[發(fā)明專利]在襯底上施加金屬、金屬氧化物和/或半導(dǎo)體材料圖案的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910007907.X
• 申請(qǐng)日: 2009-02-25
• 公開（公告）號(hào): CN101521160A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: B·呂澤姆;Z·卡里皮多;J·維澤爾斯;安田章夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 索尼株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L21/3213
• 分類號(hào): H01L21/3213;H01L21/78;H01L21/50;H01L23/48
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 林毅斌;韋欣華

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及在襯底上施加金屬、金屬氧化物和/或半導(dǎo)體材料圖 案的方法、這種方法產(chǎn)生的圖案和這種圖案的用途。此外，本發(fā)明 還涉及可用于印刷的多層組合體。

背景技術(shù)

在過去十年中，軟光刻(soft?lithography)技術(shù)已發(fā)展成制備微結(jié)構(gòu) 和納米結(jié)構(gòu)表面的通用技術(shù)^[1；2]。已知的幾種軟光刻技術(shù)中，微接觸 印刷(μCP)已成為最常用方法^[1]。這種技術(shù)最初開發(fā)來轉(zhuǎn)移分子，后 來以納米轉(zhuǎn)移印刷(nTP)^[4-6]和軟接觸層壓(ScL)^[7]形式用于轉(zhuǎn)移金屬 ^[3]。

將納米轉(zhuǎn)移印刷和軟接觸層壓都示意描繪于圖1。在nTP(圖1a) 的情況下，將薄金屬層蒸發(fā)到圖案化彈性印章上。所述印章通過將 聚二甲基硅氧烷(PDMS)滴鑄到圖案化Si晶片而制備。使蒸發(fā)的金屬 層與襯底上的有機(jī)層保形接觸(conformal?contact)。由于在金屬/有機(jī) 物界面形成化學(xué)鍵，金屬層從PDMS印章上轉(zhuǎn)移到有機(jī)層上。這個(gè) 過程在環(huán)境條件下發(fā)生而不施加任何附加壓力。采用這種方法印刷 Au/烷基雙硫醇/GaAs異質(zhì)結(jié)^[5]和Au/巰基硅烷/Si異質(zhì)結(jié)^[8]中的Au上 電極。在稍微改進(jìn)的方法中，使金在硅晶片上形成圖案并隨后在高 壓(100-400psi)和100-140℃^[9]下轉(zhuǎn)移到選定的聚合物上。

在ScL的情況下，金屬-有機(jī)物粘附以范德華作用為基礎(chǔ)，比金 屬-PDMS相互作用弱。因此，在這種方法中，金屬不會(huì)從PDMS轉(zhuǎn) 移到有機(jī)層上，但PDMS保留在Au層上并作為PDMS/金屬/有機(jī)物/ 襯底結(jié)的一部分(圖1b)。這個(gè)過程在環(huán)境條件下發(fā)生而不施加任何附 加壓力^[10]。

除了nTP和ScL外，最近開發(fā)了一種稱為聚合物輔助剝離 (PALO)的印刷技術(shù)^[11](參見圖2)。作為其前身的剝離/浮裝技術(shù)^[12]， 使金屬上電極沉積在固體襯底上并形成圖案。然后用薄PMMA(聚甲 基丙烯酸甲酯)層覆蓋該電極并通過將它們短暫浸入KOH和乙酸中 使之與襯底脫離。最后可將所得底層具有電極結(jié)構(gòu)的PMMA箔放在 最終襯底(即分子層)上。然而，這種電極結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移必須在水浴中進(jìn) 行，這無法實(shí)現(xiàn)在襯底和上電極之間的精確對(duì)準(zhǔn)。

除了這些印刷技術(shù)外，本發(fā)明的一些發(fā)明人開發(fā)了一種易控制的 方法，所述方法可細(xì)微到＜50nm的臨界尺寸^[13](歐洲專利申請(qǐng)06006 899.6，2006年3月31日提交)。在固體襯底上確定圖案化的金屬結(jié) 構(gòu)并轉(zhuǎn)移到聚合物墊上(圖3a)。隨后可將這些金屬圖案從聚合物墊轉(zhuǎn) 移到其它表面如SiO₂上(圖3b)。

就分子電子而言，PALO技術(shù)具有非常柔軟和易控制的優(yōu)點(diǎn)，從 而在上電極沉積過程中不會(huì)破壞分子層。然而，PALO無法實(shí)現(xiàn)待印 刷圖案和襯底及其上的任何結(jié)構(gòu)的精確對(duì)準(zhǔn)。例如，如果待印刷圖 案為一組上電極，這些將印刷到其上面已有下電極的襯底上，一些 上述技術(shù)將被證實(shí)難以獲得精確對(duì)準(zhǔn)。此外，聚合物輔助剝離(PALO) 已被證實(shí)非常難以重現(xiàn)，原因是聚甲基丙烯酸甲酯箔的箔和/或圖案 容易破壞。此外，PALO技術(shù)依賴于將襯底短暫浸入KOH和乙酸 中，這可能導(dǎo)致在待印刷圖案上發(fā)生不符合需要的副反應(yīng)。例如， 如果待印刷圖案為金屬圖案，KOH和乙酸的存在可能導(dǎo)致在金屬上 發(fā)生氧化反應(yīng)，從而污染電極。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供在襯底上施加金屬、金屬氧化物 和/或半導(dǎo)體材料圖案的改進(jìn)方法，所述方法容易進(jìn)行且如果需要， 可實(shí)現(xiàn)待印刷圖案的對(duì)準(zhǔn)。此外，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供在襯底 上施加圖案的改進(jìn)方法，其中避免了腐蝕劑如KOH或乙酸等的存 在。此外，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供在襯底上施加圖案的方法，所 述方法在轉(zhuǎn)移步驟中圖案被破壞的風(fēng)險(xiǎn)較低且所述方法容易進(jìn)行。

所有這些目標(biāo)通過在襯底上施加金屬、金屬氧化物和/或半導(dǎo)體 材料圖案的方法解決，所述方法包括以下步驟：

a)提供具有表面的第一襯底，

b)用水溶性材料層將所述表面涂布，

c)在所述水溶性材料層上產(chǎn)生金屬、金屬氧化物和/或半導(dǎo)體材 料圖案，