[發明專利]用于硅通孔互連的碳納米管簇轉印方法

有效

• 申請號: 201510255020.8
• 申請日: 2015-05-19
• 公開（公告）號: CN104979280B
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 劉建影;穆偉
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

1.一種用于硅通孔互連的碳納米管簇轉印方法，其特征在于，包括如下步驟：

①使用光刻工藝或深反應離子腐蝕法在硅片上制造出有設定形狀和排列的一系列硅通孔，形成硅通孔陣列圖案，硅通孔的孔徑為200～300微米；

②粘附膠帶到在所述步驟①中已經制備的具有硅通孔的硅片的背面一側的表面上，使膠帶的粘結面朝向硅通孔內，作為轉移媒介；

③采用另一硅片作為輔助硅片，在輔助硅片上，使用化學氣相沉積法在輔助硅片表面上已經圖形化的催化劑層上面繼續生長碳納米管簇，各碳納米管簇的直徑皆為300微米，各碳納米管的頂部自由端面高度平齊，然后通過蒸發的丙酮氣體對碳納米管簇進行致密處理，碳納米管簇的排列方式圖案中的碳納米管與在所述步驟①中制備的通孔陣列圖案中的通孔一一對應；

④采用倒裝焊鍵合方法，將在所述步驟③中致密后的碳納米管簇的碳納米管與在所述步驟②中輔助硅片的硅通孔一一對準，通過施加設定壓力，使碳納米管簇的頂部與輔助硅片的硅通孔的背面的膠帶的粘結面接觸并粘結結合在一起，移入硅通孔中的碳納米管與硅通孔內壁之間產生間隙；

⑤將在所述步驟④中的輔助硅片與碳納米管簇的基部分離，將輔助硅片移除；

⑥涂敷可固化的環氧樹脂到在所述步驟⑤中的碳納米管簇與硅通孔之間的所有間隙中，并進行固化，使碳納米管固定于對應的硅通孔中；

⑦待在所述步驟⑥中采用的環氧樹脂固化后，通過物理拋光方法或化學機械拋光方法磨平硅片正面，并使碳納米管簇露出；

⑧去除轉移媒介膠帶，并清洗硅片的表面；

⑨在潔凈的硅片背面圖形化一層鈦/金鍍層，使鈦/金鍍層與硅片中的碳納米管簇導電連接，其中鈦的厚度為40納米，金的厚度為300納米。

2.根據權利要求1所述用于硅通孔互連的碳納米管簇轉印方法，其特征在于：在所述步驟③中，使用電子束蒸鍍法在輔助硅片上沉積一層由10納米厚的三氧化二鋁和1納米厚的鐵組成的催化層，使用異丙酮和去離子水洗去光刻膠及光刻膠上的催化劑層，對催化劑層進行圖形化，在催化劑層上面離散生長碳納米管束，形成碳納米管簇。

3.根據權利要求1或2所述用于硅通孔互連的碳納米管簇轉印方法，其特征在于：在所述步驟③中，將乙炔、氫氣和氫氣通入化學氣相沉積系統的反應室中，于700攝氏度下反應5-10分鐘，通過化學氣相沉積法在輔助硅片的催化劑層上生長碳納米管束。

4.根據權利要求1或2所述用于硅通孔互連的碳納米管簇轉印方法，其特征在于：在所述步驟②中，作為碳納米管簇的轉移媒介的粘附膠帶采用特氟龍膠帶、透明膠帶或者熱脫離膠帶。

5.根據權利要求1或2所述用于硅通孔互連的碳納米管簇轉印方法，其特征在于：在所述步驟⑥中，通過真空處理，使環氧樹脂填充至碳納米管與硅通孔的所有間隙中。

6.根據權利要求1或2所述用于硅通孔互連的碳納米管簇轉印方法，其特征在于：在所述步驟⑦中，待環氧樹脂硬化后，使用研磨法和化學機械平坦化法打磨出平整的碳納米管簇表面。

7.根據權利要求6所述用于硅通孔互連的碳納米管簇轉印方法，其特征在于：采用物理拋光方法時的研磨轉速為25轉每分鐘時，施加的壓力為15Kpa；采用化學機械平坦化法時的打磨轉速為30轉每分鐘，施加的壓力為15KPa。