[發(fā)明專利]用于制造半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)的平坦的自由接觸面的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680063910.1
• 申請日: 2016-10-22
• 公開（公告）號: CN109075189B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: S.黑特;J.格哈茨;T.舍珀斯;D.格呂茨馬歇爾
• 申請（專利權(quán)）人: 于利奇研究中心有限公司
• 主分類號: H01L29/66
• 分類號: H01L29/66;H01L29/06;H01L29/40;H01L29/775;B82Y10/00;B82Y40/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 姬亞東;劉春元

本發(fā)明涉及一種用于制造半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)的平坦的自由接觸面的方法，其中至少一個納米結(jié)構(gòu)（2）布置在起始襯底（1）的表面上，在所述轉(zhuǎn)移襯底的（1）的相同表面上施加第一層（3），所述第一層將所述至少一個納米結(jié)構(gòu)（2）嵌入，并且將第二襯底（5）施加到所述第一層（3）上，其中隨后將所述轉(zhuǎn)移襯底（1）與所述第一層（3）分離，使得至少一個嵌入其中的納米結(jié)構(gòu)（2）具有平坦的自由表面。根據(jù)本發(fā)明，在將所述至少一個納米結(jié)構(gòu)（2）施加到所述轉(zhuǎn)移襯底（1）上之前將可通過溶劑溶解的附加層（6）施加到所述轉(zhuǎn)移襯底（1）的表面上，并且借助溶劑將所述轉(zhuǎn)移襯底（1）與所述第一層（3）分離。通過該方式能夠?qū)崿F(xiàn)納米結(jié)構(gòu)的平坦化/堆疊和隨后變得容易的電接觸。在迭代應(yīng)用方法步驟的情況下，可以有利地構(gòu)建例如由水平定向的納米線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的多重層（圖5B）。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及例如在電接觸之前用于平坦化納米結(jié)構(gòu)、特別是納米線的新型方法。本發(fā)明還涉及用于垂直堆疊多個納米結(jié)構(gòu)的方法，這意味著，用于制造具有嵌入納米線或納米線網(wǎng)絡(luò)或可以電接觸的其他納米結(jié)構(gòu)的一個或多個層。

背景技術(shù)

多年來一直是深入研究的主題的自組織納米結(jié)構(gòu)、尤其是半導(dǎo)體納米線可以不久用作計算機芯片中的基本構(gòu)件。這一方面歸因于III / V族半導(dǎo)體納米線中相對于傳統(tǒng)硅CMOS技術(shù)的顯著優(yōu)越的電子遷移率。此外存在光電功能的可能性以及在自旋電子學(xué)領(lǐng)域中使用新型的可電控磁功能以及許多工作組所力求的量子計算領(lǐng)域中納米線的使用。在自旋電子學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用是特別重要的，因為III / V族半導(dǎo)體納米線通常也以下可能性，即除了電荷的電子特性之外還控制自旋、即控制晶體管中電子的自旋角動量。

在自旋電子學(xué)領(lǐng)域中，納米線的充分利用導(dǎo)致特別的挑戰(zhàn)，因為與可磁化電極的電接觸需要納米結(jié)構(gòu)的先前的平坦化（圖1）。

迄今為止用于納米線的電接觸的薄金屬層可能由幾何形狀決定地（由于定向汽化滲鍍中的陰影效應(yīng)）而中斷（圖1a）。在用于自旋極化電流的電注入的鐵磁材料中，可能發(fā)生局部磁化的不希望的和不均勻的定向（圖1b）。這種疇形成使部件不能應(yīng)用于自旋電子學(xué)領(lǐng)域。

在下文中也稱為HSQ的可旋涂的氧化物（例如Dow Corning^?的氫倍半硅氧烷）已經(jīng)在文獻中多次用于納米線的平坦化（圖2）。旋涂后，又通過反應(yīng)離子蝕刻剝蝕HSQ層，直到納米線上側(cè)重新裸露[1-3]。

上述方法具有可以通過嵌入氧化物層而使各個納米線平坦化的優(yōu)點（圖2）。然而，對于每個納米線，取決于納米線直徑和局部氧化物層厚度，蝕刻時間必須準確地調(diào)整，并且在多個蝕刻步驟之間，必須借助原子力顯微鏡耗費地控制蝕刻進展。一方面，由此在一個樣品上，僅僅具有相同直徑的納米結(jié)構(gòu)/納米線可以同時被最佳地平坦化。另一方面，反應(yīng)離子蝕刻/等離子體蝕刻可能能夠?qū){米結(jié)構(gòu)/納米線（特別是其表面特性）產(chǎn)生不利影響。

另外，在應(yīng)用中水平定向的納米線或納米線網(wǎng)絡(luò)的垂直整合遇到大的工藝技術(shù)困難。計算機芯片生產(chǎn)的主要組成部分是CMP（化學(xué)機械平坦化）。對于在現(xiàn)代計算機芯片中常見的垂直集成來說，CMP具有決定性意義，因為總是多個由印制導(dǎo)線、晶體管或邏輯器件構(gòu)成的層納米級精確地相疊布置。由于CMP不能應(yīng)用于納米線和其他納米結(jié)構(gòu)或損害它們的結(jié)構(gòu)完整性，因此需要可迭代方法，其在沒有CMP或蝕刻步驟的情況下可以相疊地施加多個納米線層，所述多個納米線層可以通過垂直通孔接觸（所謂的通孔；英文verticalinterconnect access，垂直互連接入）連接（圖11）。

HSQ已經(jīng)被用于層轉(zhuǎn)移[4,5]。方法使用HSQ，以便借助晶片接合連接兩個晶片。HSQ在此的目的不是轉(zhuǎn)移或平坦化納米結(jié)構(gòu)，而是僅實現(xiàn)硅晶片和由GaN構(gòu)成的層之間的連接。而且，起始襯底不是通過將接觸層（例如由PMMA構(gòu)成）溶解于溶劑中來去除，而是通過反應(yīng)離子蝕刻剝蝕整個轉(zhuǎn)移晶片（即起始襯底）。