[發(fā)明專(zhuān)利]金屬納米球和微球的形成

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610187485.9
• 申請(qǐng)日: 2012-08-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105762235A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·J·洪;鄭宇植;金志煥;羅載雄;D·K·薩達(dá)那
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L31/20
• 分類(lèi)號(hào): H01L31/20;H01L31/18;H01L31/042
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 牛南輝;于靜

本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2012年8月29日、申請(qǐng)?zhí)枮?01280041548.X、名稱(chēng)為金屬納米球和微球的形成的專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于集成電路器件和其它應(yīng)用的金屬結(jié)構(gòu)，并且更具體地涉及金屬球和半球以及制造方法。

背景技術(shù)

納米棒或納米線(xiàn)可以在襯底上自上而下或自下而上地形成。在一種方法中，使用金納米點(diǎn)作為種子自下而上地形成垂直納米線(xiàn)。這些種子用作沉積位置，在所述沉積位置處需要化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝來(lái)從這些種子生長(zhǎng)垂直線(xiàn)。該工藝難以控制并且可能導(dǎo)致不理想的密度和尺寸。該工藝也是昂貴的。

在自上而下方法中，SiO₂或聚合物納米球用作襯底上的掩模。需要基于溶液的涂布工藝，該工藝是成本加成的并且趨于是不均勻的。該工藝的特征在于掩模和納米線(xiàn)材料(襯底)之間的相對(duì)低的選擇性蝕刻。該工藝也相對(duì)昂貴。在這兩種工藝中，溫度是相對(duì)升高的。這對(duì)所形成的垂直線(xiàn)具有有害影響。

發(fā)明內(nèi)容

形成了半球和球并且將它們用于多種應(yīng)用。將半球用于形成具有上表面和下表面的襯底。所述上表面包括具有附著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處由半球金屬結(jié)構(gòu)的陣列限定的密度，所述半球金屬結(jié)構(gòu)在所述柱的形成期間在蝕刻以去除襯底材料向下到所述下表面的期間用作掩模。所述柱包括微米級(jí)的平均直徑。球被形成為用于其它應(yīng)用的獨(dú)立的金屬球或納米顆粒。

襯底包括上表面和下表面，所述上表面包括附著到所述下表面的柱的峰。所述峰具有在所述上表面處由半球金屬結(jié)構(gòu)的陣列限定的密度，所述半球金屬結(jié)構(gòu)用作蝕刻掉襯底材料向下到所述下表面以形成所述柱的掩模。所述柱是密集且均勻的并且包括微米級(jí)的平均直徑。

光伏器件包括具有上表面和下表面的襯底。所述上表面包括附著到所述下表面的柱的峰。所述峰具有在所述上表面處由半球金屬結(jié)構(gòu)的陣列限定的密度，所述半球金屬結(jié)構(gòu)用作蝕刻掉襯底材料向下到所述下表面以形成所述柱的掩模。所述柱是密集且均勻的并且包括微米級(jí)的平均直徑。連續(xù)光伏疊層共形地形成在所述襯底之上以及在所述多個(gè)柱之上和在所述多個(gè)柱之間延伸以形成三維結(jié)構(gòu)。所述光伏疊層被配置成將入射輻射轉(zhuǎn)換成電流。

納米顆粒包括具有小于1微米的直徑的金屬球，所述金屬球通過(guò)采用表面張力形成在非潤(rùn)濕表面上。所述金屬球具有根據(jù)形成所述金屬球的金屬膜的厚度和沉積速率限定的直徑。

一種方法包括調(diào)整用于在襯底上沉積金屬膜的沉積速率，其中該沉積速率控制將要在所述襯底的表面上形成的點(diǎn)的密度；對(duì)所述金屬膜進(jìn)行退火以形成附著到所述襯底并且包括所述密度的點(diǎn)；以及使用所述點(diǎn)作為蝕刻掩模蝕刻所述襯底以在所述襯底中形成柱。

另一種方法包括調(diào)整用于在襯底上沉積金屬膜的沉積速率，其中該沉積速率控制將來(lái)在所述襯底的表面上形成的金屬球的密度；向所述金屬膜施加抗氧化劑；在高于所述金屬膜的熔點(diǎn)的溫度下對(duì)所述金屬膜進(jìn)行退火從而形成不粘附到所述襯底的所述金屬球；以及收集所述金屬球。

從下文中對(duì)其說(shuō)明性實(shí)施例的詳細(xì)描述中，這些和其它特征及優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)，所述詳細(xì)描述要結(jié)合附圖閱讀。

附圖說(shuō)明

本公開(kāi)將參考以下附圖在優(yōu)選實(shí)施例的以下描述中提供細(xì)節(jié)，在附圖中：

圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有沉積在其上的金屬膜的襯底層的橫截面視圖；

圖2A-2C示出了根據(jù)本發(fā)明原理的點(diǎn)密度隨著原始金屬膜的沉積速率的變化；

圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有形成在金屬膜上的可選助熔劑層(fluxlayer)的襯底層的橫截面視圖；

圖4的橫截面視圖示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有通過(guò)退火在其上形成的金屬膜的點(diǎn)的襯底層；

圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例使用該點(diǎn)作為蝕刻掩模來(lái)蝕刻的襯底層的橫截面視圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明原理使用所形成的密集堆積的點(diǎn)所形成的微米級(jí)柱的圖像；

圖7是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例具有在透明襯底上支撐結(jié)的多個(gè)柱的光伏器件的橫截面視圖；

圖8的橫截面視圖示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有通過(guò)退火形成在其上的金屬球的襯底層；

圖9A的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例形成的緊密堆積的金屬半球；

圖9B的SEM圖像示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例形成的金屬球；

圖10的流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明原理制造用于光伏器件或其它半導(dǎo)體器件的微米級(jí)柱的方法；以及

圖11是示出根據(jù)本發(fā)明原理的制造金屬球的方法的流程圖。