CN105668512B - 一种装配纳米电子器件的方法 - Google Patents

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Abstract

一种装配纳米电子器件的方法，包括如下步骤：搭建用于装配纳米电子器件的电路系统；高低频交流电源中的高低频电流经过加法器叠加之后经过电键连接微电极对的一端，微电极对的另一端连接滤波电路滤掉不用的高频波段，再经过I/V转换电路将电流信号转换为易于检测的电压信号，并通过A/D转换电路实现A/D转换，最后接入锁相放大器识别出所需信号，同时使用计算机对信号进行监控，并通过对于电键闭合的控制实现智能可控的装配过程；装配数目一定的纳米材料到微电极对上；运用高频超声波能量对装配好的电子器件进行键合。本发明使装配到电子器件上的纳米材料数目可控，同时装配的纳米材料与微电极对接触可靠。

Description

一种装配纳米电子器件的方法
技术领域
本发明涉及一种装配纳米电子器件的方法，属于纳米材料技术领域。
背景技术
随着人们对于集成电路更高性能的需求，在保证芯片可靠性的基础上，集成在芯片上的电路集成密度不断增加、互连线宽度不断减小，从最早期刻蚀法制备的铝互连线到现在主流的双镶嵌铜互连技术，制造工艺在持续改进。然而现在铜互连工艺也因为电迁移失效等问题越来越接近其临界极限，迫使集成电路行业必须寻求新型互连材料。许多纳米材料因为其优异的电学性能而成为了新型互连材料的热门候选。然而，由于纳米材料的尺度在纳米量级，与常规集成电路互连制造工艺不再兼容，因此，如何实现纳米材料的精确装配，使纳米材料按预定的方向和密度可控装配到目标结构，并且使装配后的纳米材料与金属电极间形成牢固可靠的低电阻接触，成为纳米材料互连应用的关键问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种装配纳米电子器件的方法。本发明的方法使装配到电子器件上的纳米材料数目可控，同时装配的纳米材料与微电极对接触可靠。本发明是通过以下技术方案实现的，本发明具体包括如下步骤：
步骤一：搭建用于装配纳米电子器件的电路系统；电路系统包括高低频交流电源、加法器、电键、微电极对、滤波电路、I/V转换电路、A/D转换电路、锁相放大器、计算机，高低频交流电源中的高低频电流经过加法器叠加之后经过电键连接微电极对的一端，微电极对的另一端连接滤波电路滤掉不用的高频波段，再经过I/V转换电路将电流信号转换为易于检测的电压信号，并通过A/D转换电路实现A/D转换，最后接入锁相放大器识别出所需信号，同时使用计算机对信号进行监控，并通过对于电键闭合的控制实现智能可控的装配过程；
步骤二：装配数目一定的纳米材料到微电极对上；
步骤三：运用高频超声波能量对装配好的电子器件进行键合。
步骤一中使用的高低频交流电源，高频电源为103-107HZ量级的交流电用于介电泳操纵，实现纳米材料的装配过程，低频电源为102HZ以下量级交流电用于电流变化监测，实时显示装配好的纳米材料数目。
步骤一中使用的滤波电路采用二阶低通滤波电路，可以滤除不用的高频信号，方便低频监测信号的获取。
步骤二所述的装配数目一定的纳米材料，对纳米材料数目的控制由计算机根据电路电信号的变化情况控制电键闭合实现，通过计算机控制可以实现单根或具体数目纳米材料的装配过程。
步骤二所述的纳米材料包括碳纳米管、碳化硅、硅、氧化锌中一种。
步骤二采用介电泳技术将纳米材料装配到微电极对上，通过介电泳操作可以使纳米材料有序的排列在目标电极对上。
步骤三中所述的超声纳米焊接技术为利用高频超声波能量对电子器件表面进行处理，使得装配上的纳米材料与微电极对形成可靠接触，高频超声波能量键合后的电子器件，纳米材料紧紧嵌入到金属电极中，使得装配的纳米材料与电极之间形成牢固可靠的机械接触，同时极大地增强了电学性能。
本发明的有益效果是：解决纳米材料装配杂乱无序的问题，使装配到电子器件上的纳米材料数目可控,实现微电极对间确定数目的纳米材料装配，同时运用高频超声波能量键合后的纳米材料紧紧嵌入到金属电极中形成牢固的接触，使得装配的纳米材料与微电极对接触可靠电子器件具有优良的电学性能。
附图说明
图1是本发明装配纳米电子器件的电路系统示意图。
图2是实施例一中装配到电极两端的纳米线材料示意图。
图3是实施例二中装配到电极两端的纳米团簇材料示意图。
图中示意：1、高低频交流电源，2、加法器，3、电键，4、微电极对，5、低通滤波电路，6、I/V转换电路， 7、A/D转换电路，8、锁相放大器，9、计算机。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明。
实施例一：
步骤一：如图1所示，搭建用于装配纳米电子器件的电路系统，包括高低频交流电源1、加法器2、电键3、微电极对4、低通滤波电路5、I/V转换电路6、A/D转换电路7、锁相放大器8、计算机9，其中微电极对的间距根据氧化锌锌纳米线的尺寸定为2微米；
步骤二：将含有氧化锌纳米线的溶液滴到微电极对上；
步骤三：接通电路，输出106HZ的高频以及50HZ的低频电流，通过计算机观察电路电信号的变化情况控制电键闭合，待波形出现五次变化后断开电键,使得五根氧化锌纳米线搭接到微电极对上，如图2所示；
步骤四：运用高频超声波能量对装配好的电子器件进行键合。
实施例二：
步骤一：搭建用于装配纳米电子器件的电路系统，包括高低频交流电源1、加法器2、电键3、微电极对4、低通滤波电路5、I/V转换电路6、A/D转换电路7、锁相放大器8、计算机9，其中微电极对的间距定为1微米；
步骤二：将含有氧化钨纳米颗粒的溶液滴到微电极对上；
步骤三：接通电路，输出105HZ的高频以及30HZ的低频电流，通过计算机观察电路电信号的变化情况控制电键闭合，待波形出现两次变化后断开电键，使得两个氧化锌纳米颗粒团簇搭接到微电极对上，如图3所示；
步骤四：运用高频超声波能量对装配好的电子器件进行键合。
实施例三：
步骤一：搭建用于装配纳米电子器件的电路系统，包括高低频交流电源1、加法器2、电键3、微电极对4、低通滤波电路5、I/V转换电路6、A/D转换电路7、锁相放大器8、计算机9，其中微电极对的间距定为2微米；
步骤二：将含有碳纳米管的溶液滴到微电极对上；
步骤三：接通电路，输出107HZ的高频以及50HZ的低频电流，通过计算机观察电路电信号的变化情况控制电键闭合，待波形出现变化后断开电键，使得单根碳纳米管搭接到微电极对上；
步骤四：运用高频超声波能量对装配好的电子器件进行键合。
本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。

Claims (7)

1.一种装配纳米电子器件的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：搭建用于装配纳米电子器件的电路系统；电路系统包括高低频交流电源（1）、加法器（2）、电键（3）、微电极对（4）、滤波电路（5）、I/V转换电路（6）、A/D转换电路（7）、锁相放大器（8）、计算机（9），高低频交流电源（1）中的高低频电流经过加法器（2）叠加之后经过电键（3）连接微电极对（4）的一端，微电极对（4）的另一端连接滤波电路（5）滤掉不用的高频波段，再经过I/V转换电路（6）将电流信号转换为易于检测的电压信号，并通过A/D转换电路（7）实现A/D转换，最后接入锁相放大器（8）识别出所需信号，同时使用计算机（9）对信号进行监控，并通过对于电键闭合的控制实现智能可控的装配过程；
步骤二：装配数目一定的纳米材料到微电极对上；
步骤三：运用高频超声波能量对装配好的电子器件进行键合。
2.如权利要求1中所述的一种装配纳米电子器件的方法，其特征在于，步骤一中使用的高低频交流电源（1），高频电源为103-107HZ量级的交流电用于介电泳操纵，低频电源为102HZ以下量级交流电用于电流变化监测。
3.如权利要求1中所述的一种装配纳米电子器件的方法，其特征在于，步骤一中使用的滤波电路采用二阶低通滤波电路。
4.如权利要求1中所述的一种装配纳米电子器件的方法，其特征在于，所述步骤二的装配数目一定的纳米材料，对纳米材料数目的控制由计算机根据电路电信号的变化情况控制电键闭合实现。
5.如权利要求1中所述的一种装配纳米电子器件的方法，其特征在于，所述步骤二的纳米材料包括碳纳米管、碳化硅、硅、氧化锌中的一种。
6.如权利要求1中所述的一种装配纳米电子器件的方法，其特征在于，步骤二采用介电泳技术将纳米材料装配到微电极对上。
7.如权利要求1中所述的一种装配纳米电子器件的方法，其特征在于，所述步骤三中的运用高频超声波能量对装配好的电子器件进行键合，器件上的纳米材料在超声能量的作用下与微电极对形成可靠接触。
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