电容性装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电容性装置(10)，该电容性装置包括：金属层(20)；从金属层的面延伸的纳米管或纳米线束(40)的网络；以一致性的方式覆盖金属层(20)和纳米管束(40)的电容性叠组(50)，所述叠组包括上导电层(51)和隔离层(52)，该装置包括电容性区域(ZC)和下接触区(ZCI)，电容性区域(ZC)是上导电层(51)围封纳米管束(40)和隔离层(52)的区域，而下接触区域(ZCI)是电容性叠组(50)允许自由端被暴露的区域，并且是隔离层(52)围封上导电层(51)的区域。域。域。

【技术实现步骤摘要】
电容性装置


[0001]本专利技术涉及纳米结构及其制造方法的领域。特别地，本专利技术涉及纳米管，特别是碳纳米管在电容性装置中的应用。
[0002]在这方面，本专利技术涉及一种高密度电容性装置，该电容性装置包括以一致的方式(conforming manner)覆盖纳米管网络的电容性叠组。与现有技术中的已知装置相比，本专利技术中公开的装置的构型和/或布局使得本专利技术的装置更加紧凑。利用所提出的构型，还简化了制造电容性装置的方法，并且使得能够维持纳米管的完整性。

技术介绍

[0003]目前，高密度电容器正在得到大力的发展。特别地，这些发展包括被称为电容性叠组的叠组，该叠组由两层或三层组成，并且形成在具有高形状因子的表面或结构上以限制所述电容器的尺寸。
[0004]在这方面，纳米线或纳米管，更特别地，具有高表面积/体积比的碳纳米管，是制造具有高形状因子的这些结构的理想候选物。更特别地，是在说明书末尾提到的文献[1]中，作者提议形成的碳纳米管束，该碳纳米管束垂直于支撑表面并以矩阵构型延伸。
[0005]然后，可以执行一组工艺步骤以获得电容性装置。这些步骤例如可以包括执行使用原子层沉积(ALD)技术在纳米管束的网络上形成电容性叠组的步骤。执行电极形成和/或刻蚀的步骤。然而，目前考虑的电容性装置的构型或排列在制造方法的执行期间不能保持纳米管束的完整性。
[0006]此外，特别地，文献[1]中所述的纳米管束的制造方法需要以下步骤：
[0007]a0)提供硅基底，该硅基底的主面被二氧化硅层覆盖，该二氧化硅层例如由等离子体增强气相沉积形成；
[0008]b0)形成下电极，该下电极例如使用钛和/或铜蒸发技术形成；
[0009]c0)形成下电极中的通孔，所述通孔被排列为矩阵形式；
[0010]d0)根据说明书末尾引用的文献[2]中所述的条件形成碳纳米管束，每束起始于通孔。
[0011]然而，该碳纳米管束的制造方法不令人满意。
[0012]实际上，通孔的形成需要使用硬掩模。
[0013]此外，在一定程度上，需要形成紧密间隔的小开口，这些开口不能使用标准的光刻技术来形成，因此，必须使用刻蚀或电子束光刻来形成。但是，该技术的速度和成本与微电子工业的要求不兼容。
[0014]因此，本专利技术的一个目的是公开一种电容性装置，该电容性装置具有使得能够设想一种保护纳米管束的完整性的制造方法的排列。
[0015]本专利技术的另一个目的是公开一种电容性装置，该电容性装置的制造方法比现有技术中已知的方法更容易执行。

技术实现思路

[0016]本专利技术的目的至少部分地由电容装性置来实现，该电容性装置包括：
[0017]‑
金属层，该金属层具有两个主面，两个主面分别被称为正面和背面；
[0018]‑
纳米管或纳米线束的网络，该纳米管或纳米线束网络从正面延伸，并以基本上垂直于所述正面的方式从基部朝向自由端延伸；
[0019]‑
连续的电容性叠组，该电容性叠组从其基部到其自由端以一致的方式覆盖金属层和纳米管或纳米线束，所述叠组包括上导电层和隔离层，该隔离层使上导电层与每个纳米管束以及金属层隔离，
[0020]该装置包括电容性区域和下接触区域，
[0021]在电容性区域中，上导电层围封纳米管或纳米线束和隔离层，而在下接触区域中，首先电容性叠组允许自由端被暴露，并且其次隔离层围封上导电层。
[0022]根据一个实施例，所述装置包括覆盖电容性区域的上电极，以便与上导电层电接触。
[0023]根据一个实施例，所述装置包括覆盖下接触区域的下电极，以便在下接触区域中电接触纳米管或纳米线束的自由端。
[0024]根据一个实施例，电容性叠组还包括插入在隔离层和纳米管或纳米线束之间的下导电层，下导电层将隔离层围封在下接触区域中。
[0025]根据一个实施例，下电极也与下导电层电接触。
[0026]根据一个实施例，下导电层包括氮化钛。
[0027]根据一个实施例，上导电层包括氮化钛。
[0028]根据一个实施例，隔离层包括氧化铝。
[0029]根据一个实施例，所述装置还包括插入在电容性区域和下接触区域之间的中性区域，并且在所述中性区域中，下隔离层被插入在金属层和纳米管或纳米线束之间。
[0030]根据一个实施例，中性区域被至少一层由绝缘材料制成的围封层覆盖。
[0031]根据一个实施例，至少一层的围封层包括氧化硅层和氮化硅层。
[0032]根据一个实施例，纳米管或纳米线束的长度在2μm到40μm之间，并且优选地，纳米管或纳米线束的长度在2μm到12μm之间。
[0033]根据一个实施例，金属层通过与金属层的正面相对的面中一个面被支撑在支撑基底上，有利地，介电层被插入在支撑基底和金属层之间。
[0034]本专利技术还涉及一种制造根据本专利技术的电容性装置的方法，所述方法包括以下步骤：
[0035]a)具有第一厚度E1的金属层的阳极氧化步骤，从所述金属层的正面开始，并且经过小于第一厚度的第二厚度，形成氧化物层；
[0036]b)对步骤a)中形成的氧化物层的选择性刻蚀步骤；
[0037]d)纳米管或纳米线束的网络的生长步骤
[0038]步骤a)被执行，使得步骤b)之后的金属层的暴露面具有纹理，所述纹理由具有平均深度P和平均横向尺寸D的凹腔的网络而形成，所述平均深度P和所述平均横向尺寸D被调整成：使得每个纳米管束起始于凹腔中，从所述凹腔延伸，并从基部朝向自由端以基本上垂直于所述金属层的方式延伸；
[0039]e)电容性区域的限定步骤，该步骤包括形成覆盖纳米管束的网络的第一介电层和第二介电层的叠组，以及在所述叠组中形成第一通孔，该第一通孔界定了接触区域；
[0040]f)连续的电容性叠组的形成步骤，该连续的电容性叠组以一致的方式从其基部到其自由端覆盖金属层和纳米管或纳米线束，所述叠组包括上导电层和隔离层，该隔离层使上导电层与每个纳米管束以及金属层隔离，
[0041]上导电层将纳米管或纳米线束和隔离层围封在电容性区域中；而在与电容性区域不同的下接触区域中，电容性叠组允许自由端被暴露，并且隔离层围封上导电层。
附图说明
[0042]在以下作为非限制性示例给出的根据本专利技术的电容性装置的描述中，其他特征和优点将变得清楚，在参考附图中：
[0043]图1是根据本专利技术的在垂直于金属层的正面的截面平面中的电容性装置的示意图；
[0044]图2示出了在纳米管束处的电容性叠组的细节的示意图；
[0045]图3是被支撑在支撑基底上的金属层的示意图；
[0046]图4示出了根据本专利技术的金属层的阳极氧化步骤；
[0047]图5示出了根据本专利技术的阳极氧化步骤期间形成的氧化物层的刻蚀步骤；
[0048]图6是使用扫描电子显微镜获得的图像，利用该图像能够在根据本专利技术的氧化物层的刻蚀步骤b)之后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电容性装置(10)，包括：
‑
金属层(20)，所述金属层具有两个主面，所述两个主面分别被称为正面(21)和背面(22)；
‑
纳米管或纳米线束(40)的网络，所述纳米管或纳米线束的网络从所述正面(21)延伸，并以基本上垂直于所述正面的方式从基部(41)向自由端(42)延伸；
‑
连续的电容性叠组(50)，所述电容性叠组从所述基部(41)到所述自由端(42)以一致的方式覆盖所述金属层(20)和所述纳米管或纳米线束(40)，所述叠组包括上导电层(51)和隔离层(52)，所述隔离层使所述上导电层(51)与所述每个纳米管束以及所述金属层(20)隔离，所述装置包括电容性区域(ZC)和下接触区域(ZCI)，在所述电容性区域(ZC)中，所述上导电层(51)围封所述纳米管或纳米线束(40)和所述隔离层(52)；而在所述下接触区(ZCI)中，所述电容性叠组(50)允许所述自由端暴露，并且所述隔离层(52)围封所述上导电层(51)。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置包括覆盖所述电容性区域(ZC)的上电极(60)，以便与所述上导电层(51)电接触。3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述装置包括覆盖所述下接触区域(ZCI)的下电极(70)，以便在所述下接触区域(ZCI)中电接触所述纳米管或纳米线束(40)的自由端。4.根据权利要求1到3中任一项所述的装置，其中，所述电容性叠组(50)还包括插入在所述隔离层(52)和所述纳米管或纳米线束(40)之间的下导电层(53)，所述下导电层(53)将所述隔离层(52)围封在所述下接触区域(ZCI)中。5.根据权利要求3和4所述的装置，其中，所述下电极(70)也与所述下导电层(53)电接触。6.根据权利要求4或5所述的装置，其中，所述下导电层(53)包括氮化钛。7.根据权利要求1到6中任一项所述的装置，其中，所述上导电层(51)包括氮化钛。8.根据权利要求1到7中任一项所述的装置，其中，所述隔离层包括氧化铝。9.根据权利要求1到8中任一项所述的装置，其中，所述装置还包括插入在所述电容性区域(ZC)和所述下接触区域(ZCI)之间的中性区域(ZN)，并且在所述中性区域中，所述下隔离层(65)被插入在所述金属层(20)和所述纳米管或纳米线束(40)之间。10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述中性区域(ZN)被至少一层(66a，66b)覆盖，所述围封层由绝缘材料制成。11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述至少一层围封层(66a，66b)包括氧化硅层和氮化硅层。12.根据权利要求1到11中任一项所述的装置，其中，所述纳米管或纳米线束(40)的长度在2μm到40μm之间，并且优选地，...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂埃里，
申请(专利权)人：原子能和替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：