層排列的制造方法以及層排列的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及層排列的制造方法和層排列。根據(jù)各種實施方式的層排列的制造方法可以包括：提供具有面的第一層；在第一層中形成朝向第一層的該面開口的一個以上納米孔；在第一層的該面上沉積第二層。
【專利說明】層排列的制造方法以及層排列
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]各種實施方式大體上涉及層排列的制造方法，并且涉及層排列。
【背景技術(shù)】
[0002]例如，諸如集成電路(IC)器件或芯片的現(xiàn)代半導(dǎo)體器件通?？梢跃哂袑优帕校搶优帕邪ㄒ粋€以上絕緣層、半導(dǎo)電層和/或?qū)щ妼?。在許多情況下，這樣的層排列的形成可以包括將一個層沉積在另一層上。例如，可以通過在下層上沉積諸如金屬或金屬合金的導(dǎo)電材料來形成導(dǎo)電層。在層沉積的背景下，希望提高在沉積層和下層之間例如沉積金屬和下半導(dǎo)體層(例如，硅層)之間的粘合度。
[0003]在金屬沉積的背景下，增強金屬和諸如硅的半導(dǎo)體之間粘合度的常規(guī)方法可以包括粗糙化和等離子體清洗硅表面。然而，控制表面粗糙度是困難的，并且導(dǎo)致的沉積金屬的粘合度對于一些情況可能是不足的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)各種實施方式的層排列的制造方法可以包括:提供具有面的第一層；在第一層中形成朝向第一層的面開口的一個以上納米孔；在形成納米孔之后在第一層的面上沉積
第二層。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]在附圖中，相似參考字符一般貫穿不同視圖指代相同部件。附圖不必需按比例繪制，代替地重點一般置于圖解各種實施方式的原理上。在以下描述中，各種實施方式參考以下附圖描述，其中:
[0006]圖1示出根據(jù)各種實施方式的層排列制造方法；
[0007]圖2示出根據(jù)各種實施方式的層排列制造方法；
[0008]圖3示出根據(jù)各種實施方式的層排列制造方法；
[0009]圖4A到4F示出說明根據(jù)各種實施方式的層排列制造方法的剖面圖；
[0010]圖5A到示說明根據(jù)各種實施方式的層排列制造方法的剖面圖；
[0011]圖6示出用于圖解各種實施方式的方面的掃描電子顯微鏡圖像；
[0012]圖7示出用于說明一個或多個實施方式的方面的圖示；
[0013]圖8示出用于說明一個或多個實施方式的方面的圖示；
[0014]圖9A到9D示出說明說明一個或多個實施方式的方面的圖示的剖面圖。
【具體實施方式】
[0015]以下詳細(xì)描述涉及附圖，該附圖經(jīng)由圖解示出可以實踐本發(fā)明的具體細(xì)節(jié)和實施方式。這些實施方式在充足詳情中描述從而使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明?？梢岳闷渌麑嵤┓绞剑⑶以诓槐畴x本發(fā)明的保護范圍的情況下發(fā)生可以進行結(jié)構(gòu)的、邏輯的和電氣的改變。由于一些實施方式可以與一個或更多其他實施方式組合從而形成新的實施方式，因此各種實施方式不必排它。
[0016]本披露的各種方面為方法提供，并且本披露的各種方面為器件或制造提供。理解方法的基本性質(zhì)也適用于器件或制造，并且反之亦然。因為簡潔，這樣性質(zhì)的重復(fù)描述可以省略。
[0017]如在此使用的術(shù)語“至少一個”或“一個以上”可以理解成包括大于或等于一的任
何整數(shù)數(shù)目。
[0018]如在此使用的術(shù)語“多個”可以理解成包括大于或等于二的任何整數(shù)數(shù)目。
[0019]如在此使用的術(shù)語“耦合”或“連接”可以理解成分別包括直接“耦合”或直接“連接”，以及間接“耦合”或間接“連接”。
[0020]如在此使用的術(shù)語“在上形成”、“在上沉積”、“在上設(shè)置”、“在上定位”、“在上布置”可以理解成旨在包括第一元件或?qū)涌梢栽谄渑c第二元件或?qū)又g沒有進一步的元件或?qū)拥那闆r下，在第二元件或?qū)由现苯有纬?、沉積、設(shè)置、定位或布置的排列，以及第一元件或?qū)涌梢栽诘谝辉驅(qū)优c第二元件或?qū)又g的一個或更多的另外層或元件的情況下，在第二元件或?qū)由闲纬伞⒊练e、設(shè)置、定位或布置的排列。
[0021 ] 如在此使用的術(shù)語“納米孔”或“納米孔隙”和“納米空腔”可以理解成分別包括在至少一個空間方向上在納米范圍內(nèi)具有廣度，可替換地在至少兩個空間方向上在納米范圍內(nèi)具有廣度，可替換地在所有空間方向上在納米范圍內(nèi)具有廣度的孔洞、孔隙或腔室。
[0022]如在此使用的術(shù)語“納米多孔層”或“納米多孔材料”可以理解成包括具有一個以上納米孔隙或納米孔，例如多個(例如，數(shù)十個、數(shù)百個或數(shù)千個，甚至更多)納米孔隙或納米孔的層或材料。納米多孔層的一個或更多納米孔隙或納米孔可以例如從該層的第一側(cè)面通向該層的第二 (例如，相反)側(cè)面。例如，納米多孔層的一個以上納米孔隙或納米孔可以在該納米多孔層中形成一個以上通道，例如將該納米多孔層的第一側(cè)面與第二側(cè)面連接。
[0023]各種實施方式提供了層排列的制造方法和層排列，其中沉積層(例如，金屬層或金屬合金層，可替換地包括其他材料或由其他材料構(gòu)成的層)與下層(例如，半導(dǎo)體層，例如，硅層，可替換地包括其他材料或由其他材料構(gòu)成的層)的粘合度可以借助于沉積層的材料(例如，金屬或金屬合金)和下層的材料(例如，娃)的物理聯(lián)鎖來改善。
[0024]在各種實施方式中，在此也稱為納米結(jié)構(gòu)的納米孔(例如，納米空腔或納米孔隙)可以在下層(例如，半導(dǎo)體襯底或載體，例如晶片，例如硅晶片的層)中形成，這可以幫助沉積材料(例如，金屬或金屬合金)在下層(例如，半導(dǎo)體層，例如，硅層)上的適當(dāng)粘合。
[0025]各種實施方式的一個方面可以見于粘合可以由物理機制(即，沉積材料(例如，金屬)和在下層中形成的納米結(jié)構(gòu)或納米孔(例如，納米空腔或納米孔隙)的聯(lián)鎖)發(fā)生，并且可以不需要廣泛的化學(xué)處理步驟。
[0026]各種實施方式的另一方面可以見于除了增強粘合之外，由于在分界面非常大的表面積，因此這樣的納米結(jié)構(gòu)或納米孔(例如，納米空腔或納米孔隙)也可以顯著減少接觸電阻，和/或可以用作非常有效的吸熱器(例如在芯片的背面上)。
[0027]圖1示出根據(jù)各種實施方式的層排列的制造方法100。
[0028]如在102中示出，可以提供具有面的第一層。在一個以上實施方式中，該面可以是第一層的頂面。[0029]根據(jù)實施方式，第一層可以包括諸如硅的半導(dǎo)體材料，或可以由諸如硅的半導(dǎo)體材料構(gòu)成?？商鎿Q地或另外地，第一層可以包括其他材料或由其他材料構(gòu)成，例如諸如鍺、硅鍺、IV-1V化合物半導(dǎo)體材料、II1-V化合物半導(dǎo)體材料、I1-VI化合物半導(dǎo)體材料或其他化合物半導(dǎo)體材料的其他半導(dǎo)體材料(包括化合物半導(dǎo)體材料，例如，二元、三元、四元.......化合物半導(dǎo)體)。
[0030]根據(jù)另一實施方式，第一層可以是諸如晶片(例如，硅晶片)的半導(dǎo)體襯底的部分，盡管根據(jù)一些實施方式其他類型的晶片也是可行的。
[0031]根據(jù)另一實施方式，第一層的面可以是或?qū)?yīng)于例如晶片(例如，硅晶片)的半導(dǎo)體襯底的主加工表面。在一個或更多實施方式中，第一層的面可以是半導(dǎo)體襯底(例如，晶片)的頂面。
[0032]根據(jù)另一實施方式，第一層的面可以是或?qū)?yīng)于半導(dǎo)體襯底的背面，例如，晶片的背面，例如硅晶片的背面。
[0033]根據(jù)另一實施方式，第一層可以包括或可以是電氣端子區(qū)，例如電子器件的電氣端子區(qū)，例如，晶體管的源極/漏極區(qū)。
[0034]如在104中示出，可以在第一層中形成一個以上(根據(jù)一些實施方式，多個或多重的，例如數(shù)十個、數(shù)百個或數(shù)千個，甚至更多)納米孔(例如納米空腔或納米孔隙)，該納米孔朝向第一層的面開口 。即，一個以上納米孔可以在第一層的面具有開口。
[0035]根據(jù)實施方式，在第一層中形成納米孔可以包括以下步驟或可以由以下步驟實現(xiàn):在第一層的面上形成納米多孔掩模層；使用納米多孔掩模層作為蝕刻掩模來蝕刻第一層；以及在蝕刻第一層之后移除納米多孔掩模層。
[0036]納米多孔掩模層可以包括多個納米孔隙或納米孔。納米孔隙或納米孔可以例如經(jīng)排列形成矩形陣列(納米孔陣列)。納米孔隙或納米孔可以例如形成一個以上(例如，多個)通道，該通道從納米多孔掩模層的第一面通向該納米多孔掩模層的第二面(例如相對面)。
[0037]根據(jù)另一實施方式，在納米多孔掩模層中的孔隙密度可以在從約IO9CnT2到約IO12Cm-2的范圍內(nèi)，盡管根據(jù)其他實施方式其他值也是可行的。
[0038]根據(jù)另一實施方式，在第一層的面上形成納米多孔掩模層可以包括在第一層的面上形成納米多孔氧化鋁(Al2O3)層。
[0039]根據(jù)另一實施方式，在第一層的面上形成納米多孔氧化鋁層可以包括以下步驟或可以由以下步驟實現(xiàn):在第一層的面(例如，頂面)上沉積鋁(Al層);以及在酸性電解液中陽極氧化鈣鋁層。沉積鋁層可以例如包括任何合適沉積工藝或借助任何合適沉積工藝實現(xiàn)，例如化學(xué)汽相沉積(CVD )、物理汽相沉積(PVD )、濺射沉積、電鍍、無電鍍或可以在本領(lǐng)域中同樣已知的其他沉積工藝沉積。招的陽極氧化同樣例如在“Masuda和K.Fukuda: ‘OrderedMetal Nanohole Arrays Made by a Two-Step Replication of Honeycomb Structures ofAnodic Alumina，，Science，Vol.268，pp.1466-1468 (1995)”與“!1.Masuda, F.Hasegwa和 S.0no: ‘Self-Ordering of Cell Arrangement of Anodic Porous Alumina Formedin Sulfuric Acid Solution’，Journal of the Electrochemical Society 144，L127-30(1997)”中描述，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。通過陽極氧化獲得的納米多孔氧化鋁有時也可以稱為陽極氧化鋁(ΑΑ0)、陽極多孔氧化鋁或陽極氧化鋁。
[0040]根據(jù)其他實施方式，形成多孔氧化鋁層可以包括或通過其他合適工藝實現(xiàn)。[0041]根據(jù)另一實施方式，在第一層的面上形成納米多孔掩模層可以包括在第一層的面上形成納米多孔聚合物層。
[0042]根據(jù)另一實施方式，納米多孔聚合物層可以包括由以下材料構(gòu)成的組中的至少一種材料，或由該至少一種材料構(gòu)成，由以下材料構(gòu)成的組為:PS-PMMA(聚(苯乙烯)-b-聚(甲基丙烯酸甲酯))、PE0-b-PS (聚(環(huán)氧乙烷)_嵌段-向上支承聚苯乙烯塊二嵌段共聚物-硝基氨基甲酸酯結(jié))、PS_PLA (聚苯乙烯-聚乳酸)。根據(jù)其他實施方式，可以使用其他合適的材料。
[0043]根據(jù)另一實施方式，在第一層的面上形成納米多孔聚合物層可以包括以下步驟或可以由以下步驟實現(xiàn):在第一層的面上沉積嵌段共聚物(BCP)材料；以及根據(jù)一些實施方式，例如借助化學(xué)蝕刻、熱蝕刻、光化學(xué)蝕刻或其他合適的蝕刻工藝，選擇性蝕刻嵌段共聚物材料的至少一種聚合物組分(例如,少數(shù)組分)。
[0044]根據(jù)另一實施方式，嵌段共聚物材料包括一組材料中的至少一種材料或可以是該至少一種材料，該組由以下材料構(gòu)成=PS-PMMA (聚(苯乙烯)-b-聚(甲基丙烯酸甲酯))、PEO-b-PS(聚(環(huán)氧乙烷)_嵌段-向上支承聚苯乙烯塊二嵌段共聚物-硝基氨基甲酸酯結(jié))、PS-PLA (聚苯乙烯-聚乳酸)。根據(jù)其他實施方式，可以使用其他合適的材料。
[0045]根據(jù)其他實施方式，其他合適的工藝和/或材料可以用來在第一層的面上形成納米多孔掩模層。
[0046]根據(jù)一些實施方式，納米多孔掩模層(例如，納米多孔氧化鋁層或納米多孔聚合物層)可以具有在微米范圍內(nèi)的厚度，例如根據(jù)實施方式小于或等于約300 μ m,例如根據(jù)另一實施方式小于或等于約200 μ m，例如根據(jù)另一實施方式小于或等于約100 μ m，例如根據(jù)另一實施方式小于或等于約50 μ m,例如根據(jù)另一實施方式在從約0.1 μ m到約300 μ m的范圍內(nèi)，盡管其他值也是可行的。
[0047]根據(jù)另一實施方式，在第一層中的納米孔可以具有小于或等于約200nm的直徑，例如根據(jù)另一實施方式小于或等于約IOOnm,例如根據(jù)另一實施方式小于或等于約50nm,例如根據(jù)另一實施方式小于或等于約20nm,例如根據(jù)另一實施方式小于或等于約IOnm,例如根據(jù)另一實施方式小于或等于約5nm,例如根據(jù)另一實施方式在從約5nm到約200nm的范圍中，例如根據(jù)另一實施方式在從約5nm到約IOOnm的范圍中，例如根據(jù)另一實施方式在從約5nm到約50nm的范圍中,例如根據(jù)另一實施方式在從約5nm到約20nm的范圍中,例如根據(jù)另一實施方式在從約5nm到約IOnm的范圍內(nèi)。根據(jù)其他實施方式，其他值也是可行的。
[0048]在上下文中，術(shù)語“直徑”可以理解成指代納米孔在平行于第一層的面的方向上的廣度(例如，最大廣度)，例如該納米孔的長度和/或?qū)挾取?br> [0049]根據(jù)一些實施方式，在第一層中納米孔的直徑可以例如對應(yīng)于(或粗略對應(yīng)于)納米多孔掩模層的納米孔隙或納米孔的直徑。
[0050]根據(jù)一些實施方式，在第一層中的納米孔可以具有在微米范圍內(nèi)的深度，例如根據(jù)一個實施方式小于或等于約300 μ m，例如根據(jù)另一實施方式小于或等于約200 μ m，例如根據(jù)另一實施方式小于或等于約100 μ m,例如根據(jù)另一實施方式小于或等于約50μηι,例如根據(jù)另一實施方式小于或等于約20 μ m，例如根據(jù)另一實施方式小于或等于約ΙΟμπι，例如根據(jù)另一實施方式在從約0.1 μ m到約300 μ m的范圍中，例如根據(jù)另一實施方式在從約I μ m到約50 μ m的范圍中，例如根據(jù)另一實施方式在從約5 μ m到約20 μ m的范圍中，例如根據(jù)另一實施方式在從約5 μ m到約10 μ m的范圍中，盡管其他值也是可行的。
[0051]在上下文中，術(shù)語“深度”可以理解成指代納米孔在垂直于第一層的面的方向上的廣度(例如，最大廣度)。例如，納米孔的“深度”可以指代在第一層的面(或表面)和納米孔的底部之間的距離。
[0052]根據(jù)一些實施方式，第一層中納米孔的數(shù)目和/或位置和/或橫向尺寸(例如，直徑)可以對應(yīng)于(或粗略對應(yīng)于)納米多孔掩模層的納米孔隙或納米孔的數(shù)目和/或位置和/或橫向尺寸。例如根據(jù)一些實施方式，納米多孔掩模層可以具有納米孔的(例如，規(guī)則的)陣列或圖案(例如，在圖6中示出)，該陣列或圖案可以例如用作蝕刻模板，從而在第一層中創(chuàng)造納米孔的對應(yīng)陣列或圖案。換而言之，納米多孔掩模層的納米孔圖案可以示例性地通過蝕刻傳遞到第一層。
[0053]根據(jù)另一實施方式，蝕刻第一層可以包括或通過由任何適于蝕刻第一層的蝕刻材料(例如，對材料具有充分的選擇性)或?qū){米多孔掩模層的材料的蝕刻工藝(例如，濕蝕刻工藝)而實現(xiàn)。合適的蝕刻工藝同樣可以是本領(lǐng)域中已知的。
[0054]如在106中示出，在形成納米孔之后可以在第一層的面上沉積第二層。第二層可以填充納米孔的至少部分并且覆蓋第一層的面的至少部分。
[0055]根據(jù)實施方式，第二層可以包括金屬或金屬合金，或由金屬或金屬合金構(gòu)成。
[0056]根據(jù)另一實施方式，金屬或金屬合金可以包括或可以是一組金屬中的至少一種金屬，該組由以下金屬構(gòu)成:招(Al)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、錫(Sn)、鈕(Pd)、鋅(Zn)、鎳(Ni)、鐵(Fe)，或包括一種以上上面提到的金屬或由一種以上上面提到金屬組成的合金。根據(jù)其他實施方式，可以使用其他合適的金屬或金屬合金。
[0057]根據(jù)另一實施方式，第二層可以包括金屬或金屬合金之外的其他材料，或由該其他材料構(gòu)成，例如根據(jù)一些實施方式的其他導(dǎo)電材料，或根據(jù)一些實施方式的絕緣材料。例如，根據(jù)一些實施方式第二層可以包括玻璃材料、聚合物材料或陶瓷材料，或可以由玻璃材料、聚合物材料或陶瓷材料構(gòu)成，盡管根據(jù)其他實施方式也可使用其他材料。
[0058]根據(jù)另一實施方式，第二層106可以完全填充納米孔。
[0059]根據(jù)另一實施方式，沉積第二層可以包括或借助于任何合適的沉積工藝實現(xiàn)，例如化學(xué)汽相沉積(CVD)、物理汽相沉積(PVD)、濺射沉積、電鍍、無電鍍或可以在本領(lǐng)域中同樣已知的其他沉積工藝。
[0060]根據(jù)另一實施方式，當(dāng)在第一層的側(cè)面上沉積第二層之后，可以對第二層加熱(gp回火或退火);以及在對第二層加熱之后可以在第一層的面上沉積第三層。
[0061]根據(jù)另一實施方式，第三層可以包括與第二層相同的材料，或由與第二層相同的材料構(gòu)成，例如相同的金屬或金屬合金。然而，也可能第二層和第三層包括不同材料或由不同材料構(gòu)成，例如不同的金屬或金屬合金。換而言之，第三層的材料(例如，金屬或金屬合金)可以不同于第二層的材料(例如，金屬或金屬合金)。
[0062]根據(jù)另一實施方式，第二層可以加熱到大于或等于納米晶體(例如，金屬納米晶體)的熔化溫度的溫度，該納米晶體可以通過第二層的沉積在納米孔中形成。換而言之，沉積第二層可已經(jīng)導(dǎo)致在納米孔中形成納米晶體(例如，金屬納米晶體)(即，在第二層中含有的材料(例如，金屬或金屬合金)的納米晶體)，并且可以通過將第二層加熱到該納米晶體(例如，金屬納米晶體)的熔化溫度(或高于熔化溫度)，使該納米晶體(例如，金屬納米晶體)熔化。
[0063]在這點上,各種實施方式的一個方面可以見于材料(例如，金屬或金屬合金)的納米晶體的熔化溫度可以低于該材料(例如，金屬或金屬合金)的大塊樣品(buIk sample)(例如，具有宏觀尺寸的樣品)的熔化溫度，并且可以一般取決于納米晶體的大小，例如隨著減小納米晶體的尺寸而降低。例如，約40nm直徑的球形銅納米微?？梢跃哂屑s200°C的熔化溫度，該熔化溫度是銅大塊材料的熔化溫度的約五分之一。因此，在第一層中的納米結(jié)構(gòu)或納米孔(例如，納米空腔或納米孔隙)中填充時，材料(例如，金屬)的熔點可以降低。
[0064]各實施方式的一個方面可以見于納米晶體的熔點(熔化溫度)的降低可以用于以低得多的溫度填充納米孔隙。例如，可在第一層中通過以比金屬或金屬合金的大塊熔點低得多的溫度重復(fù)加熱和填充步驟，用該金屬或金屬合金在第一層中完全填充納米結(jié)構(gòu)或納米孔(例如，納米空腔或納米孔隙)。同樣步驟可以應(yīng)用于除金屬或金屬合金之外的其他填充材料的情況。
[0065]根據(jù)另一實施方式，可以在對第二層加熱之前對第二層(或第二層的表面，例如背向第一層的表面)進行清洗。
[0066]方法100或其部分可以根據(jù)在此描述的進一步實施方式可替換地或額外地配置。
[0067]圖2示出用于根據(jù)各種實施方式的層排列的制造方法200。
[0068]如在202中示出，可以提供具有面的半導(dǎo)體層。
[0069]如在204中示出，可以在半導(dǎo)體層中形成朝向該半導(dǎo)體層的面開口的一個或更多納米孔(例如，納米空腔或納米孔隙)。
[0070]如在206中示出，可以在半導(dǎo)體層的側(cè)面上沉積金屬或金屬合金，從而填充納米孔的至少部分并且覆蓋半導(dǎo)體層的面的至少部分。
[0071]根據(jù)實施方式，在半導(dǎo)體層中形成多個納米孔可以包括以下步驟或可以由以下步驟實現(xiàn):在半導(dǎo)體層的面上形成納米多孔掩模層；使用納米多孔掩模層作為蝕刻掩模來蝕刻半導(dǎo)體層。
[0072]根據(jù)另一實施方式，納米多孔掩模層可以包括或由納米多孔氧化鋁或納米多孔聚合物材料組成。
[0073]根據(jù)另一實施方式，形成納米多孔掩模層可以包括以下步驟或可以由以下步驟實現(xiàn):在半導(dǎo)體層的面上沉積鋁層；以及在酸性電解液中將鋁層陽極氧化從而形成多孔氧化鋁層。
[0074]根據(jù)另一實施方式，在半導(dǎo)體層的面上形成納米多孔掩模層可以包括以下步驟或可以由以下步驟實現(xiàn):在半導(dǎo)體層的面上沉積嵌段共聚物材料；以及選擇性蝕刻嵌段共聚物材料的至少一種聚合物組分從而形成納米多孔聚合物層。
[0075]根據(jù)另一實施方式，可以在半導(dǎo)體層的面上沉積該金屬或金屬合金之后加熱金屬或金屬合金；并且進一步地，可以在加熱該金屬或金屬合金之后在半導(dǎo)體層上沉積金屬或金屬合金。
[0076]根據(jù)另一實施方式，可以在加熱該金屬或金屬合金之前清洗該金屬或金屬合金(或金屬或金屬合金的表面，例如，背向半導(dǎo)體層的表面)。
[0077]根據(jù)另一實施方式，該金屬或金屬合金和進一步的金屬或金屬合金可以包括相同的金屬或金屬合金，或由相同的金屬或金屬合金構(gòu)成。然而，也可能該金屬或金屬合金和進一步的金屬或金屬合金包括不同的金屬或金屬合金，或由不同的金屬或金屬合金構(gòu)成。即，進一步的金屬或金屬合金可以不同于該金屬或金屬合金。
[0078]根據(jù)另一實施方式，提供半導(dǎo)體層可以包括提供半導(dǎo)體襯底例如晶片，其中半導(dǎo)體層是半導(dǎo)體襯底(例如，晶片)的部分。晶片例如可以是硅晶片，盡管根據(jù)一些實施方式其他類型的晶片也是可能的。
[0079]根據(jù)另一實施方式，半導(dǎo)體層的表面可以是晶片的背面。
[0080]根據(jù)另一實施方式，半導(dǎo)體層可以包括或可以是電氣端子區(qū)，例如晶體管的源極/漏極區(qū)。在此情況下，金屬或金屬合金和/或進一步的金屬或金屬合金可以例如形成到電氣端子區(qū)的電氣接觸(例如，源極/漏極金屬接觸)。
[0081]方法200或其部分可以根據(jù)在此描述的進一步實施方式可替換地或額外地配置。
[0082]圖3示出用于根據(jù)各種實施方式的層排列的制造方法300。
[0083]如在302中示出，可以在襯底上形成蝕刻掩模，該蝕刻掩模包括納米孔陣列。
[0084]如在304中示出，可以使用蝕刻掩模蝕刻襯底從而在該襯底中形成納米孔(例如，納米空腔或納米孔隙)。
[0085]如在306中示出，可以在蝕刻襯底之后移除蝕刻掩模。
[0086]如在308中示出，可以沉積層從而填充納米孔的至少部分，并且用該層覆蓋襯底的至少部分。
[0087]根據(jù)實施方式，蝕刻掩?？梢园ɑ蛴啥嗫籽趸X或多孔聚合物材料構(gòu)成。
[0088]根據(jù)另一實施方式，襯底可以是半導(dǎo)體襯底，例如晶片，例如硅晶片，盡管根據(jù)一些實施方式其他類型的晶片也是可行的。
[0089]根據(jù)另一實施方式，層可以包括或由金屬或金屬合金構(gòu)成。
[0090]根據(jù)另一實施方式，在襯底上形成蝕刻掩?？梢园ㄔ诰谋趁嫔闲纬晌g刻掩模。
[0091]根據(jù)另一實施方式，金屬或金屬合金可以配置為晶片的后背面金屬化。
[0092]方法300或其部分可以根據(jù)在此描述的進一步實施方式可替換地或額外地配置。
[0093]圖4A至圖4F示出說明根據(jù)各實施方式的層排列的制造方法的剖面圖。
[0094]圖4A示出，在視圖400中，可以提供第一層401。第一層401可以具有面401a。
[0095]第一層401可以包括或由諸如硅的半導(dǎo)體材料構(gòu)成。例如，第一層401可以是半導(dǎo)體層，例如，硅層?？商鎿Q地或額外地，第一層401可以包括或由其他半導(dǎo)體材料(包括化
合物半導(dǎo)體材料，例如，二元、三元、四元......化合物半導(dǎo)體)組成，例如鍺、娃鍺、IV-1V化合
物半導(dǎo)體材料、II1-V化合物半導(dǎo)體材料、I1-VI化合物半導(dǎo)體材料或其他化合物半導(dǎo)體材料成。
[0096]根據(jù)實施方式，第一層401可以是諸如晶片(例如，硅晶片)的半導(dǎo)體襯底或其部分，盡管根據(jù)一些實施方式其他類型的晶片也是可行的。
[0097]根據(jù)另一實施方式，第一層401的面401a可以是半導(dǎo)體襯底的背面，例如晶片的背面，如硅晶片的背面。
[0098]根據(jù)另一實施方式，第一層401可以是或?qū)?yīng)于半導(dǎo)體襯底(例如，晶片)中的有效層或區(qū)域。
[0099]根據(jù)另一實施方式，第一層401的面401a可以對應(yīng)于或是半導(dǎo)體襯底(例如，晶片)的主加工表面。
[0100]根據(jù)另一實施方式，第一層401可以包括或可以是電氣端子區(qū)，例如，電子器件的電氣端子區(qū)，例如，晶體管的源極/漏極區(qū)。
[0101]圖4B示出，在視圖410中，可以將鋁沉積在第一層401的面401a上，從而在第一層401的面401a上形成鋁層403。鋁層403可以具有可面向第一層401的面401a的第一面403a。此外，鋁層403可以具有背向第一層401的面401a的第二面403b。如示出，鋁層403的第一和第二面403a、403b可以是鋁層403的相對面。
[0102]圖4C示出，在視圖420中，可以由鋁層403形成納米多孔氧化鋁層403’。納米多孔氧化鋁層403’可以由鋁層403憑借在酸性電解液中陽極氧化鋁層403形成。因此，納米多孔氧化鋁層403’也可以稱為陽極氧化鋁(AAO)層。
[0103]納米多孔氧化鋁層403’可以包括多個納米孔隙或納米孔404 (六個納米孔隙示作例子，然而納米孔隙的數(shù)目可以不同于例如大于六個；根據(jù)一些實施方式，納米多孔氧化鋁層403’可以例如包括數(shù)十個、數(shù)百個或數(shù)千個或甚至更多的納米孔404 ;例如根據(jù)一個實施方式，納米孔密度可以在從約IO9CnT2到約IO12CnT2的范圍內(nèi)，盡管根據(jù)其他實施方式其他值也是可行的。)。納米孔隙或納米孔404 (或至少一些納米孔隙或納米孔404)可以從納米多孔氧化鋁層403’的第一面403a’(對應(yīng)于鋁層403的第一面403a)通向納米多孔氧化鋁層403’的第二面403b’(對應(yīng)于鋁層403的第二側(cè)面)。換而言之，納米孔隙或納米孔404(或納米孔隙或納米孔404中的至少一些)可以在氧化鋁層403’中形成通道。
[0104]納米孔隙或納米孔404可以例如經(jīng)安排形成規(guī)則陣列(納米孔陣列)。例如根據(jù)一些實施方式，納米多孔氧化鋁層403’可以具有柱狀六邊形單元的填充陣列，該填充陣列帶有中心的、圓柱形的、均勻大小的納米孔404。根據(jù)一些實施方式，納米孔404可以例如直徑在從約4nm到約200nm的范圍內(nèi)，盡管根據(jù)其他實施方式其他直徑也是可以的。示例性地，由鋁層403獲得的納米多孔氧化鋁層403’可以具有自排序孔隙結(jié)構(gòu)，如圖6中所示。
[0105]圖6示出含有多個納米孔隙或納米孔404的自排序多孔氧化鋁的掃描電子顯微鏡圖像600。如可見，多孔氧化鋁的納米孔隙或納米孔404可以以良好排序陣列排列，并且可以具有基本均勻的大小(例如，狹窄大小分布)。
[0106]在圖4C中的納米多孔氧化鋁層403’可以構(gòu)成納米多孔掩模層，該納米多孔掩模層可以在蝕刻工藝中用作蝕刻掩模，從而在第一層401中形成納米孔(例如，納米空腔或納米孔隙)，如在下面描述。根據(jù)其他實施方式，可以使用除納米多孔氧化鋁層之外的納米多孔模板(例如基于規(guī)則的嵌段共聚物(BCP)的納米多孔聚合物層，或具有規(guī)則的納米孔陣列的其他合適納米多孔材料)，獲得相似的納米多孔掩模層或蝕刻掩模。
[0107]圖4D示出，在視圖430中，可以使用納米多孔掩模層作為蝕刻掩模來蝕刻第一層401 (即在該實施方式中的納米多孔氧化鋁層403’)。因此，可以在第一層401中形成一個以上納米孔405 (例如，納米空腔或納米孔隙)。如示出，納米孔405的數(shù)目和位置可以對應(yīng)于(或粗略對應(yīng)于)納米多孔氧化鋁層403’的納米孔隙或納米孔404的數(shù)目和位置。
[0108]如示出，納米孔405可以具有直徑“w”和深度“d”。直徑“w”和/或深度“d”的值可以在納米范圍內(nèi)，并且可以與上面關(guān)于圖1在此描述實施方式中的直徑“w”和/或深度“d”的值相似或相同，盡管根據(jù)一些實施方式其他值也是可行的。在第一層401中納米孔405的直徑“w”可以對應(yīng)于(或粗略對應(yīng)于)納米多孔氧化鋁層403的納米孔隙或納米孔404的直徑。根據(jù)一些實施方式，在第一層401中納米孔405的直徑“w”可以例如稍大于納米孔隙或納米孔404的直徑，然而這不是必需的情況。
[0109]圖4E示出，在視圖440中，可以在蝕刻第一層401之后移除納米多孔氧化鋁層403’，因此留下具有納米孔405的第一層401。在蝕刻第一層401之后，納米孔405可以由第一層401的在納米孔405之間剩余的材料相互分離。第一層401的剩余材料可以例如在納米孔405之間形成脊或脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)411。
[0110]在一些實施方式中，納米孔405可以具有圓柱形或基本圓柱形的形狀。在一個或更多實施方式中，納米孔405的側(cè)壁405a的剖面輪廓可以具有筆直的或基本筆直的形狀。
[0111]如可見，納米孔405是朝向第一層401的面401a開口的。因此，納米孔405可以用有待在后面沉積的第二層的材料至少部分填充，如在下面描述。
[0112]圖4F示出，在視圖450中，可以在第一層401的第一側(cè)面401a上沉積第二層406。根據(jù)不出的實施方式，第二層406可以包括金屬或金屬合金。換而言之，可以在第一層401的第一面401a上沉積金屬或金屬合金從而形成第二層406。根據(jù)一些實施方式,第二層406的金屬或金屬合金可以包括或可以是招(Al)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、錫(Sn)、鈕(Pd)、鋅(Zn)、鎳(Ni)、鐵(Fe)，或包括或由上面提到金屬中的一種以上金屬構(gòu)成的合金，然而可替換地或額外地，第二層406也可以包括或由其他金屬或金屬合金構(gòu)成。
[0113]第二層406 (或第二層406的第一部分406a)可以填充納米孔405的至少部分。另外，第二層406 (或第二層406的第二部分406b)可以覆蓋第一層401的面401a的至少部分。
[0114]可以使用包括例如化學(xué)汽相沉積(CVD)、物理汽相沉積(PVD)、濺射沉積、電鍍和無電鍍的任何合適沉積工藝沉積第二層406或第二層406的金屬或金屬合金。
[0115]例如在第一層401的第一面401a是晶片的背面的情況下，第二層406可以包括或可以配置為例如晶片的背面金屬化?；蚶缭诘谝粚?01包括或是電氣端子區(qū)(例如，源極/漏極區(qū))的情況下，第二層406可以包括或可以配置為到該電氣端子區(qū)的電氣接觸(例如，源極/漏極金屬接觸)。
[0116]根據(jù)在此描述的一個或更多實施方式的層排列，例如在圖4F中示出的層排列的另一方面可以見于填充納米孔405的第二層406可以在第二層406和第一層401之間建立物理聯(lián)鎖效應(yīng)，該物理聯(lián)鎖效應(yīng)可以導(dǎo)致第二層406到第一層401的增強的粘合度。
[0117]根據(jù)在此描述的一個以上實施方式的層排列，例如在圖4F中示出的層排列的另一方面可以見于和具有平坦表面的層的表面對體積比來比較，填充納米孔405的第二層406可以具有增大的表面對體積比。例如根據(jù)一些實施方式，第二層406的表面對體積比可以比具有相同體積的平坦層的表面對體積比高若干量級。
[0118]根據(jù)在此描述的各種實施方式的層排列，例如在圖4F中示出的層排列的另一方面可以見于增大的表面對體積比可以例如用來實現(xiàn)從第一層到第二層的改善的熱傳遞。例如根據(jù)一些實施方式，第一層401可以包括或可以是芯片的半導(dǎo)體層(例如，硅層)，并且第二層406可以包括或可以是該芯片的背面金屬化，并且該背面金屬化的高表面對體積比可以用來實現(xiàn)從芯片的半導(dǎo)體材料(例如硅)到背面金屬的改善的熱傳遞。
[0119]根據(jù)在此描述的一個以上實施方式的層排列，例如在圖4F中示出的層排列的另一方面可以見于增大的表面對體積比可以例如用來在器件的電氣端子區(qū)(例如，源極/漏極區(qū))和到該電氣端子區(qū)的電氣接觸(例如，源極/漏極金屬接觸)之間實現(xiàn)減小的歐姆電阻。例如根據(jù)一些實施方式，第一層401可以包括或可以是電氣端子區(qū)(例如，晶體管的源極/漏極區(qū))，并且第二層406可以包括或可以是電氣觸點(例如，源極/漏極金屬觸點)，并且該電氣觸點的高表面對體積比可以用來在電氣端子區(qū)和電氣觸點之間實現(xiàn)減小的歐姆電阻。因此，根據(jù)一些實施方式可避免例如在源極/漏極區(qū)的多晶硅沉積。
[0120]圖7示出用于說明上面提到的方面，即通過增大電氣觸點的表面對體積比來減小歐姆電阻的圖示700。
[0121]圖7示出大塊金屬插頭701的電阻與包括多個納米桿702a的金屬插頭702的電阻的比較，該金屬插頭702在下文中稱為納米結(jié)構(gòu)化金屬插頭702。大塊金屬插頭701由銅(Cu的電阻率是1.68 ΧΙΟ, Ωπι)制成，并且具有I μπι的直徑和I μπι的深度的圓柱形幾何形狀。納米結(jié)構(gòu)化金屬插頭702包括由銅制成的多個納米桿702a，其中每個納米桿702a都具有直徑Φ=20ηπι和I μ m的深度的圓柱形幾何形狀。曲線703描繪大塊金屬插頭701的電阻和不同納米桿密集度(每單位面積納米桿702a的數(shù)目)的納米結(jié)構(gòu)化金屬插頭702的電阻。
[0122]圖7示出納米結(jié)構(gòu)化金屬插頭702的電阻低于大塊金屬插頭701的電阻，并且隨著納米桿密集度增加而減小。這樣的原因可以見于金屬插頭702的表面對體積比隨著納米桿密集度(即增加每單位面積納米桿702a的數(shù)目)增加而增大。
[0123]如圖4F示出，根據(jù)各種實施方式，第二層406或第二層406的金屬或金屬合金可以如示出完全填充納米孔405(或至少一些納米孔405)。S卩，如示出，在至少一些納米孔405中布置的第二層406的第一部分406a和覆蓋第一層401的面401a的第二層406的第二部分406b可以是連續(xù)的。換而言之，填充納米孔405并且覆蓋第一層401的面401a的第二層406可以是沒有或基本沒有空隙的。
[0124]根據(jù)一些實施方式，第二層406部分地填充納米孔405(或納米孔405中的至少一些)是可行的，其中進一步的加工可以執(zhí)行從而完全填充納米孔405，如在下面描述。
[0125]圖5A到示出說明用于根據(jù)各種實施方式的層排列的制造方法的剖面圖。與在圖4A到4F中相同的參考符號表示與那里相同的元件，并且這里不再詳細(xì)描述，做出對上面描述的參考。
[0126]圖5A不出，在視圖500中，可以提供具有面401a的第一層401,并且可以在該第一層401中形成一個以上納米孔405，例如相似于在上面關(guān)于圖4A到4E描述形成，或根據(jù)在此描述的其他實施方式形成。
[0127]圖5B示出，在視圖510中，可以在第一層401的面401a上沉積第二層406，其中該第二層406包括金屬或金屬合金。換而言之，金屬或金屬合金可以在第一層401的面401a上沉積從而形成第二層406。
[0128]根據(jù)一些實施方式，第二層406的金屬或金屬合金可以包括或可以是鋁(Al)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、錫(Sn)、鈀(Pd)、鋅(Zn)、鎳(Ni)、鐵(Fe)，或包括上面提到金屬中的一種以上的合金，然而可替換地或額外地，第二層406也可以包括或由其他金屬或金屬合金構(gòu)成。
[0129]第二層406 (或第二層406的第一部分406a)可以填充納米孔405的至少部分。另外，第二層406 (或第二層406的第二部分406b)可以覆蓋第一層401的面401a的至少部分。
[0130]可以使用包括例如化學(xué)汽相沉積(CVD)、物理汽相沉積(PVD)、濺射沉積、電鍍和無電鍍的任何合適的沉積工藝沉積第二層406或第二層406的金屬或金屬合金。
[0131]如所示，第二層406可以部分地填充納米孔405 (或至少一些納米孔405)。例如，如示出，在至少一些納米孔405中布置的第二層406的第一部分406a和覆蓋第一層401的面401a的第二層406的第二部分406b可以是不連續(xù)的。即，填充納米孔405并且覆蓋第一層401的面401a的第二層406可以包括一個以上空隙407。
[0132]圖5C不出，在視圖520中，根據(jù)一些實施方式,第二層406 (或覆蓋第一層401的面401a的第二層406的第二部分406b，示意性地為表面金屬層)可以清洗。如示出，這可以例如包括去除覆蓋第一層401的面401a的第二層406的第二部分406b。
[0133]此外，根據(jù)一些實施方式，可以加熱第二層406 (或設(shè)置在納米孔405中的第二層406的第一部分406a)從而將在納米孔405中的納米晶體熔化。
[0134]例如，第二層406可以加熱到大于或等于金屬納米晶體的熔化溫度的溫度，該金屬納米晶體已經(jīng)通過沉積第二層406形成在納米孔405中。換而言之，沉積包括由金屬或金屬合金構(gòu)成的第二層406可以導(dǎo)在納米孔405中形成致金屬納米晶體(換而言之，第二層406的金屬或金屬合金的納米晶體)，并且可以通過將第二層406加熱到該金屬納米晶體的熔化溫度(或高于熔化溫度)，將該金屬納米晶體熔化。
[0135]如在上面提到，應(yīng)注意材料(例如，金屬或金屬合金)的納米晶體的熔化溫度可以低于該材料(例如，金屬 或金屬合金)的大塊樣品(例如具有宏觀尺寸的樣品)的熔化溫度，并且可以一般取決于納米晶體的大小，，具體地，可以隨著納米晶體大小的減小而降低。
[0136]圖8示出說明在上面提到的方面，即熔化溫度對樣品大小的相關(guān)性的圖示800。
[0137]圖示800示出以納米晶體形式并且具有該納米晶體的變化直徑d的對乙酰氨基酚的三個不同樣品(1、II和III)的熔化溫度Tm。如可見，在每個情況下的熔化溫度Tm都隨著納米晶體直徑d的倒數(shù)Ι/d粗略地線性降低?？梢允褂盟^Gibbs Tomson方程將Tm隨著直徑d的降低建模:
[0138]
【權(quán)利要求】
1.層排列的制造方法，包括: 提供具有面的第一層； 在所述第一層中形成朝向所述第一層的所述面開口的一個以上納米孔； 在形成所述納米孔之后，在所述第一層的所述面上沉積第二層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其中，所述第二層填充所述納米孔的至少部分并且覆蓋所述第一層的所述面的至少部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其中，在所述第一層中形成所述納米孔包括: 在所述第一層的所述面上形成納米多孔掩模層； 使用所述納米多孔掩模層作為蝕刻掩模蝕刻所述第一層；以及 在蝕刻所述第一層之后去除所述納米多孔掩模層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法， 其中，在所述第一層的所述面上形成所述納米多孔掩模層包括在所述第一層的所述面上形成納米多孔氧化鋁層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，` 其中在所述第一層的所述面上形成所述納米多孔氧化鋁層包括: 在所述第一層的所述面上沉積鋁層；以及在酸性電解液中陽極氧化所述鋁層。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法， 其中，在所述第一層的所述面上形成所述納米多孔掩模層包括在所述第一層的所述面上形成納米多孔聚合物層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法， 其中，在所述第一層的所述面上形成所述納米多孔聚合物層包括: 在所述第一層的所述面上沉積嵌段共聚物材料；以及選擇性蝕刻所述嵌段共聚物材料的至少一種聚合物組分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括: 在所述第一層的所述面上沉積所述第二層之后，加熱所述第二層；以及 在加熱所述第二層之后，在所述第一層的所述面上沉積第三層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述第三層包含與所述第二層相同的材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進一步包括: 在加熱所述第二層之前清洗所述第二層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其中，所述第二層包含以下材料中的一種以上:金屬或金屬合金、玻璃材料、聚合物材料、陶瓷材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其中，所述第一層包含半導(dǎo)體材料，所述第二層包含金屬或金屬合金。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法， 其中，提供所述第一層包括提供半導(dǎo)體襯底，其中，所述第一層是所述半導(dǎo)體襯底的部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法， 其中，所述半導(dǎo)體襯底是晶片。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法， 其中，所述第一層的所述面是所述晶片的背面，所述第二層包括背面金屬化。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法， 其中，所述第一層包括電氣端子區(qū)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法， 其中，所述電氣端子區(qū)包括源極/漏極區(qū)。
18.層排列的制造方法，包括: 提供具有面的半導(dǎo)體層； 在所述半導(dǎo)體層中形成朝向所述半導(dǎo)體層的所述面開口的多個納米孔； 在所述半導(dǎo)體層的所述面上沉積金屬或金屬合金以填充所述納米孔的至少部分并且覆蓋所述半導(dǎo)體層的所述面的 至少部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法， 其中，在所述半導(dǎo)體層中形成所述多個納米孔包括: 在所述半導(dǎo)體層的所述面上形成納米多孔掩模層；以及使用所述納米多孔掩模層作為蝕刻掩模蝕刻所述半導(dǎo)體層。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法， 其中，所述納米多孔掩模層包含納米多孔氧化鋁或納米多孔聚合物材料。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，進一步包括: 在所述半導(dǎo)體層的所述面上沉積所述金屬或金屬合金之后，加熱所述金屬或金屬合金；以及 在加熱所述金屬或金屬合金之后，在所述半導(dǎo)體層上沉積進一步的金屬或金屬合金。
22.層排列的制造方法，包括: 在襯底上形成蝕刻掩模，所述蝕刻掩模包括納米孔陣列； 使用所述蝕刻掩模蝕刻所述襯底以在所述襯底中形成納米孔； 在蝕刻所述襯底之后去除所述蝕刻掩模；以及 在所述襯底上沉積層以填充所述納米孔的至少部分并且用所述層覆蓋所述襯底的至少部分。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法， 其中，所述蝕刻掩模包含多孔氧化鋁或多孔聚合物材料。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法， 其中，所述層包含金屬或金屬合金。
25.一種層排列，包括: 第一層，具有面； 所述第一層中的一個以上納米孔，朝向所述第一層的所述面開口 ； 第二層，填充所述納米孔的至少部分并且覆蓋所述第一層的所述面的至少部分，所述第二層包括以下材料中的至少一種:金屬或金屬合金、玻璃材料、聚合物材料、陶瓷材料。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的層排列，其中，所述第一層是晶片或芯片的部分。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的層排列， 其中，所述第一層的所述面是所述晶片或芯片的背面，并且所述第二層包括所述晶片或芯片的背面金屬化。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的層排列， 其中，所述第一層包括電氣端子區(qū)，并且所述第二層包括連接到所述電氣端子區(qū)的電氣觸點。
【文檔編號】B82Y40/00GK103681286SQ201310390868
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月30日
【發(fā)明者】戈帕拉克里施南·特里奇·倫加拉詹, 克里斯蒂安·法什曼 申請人:英飛凌科技股份有限公司