WO2002017397A1 - Elektronisches element, verfahren zum herstellen eines solchen und halbleiterelement - Google Patents

Elektronisches element, verfahren zum herstellen eines solchen und halbleiterelement Download PDF

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    • H10W20/4462—Carbon or carbon-containing materials, e.g. graphene

Definitions

  • the invention relates to an electronic element, a semiconductor element and a method for producing an electronic element.
  • metal tracks As conductor tracks made of aluminum, aluminum alloys, usually aluminum alloys with copper, or copper.
  • the metal films for the conductor tracks are usually applied to a substrate and, after carrying out a photolithography process to define the actual metal tracks, they are produced lithographically
  • Auxiliary structures for example a photo-developed mask made of photoresist, are transferred into the metal layer by means of a plasma etching process.
  • a so-called damascene process in which depressions are first formed as predetermined shapes for the metal webs to be produced, for example by means of any etching process, in particular by means of a plasma etching process.
  • the depressions are produced in a substrate, ie in an electrically non-conductive intermetallic dielectric as the substrate, usually made of silicon dioxide or an organic low-K material or an inorganic low-K material.
  • the depressions are usually covered with a barrier layer, for example made of tantalum (Ta), tantalum nitride (TaN) and titanium nitride (TiN) coated.
  • the depressions are then filled with the actual metal, for example aluminum, an aluminum alloy or copper, usually even overfilled, ie the metal projects beyond the respective depression.
  • CMP process chemical-mechanical polishing process
  • carbon nanotubes are tubular structures made of carbon that have an electrical conductivity that significantly exceeds the electrical conductivity of even the best metallic conductors such as copper or silver.
  • Carbon nanotubes usually have a diameter of 1 nm to a few 10 nm and a length of up to a few 10 ⁇ m.
  • [4] describes a structure in which single-wall carbon nanotubes (semiconducting or metallically conductive) are used for one to connect two elements in an active component.
  • the invention is based on the problem of achieving a wiring of a plurality of electrically conductive structures of an electronic element which are introduced into a substrate and which also enables reliable wiring even in the case of dimensions which are considerably reduced compared to the prior art.
  • An electronic element has a substrate in which a plurality of introduced electrically conductive structures, in particular the conductor tracks of the electronic element, are introduced.
  • the respective electrically conductive structures are each electrically insulated from one another, for example in that the substrate itself is not electrically conductive.
  • the substrate is made of silicon dioxide or silicon nitride.
  • At least one nanotube is provided as a connecting element, clearly as a wiring element between two electrically conductive structures, with which an electrical connection of the at least two electrically conductive structures is achieved.
  • the nanotube is connected at one end to a first electrically conductive structure and at its second end to a second electrically conductive structure.
  • the invention can clearly be seen in the fact that an electrically conductive, lateral connection between conductor tracks of an electronic element, for example a semiconductor component, was created with carbon nanotubes, as a result of which wiring in microelectronics is made possible even in the case of dimensions which are further reduced in size and are not susceptible to faults.
  • a catalyst layer is applied to a substrate having a plurality of electrically conductive structures which are introduced into the substrate and are each electrically insulated from one another.
  • the catalyst layer has material which has a catalytic effect for forming a nanotube, in particular for forming a carbon nanotube.
  • Part of the catalyst layer is removed, so that the electrically conductive structures covered with the catalyst layer are each electrically insulated from one another. This is done for example by means of a CMP process.
  • At least two electrically conductive structures are connected to one another on the catalyst layer, for example in accordance with the method described in [3], by at least one nanotube as a connecting element to the conductive ones
  • Structures is applied and brought into a covalent bond with the elements of the catalyst layer or the elements of the conductive structures such that the nanotube is connected at one end to a first electrically conductive structure and at its second end to a second electrically conductive structure.
  • the nanotube can be grown or deposited on the catalyst layer.
  • the electrically conductive structures are introduced into the substrate in such a way that the surface of the conductive structures lies below the surface of the substrate.
  • the electrically conductive structures each have a metallization and a metal contacting element applied to the metallization.
  • the metal contacting element can contain tungsten.
  • the electrically conductive structures each have a first layer with an electrically conductive material and a second layer applied to the first layer and having a material which is catalytically active to form a nanotube.
  • At least one of the following materials can be used as the catalytically active material: cobalt, • iron,
  • a material combination of at least two of the above materials is provided.
  • Multi-walled carbon nanotubes are preferably used for the wiring and are thus applied as a connecting element to the conductive structures and brought into a covalent bond with the elements of the catalyst layer or the elements of the conductive structures.
  • An insulation layer preferably made of silicon dioxide (SiO 2), is then preferably deposited in order to electrically isolate the individual multi-walled carbon nanotubes from one another.
  • SiO 2 silicon dioxide
  • Figures la to le each show a cross section through an electronic semiconductor element with interconnects to be connected to each other at different process times during the manufacture of the wiring.
  • Fig.la shows a substrate 100 made of silicon dioxide or silicon nitride, in which substrate 100 metallizations 101 are introduced.
  • the substrate 100 consists of substrate material that is electrically non-conductive.
  • the metallizations 101 are thus electrically insulated from one another.
  • trenches 102 are introduced into the substrate above the metallizations as electrically conductive structures which are covered with so-called metal plugs, i.e. are generally filled with electrically conductive material, such as tungsten or any other suitable electrically conductive material 103, up to surface 104 of substrate 100.
  • the upper surface 105 of the filling material 103 at this time of the process is approximately at the same level as the surface 104 of the substrate 100.
  • the lower surface 106 of the filling material 103 is electrically conductively connected to the metallization 101.
  • Method step by means of a suitable recess process in accordance with this exemplary embodiment by means of a wet chemical etching process or by means of a dry etching process, a predetermined amount of the filler material is removed starting from the upper surface 105 of the filler material 103, so that a new upper surface 107 of the filler material formed in this way 103 is approximately a few nm to a few 10 nm below the surface 104 of the substrate 100.
  • a catalyst layer 108 is applied over the entire surface of the resulting element, for example by means of a deposition process from the gas phase, by means of a vapor deposition process or a sputtering process.
  • the catalyst layer 108 has cobalt as the material which is catalytically active for a further deposition of a carbon nanotube (cf. FIG. 1c).
  • the catalyst layer 108 is partially removed again by means of a chemical mechanical polishing process (CMP process) (cf. FIG. 1d), so that only a remaining catalyst layer 109 with a thickness of a few nanometers is only immediately above the new upper surface 107 of the filler material 103 is available.
  • CMP process chemical mechanical polishing process
  • the surface 107 of the substrate 100 is no longer covered with the catalyst layer 108 after the CMP process has been carried out.
  • the upper surface 110 of the residual catalyst layer 109 formed lies below the surface 107 of the substrate 100.
  • the 111 are connected to the filler material 103 of the second electrically conductive structure via metal atoms of the residual catalyst layer 109 and to the further metallization 101 via the second filler material 103.
  • the two metallizations 101 shown in Fig.la to Fig.le are over the respective filler materials 103 and the multi-wall carbon nanotubes 111, which are electrically conductively coupled to the two filler materials 103 via the remaining catalyst layers 109, are electrically conductively connected to one another.
  • the invention can clearly be seen in that wiring of electrically conductive structures in an electronic component, preferably in a semiconductor component, is made possible by means of multi-walled carbon nanotubes.
  • An insulation layer made of silicon dioxide (SiO 2) is then deposited in order to electrically isolate the individual multi-walled carbon nanotubes from one another.
  • Silicon dioxide is used for electrical insulation of the wiring.

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Abstract

Ein elektronisches Element weist eine Mehrzahl in einem Substrat eingebrachter elektrisch leitender Strukturen (102, 102) auf, die jeweils elektrisch voneinander isoliert sind. Als Verbindungselement zum elektrischen Verbinden zweier elektrisch leitender Strukturen werden eine oder mehrere Nanoröhren (111) verwendet.

Description

Beschreibung
Elektronisches Element, Verfahren zum Herstellen eines solchen und Halbleiterelement
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Element, ein Halbleiterelement sowie ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Elements.
Zur Verdrahtung bzw. elektrischen Kopplung einzelner elektrisch leitender Strukturen ist es im Rahmen der Mikroelektronik bekannt, Metallbahnen als Leiterbahnen aus Aluminium, aus Aluminium-Legierungen, üblicherweise Aluminium-Legierungen mit Kupfer, oder aus Kupfer zu verwenden.
Die Metallfilme für die Leiterbahnen werden üblicherweise auf ein Substrat aufgebrach und nach Durchführung eines Photolithographie-Verfahrens zur Definition der tatsächlichen Metallbahnen werden die lithographisch erzeugten
Hilfsstrukturen, beispielsweise eine photoentwickelte Maske aus Photolack, mittels eines Plasma-Ätzverfahrens in die Metallschicht übertragen.
Weiterhin ist ein sogenanntes Damascene-Verfahren bekannt, bei dem zunächst Vertiefungen als vorgegebene Formen für die zu erzeugenden Metallbahnen beispielsweise mittels eines beliebigen Ätzverfahrens gebildet werden, insbesondere mittels eines Plasma-Ätzverfahrens.
Die Vertiefungen werden in einem Substrat, d.h. in einem elektrisch nicht leitenden Intermetall-Dielektrikum als Substrat, üblicherweise aus Silizium-Dioxid oder ein organisches Niedrig-K-Material oder ein anorganisches Niedrig-K-Material, erzeugt. Die Vertiefungen werden üblicherweise mit einer Barriereschicht, beispielsweise aus Tantal (Ta) , Tantal-Nitrid (TaN) und Titan-Nitrid (TiN) beschichtet . Anschließend werden die Vertiefungen mit dem eigentlichen Metall, beispielsweise Aluminium, einer Aluminium-Legierung oder Kupfer, gefüllt, üblicherweise sogar überfüllt, d.h. das Metall steht über die jeweilige Vertiefung hinaus.
In einem weiteren Schritt wird das über die Vertiefungen hinausragende Metall mittels eines sogenannten Chemisch- Mechanischen Polierverfahrens (CMP-Verfahren) restefrei entfernt.
Eine fortschreitende Miniaturisierung im Bereich der erzeugten elektronischen Schaltungen erschwert jedoch eine Realisierung einer Verdrahtung mit diesem bekannten Verfahren aufgrund der Annäherung an physikalische und technologische Grenzen.
Ferner sind aus [1] Grundlagen über Kohlenstoff-Nanoröhren sowie Verfahren zu deren Herstellung bekannt.
Wie in [1] beschrieben, sind Kohlenstoff-Nanoröhren röhrenförmige Strukturen aus Kohlenstoff, die eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen, die die elektrische Leitfähigkeit selbst der besten metallischen Leiter wie Kupfer oder Silber wesentlich übertreffen.
Weiterhin ist aus [2] ein Verfahren zum Herstellen von Kohlenstoff-Nanoröhren bekannt, bei dem ein selbstjustiertes Aufwachsen der Kohlenstoff-Nanoröhren erfolgt.
Kohlenstoff-Nanoröhren besitzen üblicherweise einen Durchmesser von 1 nm bis zu einigen 10 nm und eine Länge von bis zu einigen 10 μm.
Weiterhin ist aus [3] bekannt, bei in einem Substrat eingebrachten quaderförmigen Inseln aus für das Aufwachsen einer Kohlenstoff-Nanoröhre katalytisch wirkendem Material, jeweils zwischen zwei Inseln Kohlenstoff-Nanoröhren derart aufzuwachsen, dass sie auf beiden Inseln jeweils mit den katalytisch wirkenden Materialien eine kovalente Bindung eingehen.
In [4] ist eine Struktur beschrieben, bei der einwandige Kohlenstoff-Nanoröhren (halbleitend oder metallisch leitend) für ein zur Verbindung zweier Elemente in einem aktiven Bauelement verwendet werden.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Verdrahtung einer Mehrzahl von in einem Substrat eingebrachten elektrisch leitenden Strukturen eines elektronischen Elements zu erreichen, die auch bei gegenüber dem Stand der Technik erheblich verringerten Dimensionen noch eine verlässliche Verdrahtung ermöglicht.
Das Problem wird durch das elektronische Element, das Halbleiterbauelement sowie durch das Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Elements mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst .
Ein elektronisches Element weist ein Substrat auf, in dem eine Mehrzahl eingebrachter elektrisch leitender Strukturen, insbesondere die Leiterbahnen des elektronischen Elements, eingebracht sind. Die jeweiligen elektrisch leitenden Strukturen sind jeweils elektrisch voneinander isoliert, beispielsweise dadurch, dass das Substrat selbst elektrisch nicht leitend ist. So ist beispielsweise das Substrat aus Silizium-Dioxid oder Silizium-Nitrid.
Als Verbindungselement, anschaulich als Verdrahtungselement zwischen zwei elektrisch leitenden Strukturen, ist mindestens eine Nanoröhre vorgesehen, mit der eine elektrische Verbindung der mindestens zwei elektrisch leitenden Strukturen erreicht wird. Die Nanoröhre ist an ihrem einen Ende mit einer ersten elektrisch leitenden Struktur und an ihrem zweiten Ende mit einer zweiten elektrisch leitenden Struktur verbunden.
Anschaulich kann die Erfindung darin gesehen werden, dass eine elektrisch leitende, laterale Verbindung zwischen Leiterbahnen eines elektronischen Elements, beispielsweise eines Halbleiterbauelements, mit Kohlenstoff-Nanoröhren geschaffen wurde, wodurch eine Verdrahtung in der Mikroelektronik selbst bei weiter erheblich verringerten Dimensionen störungsunanfällig ermöglicht wird.
Bei einem Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Elements wird auf einem Substrat mit einer Mehrzahl in dem Substrat eingebrachter elektrisch leitender Strukturen, die jeweils elektrisch voneinander isoliert sind, eine Katalysatorschicht aufgebracht. Die Katalysatorschicht weist Material auf, welches zum Bilden einer Nanoröhre, insbesondere zum Bilden einer Kohlenstoff-Nanoröhre, katalytisch wirkt.
Ein Teil der Katalysatorschicht wird entfernt, so dass die mit der Katalysatorschicht bedeckten elektrisch leitenden Strukturen jeweils elektrisch voneinander isoliert sind. Dies erfolgt beispielsweise mittels eines CMP-Verfahrens .
Auf der Katalysatorschicht werden beispielsweise gemäß dem in [3] beschriebenen Verfahren zumindest zwei elektrisch leitende Strukturen miteinander verbunden, indem mindestens eine Nanoröhre als Verbindungselement auf die leitenden
Strukturen aufgebracht wird und in eine kovalente Bindung mit den Elementen der Katalysatorschicht oder den Elementen der leitenden Strukturen gebracht wird derart, dass die Nanoröhre an ihrem einen Ende mit einer ersten elektrisch leitenden Struktur verbunden ist und an ihrem zweiten Ende mit einer zweiten elektrisch leitenden Struktur. Die Nanoröhre kann auf der Katalysatorschicht aufgewachsen oder abgeschieden werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die elektrisch leitenden Strukturen in das Substrat derart eingebracht werden, dass die Oberfläche der leitenden Strukturen unterhalb der Oberfläche des Substrats liegt .
Durch diese Weiterbildung wird eine weitere Erhöhung der Robustheit der erzeugten Verbindungen und damit einer Verminderung der Störungsanfälligkeit des elektronischen Elements insbesondere durch ein Verringern der Störanfälligkeit an den Kontaktstellen zwischen der Katalysatorschicht und den Enden der Kohlenstoff-Nanoröhre erreicht, da diese durch die Kanten des Substrats an den Übergängen zu der Oberfläche der leitenden Strukturen gegenüber einer externen Krafteinwirkung geschützt sind.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass zumindest ein Teil der elektrisch leitenden Strukturen jeweils eine Metallisierung und ein auf die Metallisierung aufgebrachtes Metall-Kontaktierungselement aufweist .
Das Metall-Kontaktierungselement kann Wolfram enthalten.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass zumindest ein Teil der elektrisch leitenden Strukturen jeweils eine erste Schicht aufweist mit einem elektrisch leitenden Material sowie eine auf der ersten Schicht aufgebrachte zweite Schicht, die ein zum Bilden einer Nanoröhre katalytisch wirkendes Material aufweist.
Als katalytisch wirkendes Material kann zumindest eines der folgenden Materialien verwendet werden: • Kobalt, • Eisen,
• Aluminium,
• Platin, oder
• eine Materialkombination aus zumindest zwei der oben genannten Materialien.
Vorzugsweise werden für die Verdrahtung mehrwandige Kohlenstoff-Nanoröhren verwendet und somit als Verbindungselement auf die leitenden Strukturen aufgebracht und in eine kovalente Bindung mit den Elementen der Katalysatorschicht oder den Elementen der leitenden Strukturen gebracht. Anschließend wird vorzugsweise eine Isolationsschicht, vorzugsweise aus Siliziumdioxid (Siθ2) abgeschieden, um die einzelnen mehrwandigen Kohlenstoff- Nanoröhren voneinander elektrisch zu isolieren. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass sich insbesondere die mehrwandigen Kohlenstoff-Nanoröhren sehr gut für die Verdrahtung eignen, da diese bei der Siθ2 -Abscheidung nicht zerstört werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird im Weiteren näher erläutert.
Es zeigen
Figuren la bis le jeweils einen Querschnitt durch ein elektronisches Halbleiterelement mit miteinander zu verbindenden elektrischen Leiterbahnen zu unterschiedlichen Verfahrenszeitpunkten während der Herstellung der Verdrahtung.
Fig.la zeigt ein Substrat 100 aus Silizium-Dioxid oder Silizium-Nitrid, in welches Substrat 100 Metallisierungen 101 eingebracht sind.
Das Substrat 100 besteht aus Substratmaterial, welches elektrisch nicht leitend ist. Somit sind die Metallisierungen 101 voneinander elektrisch isoliert .
Zur elektrischen Kontaktierung der beiden in das Substrat 100 eingebrachten Metallisierungen 101 sind in das Substrat oberhalb der Metallisierungen Gräben 102 als elektrisch leitende Strukturen eingebracht, die mit sogenanntem Metall- Plugs, d.h. allgemein mit elektrisch leitendem Material, beispielsweise Wolfram oder einem anderen beliebigen geeigneten elektrisch leitenden Material 103 gefüllt sind bis zu der Oberfläche 104 des Substrats 100.
Dies bedeutet anschaulich, dass die obere Oberfläche 105 des Füllmaterials 103 zu diesem VerfahrensZeitpunkt in etwa auf gleicher Höhe ist mit der Oberfläche 104 des Substrats 100.
Die untere Oberfläche 106 des Füllmaterials 103 ist elektrisch leitend mit der Metallisierung 101 verbunden.
Wie in Fig.lb gezeigt ist, wird in einem weiteren
Verfahrensschritt mittels eines geeigneten Recess-Prozesses, gemäß diesem Ausführungsbeispiel mittels eines Nasschemischen Ätzverfahrens oder mittels eines Trocken- Ätzverfahrens eine vorgegebene Menge des Füllmaterials ausgehend von der oberen Oberfläche 105 des Füllmaterials 103 entfernt, so dass eine auf diese Weise gebildete neue obere Oberfläche 107 des Füllmaterials 103 ungefähr einigen nm bis einigen 10 nm unterhalb der Oberfläche 104 des Substrats 100 liegt.
In einem weiteren Schritt wird eine Katalysatorschicht 108 auf das resultierende Element ganzflächig aufgebracht, beispielsweise mittels eines Abscheideverfahrens aus der Gasphase, mittels eines Aufdampf-Verfahrens oder eines Sputter-Verfahrens . Die Katalysatorschicht 108 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel Kobalt als für ein im weiteren vorgesehenes Abscheiden einer Kohlenstoff-Nanoröhre katalytisch wirkendes Material auf (vgl. Fig.lc) .
Die Katalysatorschicht 108 wird teilweise mittels eines Chemisch-Mechanischen Polierverfahrens (CMP-Verfahren) wieder entfernt (vgl. Fig.ld), so dass nur noch eine Rest- Katalysatorschicht 109 der Dicke einiger Nanometer lediglich unmittelbar über der neuen oberen Oberfläche 107 des Füllmaterials 103 vorhanden ist.
Die Oberfläche 107 des Substrats 100 ist jedoch nach dem durchgeführten CMP-Verfahren nicht mehr mit der Katalysatorschicht 108 bedeckt.
Es ist in diesem Zusammenhang anzumerken, dass die obere Oberfläche 110 der gebildeten Rest-Katalysatorschicht 109 unterhalb der Oberfläche 107 des Substrats 100 liegt.
In einem weiteren Schritt, dessen Ergebnis in Fig.le dargestellt ist, wird das in [3] beschriebene Verfahren auf das in Fig.ld dargestellte sich ergebende Element ausgeführt, so dass Kohlenstoff-Nanoröhren 111 abgeschieden werden derart, dass jeweils ein erstes Ende 112 der Kohlenstoff- Nanoröhren 111 kovalent gebunden ist mit Metallatomen der Rest -Katalysatorschicht 109, gemäß diesem Ausführungsbeispiel also mit den Kobalt-Atomen.
Die jeweiligen zweiten Enden 113 der Kohlenstoff-Nanoröhren
111 sind über Metallatome der Rest-Katalysatorschicht 109 mit dem Füllmaterial 103 der zweiten elektrisch leitenden Struktur und über das zweite Füllmaterial 103 mit der weiteren Metallisierung 101 verbunden.
Somit sind die beiden in Fig.la bis Fig.le dargestellten Metallisierungen 101 über die jeweiligen Füllmaterialien 103 und die mit den beiden Füllmaterialien 103 über die Rest- Katalysatorschichten 109 elektrisch leitend gekoppelten mehrwandigen Kohlenstoff-Nanoröhren 111 miteinander elektrisch leitend verbunden.
Anschaulich kann die Erfindung darin gesehen werden, dass eine Verdrahtung von elektrisch leitenden Strukturen in einem elektronischen Bauelement, vorzugsweise in einem Halbleiterbauelement mittels mehrwandiger Kohlenstoff- Nanoröhren ermöglicht wird.
Damit ist eine elektrische Verbindung der Metallisierungen 101 mit sehr geringem lateralen wie auch vertikalen Platzbedarf realisiert.
Somit ist ein in Fig.le dargestelltes elektronisches Element
114 gebildet, bei dem zwei elektrisch leitende Strukturen, die eigentlich voneinander elektrisch isoliert sind durch das Substratmaterial des Substrats 100 mittels der Kohlenstoff- Nanoröhren 111 elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Anschließend wird eine Isolationsschicht (nicht dargestellt) , aus Siliziumdioxid (Siθ2) abgeschieden, um die einzelnen mehrwandigen Kohlenstoff-Nanoröhren voneinander elektrisch zu isolieren. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass das
Siliziumdioxid zur elektrischen Isolation der Verdrahtung dient . i
In diesem Dokument sind folgende Veröffentlichungen zitiert:
[1] P.M. Ajayan, Nanotubes from Carbon, Che . Rev. 99, S. 1787 - 1799, 1999
[2] Z.F. Ren et al, Synthesis of large arrays of well- aligned carbon nanotubes on glass, Science, Vol. 282, S. 1105 - 1107, November 1998
[3] Jing Kong et al, Synthesis of individual single-walled carbon nanotubes on patterned Silicon wafers, Letters to Nature, Vol. 395, S. 878 - 881, Oktober 1998
[4] H. T. Soh, Integrated nanotube circuits: Controlled growth and oh ic contacting of single-walled carbon nanotubes, Applied Physics Letters, Vol. 75, Nr. 5, S. 627 - 629, August 1999
Bezugszeichenliste
100 Substrat
101 Metallisierung
102 Graben
103 Füllmaterial
104 Oberfläche Substrat
105 Obere Oberfläche Füllmaterial
106 Untere Oberfläche Füllmaterial
107 Neue obere Oberfläche Füllmaterial
108 Katalysatorschicht
109 Rest-Katalysatorschicht
110 Oberfläche Rest-Katalysatorschicht
111 Kohlenstoff-Nanoröhre
112 Erstes Ende Kohlenstoff-Nanoröhre
113 Zweites Ende Kohlenstoff-Nanoröhre
114 Elektronisches Element

Claims

Patentansprüche
1. Elektronisches Element
• mit einem Substrat, • mit einer Mehrzahl in dem Substrat eingebrachter elektrisch leitender Strukturen, die jeweils elektrisch voneinander isoliert sind,
• mit mindestens einer Nanoröhre als elektrisches Verbindungselement zum elektrischen Verbinden zumindest zweier elektrisch leitender Strukturen miteinander,
• wobei die Nanoröhre an ihrem einen Ende mit einer ersten elektrisch leitenden Struktur verbunden ist und an ihrem zweiten Ende mit einer zweiten elektrisch leitenden Struktur verbunden ist.
2. Elektronisches Element nach Anspruch 1, bei dem die elektrisch leitenden Strukturen Leiterbahnen sind.
3. Elektronisches Element nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Nanoröhre eine Kohlenstoff-Nanoröhre ist.
4. Elektronisches Element nach Anspruch 3, bei dem die Kohlenstoff-Nanoröhre eine mehrwandige Kohlenstoff-Nanoröhre ist.
5. Elektronisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem zumindest ein Teil der elektrisch leitenden Strukturen jeweils eine Metallisierung und ein auf der Metallisierung aufgebrachtes Metall-Kontaktierungselement aufweist .
6. Elektronisches Element nach Anspruch 5, bei dem das Metall-Kontaktierungselement Wolfram enthält.
7. Elektronisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem zumindest ein Teil der elektrisch leitenden Strukturen jeweils
• eine erste Schicht aufweist mit einem elektrisch leitenden Material, sowie • eine auf der ersten Schicht aufgebrachte zweite Schicht, die zum Bilden einer Nanoröhre katalytisch wirkendes Material enthält.
8. Elektronisches Element nach Anspruch 7, bei dem das katalytisch wirkende Material zumindest eines der folgenden Materialien enthält:
• Kobalt,
• Eisen,
• Aluminium, • Platin, oder
• eine Materialkombination aus zumindest zwei der oben genannten Materialien.
9. Halbleiterbauelement mit einem Elektronischen Element nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Verfahren zum Herstellen eines Elektronischen Elements,
• bei dem auf einem Substrat mit einer Mehrzahl in dem Substrat eingebrachter elektrisch leitender Strukturen, die jeweils elektrisch voneinander isoliert sind, eine Katalysatorschicht aufgebracht wird, wobei die Katalysatorschicht zum Bilden einer Nanoröhre katalytisch wirkendes Material enthält,
• bei dem ein Teil der Katalysatorschicht entfernt wird, so dass die mit der Katalysatorschicht bedeckten elektrisch leitenden Strukturen jeweils elektrisch voneinander isoliert sind, und
• bei dem auf der Katalysatorschicht zum elektrischen Verbinden zumindest zweier elektrisch leitender Strukturen miteinander mindestens eine Nanoröhre als Verbindungselement aufgebracht wird derart, dass die Nanoröhre an ihrem einen Ende mit einer ersten elektrisch leitenden Struktur verbunden ist und an ihrem zweiten Ende mit einer zweiten elektrisch leitenden Struktur verbunden ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Nanoröhre auf der Katalysatorschicht aufgewachsen oder abgeschieden wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem die elektrisch leitenden Strukturen in das Substrat derart eingebracht werden, dass die Oberfläche der leitenden Strukturen unterhalb der Oberfläche des Substrats liegt.
PCT/DE2001/003223 2000-08-24 2001-08-23 Elektronisches element, verfahren zum herstellen eines solchen und halbleiterelement Ceased WO2002017397A1 (de)

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