the object of the invention. Individual silicon nanowires, which are initially perpendicular to a substrate, tilt sideways at a certain length and form tufts with adjacent nanowires. There is a clumping of the nanowires, so that the free ends are anything but regular arranged.

2 skizziert schematisch die erfindungsgemäße Zielstruktur. Dargestellt ist ein Schnitt durch eine Reihe benachbarter Nanodrähte. Im oberen Bildbereich sind Stege zwischen den Drähten zu sehen, die als Abstandshalter dienen. Die Erzeugung dieser Stege erfolgt durch elektrochemische Makroporenätzung, wobei die Makroporen in dem für die Anordnung der Stege vorgesehenen Tiefenintervall verengt werden durch eine zeitweise Stromreduktion. Das anschließende Ätzbad entfernt die verbliebenen Porenwände – bis auf Reste, die die Nanodrähte darstellen – und verbindet die Poren nur dort nicht, wo die Verengungen eingerichtet worden sind. Das in diesen Bereichen nicht entfernte Material bildet die Stege. 2 schematically outlines the target structure according to the invention. Shown is a section through a series of adjacent nanowires. In the upper part of the picture, webs can be seen between the wires, which serve as spacers. The generation of these webs is carried out by electrochemical macroporous etching, wherein the macropores are narrowed in the provided for the arrangement of the webs depth interval by a temporary power reduction. The subsequent etching bath removes the remaining pore walls - except for residues that represent the nanowires - and does not connect the pores only where the constrictions have been established. The material not removed in these areas forms the webs.

Ein Beispiel für die Vorgabe eines Stromverlaufs beim elektrochemischen Porenätzen zur Erzielung der gewünschten Struktur ist in 3 gezeigt. Zur Erzeugung gleichmäßiger Poren mit konstantem Durchmesser wäre ein steiler Stromanstieg (bis etwa 20 min in 3) gefolgt von einer allmählichen Rücknahme des Stroms (bis etwa 90 min in 3) ausreichend. Zusätzliche, zeitweise Rücknahmen des Ätzstroms mit anschließender Rückführung auf den ursprünglich vorgesehenen Stromverlauf werden bei etwa 40 und 60 mm Ätzzeit vorgenommen, um eine Porenverengung in vorbestimmten Tiefenintervallen zu erzielen. Die aktuelle Tiefe der Porenspitze im Halbleiter-Wafer kann aus der Prozessbeobachtung bestimmt werden. Insbesondere ist beispielsweise das Zeitintegral über den Ätzstrom der Menge des entfernten Materials proportional, solange die Änderung des Ätzstromes als Funktion der Zeit nicht zu groß ist (sonst sind transiente Effekte und kapazitive Umladungen nicht mehr vernachlässigbar).An example of the specification of a current profile in electrochemical pore etching to achieve the desired structure is shown in FIG 3 shown. To produce uniform pores of constant diameter would be a steep increase in current (up to about 20 min in 3 ) followed by a gradual withdrawal of the stream (to about 90 minutes in 3 ) sufficient. Additional, temporary withdrawals of the etching current with subsequent return to the originally provided current profile are carried out at about 40 and 60 mm etching time in order to achieve a pore narrowing at predetermined depth intervals. The actual depth of the pore tip in the semiconductor wafer can be determined from the process observation. In particular, for example, the time integral over the etching current is proportional to the amount of material removed, as long as the change in the etching current as a function of time is not too great (otherwise transient effects and capacitive transfers are no longer negligible).

In 4 sind zwei Beispiele für erfindungsgemäße Nanodrahtstrukturen zu sehen. Die Strukturen werden in dem Ausführungsbeispiel in einem Bor-dotierten p-Typ Silizium-Wafer mit 150 mm Durchmesser und 675 +/– 25 μm Dicke erzeugt. Der Wafer ist <100> orientiert und besitzt einen spezifischen Widerstand von 15 bis 25 Ωcm. Die Makroporenätzung erfolgt vorstrukturiert (quadratisches Gitter mit Porenabstand 3 μm; 1 μm Fenstergröße) und bei konstanter Temperatur 20°C. Der Elektrolyt besteht aus 30 ml 48% Flußsäure und 300 ml 99% Dimethylformamid (DMF). Dies entspricht 5 Gewichtsprozent HF in DMF.In 4 Two examples of nanowire structures according to the invention can be seen. The structures are generated in the embodiment in a boron-doped p-type silicon wafer 150 mm in diameter and 675 +/- 25 microns thick. The wafer is oriented <100> and has a resistivity of 15 to 25 Ωcm. The macroporous etching takes place pre-structured (square grid with pore spacing 3 μm, 1 μm window size) and at a constant temperature of 20 ° C. The electrolyte consists of 30 ml of 48% hydrofluoric acid and 300 ml of 99% dimethylformamide (DMF). This corresponds to 5% by weight HF in DMF.

Die in 4 senkrecht zu den Drähten verlaufenden, helleren Linien kennzeichnen die Stabilisierungsschichten (oberes Bild: eine Schicht, unteres Bild: drei Schichten in verschiedenen Tiefen). Die Bildebene schneidet durch die noch vorhandenen, nicht untereinander verbundenen Makroporen in den Stabilisierungsschichten. Eine schräge Aufsicht auf eine Stabilisierungsschicht, die durch Entfernen der freien Nanodrahtenden für die Sicht freigelegt wurde, ist in 5 dargestellt. Man erkennt gut, dass die Stabilisierungsschicht eine mit großen Poren versehene, aber ansonsten geschlossene Schicht aus Silizium ist.In the 4 The stabilization layers, which are perpendicular to the wires, mark the stabilization layers (upper image: one layer, lower image: three layers at different depths). The image plane cuts through the remaining, non-interconnected macropores in the stabilization layers. An oblique view of a stabilization layer exposed by removing the free nanowire ends for viewing is shown in FIG 5 shown. It is well known that the stabilizing layer is a large pore, but otherwise closed, layer of silicon.

Besonders hervorzuheben ist, dass in 4 unten mehrere Stabilisierungsebenen untereinander angeordnet sind, also die Makroporen während des elektrochemischen Ätzens mit mehrfachen Verengungen versehen worden sind. Obwohl jede der Verengungen auch eine Diffusionsbarriere für den Elektrolyten bildet, hat dies keine Auswirkung auf den Ätzfortschritt unterhalb der Verengungen, und es lassen sich sehr gleichmäßige Resultate erzielen.Particularly noteworthy is that in 4 Below several stabilization planes are arranged below each other, so the macropores have been provided during the electrochemical etching with multiple constrictions. Although each of the constrictions also forms a diffusion barrier to the electrolyte, this has no effect on the etch progress below the constrictions, and very uniform results can be achieved.

Dies hat zur Konsequenz, dass man die regelmäßigen Nanodrahtstrukturen bei Bedarf vom Wafer ablösen kann, ohne dass die Anordnung der Nanodrähte dadurch verloren geht.The consequence of this is that it is possible to detach the regular nanowire structures from the wafer as required, without losing the arrangement of the nanowires.

In 3 wird bei etwa 90 min Ätzdauer der Ätzstrom wieder erhöht. Dies bewirkt eine deutliche Verbreiterung der Porendurchmesser, was dann bei der nachfolgenden naßchemischen Ätzung zu einem raschen Ablösen der gesamten Nanodrahtstruktur führt. Die Überätzung der Makroporen erfolgt mit einer Ätzlösung der Zusammensetzung: Zusammensetzung Ätzlösung 48% Flußsäure 65% Salpetersäure 99% Ethanol 96% Essigsäure Volumen 18 ml 48 ml 90 ml 144 ml In 3 the etching current is increased again at about 90 min etching time. This causes a significant broadening of the pore diameter, which then leads to a rapid detachment of the entire nanowire structure in the subsequent wet-chemical etching. Overetching of the macropores is done with an etching solution of the composition: Composition of etching solution 48% hydrofluoric acid 65% nitric acid 99% ethanol 96% acetic acid volume 18 ml 48 ml 90 ml 144 ml

Die Ätzlösung wird aktiviert durch kurzzeitige Silizium-Zugabe vor Beginn der eigentlichen Ätzung. Die Ätzung benötigt bei konstanter Temperatur 19°C etwa 17 Stunden. Während der Dauer des Ätzbades ist abgesehen von der Temperaturüberwachung keine Prozesskontrolle erforderlich.The etching solution is activated by brief silicon addition before the actual etching. The etching requires about 17 hours at a constant temperature of 19 ° C. During the duration of the etching bath, apart from the temperature monitoring, no process control is required.

Erhöht man den Ätzstrom gegenüber der in 3 gezeigten Situation noch stärker, so verliert das Porenwachstum im Bereich der Porenspitzen seine Stabilität vollständig. Die Poren wachsen nicht mehr weiter in die Tiefe, sondern verbreitern sich, bis sie schließlich zusammenwachsen. Dadurch wird der gesamte mit Makroporen versehene Waferbereich vom Rest des Wafers abgelöst und kann ohne Krafteinwirkung abgehoben werden.If you increase the etching current compared to in 3 Even more so, the pore growth in the area of the pore tips loses its stability completely. The pores no longer grow deeper, but widen until they finally grow together. As a result, the entire macroporous wafer region is detached from the rest of the wafer and can be lifted off without force.

Die elektrochemisch geätzte, makroporöse Schicht kann sich also entweder zu Beginn der chemischen Ätzung vom Wafer trennen oder bereits am Ende der elektrochemischen Ätzung vom Wafer abgelöst und ohne den Wafer in das anschließende Ätzbad gegeben werden. Nach angemessener Verweildauer im Ätzbad kann diesem in beiden Fällen eine filigrane Struktur entnommen werden, die praktisch nur noch aus Nanodrähten besteht. Die Stabilisierungsschichten erhalten die Anordnung der Nanodrähte auch in Abwesenheit eines Substrats. 6 zeigt in zwei Vergrößerungen ein Beispiel für eine solche freitragende Struktur, die nur durch eine im unteren Bereich der Drähte angeordnete Stabilisierungsschicht zusammengehalten wird. Typische und zweckdienliche Stabilisierungsschichten weisen eine Dicke von etwa 3 μm auf. Man wird bei vielen Anwendungen bestrebt sein, diese so dünn wie möglich auszubilden. Stabilisierungsschichtdicken um etwa 1 μm sollten bei sorgsamer Behandlung der Nanodrahtstruktur (insbes. möglichst keine Krafteinwirkung) ausreichen.The electrochemically etched, macroporous layer can therefore either separate from the wafer at the beginning of the chemical etching or be detached from the wafer already at the end of the electrochemical etching and be added without the wafer into the subsequent etching bath. After an appropriate residence time in the etching bath, in both cases a filigree structure can be taken from it, which practically consists only of nanowires. The stabilization layers receive the arrangement of the nanowires even in the absence of a substrate. 6 shows in two enlargements an example of such a cantilever structure, which is held together only by a arranged in the lower region of the wires stabilization layer. Typical and useful stabilization layers have a thickness of about 3 μm. Many applications will be endeavored to make them as thin as possible. Stabilization layer thicknesses of about 1 μm should be sufficient with careful treatment of the nanowire structure (especially if possible no force).

Die in 6 gezeigte Struktur weist offenbar zwei Flachseiten mit freiliegenden Nanodrahtenden auf. Dabei sind die Nanodrahtenden auf der Seite mit der Stabilisierungsschicht regelmäßig angeordnet, während die auf der anderen Flachseite wieder Verklumpung zeigen. Je nach Verwendungszweck kann es ausreichen, dass die Struktur nur eine wohlgeordnete Flachseite aufweist. Eine Beschichtung dieser Flachseite mit einem Kupferfilm, beispielsweise durch einfaches Eintauchen in eine Kupfersulfatlösung, erzeugt bereits die gewünschte Elektrode für Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Beim ersten Beladen der Elektrode mit Lithium-Ionen werden die dünnen Stege der Stabilisierungsschicht bereits zerstört. Die einzelnen Nanodrähte sind jedoch zuvor in einfacher und schneller Weise alle in einen Kupferfilm eingebettet worden.In the 6 The structure shown apparently has two flat sides with exposed nanowire ends. In this case, the nanowire ends are regularly arranged on the side with the stabilization layer, while those on the other flat side show clumping again. Depending on the intended use, it may be sufficient for the structure to have only a well-ordered flat side. A coating of this flat side with a copper film, for example by simply immersing in a copper sulfate solution, already produces the desired electrode for lithium-ion batteries. When the electrode is first charged with lithium ions, the thin webs of the stabilization layer are already destroyed. However, the individual nanowires have all previously been embedded in a copper film in a simple and fast manner.

Für Anwendungen, bei denen man zwei Flachseiten mit regelmäßig angeordneten, freien Nanodrahtenden – was bisher eine noch gar nicht darstellbare Struktur war – wünscht, kann man zwei oder mehr Stabilisierungsschichten vorsehen, von denen die beiden äußersten besonders wichtig sind. Sie dürfen, wie eingangs dargelegt, keinen zu großen Abstand zu den freien Nanodrahtenden (Überstand) besitzen. Die Überstände sind dann für beide Seiten zu limitieren, d. h. die Tiefenintervalle zur Erzeugung der Stabilisierungsschichten sind nah genug an den geplanten freien Enden der Nanodrähte vorzusehen.For applications where two flat sides with regularly spaced, free nanowire ends-which was previously a non-representable structure-desired, one can provide two or more stabilization layers, of which the two extremes are particularly important. As stated above, they must not be too far away from the free nanowire ends (overhang). The supernatants are then limited for both sides, d. H. the depth intervals for producing the stabilization layers are to be close enough to the planned free ends of the nanowires.

Man kann auch eine einzelne, etwa mittig angeordnete Stabilisierungsschicht vorsehen, um eine Struktur mit zwei gegenüber liegenden Flachseiten mit regelmäßig angeordneten, freiliegenden Nanodrahtenden herzustellen. Unter mittiger Anordnung ist dabei zu verstehen, dass der Mittelpunkt des vorbestimmten Tiefenintervalls, in dem benachbarte Makroporen nicht verbunden werden sollen, in etwa bei der Hälfte der vorbestimmten Nanodrahtlänge angeordnet wird. Eine solche Stabilisierungsschicht müsste aber dann immer noch zur Wahrung der Erfordernis der begrenzten Überstände ausgelegt sein. Sie könnte daher relativ dick (z. B. über 100 μm) sein müssen, was für Anwendungen z. B. als Elektroden eher weniger geeignet erscheint. Denn dort ist man an langen Silizium-Nanodrähten (große, gegeneinander bewegliche Materialmenge) interessiert.It is also possible to provide a single, approximately centrally located stabilization layer to produce a structure with two opposite flat sides with regularly arranged, exposed nanowire ends. By centered arrangement is to be understood that the center of the predetermined depth interval, in which adjacent macropores are not to be connected, is arranged at approximately half of the predetermined nanowire length. However, such a stabilization layer would then still have to be designed to meet the requirement of limited projections. It could therefore be relatively thick (eg over 100 microns), which is for applications such. B. as electrodes rather less suitable. Because there you are interested in long silicon nanowires (large, against each other movable amount of material).

Zusammenfassend beschreibt die Erfindung eine Nanodrahtstruktur, die fast nur aus parallel zueinander verlaufenden, gleichmäßigen Halbleiter-Nanodrähten besteht und dabei wenigstens eine Flachseite mit regelmäßig angeordneten, freien Nanodrahtenden aufweist. Diese Regelmäßigkeit wird erzielt durch das Vorsehen einer Stabilisierungsschicht in der Struktur, die in einem vorbestimmten Tiefenintervall (bezogen auf die Ebene der freien Nanodrahtenden, die zuvor die Oberfläche des Wafers war) angeordnet wird derart, dass vorbestimmte Grenzen für die Überstände nicht überschritten werden. Die Überstände sollen weniger als 100 μm, bevorzugt weniger als 50 μm, besonders bevorzugt weniger als 30 μm betragen.In summary, the invention describes a nanowire structure which consists almost only of mutually parallel, uniform semiconductor nanowires and thereby has at least one flat side with regularly arranged, free nanowire ends. This regularity is achieved by providing a stabilizing layer in the structure, which is at a predetermined depth interval (in terms of the Plane of the free nanowire ends, which was previously the surface of the wafer) is arranged such that predetermined limits for the projections are not exceeded. The supernatants should be less than 100 microns, preferably less than 50 microns, more preferably less than 30 microns.

Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung der Nanodrahtstruktur, das auf eine Kontrolle des Ätzstromes beim elektrochemischen von Makroporen in Halbleiter-Wafern gerichtet ist. Gezielte Stromrücknahmen während des Ätzprozesses erzeugen Verengungen in den Makroporen, so dass eine anschließende naßchemische Ätzung die Makroporen im Bereich der Verengungen nicht miteinander verbindet. Es werden Stabilisierungsschichten gebildet.The invention further relates to a method for producing the nanowire structure which is directed to controlling the etching current in the electrochemical of macropores in semiconductor wafers. Targeted current reductions during the etching process create constrictions in the macropores, so that a subsequent wet-chemical etching does not connect the macropores in the region of the constrictions. Stabilization layers are formed.

Schließlich erlaubt es die Erfindung, dass die Nanodrahtstrukturen bruchfrei vom Wafer abgelöst werden können, ohne dass die Anordnung der Nanodrähte verloren geht. Eine solche freitragende Struktur besitzt zwei Flachseiten mit freien Nanodrahtenden, von denen wenigstens eine regelmäßig angeordnete Nanodrahtenden aufweist. Mit der Erfindung ist es zudem möglich, freitragende Nanodrahtstrukturen mit zwei Flachseiten mit regelmäßig angeordneten Nanodrahtenden herzustellen.Finally, the invention makes it possible for the nanowire structures to be detached from the wafer without breakage without losing the arrangement of the nanowires. Such a cantilever structure has two flat sides with free nanowire ends, at least one of which has regularly arranged nanowire ends. With the invention it is also possible to produce self-supporting nanowire structures with two flat sides with regularly arranged nanowire ends.

Für die beschriebenen Strukturen ist dem Fachmann nun ersichtlich, dass die Länge der Nanodrähte in der Anordnung per Konstruktion keine Rolle mehr spielt, da nach Bedarf eine Mehrzahl von Stabilisierungsschichten in unterschiedlichen Tiefen in der Struktur erzeugt werden kann. Dadurch sind beispielsweise Nanodrähte von mehreren 100 μm Länge mit Durchmessern um 100 nm (Aspektverhältnis größer als 1000) als regelmäßige und ggf. freitragende Nanodrahtstrukturen herstellbar.For the structures described, it will now be apparent to those skilled in the art that the length of the nanowires in the assembly by design will no longer play a role since, as needed, a plurality of stabilization layers can be formed at different depths in the structure. As a result, for example, nanowires of several 100 μm in length with diameters of around 100 nm (aspect ratio greater than 1000) can be produced as regular and possibly self-supporting nanowire structures.

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Claims (10)

Struktur aus parallel zueinander verlaufenden, aus einem Halbleitermaterial gebildeten Nanodrähten mit wenigstens einer Flachseite mit freistehenden, regelmäßig angeordneten Nanodrahtenden, gekennzeichnet durch wenigstens eine makroporöse, aus demselben Halbleitermaterial gebildete, von den Nanodrähten senkrecht durchdrungene Stabilisierungsschicht, wobei die freistehenden Nanodrahtenden weniger als 100 μm über die Stabilsierungsschicht überstehen.Structure made of mutually parallel, formed of a semiconductor material nanowires with at least one flat side with freestanding, regularly arranged nanowire ends, characterized by at least one macroporous, formed from the same semiconductor material, penetrated by the nanowires stabilization layer, the freestanding nanowire ends less than 100 microns on the Survive stabilization layer. Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermaterial Silizium ist.Structure according to claim 1, characterized in that the semiconductor material is silicon. Struktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überstände weniger als 50 μm, vorzugsweise weniger als 30 μm betragen.Structure according to one of the preceding claims, characterized in that the supernatants are less than 50 microns, preferably less than 30 microns. Struktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Nanodrähte mehr als 100 μm beträgt.Structure according to one of the preceding claims, characterized in that the length of the nanowires is more than 100 μm. Struktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von von den Nanodrähten senkrecht durchdrungenen Schichten in verschiedenen Abständen zu den Nanodrahtenden angeordnet sind.Structure according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of perpendicularly penetrated by the nanowires layers are arranged at different distances to the nanowire ends. Struktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur freitragend ist.Structure according to one of the preceding claims, characterized in that the structure is cantilevered. Verfahren zur Herstellung einer Nanodrahtstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit den Schritten: a. elektrochemisches Ätzen von regelmäßig angeordneten Makroporen in einem Halbleiter-Wafer bis zu einer vorgegebenen Endtiefe und b. naßchemisches Ätzen des makroporösen Waferbereichs wenigstens bis zur teilweisen Auflösung der Porenwände gekennzeichnet durch Verengen der Makroporen in vorbestimmten Tiefenintervallen durch Verringern des Ätzstromes in diesen Tiefenintervallen oberhalb der Endtiefe.Method for producing a nanowire structure according to one of Claims 1 to 6, comprising the steps: a. electrochemical etching of regularly arranged macropores in a semiconductor wafer to a predetermined final depth and b. Wet-chemical etching of the macroporous wafer region characterized at least until the partial dissolution of the pore walls Narrowing the macropores at predetermined depth intervals by decreasing the etching current at these depth intervals above the final depth. Verfahren zur Herstellung einer Nanodrahtstruktur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das naßchemische Ätzen beendet wird, bevor sich die Porenwände in den vorbestimmten Tiefenintervallen auflösen, so dass dort eine makroporöse Schicht verbleibt.A method for producing a nanowire structure according to claim 7, characterized in that the wet-chemical etching is terminated before the pore walls dissolve at the predetermined depth intervals, so that there remains a macroporous layer. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Makroporen im Bereich der vorgegebenen Endtiefe durch Erhöhung des Ätzstromes gezielt verbreitert werden.Method according to one of claims 7 or 8, characterized in that the macropores are widened in the range of the predetermined final depth by increasing the Ätzstromes purposefully. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Bewirken des Zusammenwachsens der Makroporen im Bereich der vorgegebenen Endtiefe durch Erhöhung des Endstroms und Abheben des makroporösen Waferbereichs vor der naßchemischen Ätzung vom übrigen Wafer.A method according to claim 9, characterized by effecting the coalescence of the macropores in the range of the predetermined final depth by increasing the final current and lifting the macroporous wafer area prior to wet chemical etching from the remainder of the wafer.
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