[發明專利]集成器件表面原子級光滑電連接薄片及其制備方法

有效

• 申請號: 201910234423.2
• 申請日: 2019-03-26
• 公開（公告）號: CN111755338B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 鄭泉水;黃軒宇
• 申請（專利權）人: 深圳清力技術有限公司
• 主分類號: H01L21/48
• 分類號: H01L21/48;H01L23/49;H01L23/498;B82Y40/00
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 陳超

本發明提供了一種能夠形成集成器件表面原子級光滑電連接薄片的制備方法，利用一層可去除的具有原子級光滑表面的材料，在其表面進行器件集成，通過反向刻蝕加工的方法，最后將該材料通過刻蝕方法去除，從而得到一個集成了金屬互聯的原子級光滑表面的電連接薄片結構，可通過集成不同的器件從而實現不同的功能。

技術領域

本發明涉及微納米加工技術領域，具體為一種微加工工藝設計構成的集成器件表面原子級光滑電連接薄片的制備方法。

技術背景

隨著當今技術的不斷進步，原子級平整表面的應用越來越廣泛，如計算機磁頭、磁盤、集成電路芯片等，原子級平整表面即是指表面粗糙度小于0.5nm，沒有超過原子層級別的臺階的表面，原子級光滑表面具有很多優良的性質，其極低的起伏能夠實現非常精準的控制，例如：硬盤中的讀頭和硬盤表面的距離能夠一直控制在納米級別的水平，其很大程度上是基于原子級別的硬盤表面；同時原子級平整的表面能夠和石墨島形成一種摩擦力極低，無磨損的超潤滑現象，在很多工業領域都能夠得到廣泛的應用，參見中國專利CN101794581B和CN101941005B。

但是，目前原子級平整表面只存在于同質材料的層狀結構中，對于復雜圖形化的具有異質結構的器件表面很難實現，傳統方法采用從下到上的多個工藝步驟可得到最后的集成器件,但其表面卻很難達到原子級平整。由于微加工工藝中的生長和刻蝕工藝中，不同材料的生長情況或刻蝕的精度控制不夠，異質材料邊緣處存在刻蝕毛刺而不平整，導致最終具有異質結構的器件表面尤其是在邊緣處無法形成原子級平整的表面。如要解決進一步解決上述毛刺問題或達到光滑表面，需要高精度的拋光設備和技術手段。

總之，對于具有異質結構的器件表面采用拋光工藝不僅精度控制要求高、設備成本也高，也難以形成相對復雜的異質結構器件原子級光滑電連接薄片，故此需要一種簡便的可以解決集成器件表面達到原子級光滑電連接薄片制備方法。

發明內容

為了能夠獲得集成器件原子級的光滑表面，同時獲得上述集成器件相對便捷的加工方法，本發明提出了一種利用可去原子級平整材料上反向刻蝕加工的方法來進行：利用可去除的原子級平整的硅表面進行反向的工藝步驟，從而使實現該結構的原子級平整表面，最后用樹脂進行穩固，用氫氧化鉀溶液將硅去除后，即可得到了既有原子級平整的表面，又能夠獲得相應的集成器件的電連接結構。

采用本發明的工藝方法為一種集成器件表面原子級光滑電連接薄片的制備方法，其特征在于：所述電連接薄片包括形成在超滑薄片上的電連接結構，其制備方法包括：

步驟一、在基底表面形成原子級平整表面的超滑薄片，所述超滑薄片具有與基底接觸的第一表面和背離基底的第二表面；

步驟二、在所述超滑薄片的所述第二表面上涂敷光刻膠，構圖所述光刻膠形成開口，露出所述超滑薄片的部分所述第二表面；

步驟三、在整個表面上形成導電的電連接層，所述電連接層填入光刻膠的構圖開口中，并形成在所述超滑薄片的所述第二表面上；

步驟四、采用剝離步驟，去除光刻膠及其上的所述電連接層；

步驟五、用樹脂包覆超滑薄片及其上的電連接層；

步驟六、去除基底，露出所述超滑薄片的第一表面；

步驟七、去除樹脂，形成具有所述電連接層的超滑薄片。

本發明的所述基底的材料包括Si、SiC、SOI、藍寶石、云母、石墨烯、二硫化鉬之一或其組合；

本發明的超滑薄片材料為類金剛石薄片、石墨或二硫化鉬，優選為片狀類金剛石薄片、片狀單晶石墨或片狀單晶二硫化鉬；

本發明的超滑薄片的材料包括SiO₂、Si₃N₄、SiNO之一或上述材料組成的疊層結構。所述電連接層為Ni、Au、Ag、銅石墨烯復合材料之一或其組合。