利用薄金属层制造碳纳米管薄膜、层、织品、条带、元件及物品之方法技术

本发明专利技术揭示使用薄金属层以制造碳纳米管薄膜、层、织物、条带、元件及制品的方法。在一基片表面施加碳纳米管生长催化剂，包括一层或更多薄层金属。该基片进行含碳气体的化学气相沉积（１６０），以生长碳纳米管的非织造织物。根据界定的图案除去部分非织造织物，产生该制品。碳纳米管的非织造织物可通过在芯片基片表面施加碳纳米管生长催化剂，形成分散的单层催化剂来构成。该基片进行含碳气体的化学气相沉积，以生长接触的碳纳米管的非织造织物，并覆盖该芯片表面，而且所述织物具有基本上均匀的密度。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及纳米管膜、层和织品，及其制造方法，更具体地，涉及碳纳米管膜、层和织品，及其制造方法，将它们形成或者制造成各种形状与特征的图案化条带、元件与物品。先前技术线纵横式存储器(MWCM)已经予以提出。(参见美国专利6,128,214；6,159,620；6,198,655)。这些存储器提案将分子想象为双稳态切换器。双线(金属或半导体型)具有夹于其间的一层分子或者分子化合物层。化学组件以及电化学氧化或还原被用来产生″开启″或″关闭″状态。这种形式的存储器需要高度明确的线连接，并且不可能因为在氧化还原反应过程中所发现的固有不稳定性而保持非挥发性。最近，已经提出使用如单壁碳纳米管的纳米规格导线的存储器装置提出，以形成纵横连接，用作存储器单元。(参见WO01/03208，基于纳米规格导线的装置、阵列、以及它们的制造方法；以及Thomas Rueckes等人的″用于分子计算的基于碳纳米管的非挥发性随机存取存储器″科学，第289册，pp.94-97，2000年7月7日)。于下文，这些装置称为纳米管线纵横式存储器(NTWCM)。在这些提案之下，挂起在其他线上的各单壁纳米管线定义出存储器单元。将电信号写入一条或两条线，使它们彼此物理相吸或相斥。每一物理状态(即，相吸或相斥的线)对应一电状态。相斥线为一开路连接。相吸线则是形成整流连接的封闭状态。从该连接移除电力时，该线保留其物理(以及因此电的)状态，从而形成一非挥发性存储器单元。NTWCM提案取决于直接生长或者化学自组合技术，以生长存储器单元所需的各个纳米管。目前，确信这些技术很难在使用现代技术的商业规模上应用。而且，它们可能存在固有的限制，例如采用这些技术能可靠生长的纳米管长度，并且难以控制生长的纳米管线几何结构的统计变量。因此需要改进的存储器单元设计。在次-10nm范围的导电超薄金属层与电极的可靠制造是不确定的。(参见，例如S.Wolf，用于VLSI时代的硅加工；第2卷-Process Integration，Lattice Press，Sunset Beach，1990)。在此尺寸范围的金属薄膜通常是非连续性，并且在宏观距离上不具传导性。而且，这些次-10nm薄膜易受到由于电流的热损坏，而使它们不适宜如半导体装置的电互连的应用。由其低导热性所造成的薄金属互连的热损坏是抑制高集成化半导体装置的明显微型化以及性能改善的主要因素之一。常规互连技术会发生因半导体器件性能变化的热损坏以及金属扩散，尤其是电性质降低。这些作用因为现行生成的0.18μm与0.13μm结构的尺寸缩小而变得更为显著，例如金属扩散通过超薄门氧化物层。因此，本领域需要在高电流密度背景或者极热状况下操作良好的传导元件。这包括具有非常小特征尺寸的电路背景，但亦包括其它高电流密度、极热环境背景。同样需要不太可能将不希望量的污染物扩散入其它电路元件的传导元件。专利技术概述本专利技术提供一种使用薄金属层来制造碳纳米管薄膜、层、织物、条带、元件与物品的新方法。本专利技术一个方面，提供一种基片。在所述基片表面施加至少一层的至少一种金属催化剂。使该基片进行含碳气体的化学气相沉积，生长碳纳米管的非织造织物。从该非织造织物上根据一确定的图案选择性地除去一部分，以制造制品。本专利技术另一方面，提供一种芯片基片。在所述芯片基片表面施加至少一层的至少一种金属催化剂。该基片进行含碳气体的化学气相沉积，生成互相接触的碳纳米管的非织造织物，并覆盖芯片表面，所述织物具有基本均匀的密度。本专利技术另一方面，通过物理气相沉积施加至少一层的至少一种金属催化剂。本专利技术另一方面，至少一种金属催化剂非排他地选自铁、镍、钴与钼，层厚大约1-2nm。本专利技术另一方面，施用一种助催化剂。本专利技术另一方面，助催化剂是非排他地选自铝、钼与钴的金属层。本专利技术另一方面，将铝层施加到基片上，在铝层上施加铁层，并在铁层上施加钼层。本专利技术另一方面，铝、铁与钼的厚度比为15∶1∶2。本专利技术另一方面，铝、铁与钼的厚度分别为15nm、1nm以及2nm。本专利技术另一方面，施加至少一层非排他地选自钇、镧系元素、锕系元素的至少一种过渡金属催化剂。本专利技术另一方面，化学气相沉积基本上蒸发了至少一金属层。本专利技术另一方面，以约100-750sccm流速施加甲烷。本专利技术另一方面，以约1-5sccm流速施加乙烯。本专利技术另一方面，在约800-850℃进行化学气相沉积。本专利技术另一方面，化学气相沉积进行约1-10分钟。本专利技术另一方面，根据预定图案施加至少一层金属层，仅覆盖一部分的基片。本专利技术另一方面，以一受控速率施加含碳气体，降低该速率，以降低非织造织物的密度并提高其电阻。本专利技术另一方面，在受控温度下进行化学气相沉积，且降低该温度，以降低非织造织物的密度并提高其电阻。本专利技术另一方面，施加受控厚度的助催化剂，且减小该受控厚度，以降低非织造织物的密度并提高其电阻。本专利技术另一方面，所述纳米管是单壁碳纳米管。本专利技术另一方面，所述非织造织物品的碳纳米管包括金属化纳米管和半导体纳米管，并且控制在该织物中的金属化纳米管与半导体纳米管的相对组成。本专利技术另一方面，所述非织造织物的碳纳米管包括金属化纳米管和半导体纳米管，该方法进一步包括选择性地除去金属化纳米管或者半导体纳米管。本专利技术另一方面，在生成所述非织造织物期间，控制非织造织物中金属化纳米管与半导纳米管的相对组成。本专利技术另一方面，纳在至少一种金属催化剂的至少一层上分布纳米颗粒，所述纳米颗粒是碳纳米管生成的催化剂。附图简述附图中附图说明图1A所示为根据本专利技术某些实施方式的结构，具有可用于生长纳米织物的示例方法的金属催化剂薄层。图1B.1-1B.2所示为通过采用图1A结构的CVD来生长纳米管织物的示例方法。图1C-1Z所示为根据本专利技术某些实施方式，以示例过程生长的纳米织物的显微照片。图2所示为用来实施本专利技术某些实施方式的示例结构的截面图。图3A所示为根据本专利技术某些实施方式的结构，具有用于生长纳米织物的示例方法的纳米颗粒分布。图3B-C所示为通过采用图3A结构的CVD来生长纳米管织物的示例方法。图3D-3F所示为根据本专利技术某些实施方式，以示例过程生长的纳米织物的显微照片。图3G-H所示为通过采用图3A结构的CVD来生长纳米管织物的示例方法。图4A所示为根据本专利技术某些实施方式的结构，具有用于生长纳米织物的示例方法的金属催化剂薄层以及纳米颗粒分布。图4B-D所示为通过采用图4A结构的CVD来生长纳米管织物的示例方法。图5A所示为根据本专利技术某些实施方式的结构，其中，在一基片上形成纳米织物。图5B所示为通过旋涂预形成的纳米管的悬浮液，来形成纳米管织物的示例方法。图5C-5H所示为根据本专利技术某些实施方式，以示例过程所形成的纳米织物的显微照片。图5I-J所示为通过旋涂预形成的纳米管的悬浮液，来形成纳米管织物的示例方法。图6所示为根据本专利技术某些实施方式的示例结构的截面图。图7所示为根据本专利技术某些实施方式的示例结构的截面图。图8A所示为根据本专利技术某些实施方式的示例结构的截面图。图8B-8D所示为根据本专利技术某些实施方式图案化的纳米织物的显微照片。详细描述本专利技术的较佳实施方式提供纳米管膜、层、或非织造织物，及其制造方法，使它们形成，或者能制造形成各种有用的图案化组件、元件或制品。(本文档来自技高网...

【技术保护点】
制造一种制品的方法，该方法包括：　　　　提供基片；　　　　在所述基片表面施加至少一层的至少一种金属催化剂；　　　　使该基片进行含碳气体的化学气相沉积，以生长碳纳米管的非织造织物；　　　　按照界定的图案选择性除去部分非织造织物，产生所述制品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：JW沃德，T吕克斯，BM塞加尔，
申请(专利权)人：南泰若股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]