專(zhuān)利名稱(chēng)：金屬性納米管去除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，更具體地，涉及一種在半導(dǎo)體納米管和金屬性納米管的混合體中去除金屬性納米管的方法。
背景技術(shù)：
碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管(CNFET)由于其功率和性能優(yōu)點(diǎn)而受到越來(lái)越多的關(guān)注。然而，當(dāng)前的碳納米管(CNT)生長(zhǎng)技術(shù)會(huì)得到金屬性CNT(m-CNT)和半導(dǎo)體CNT (s_CNT)的混合體。m-CNT會(huì)在CNFET中造成源漏短路，導(dǎo)致過(guò)大的漏電流和高度退化的噪聲容限(noise margin)。因此，有必要在CNT生長(zhǎng)之后去除m_CNT。
現(xiàn)有的m-CNT去除技術(shù)包括CNT分揀(sorting)、選擇性化學(xué)刻蝕、單器件電擊穿(SDB)和VLSI (超大規(guī)模集成電路)兼容金屬性CNT去除(VMR)等。但是，其中一些現(xiàn)有技術(shù)并不能去除足夠多的m-CNT。有一些技術(shù)還會(huì)帶來(lái)限制。例如，CNT分揀技術(shù)會(huì)帶來(lái)徑向CNT對(duì)準(zhǔn)的限制，選擇性化學(xué)刻蝕技術(shù)會(huì)帶來(lái)窄CNT直徑分布的限制。SDB技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)幾乎100%的m-CNT去除，但是并不是VLSI兼容的。VMR技術(shù)是VLSI兼容的技術(shù)，但是在應(yīng)用于全晶片級(jí)時(shí)會(huì)導(dǎo)致高達(dá)200%的面積代價(jià)(area penalty)。
有鑒于此，需要提供一種新穎的金屬性納米管去除方法，用以有效去除金屬性納米管，特別是在不導(dǎo)致面積代價(jià)的同時(shí)，能夠在全晶片級(jí)快速去除金屬性納米管。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種金屬性納米管去除方法，以至少部分克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種去除金屬性納米管的方法，所述金屬性納米管沿第一方向形成于襯底上。該方法可以包括:沿與第一方向交叉的第二方向，形成多個(gè)導(dǎo)體，所述導(dǎo)體與所述金屬性納米管電接觸；在所述導(dǎo)體上形成至少兩個(gè)電壓施加電極，每一電壓施加電極與數(shù)目至少為一個(gè)的相應(yīng)一部分導(dǎo)體形成電接觸；以及通過(guò)電壓施加電極，向?qū)w施加電壓，其中，在被施加有電壓的導(dǎo)體中，每?jī)蓚€(gè)相鄰導(dǎo)體之間建立電勢(shì)差，以燒毀金屬性納米管。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)在導(dǎo)體之間建立足夠大的電勢(shì)差，以使得相對(duì)大的電流流過(guò)金屬性納米管以將之燒毀。這樣，可以有效去除金屬性納米管，而無(wú)需額外的面積代價(jià)。


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通過(guò)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中:
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的形成于襯底上的納米管(包括半導(dǎo)體納米管和金屬性納米管)的示意圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在襯底上形成導(dǎo)體的示意圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在導(dǎo)體上形成電壓施加電極的示意圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例在襯底上形成導(dǎo)體、且在導(dǎo)體上形成電壓施加電極的不意圖；圖5-6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在導(dǎo)體上形成絕緣層、并在絕緣層上形成電壓施加電極的示意圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在襯底上去除了金屬性納米管的示意圖；以及圖8-9示出了根據(jù)本發(fā)明其他實(shí)施例的形成不同形式電壓施加電極的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下，通過(guò)附圖中示出的具體實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明。但是應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。此外，在以下說(shuō)明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。在附圖中示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的各種結(jié)構(gòu)示意圖。這些圖并非是按比例繪制的，其中為了清楚表達(dá)的目的，放大了某些細(xì)節(jié)，并且可能省略了某些細(xì)節(jié)。圖中所示出的各種區(qū)域的形狀以及它們之間的相對(duì)大小、位置關(guān)系僅是示例性的，實(shí)際中可能由于制造公差或技術(shù)限制而有所偏差。如圖1所示，在襯底1000 (例如，體Si襯底或者Si晶片)上淀積氧化物層(未示出)并在氧化物層上生長(zhǎng)沿第一方向(圖1中示出為豎直方向)延伸的納米管。納米管可以包括半導(dǎo)體納米管1001S和金屬性納米管1001M。這種納米管的生長(zhǎng)本身對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是公知的，在此不再贅述。這里需要指出的是，金屬性納米管1001M的出現(xiàn)和分布可以是隨機(jī)的。

然后，如圖2所示，沿與第一方向交叉(例如，垂直)的第二方向(圖2中示出為水平方向)，形成多個(gè)導(dǎo)體1002。這些導(dǎo)體1002與之下的納米管特別是金屬性納米管1001M形成電接觸。導(dǎo)體1002例如由選自Pd、Pt、TiN, Cu、Al和Ag中的任一個(gè)或任意多個(gè)的組合制成。例如，導(dǎo)體1002可以通過(guò)在圖1所示的結(jié)構(gòu)上淀積一導(dǎo)體材料層并對(duì)該導(dǎo)體材料層進(jìn)行構(gòu)圖來(lái)形成。為制作方便起見(jiàn)，將導(dǎo)體1002形成為如圖2所示的平行的條形導(dǎo)體，且每一導(dǎo)體1002橫跨所有納米管(因此，每一導(dǎo)體1002沿水平方向與各金屬性納米管1001M分別形成電接觸)。但是，導(dǎo)體1002的設(shè)置并不局限于圖2所示的設(shè)置。例如，導(dǎo)體1002的形狀不限于條形，而是可以是任何其他合適的形狀。每一導(dǎo)體1002沿水平方向的長(zhǎng)度也不一定覆蓋所有納米管，而是可以?xún)H覆蓋一部分納米管(特別是金屬性納米管)并與之形成電接觸，這將在以下予以描述。接下來(lái)，如圖3所示，在導(dǎo)體1002上形成電壓施加電極1004a、1004b。在圖3所示的示例中，電壓施加電極1004a與最上方的導(dǎo)體1002形成電接觸，而電壓施加電極1004b與最下方的導(dǎo)體1002形成電接觸。于是，例如可以通過(guò)向電壓施加電極1004a施加正電壓而向電壓施加電極1004b施加負(fù)電壓，在最上方的導(dǎo)體和最下方的導(dǎo)體之間建立電勢(shì)差；反之亦然。由于最上方和最下方的導(dǎo)體1002之間所建立的電勢(shì)差，金屬性納米管1001M處于這兩個(gè)導(dǎo)體1002之間的部分中流過(guò)電流?？刂扑┘拥碾妷翰⒁虼丝刂七@兩個(gè)導(dǎo)體1002之間電勢(shì)差的大小，使得金屬性納米管IOOlM中流過(guò)的電流足以燒毀金屬性納米管1001M。結(jié)果，有效地去除了金屬性納米管1001M。在圖3所示的示例中，僅最上方和最下方的導(dǎo)體1002與電壓施加電極1004a、1004b相接觸從而被施加有電壓,而其他導(dǎo)體1002并未被施加電壓。但是，本發(fā)明并不局限于此，而是可以向更多的導(dǎo)體1002施加電壓。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以通過(guò)在兩個(gè)相鄰的施加有電壓的導(dǎo)體之間建立電勢(shì)差時(shí)，使電流流經(jīng)并因此燒毀這兩個(gè)導(dǎo)體之間的金屬性納米管部分。這里需要注意的是，所謂的“正”、“負(fù)”電壓是相對(duì)定義的，并非它們的值一定是正值或負(fù)值。例如，兩個(gè)彼此不同的電壓，較大的電壓可稱(chēng)作“正”電壓，而較小的電壓可稱(chēng)作“負(fù)”電壓。另外，“相鄰的施加有電壓的導(dǎo)體”、“被施加有電壓的導(dǎo)體中相鄰的導(dǎo)體”或類(lèi)似的表述是指僅考慮被施加有電壓的導(dǎo)體時(shí)彼此“相鄰”的導(dǎo)體。例如，在圖3所示的示例中，僅考慮被施加有電壓的導(dǎo)體(即，最上方的導(dǎo)體和最下方的導(dǎo)體)時(shí)，由于中間的導(dǎo)體沒(méi)有被施加電壓因此沒(méi)有考慮，因此最上方的導(dǎo)體和最下方的導(dǎo)體就成為“相鄰”的導(dǎo)體。在圖3所示的示例中，僅形成了兩個(gè)電壓施加電極。但是，本發(fā)明并不局限于此，而是可以形成更多的電壓施加電極。在圖4中示出了形成4個(gè)電壓施加電極的示例。此外，在圖4的示例中，最上方和最下方的導(dǎo)體沿水平方向的長(zhǎng)度并未覆蓋所有納米管。這里需要指出的是，在本申請(qǐng)中，為了說(shuō)明的方便，在圖4的單一示例中示出了多于兩個(gè)電壓施加電極以及導(dǎo)體沿水平方向未覆蓋所有納米管這兩個(gè)特征的組合。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，這兩個(gè)特征并非一定要結(jié)合在同一實(shí)施例中，而是可以分別出現(xiàn)在不同的實(shí)施例中。在圖3所示的示例中，考慮到導(dǎo)體1002以及金屬性納米管1001M上的壓降，在距離電壓施加電極1004a、1004b較遠(yuǎn)的位置處，可能所建立的電勢(shì)差將減小從而金屬性納米管中的電流密度將減小。為此，可以考慮增加電壓施加電極與導(dǎo)體之間的接觸數(shù)目，以避免這種電流密度的減小。
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在電壓施加電極與導(dǎo)體之間的接觸數(shù)目較多的情況下，為了正確施加電壓，可以在導(dǎo)體層與電壓施加電極層之間形成絕緣層，并通過(guò)對(duì)絕緣層進(jìn)行構(gòu)圖來(lái)在導(dǎo)體與電壓時(shí)間電極之間形成電接觸。當(dāng)然，這種絕緣層也可以結(jié)合在圖3或圖4所示的示例中。例如，參見(jiàn)圖5，在圖2所示的結(jié)構(gòu)上形成一絕緣層如氮化物層、氧化物層或氮氧化物層(圖中未示出)，并對(duì)該絕緣層進(jìn)行構(gòu)圖，以在特定位置處露出導(dǎo)體1002。具體地，如圖5所示(圖中為清楚起見(jiàn)，并沒(méi)有示出絕緣層)，選擇兩個(gè)不相交迭的區(qū)域:第一區(qū)域Al和第二區(qū)域A2。在第一區(qū)域Al中，對(duì)絕緣層進(jìn)行構(gòu)圖，使得沿第一方向偶數(shù)編號(hào)的導(dǎo)體1002(圖中從上至下的第2、4、6導(dǎo)體)的至少一部分(圖中以黑色示出的部分1003)露出；而在第二區(qū)域A2中，對(duì)絕緣層進(jìn)行構(gòu)圖，使得沿第一方向奇數(shù)編號(hào)的導(dǎo)體1002(圖中從上至下的第1、3、5導(dǎo)體)的至少一部分(圖中以黑色示出的部分1003)露出。然后，如圖6所示，可以在第一區(qū)域Al和第二區(qū)域A2分別形成電壓施加電極1004a和1004b。在第一區(qū)域Al中，電壓施加電極1004a與偶數(shù)編號(hào)的導(dǎo)體1002的露出部分形成電接觸；而在第二區(qū)域A2中，電壓施加電極1004b與奇數(shù)編號(hào)的導(dǎo)體1002的露出部分形成電接觸。于是，例如可以通過(guò)向電壓施加電極1004a施加正電壓而向電壓施加電極1004b施加負(fù)電壓，在偶數(shù)編號(hào)的導(dǎo)體和奇數(shù)編號(hào)的導(dǎo)體之間建立電勢(shì)差；反之亦然。這樣，在任何相鄰的兩個(gè)導(dǎo)體1002之間建立了電勢(shì)差。由于相鄰的導(dǎo)體1002之間所建立的電勢(shì)差，金屬性納米管1001M處于每一對(duì)相鄰導(dǎo)體1002之間的部分中流過(guò)電流。控制所施加的電壓并因此控制相鄰導(dǎo)體之間電勢(shì)差的大小，使得金屬性納米管1001M中流過(guò)的電流足以燒毀金屬性納米管1001M。結(jié)果，有效地去除了金屬性納米管1001M。最后，如圖7所示，去除電壓施加電極1004a和1004b、絕緣層和導(dǎo)體1002。這種去除例如可以通過(guò)選擇性刻蝕來(lái)完成。結(jié)果，在襯底1000上僅存在半導(dǎo)體納米管1001S，而金屬性納米管1001M已經(jīng)被燒毀。在圖6所示的示例中，每一導(dǎo)體僅與一個(gè)電壓施加電極形成電接觸。為進(jìn)一步增加金屬性納米管中的電流密度，每一導(dǎo)體可以與更多電壓施加電極形成電接觸。例如，如圖8所示，第一區(qū)域Al和第二區(qū)域A2可以沿第二方向交替設(shè)置。通過(guò)在第一區(qū)域Al和第二區(qū)域A2中形成電壓施加電極，可以使得每一導(dǎo)體1002與兩個(gè)電壓施加電極形成電接觸。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，可以形成更多的電壓施加電極，并因此形成更多的電接觸。在圖8中，為清楚起見(jiàn) ，并沒(méi)有示出在第一區(qū)域Al和第二區(qū)域A2中形成的電壓施加電極。另外，盡管在圖8中將第一區(qū)域Al和第二區(qū)域A2示出為彼此鄰接，但是相鄰的第一區(qū)域Al和第二區(qū)域A2之間可以存在一定的距離。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過(guò)在導(dǎo)體1002之間建立足夠大的電勢(shì)差，以使得相對(duì)大的電流流過(guò)金屬性納米管1001M以將之燒毀。這樣，可以有效去除金屬性納米管，而無(wú)需額外的面積代價(jià)。另外，為了更為有效去除金屬性納米管，相距最遠(yuǎn)的兩個(gè)被施加電壓的導(dǎo)體之間的距離(即，圖中最上側(cè)的被施加有電壓的導(dǎo)體與最下側(cè)的被施加有電壓的導(dǎo)體之間的距離)可以覆蓋金屬性納米管的主體部分，從而使得該主體部分中均能流過(guò)電流并因此根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例可以看到，在(通過(guò)電壓施加電極)被施加有電壓的導(dǎo)體1002中，如果每?jī)蓚€(gè)相鄰導(dǎo)體被施加有不同的電壓(即，與不同的電壓施加電極相連)，從而在這兩個(gè)相鄰導(dǎo)體之間建立電勢(shì)差，則可以使電流流過(guò)并因此燒毀這兩個(gè)導(dǎo)體之間的金屬性納米管部分。只要能建立這種電勢(shì)差，則可以任意選擇電壓施加電極的具體形狀以及它們的排列。圖9中示出了這樣一個(gè)示例，其中第一區(qū)域Al包括子區(qū)域Al-1和Α1-2，第二區(qū)域Α2包括子區(qū)域Α2-1和Α2-2。每一個(gè)區(qū)域的子區(qū)域沒(méi)有覆蓋連續(xù)的面積。通過(guò)在每一子區(qū)域分別形成電壓施加電極(未示出)并施加相應(yīng)電壓，同樣可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法。盡管在圖9中示出了每一區(qū)域僅包括兩個(gè)子區(qū)域，但是顯然每一區(qū)域可以包括更多子區(qū)域，兩個(gè)區(qū)域也可以分別包括不同數(shù)目的子區(qū)域，或者一個(gè)區(qū)域如以上實(shí)施例中那樣覆蓋連續(xù)區(qū)域而另一區(qū)域包括若干子區(qū)域。另外，各子區(qū)域之間也不必如圖9所示那樣沿第二方向彼此鄰接。在以上的描述中，對(duì)于構(gòu)圖、刻蝕等技術(shù)細(xì)節(jié)并沒(méi)有做出詳細(xì)的說(shuō)明。但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中的各種手段，來(lái)形成所需形狀的層、區(qū)域等。以上參照本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明予以了說(shuō)明。但是，這些實(shí)施例僅僅是為了說(shuō)明的目的，而并非為了限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等價(jià)物限定。不脫離本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以做出多種替代和修改，這些替代和修改都應(yīng)落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。`
權(quán)利要求
1.一種去除金屬性納米管的方法，所述金屬性納米管沿第一方向形成于襯底上，該方法包括: 沿與第一方向交叉的第二方向，形成多個(gè)導(dǎo)體，所述導(dǎo)體與所述金屬性納米管電接觸； 在所述導(dǎo)體上形成至少兩個(gè)電壓施加電極，每一電壓施加電極與數(shù)目至少為一個(gè)的相應(yīng)一部分導(dǎo)體形成電接觸；以及 通過(guò)電壓施加電極，向?qū)w施加電壓， 其中，在被施加有電壓的導(dǎo)體中，每?jī)蓚€(gè)相鄰導(dǎo)體之間建立電勢(shì)差，以燒毀金屬性納米管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括:在所述導(dǎo)體上形成絕緣層， 其中，所述電壓施加電極形成于所述絕緣層上，且通過(guò)對(duì)所述絕緣層進(jìn)行構(gòu)圖，來(lái)在所述電壓施加電極與導(dǎo)體之間形成電接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在被施加有電壓的導(dǎo)體中: 每一導(dǎo)體與至少一個(gè)電壓施加電極形成電接觸，以及 每?jī)蓚€(gè)相鄰導(dǎo)體與不同電壓施加電極形成電接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述導(dǎo)體由選自Pd、Pt、TiN、Cu、Al和Ag中的任一個(gè)或任意多個(gè)的組合制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述絕緣層包括氮化物、氧化物或氮氧化物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的 方法，其中，所述電壓施加電極由選自Pd、Pt、TiN、Cu、Al和Ag中的任一個(gè)或任意多個(gè)的組合制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少兩個(gè)電壓施加電極沿第二方向彼此相鄰設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，襯底上包括多個(gè)金屬性納米管，以及 每一導(dǎo)體與所述多個(gè)金屬性納米管均形成電接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在被施加有電壓的導(dǎo)體中，相距最遠(yuǎn)的兩個(gè)導(dǎo)體之間的距離覆蓋金屬性納米管的主體部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，在燒毀金屬性納米管之后，該方法還包括: 去除所述電壓施加電極、所述絕緣層和所述導(dǎo)體。
全文摘要
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種金屬性納米管去除方法，其中金屬性納米管沿第一方向形成于襯底上。該方法包括沿與第一方向交叉的第二方向，形成多個(gè)導(dǎo)體，所述導(dǎo)體與所述金屬性納米管電接觸；在所述導(dǎo)體上形成至少兩個(gè)電壓施加電極，每一電壓施加電極與數(shù)目至少為一個(gè)的相應(yīng)一部分導(dǎo)體形成電接觸；以及通過(guò)電壓施加電極，向?qū)w施加電壓，其中，在被施加有電壓的導(dǎo)體中，每?jī)蓚€(gè)相鄰導(dǎo)體之間建立電勢(shì)差，以燒毀金屬性納米管。
文檔編號(hào)C01B31/02GK103101898SQ201110354410
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者朱慧瓏, 駱志炯, 尹海洲 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所