用于低维材料的电触点制造技术

本发明专利技术涉及用于将电触点连接至由基板承载的纳米材料的方法。在纳米材料上提供至少一层的可溶性光刻抗蚀剂(104)。至少一层的抗蚀剂中的开口(106)露出纳米材料的表面部分(108)。去除(S104)纳米材料的露出的表面部分(108)的至少一部分，从而露出下面的基板和纳米材料的边缘(116)。金属(122)被沉积在至少露出的基板和纳米材料的边缘上，使得金属形成与纳米材料的电触点。从纳米材料去除(S108)可溶性光刻抗蚀剂的至少一部分，使得二维材料的至少一部分被露出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于低维材料的电触点
本专利技术涉及用于将电触点连接至由基板承载的纳米材料的方法。本专利技术还涉及用于电子装置的电连接结构，以及涉及电子装置。
技术介绍
基于纳米材料(例如，二维材料)的电子装置的性能和可靠性至少部分取决于连接至纳米材料的电触点的质量。由于有关于使3D金属触点与低维材料连接的问题，对于二维材料制造低欧姆触点一直以来都是挑战。另外，关于制造连接至一维材料(例如，纳米管和纳米线)的电触点，也经受类似的问题。一种有前景的用于电子应用的候选二维材料是单层石墨烯。然而，由于缺乏至金属触点的化学键合和金属触点下方的电特性的局部变形两者，因此对石墨烯形成高质量的电触点在传统上一直困难。US2016/0240692描述了对上述问题的一种潜在的解决方案。US2016/0240692描述了制造对于由六方硼氮化物(hBN)封装的剥落的石墨烯薄片的一维边缘触点。该方法产生低欧姆触点，但是由于hBN薄片的微观尺寸和石墨烯薄片所需要的人工操作，因此不可扩展至现实应用中。因此，看起来存在关于用于连接至纳米材料(例如，二维材料或一维材料)的电边缘触点的质量进行改进的需要。
技术实现思路
基于现有技术的上述和其他缺陷，本专利技术的目的是提供用于产生改进的电边缘触点的方法，改进的电边缘触点用于连接至至少一维的纳米材料。根据本专利技术的第一方面，因此提供了一种用于将电触点连接至由基板承载的至少一维的纳米材料的方法，所述方法包括：提供基板，基板支承至少一维的纳米材料以及施加在纳米材料上的至少一层的可溶性光刻抗蚀剂，其中，至少一层的抗蚀剂中的开口露出纳米材料的一部分，其中，在开口中，至少一层的抗蚀剂的上部分延伸超过至少一层的抗蚀剂的下部分，从而形成悬垂部分，去除纳米材料的露出的部分的至少一部分，从而露出下面的基板和纳米材料的边缘，将金属至少沉积在纳米材料的边缘和所露出的基板上，金属形成与纳米材料的电触点，从纳米材料去除可溶性光刻抗蚀剂的至少一部分，使得纳米材料的至少一部分被露出。本专利技术基于以下认识，通过合适的抗蚀剂的结构，可能经由抗蚀剂结构中的开口来去除纳米材料中的至少一部分，并且随后通过开口沉积金属。金属与通过去除纳米材料的一部分而形成的纳米材料的边缘进行电连接。在纳米材料已经被蚀刻掉的位置处，金属触点与纳米材料下的基板进行物理连接。从而，金属触点有利地强锚定至基板。此外，认识到的是，可以使用相对标准的制造工艺以可扩展的方式来制造与纳米材料的边缘进行电连接的金属触点，从而提供了获得至纳米材料的改进的电连接的较不复杂的方式。因此，本专利技术的方法使得能够改进产生用于纳米材料的金属触点的可扩展性。因此，使用本专利技术的概念，在单个制造流程中在同一基板上直接产生超过一个金属触点。使用本专利技术的概念，不存在对现有技术方法中所建议的纳米材料的复杂封装的需要。此外，使用本专利技术的方法，在制造金属触点并且去除抗蚀剂之后，纳米材料可以被开口，用于功能化、封装、或任何其他进一步的处理。使用本专利技术的概念，因此，相比于现有技术方法，可以以高产率可靠地制造低欧姆边缘金属触点。纳米材料的边缘是指在纳米材料的一部分已经被蚀刻掉之后形成的纳米材料中的“台阶”或侧壁。因此，优选地，边缘是连接纳米材料的上表面与支承纳米材料的基板的侧壁部分。纳米材料由基板支承包括：纳米材料的整个层直接或间接地(例如，经由另一材料)与基板接触。其还包括仅整个纳米材料的一部分直接或间接地(例如，经由另一材料)与基板接触，例如，纳米材料可以悬在腔上方或者通过基板上的孔悬着。可溶性光刻抗蚀剂可以包括聚合物，并且通常被处理，用于产生为随后的制造步骤限定图案的分层结构。例如，可溶性光刻抗蚀剂可以被旋涂至基板上，在升高的温度下固化，并且例如，随后选择性地对紫外光或电子束暴露。在所谓的“正性”抗蚀剂的情况下，抗蚀剂的已经对，例如，紫外光、电子束、或X射线暴露的部分可以被溶解在合适的液体显影剂中。在“负性”抗蚀剂的情况下，没有对，例如，紫外光或电子束暴露的部分被显影剂溶解。注意的是，可溶性抗蚀剂和合适的显影剂是本领域技术人员本身已知的。悬垂部分通常可以已知为“底切”。因此，在光刻抗蚀剂的剖面和抗蚀剂中的开口中，上部分延伸超过更靠近于基板的部分。在一个实施方式中，至少一层可以包括三层可溶性光刻抗蚀剂，其中，相比于光刻抗蚀剂的其他两层，中间层在配置成溶解三层可溶性光刻抗蚀剂的显影剂中更快地可溶，其中，三层中的上层的一部分至少在底层的上方形成悬垂部分。以此方式，光刻抗蚀剂的有利的分层结构有助于用于形成电金属触点的进一步的制造步骤。根据另一有利的实施方式，至少一层的抗蚀剂可以包括三层可溶性光刻抗蚀剂，其中，顶层抗蚀剂可溶于第一显影剂中，以及中间层和底层可溶于第二显影剂中，顶层抗蚀剂不可溶于第二显影剂中，中间层和底层不可溶于第一显影剂中，其中，三层中的上层的一部分至少在底层的上方形成悬垂部分。存在若干可能的可溶性光刻抗蚀剂，一些示例是，P(MMA)和P(MMA)-MMA。例如，三层抗蚀剂可以包括包含P(MMA)的底层、包含AR-P6200.13的顶层以及包含P(MMA)-MMA的中间层。每个单独的层的厚度取决于特定的工艺和形成电触点的金属的期望的厚度。底层抗蚀剂也延伸超过中间层到开口中。因此，在开口和光刻抗蚀剂的欧美中，相比于最上层和底层，在中间层中形成水平凹槽。金属可以通过溅射、电子束蒸发、热蒸发或激光烧蚀来沉积。根据本专利技术的概念的纳米材料是至少一维是纳米级的低维材料。根据本专利技术的概念的纳米材料至少一维意味着纳米材料的维度之一不在纳米级。例如，纳米材料可以是具有不在纳米级的沿着管的纵轴的一维的纳米管。然而，其他两个维度均处于纳米级。根据本专利技术的概念的纳米级大约为0.2nm至100nm。纳米材料可以是二维材料，从而包括一个或更多个原子种类的单个原子层或几个原子层。二维材料可以是一个或更多个原子种类的单个或几个原子层的相对大的层(有时称为片)，或者其可以是一个或更多个原子种类的单个或几个原子层的窄带(所谓的纳米带)。二维材料可以是从其母材料剥落(即，割开)的任何二维材料，或者可以是通过化学气相沉积(CVD)在基板上生长或在基板上外延地生长的任何二维材料。在可行的实现中，二维材料是外延石墨烯。石墨烯可以通过，例如，化学气相沉积来产生或者从SiC的热分解、机械剥落、分子束外延(MBE)生长等来产生。优选地，基板是碳化硅，特别是当二维材料是外延石墨烯层或外延石墨烯纳米带时。根据本专利技术的实施方式，去除纳米材料的露出的部分的至少一部分可以包括使用氧等离子体或其他反应性离子蚀刻工艺，来蚀刻纳米材料。由于氧等离子体对光刻抗蚀剂和基板是柔和的，因此对于当二维材料是石墨烯的情况，氧等离子体蚀刻是有利的。其他二维无机材料可能需要不同的蚀刻剂或技术。在二维材料的情况下，表面部分在抗蚀剂层的开口中露出。根据本专利技术的第二方面，提供有用于电子装置的电连接结构，电连接结构包括：由基板承载的至少一维的纳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将电触点连接至由基板支承的至少一维的纳米材料的方法，所述方法包括：/n-提供(S102)基板(100)，所述基板(100)支承至少一维(102)的纳米材料(102)以及施加在所述纳米材料(102)上的至少一层的可溶性光刻抗蚀剂(104)，其中，所述至少一层的抗蚀剂中的开口(106)露出所述纳米材料(102)的一部分(108)，其中，在所述开口(106)中，所述至少一层的抗蚀剂的上部分(110)延伸超过所述至少一层的抗蚀剂的下部分(112)，从而形成悬垂部分(110)，/n-去除(S104)所述纳米材料的所露出的部分(108)的至少一部分，从而露出下面的基板和所述纳米材料的边缘(116)，/n-将金属(122)沉积(S106)在至少所述纳米材料的所述边缘和所露出的基板上，所述金属形成与所述纳米材料的电触点，/n-从所述纳米材料去除(S108)所述可溶性光刻抗蚀剂的至少一部分，使得所述纳米材料的至少一部分被露出。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180403 SE 1850366-41.一种用于将电触点连接至由基板支承的至少一维的纳米材料的方法，所述方法包括：
-提供(S102)基板(100)，所述基板(100)支承至少一维(102)的纳米材料(102)以及施加在所述纳米材料(102)上的至少一层的可溶性光刻抗蚀剂(104)，其中，所述至少一层的抗蚀剂中的开口(106)露出所述纳米材料(102)的一部分(108)，其中，在所述开口(106)中，所述至少一层的抗蚀剂的上部分(110)延伸超过所述至少一层的抗蚀剂的下部分(112)，从而形成悬垂部分(110)，
-去除(S104)所述纳米材料的所露出的部分(108)的至少一部分，从而露出下面的基板和所述纳米材料的边缘(116)，
-将金属(122)沉积(S106)在至少所述纳米材料的所述边缘和所露出的基板上，所述金属形成与所述纳米材料的电触点，
-从所述纳米材料去除(S108)所述可溶性光刻抗蚀剂的至少一部分，使得所述纳米材料的至少一部分被露出。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述纳米材料是二维材料、纳米管、纳米带或纳米线。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述二维材料是石墨烯。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一层包括三层可溶性光刻抗蚀剂，其中，中间层(302)的抗蚀剂与其他两层(301、303)相比能够更快地溶于被配置成溶解所述三层可溶性光刻抗蚀剂的显影剂中，其中，三层中的上层的一部分在至少底层的上方形成所述悬垂部分。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一层包括三层可溶性光刻抗蚀剂，其中，顶层抗蚀剂能够溶于第一显影剂中，而中间层和底层能够溶于第二显影剂中，所述顶层抗蚀剂不能溶于所述第二显影剂中，所述中间层和所述底层不能溶于所述第一显影剂中，其中，所述三层中的上层的一部分在至少所述底层的上方形成所述悬垂部分。


6.根据权利要求4或5中任一项所述的方法，其中，所述底层抗蚀剂延伸超过所述中间层至所述开口中。


7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述金属通过物理气相沉积、例如溅射、电子束蒸发、热蒸发、或激光烧蚀来沉积。


8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述基板包括碳化硅或硅。


9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，去除所述纳米材料的所露出的部分的至少一部分包括：使用反应性离子蚀刻、例如氧等离子体或离子铣来蚀刻所述纳米材料。


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【专利技术属性】
技术研发人员：萨穆埃尔·拉拉阿维拉，谢尔盖·库巴特金，汉斯·赫，
申请(专利权)人：格拉芬斯科公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE