專(zhuān)利名稱(chēng)：用于導(dǎo)體或?qū)w層的精確加工方法、判斷導(dǎo)體或?qū)w層通斷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種用于導(dǎo)體或?qū)w層的精確加工方法，本發(fā)明
還涉及一種判斷導(dǎo)體或?qū)w層通斷的方法。
背景技術(shù)：
在電子類(lèi)產(chǎn)品中，金屬電極、導(dǎo)體層等導(dǎo)體間的導(dǎo)通與斷開(kāi)是我們經(jīng)常面對(duì)的問(wèn)
題，比如短路、斷路。我們通常的做法是對(duì)金屬電極等導(dǎo)體部位進(jìn)行一定尺度的修補(bǔ)后測(cè)試
其通斷與否，修補(bǔ)的尺寸沒(méi)有精確控制和掌握，只要求達(dá)到通斷目的即可。 這個(gè)問(wèn)題出現(xiàn)在微電子領(lǐng)域時(shí)，由于電路尺寸小(達(dá)到微米及其以下量級(jí)的尺
度)，而且相應(yīng)加工設(shè)備的加工尺寸精細(xì)，效率相對(duì)低下，所以傳統(tǒng)的做法已經(jīng)不太適用，因
為尺寸缺乏精確掌握會(huì)使得加工時(shí)間延長(zhǎng)，效率下降，而且浪費(fèi)材料。所以必須找到一種精
確控制加工尺寸的方法，使得加工工藝既能夠達(dá)到通斷要求，又能夠提高效率、節(jié)約成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種用于導(dǎo)體或?qū)w層的精確加工方法，本發(fā)明的目的還在 于提供一種判斷導(dǎo)體或?qū)w層通斷的方法。 為此，本發(fā)明提供了一種用于導(dǎo)體或?qū)w層的精確加工方法，即在導(dǎo)體或?qū)w層 上形成寬度大于30納米的間距或厚度大于30納米的絕緣層，使導(dǎo)體或?qū)w層斷開(kāi)。
其中，上述導(dǎo)體為短路的兩導(dǎo)體或者為金屬電極。 其中，在上述導(dǎo)體或?qū)w層上形成30 50納米、50 70納米、70 100納米、 100 120納米、120 130納米、130 150納米、150 170納米、170 200納米、200 250納米、250 300納米、300 330納米、330 350納米、350 400納米、400 500納 米的間距或絕緣層，使所述導(dǎo)體或?qū)w層斷開(kāi)。 其中，上述導(dǎo)體或?qū)w層上的間距通過(guò)對(duì)導(dǎo)體所進(jìn)行蝕刻形成。所述蝕刻包括聚
焦離子束蝕刻、聚焦電子束蝕刻、以及激光蝕刻。 其中，上述絕緣層通過(guò)沉積或?yàn)R射形成。 其中，上述方法還包括檢測(cè)導(dǎo)體或?qū)w層斷開(kāi)處的間距，若間距大于10納米則在 導(dǎo)體或?qū)w層斷開(kāi)處涂敷導(dǎo)電材料并對(duì)導(dǎo)電材料加熱使其固化導(dǎo)通，使斷開(kāi)處的間距小于 IO納米，導(dǎo)體或?qū)w層導(dǎo)通。 其中，對(duì)于上述導(dǎo)體或?qū)w層斷開(kāi)處之外的多余的涂敷面積，通過(guò)蝕刻使多余的 涂敷面積與導(dǎo)體或?qū)w層分離，蝕刻寬度大于30納米。 另外，本發(fā)明還提供一種判斷導(dǎo)體或?qū)w層通斷的方法，即檢測(cè)兩導(dǎo)體或?qū)w層 之間的間距或絕緣層厚度，當(dāng)間距或絕緣層厚度小于10納米時(shí)，認(rèn)為兩導(dǎo)體或兩導(dǎo)體層導(dǎo) 通，當(dāng)間距或絕緣層厚度大于30納米時(shí)，認(rèn)為兩導(dǎo)體或兩導(dǎo)體層斷開(kāi)。
其中，制造上述絕緣層的絕緣材料的電阻率一般為108Q/m以上。
利用本發(fā)明方法提供的數(shù)據(jù)加工導(dǎo)體，既能夠達(dá)到通斷要求，又能夠提高效率、節(jié) 約成本。根據(jù)本發(fā)明方法判斷導(dǎo)體或?qū)w層通斷，可以實(shí)現(xiàn)加工尺寸的精確控制。
除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。 下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明的其它的目的、特征和效果作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。


此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分。圖中，
圖1是兩導(dǎo)體之間的位置關(guān)系圖；
圖2是兩導(dǎo)電層之間的位置關(guān)系圖； 圖3a和圖3b是兩導(dǎo)體間正常電子隧道效應(yīng)示意圖；以及
圖4是電子勢(shì)壘貫穿示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖并結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例，來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。 圖l是兩電極之間的位置關(guān)系圖。兩電極ll、13之間間距為d，當(dāng)d《10nm時(shí)，兩 電極視為導(dǎo)通，如果要使其斷開(kāi)，采用聚焦離子束或聚焦電子束，或激光對(duì)電極進(jìn)行刻蝕， 以增大間距d，當(dāng)d > 30nm時(shí)即可使得兩電極斷開(kāi)。反之，當(dāng)d > 30nm時(shí)，兩電極視為斷開(kāi)， 如果要使其導(dǎo)通，將導(dǎo)電材料涂覆在斷開(kāi)處，用激光、紅外線(xiàn)或其它方式加熱材料使導(dǎo)電物 質(zhì)固化導(dǎo)通，d<< 10nm，這樣兩電極就達(dá)到良好電接觸。對(duì)于多出的涂覆面積，可以刻蝕 連接處，使其與導(dǎo)線(xiàn)分離，刻蝕寬度超過(guò)30nm即可，不需要將多余面積全部清理。
圖2是兩導(dǎo)電層之間的位置關(guān)系圖。兩導(dǎo)電層21、23之間的間隙為D。當(dāng)D《10nm 時(shí)，兩導(dǎo)電層視作導(dǎo)通，如果要使其斷開(kāi)，采用聚焦離子束或聚焦電子束、或激光對(duì)導(dǎo)電層 進(jìn)行刻蝕，或者在導(dǎo)電層間擴(kuò)充絕緣物質(zhì)，使得D > 30nm即可使兩導(dǎo)電層絕緣。反之，當(dāng) D > 30nm時(shí)，兩導(dǎo)電層斷開(kāi)，如果要使兩者導(dǎo)通，將導(dǎo)電材料涂覆在絕緣層處，用激光、紅外 線(xiàn)或其它方式加熱材料使導(dǎo)電物質(zhì)固化導(dǎo)通，D << 10nm，這樣兩導(dǎo)電層就達(dá)到良好電接 觸。對(duì)于多出的涂覆面積，可以刻蝕連接處，使其與導(dǎo)電部位分離，刻蝕寬度超過(guò)30nm即 可，不需要將多余面積全部清理。 圖3a和圖3b是兩導(dǎo)體間正常電子隧道效應(yīng)示意圖，如圖3a和圖3b所示，兩金屬 Ml和M2之間有一寬度為a絕緣層I (真空層、空氣層、絕緣物質(zhì)層均可)。當(dāng)絕緣層足夠薄 以至于a與電子的平均自由程1可比時(shí)，電子將有一定幾率隧道穿透這個(gè)絕緣層勢(shì)壘。在 圖3(a)所示沒(méi)有外加電壓V下，兩層金屬的費(fèi)米能級(jí)相等，沒(méi)有電流流過(guò)；在圖3(b)所示 施加外加電壓V下，兩層金屬的費(fèi)米能級(jí)EF相差-ev(e為單個(gè)電子電量)，在這個(gè)能量范圍 內(nèi)電子的隧道穿透形成凈電流。由于一側(cè)金屬的電子占有態(tài)(陰影部分)密度及另一側(cè)金 屬的空穴態(tài)(空白部分)態(tài)密度都是常量，所以電流I與電壓V成正比，隧道結(jié)顯示導(dǎo)通性 質(zhì)，呈現(xiàn)電阻特性。 以上的電子隧道過(guò)程為電子貫穿絕緣勢(shì)壘的過(guò)程，可以借助量子力學(xué)的有關(guān)知識(shí) 來(lái)計(jì)算電子貫穿勢(shì)壘的幾率。 如圖4所示，假設(shè)入射電子的能量為E，勢(shì)壘高度為U。，寬度為a，且E < U。。在經(jīng) 典力學(xué)中，只有能量E大于U。的電子才能越過(guò)勢(shì)壘運(yùn)動(dòng)到x > a的區(qū)域，能量小于U。的電子運(yùn)動(dòng)到勢(shì)壘左邊緣"=0處)時(shí)被反射回去，不能越過(guò)勢(shì)壘。但在量子力學(xué)中，任何能 量的電子都有可能被勢(shì)壘反射回去，也有可能貫穿勢(shì)壘而運(yùn)動(dòng)到x > a的區(qū)域，其透射系數(shù) 和反射系數(shù)的和為1。 透射(反射)系數(shù)代表的物理意義是貫穿到x > a區(qū)域的電子(反射回x < 0區(qū) 域的電子)在單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)垂直于x方向的單位面積的數(shù)目，與入射電子(在x < 0區(qū) 域)單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)垂直于x方向的單位面積的數(shù)目之比。 通過(guò)求解定態(tài)薛定諤方程可以得到x < 0、 x > a區(qū)域的電子幾率波函數(shù)，得到E
< U。情況下透射系數(shù)P的表達(dá)式為
P =尸。e力 式中，P。是常數(shù)，接近于1， m是電子質(zhì)量，方是簡(jiǎn)約普朗克常數(shù)。 可見(jiàn)，隨勢(shì)壘的加寬(增大a)或加高(增大U。)，透射系數(shù)減小，且透射系數(shù)隨勢(shì)
壘寬度a的增加呈指數(shù)式下降。 總結(jié)電子隧道效應(yīng)和勢(shì)壘貫穿幾率P的計(jì)算，可以看出，當(dāng)勢(shì)壘寬度a達(dá)到31時(shí)， 電子貫穿幾率很小(遠(yuǎn)小于e—3)，視作兩金屬層斷開(kāi)；當(dāng)a《1時(shí)，貫穿幾率可能較大，不可 忽略；當(dāng)1《a《31時(shí)，兩金屬層視作半導(dǎo)通半斷開(kāi)狀態(tài)。 對(duì)于普通金屬在室溫下，電子弛豫時(shí)間t的量級(jí)約為10—"s，費(fèi)米速度約為106m/ s，所以平均自由程1約lOnm。若兩導(dǎo)體之間間距為d，當(dāng)d《1時(shí)，兩導(dǎo)體可能導(dǎo)通，如果 要使其斷開(kāi)，需要刻蝕導(dǎo)體材料以增大間距，使得d > 31即可達(dá)到斷開(kāi)效果。那么在室溫 下，至多只需刻蝕30納米的寬度就能夠斷開(kāi)兩導(dǎo)體，如果要使兩者導(dǎo)通，需要填補(bǔ)導(dǎo)電物 質(zhì)，使得d << 10nm。 另夕卜，針對(duì)兩導(dǎo)電層通斷的情況，設(shè)兩導(dǎo)電層中間絕緣層厚度為D，當(dāng)D《1時(shí)，兩 導(dǎo)電層可能導(dǎo)通，如果要使其斷開(kāi)，需要增加絕緣層厚度，使得D > 31即可達(dá)到斷開(kāi)效果。 那么在室溫下，只需制作30納米的絕緣層就能夠斷開(kāi)兩導(dǎo)電層，如果要使兩者導(dǎo)通，需使 得D << 10nm。 當(dāng)1《d(D)《31時(shí)，兩導(dǎo)體(導(dǎo)電層)處于半導(dǎo)通半斷開(kāi)的狀態(tài)。
對(duì)于日常工作器件，工作溫度會(huì)偏移室溫，但電子弛豫時(shí)間與費(fèi)米速度改變不大， 對(duì)于幾百攝氏度的溫度變化幾乎不變。所以當(dāng)兩導(dǎo)體間距d(D) ^30nm時(shí)，兩導(dǎo)體斷開(kāi)， d(D) << lOnm時(shí)，兩導(dǎo)體導(dǎo)通。 上述方法基于量子隧道效應(yīng)，并通過(guò)計(jì)算貫穿幾率得出相應(yīng)結(jié)論，尺寸控制嚴(yán)格 且精確。利用這種方法，對(duì)導(dǎo)體修補(bǔ)的尺寸控制在電子平均自由程的量級(jí)，較之傳統(tǒng)的做法 科學(xué)精確，所以在微納米加工工藝中是值得借鑒的，可以大大減少操作時(shí)間，提高效率，節(jié) 約成本，而且加工尺寸精細(xì)，能夠在微納米電子領(lǐng)域充分應(yīng)用。 以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、 等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于導(dǎo)體或?qū)w層的精確加工方法，其特征在于，在導(dǎo)體或?qū)w層上形成寬度為30到500納米的間距或厚度為30到500納米的絕緣層，使所述導(dǎo)體或?qū)w層斷開(kāi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的精確加工方法，其特征在于，所述導(dǎo)體為金屬電極或短路的兩導(dǎo)體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的精確加工方法，其特征在于，在所述導(dǎo)體或?qū)w層上形成30 100納米的間距或絕緣層，使所述導(dǎo)體或?qū)w層斷開(kāi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的精確加工方法，其特征在于，在所述導(dǎo)體或?qū)w層上形成100 200納米的間距或絕緣層，使所述導(dǎo)體或?qū)w層斷開(kāi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的精確加工方法，其特征在于，在所述導(dǎo)體或?qū)w層上形成200 500納米的間距或絕緣層，使所述導(dǎo)體或?qū)w層斷開(kāi)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的精確加工方法，其特征在于，所述導(dǎo)體或?qū)w層上的間距通過(guò)對(duì)所述導(dǎo)體或?qū)w層進(jìn)行蝕刻形成，所述絕緣層通過(guò)沉積或?yàn)R射形成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的精確加工方法，其特征在于，所述蝕刻包括聚焦離子束蝕刻、聚焦電子束蝕刻、以及激光蝕刻。
8. —種用于導(dǎo)體或?qū)w層的精確加工方法，其特征在于，檢測(cè)導(dǎo)體或?qū)w層斷開(kāi)處的間距，若間距大于10nm，則在所述導(dǎo)體或?qū)w層斷開(kāi)處涂敷導(dǎo)電材料并對(duì)所述導(dǎo)電材料加熱使其固化導(dǎo)通，使所述斷開(kāi)處的間距小于10nm，導(dǎo)體或?qū)w層導(dǎo)通。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的精確加工方法，其特征在于，對(duì)于所述導(dǎo)體或?qū)w層斷開(kāi)處之外的多余的涂敷面積，通過(guò)蝕刻使所述多余的涂敷面積與所述導(dǎo)體或?qū)w層分離，所述蝕刻寬度大于30nm。
10. —種判斷導(dǎo)體或?qū)w層通斷的方法，其特征在于，檢測(cè)兩導(dǎo)體或?qū)w層之間的間距或絕緣層厚度，當(dāng)間距或絕緣層厚度小于10納米時(shí)，認(rèn)為所述兩導(dǎo)體或兩導(dǎo)體層導(dǎo)通，當(dāng)間距或絕緣層厚度大于30納米時(shí)，認(rèn)為所述兩導(dǎo)體或兩導(dǎo)體層斷開(kāi)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于導(dǎo)體或?qū)w層的精確加工方法，即在導(dǎo)體或?qū)w層上形成寬度大于30納米的間距或厚度大于30納米的絕緣層，使導(dǎo)體或?qū)w層斷開(kāi)。本發(fā)明還公開(kāi)了一種精確控制加工尺寸達(dá)到導(dǎo)體或?qū)w層導(dǎo)通的方法，即檢測(cè)導(dǎo)體或?qū)w層斷開(kāi)處的間距，若間距大于10nm則在所述導(dǎo)體或?qū)w層斷開(kāi)處涂敷導(dǎo)電材料并對(duì)所述導(dǎo)電材料加熱使其固化導(dǎo)通，使所述斷開(kāi)處的間距小于10nm。本發(fā)明還提供一種判斷導(dǎo)體或?qū)w層通斷的方法。利用本發(fā)明方法提供的數(shù)據(jù)加工導(dǎo)體，既能夠達(dá)到通斷要求，又能夠提高效率、節(jié)約成本。
文檔編號(hào)H01L21/66GK101728235SQ200810247528
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者曹建 申請(qǐng)人:四川虹歐顯示器件有限公司