DE102007001130A1

DE102007001130A1 - Verfahren zum Herstellen einer Durchkontaktierung in einer Schicht und Anordnung mit einer Schicht mit Durchkontaktierung

Info

Publication number: DE102007001130A1
Application number: DE102007001130A
Authority: DE
Inventors: Harry Dr. Hedler; Franz Dr. Kreupl; Roland Dr. Irsigler
Original assignee: Qimonda AG
Current assignee: Polaris Innovations Ltd
Priority date: 2007-01-04
Filing date: 2007-01-04
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2027-01-05
Also published as: CN101217128A; TW200830462A; DE102007001130B4; US20080164611A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schicht mit einer Durchkontaktierung und eine Schicht mit einer Durchkontaktierung. Bei dem Verfahren zum Herstellen einer Durchkontaktierung in einer Schicht wird auf einem Substrat mindestens ein Kontakt aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet. Der Kontakt wird isoliert und anu einer festgelegten Höhe des Kontaktes aufgebracht. Der Kontakt besteht beispielsweise aus einem Bündel von Kohlenstofffasern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Durchkontaktierung gemäß Patentanspruch 1 und eine Anordnung mit einer Schicht mit einer Durchkontaktierung gemäß Patentanspruch 33.
Durchkontaktierungen, d. h. elektrische Kontakte zwischen zwei Flächen einer Schicht, werden in den verschiedensten technischen Bereichen eingesetzt. Beispielsweise werden im Bereich der dreidimensionalen Integration von Speicherbausteinen Durchkontaktierungen verwendet, um die einzelnen Speicherchips miteinander zu kontaktieren. Bei der Herstellung der Durchkontaktierung bestehen erhöhte Anforderungen bei einem großen Aspektverhältnis der Durchkontaktierungen, die passiviert werden und mit einem elektrisch leitenden Material aufgefüllt werden. Weiterhin sollten die elektrischen Durchkontaktierungen eine Vielzahl von technischen Parametern erfüllen, beispielsweise sollte der elektrische Widerstand, die elektrische Kapazität und die elektrische Induktivität klein sein.
Bekannte Techniken verwenden Schichten, beispielsweise aus Silizium, in die Durchkontaktierungsöffnungen eingebracht werden, anschließend die Durchkontaktierungsöffnungen isoliert werden und daraufhin elektrisch leitende Materialien in die Durchkontaktierungsöffnungen eingebracht werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Durchkontaktierung in einer Schicht bereitzustellen.
Weiterhin besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine verbesserte Schicht mit einer Durchkontaktierung bereitzustellen.
Die Aufgaben der Erfindung werden durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und durch die Anordnung gemäß Patentanspruch 33 gelöst.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein Vorteil des beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass zuerst der elektrische Kontakt hergestellt wird, der elektrische Kontakt isoliert wird und anschließend die Schicht aufgebaut wird. Auf diese Weise können elektrische Kontakte mit großen Aspektverhältnissen, d. h. mit einem großen Verhältnis der Länge des Kontaktes bezogen auf den Durchmesser hergestellt werden.
In einer Weiterbildung des Verfahrens wird der Kontakt aus Kohlenstoff hergestellt.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der Kontakt aus Kohlenstofffasern, vorzugsweise aus Kohlenstoffröhrchen ausgebildet. Die Ausbildung der Kohlenstofffasern ermöglicht die Ausbildung eines Kontaktes mit einem geringen Ohmschen Widerstand und einem großen Aspektverhältnis.
In einer Weiterbildung wird die Schicht aus einem Halbleitermaterial, beispielsweise aus Silizium hergestellt. Die Ausbildung der Schicht aus einem Halbleitermaterial ist prozesstechnisch einfach auszuführen. Die Verwendung von Silizium für die Ausbildung der Schicht ermöglicht eine weitere Integration von mechanischen und/oder elektrischen Bauelementen und Schaltungen, wie z. B. Speicherchips oder Logikchips in der Schicht.
In einer Weiterbildung wird das Silizium epitaktisch auf dem Substrat abgeschieden.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Kontakt in Form eines Bündels aus Kohlenstofffasern hergestellt. Auf diese Weise können Kontakte mit guten elektrischen Eigenschaften und einer bevorzugten Prozesstechnologie hergestellt werden.
In einer Ausführungsform wird auf das Substrat eine Siliziumoxidschicht aufgebracht. Auf die Siliziumoxidschicht wird eine Siliziumschicht aufgebracht. In die Siliziumschicht wird eine Ausnehmung mit einer festgelegten Fläche für den Kontakt eingebracht, wobei die Ausnehmung bis zu der vergrabenen Siliziumoxidschicht reicht. In die Ausnehmung wird Katalysatormaterial eingebracht. Anschließend wird Kohlenstoff auf dem Katalysatormaterial abgeschieden und der Kontakt hergestellt. Dadurch ist eine definierte Ausbildung des Kontaktes möglich. In einer weiteren Ausführungsform wird zur Ausbildung des Kohlenstoffkontaktes ein Katalysatormaterial verwendet. Als Katalysatormaterial eignen sich beispielsweise Nickel, Eisen oder Kobalt.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird zur Isolation des Kontaktes eine Isolationsschicht auf das Substrat und den Kontakt abgeschieden. Anschließend wird die Isolationsschicht von der Oberfläche des Substrates bis auf eine Mantelfläche, die den Kontakt umgibt, entfernt. Daraufhin wird die Schicht auf das freigelegte Substrat und auf die Mantelfläche abgeschieden.
Der Kohlenstoff kann mithilfe von Pyrolyse von kohlenstoffhaltigen Gasen hergestellt werden. Kohlenstoffröhrchen können z. B. mit Ethylen und Wasserdampf gewachsen werden.
Der Kontakt kann eine Höhe zwischen 1 und 500 μm und einen Durchmesser von 10 nm bis 100 μm aufweisen.
Bei der Ausbildung des Kontaktes aus Kohlenstoff werden in einer weiteren Ausführungsform die Kohlenstoffröhrchen mit pyrolytisch abgeschiedenem Kohlenstoff bedeckt. Dabei werden vorzugsweise die Zwischenräume zwischen den Kohlenstoffröhrchen mit Kohlenstoff aufgefüllt. Dadurch werden die elektrischen Eigenschaften des Kontaktes verbessert. Zudem werden die Kohlenstoffröhrchen mechanisch stabilisiert. In einer weiteren Ausführungsform wird der Kontakt aus Kohlenstoffröhrchen mit Ladungsträgern dotiert. Dadurch wird die Leitfähigkeit der Durchkontaktierung verbessert. In einer weiteren Ausführungsform wird der pyrolytisch abgeschiedene Kohlenstoff mit Ladungsträgern dotiert. Auch dadurch werden die elektrischen Eigenschaften der Durchkontaktierung verbessert.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine elektrisch leitende Schicht aus einem Filz von Kohlenstoffröhrchen auf dem Substrat ausgebildet. Anschließend werden die Kohlenstoffröhrchen mit einer pyrolytisch abgeschiedenen Kohlenstoffschicht infiltriert. Anschließend wird die elektrisch leitende Schicht in einzelne Kontaktbündel strukturiert, wobei die elektrisch leitende Schicht bis auf die Kontaktbündel entfernt wird. Die Kontaktbündel werden mit einer Isolationsschicht umgeben und die Halbleiteroberfläche von der Isolationsschicht befreit und gereinigt. Die Zwischenräume zwischen den Kontaktbündeln wird mit einer Halbleiterschicht aufgefüllt. Auf diese Weise können Kontakte einfach und mit individueller Geometrie hergestellt werden.
In einem weiteren Verfahren wird eine Schicht in Form einer Isolationsschicht mit wenigstens einer Kontaktausnehmung bereitgestellt. Die Isolationsschicht wird auf das Substrat aufgelegt, wobei der Kontakt in die Kontaktausnehmung eingeführt wird. Der Zwischenraum zwischen dem Kontakt und der Isolationsschicht wird mit einem Material aufgefüllt. Auf diese Weise wird eine Schicht mit einer Durchkontaktierung erhalten. Das beschriebene Verfahren hat den Vorteil, dass die Schicht mit der Kontaktausnehmung unabhängig von dem Substrat mit dem Kontakt hergestellt werden kann. Somit können verschiedene Prozesse für die Ausbildung der Kontakte und der Schicht verwendet werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Zwischenraum zwischen dem Kontakt und der Kontaktausnehmung mit einem Polymer aufgefüllt.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Kohlenstofffasern wenigstens teilweise mit pyrolytisch abgeschiedenem Kohlenstoff bedeckt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 ein erstes Verfahren zur Herstellung einer Durchkontaktierung,
2 ein zweites Verfahren zur Herstellung einer Durchkontaktierung,
3 ein drittes Verfahren zur Herstellung einer Durchkontaktierung,
4 ein viertes Verfahren zur Herstellung einer Durchkontaktierung,
5 ein fünftes Verfahren zur Herstellung einer Durchkontaktierung,
6 ein sechstes Verfahren zur Herstellung einer Durchkontaktierung und
7 eine weitere Ausführungsform eines Substrates.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem freistehende Kontakte auf einem Substrat ausgebildet werden und anschließend wenigstens die Mantelflächen der Kontakte mit einer Isolationsschicht bedeckt werden. Dann wird der Zwischenraum zwischen den Kontakten mit einem Material, beispielsweise mit einem Halbleitermaterial aufgefüllt. Daraufhin werden in das Material elektrische Schaltungen eingebracht und die Durchkontaktierung wird mit der elektrischen Schaltung elektrisch leitend verbunden. Anschließend kann in einem weiteren Verfahrensprozess das Substrat entfernt werden. Bei dieser Vorgehensweise können dünne Schichten aus Material, beispielsweise Halbleitermaterial mit Durchkontaktierungen erhalten werden, die beispielsweise bei einem weiteren Prozess von beiden Seiten der Schicht elektrisch kontaktiert werden können. Die Durchkontaktierungen können aufgrund der neuen Vorgehensweise hohe Aspektverhältnisse aufweisen, da die Durchkontaktierungen entgegen den üblichen Verfahren nicht durch die Herstellung eines Durchgangsloches und durch das Auffüllen des Durchgangsloches erzeugt werden. Bei dieser Vorgehensweise werden zuerst die Kontakte für die Durchkontaktierungen erzeugt und anschließend die Schicht, in der die Durchkontaktierungen angeordnet sind, hergestellt. Auf diese Weise können Durchkontaktierungen mit einem höheren Aspektverhältnis hergestellt werden. Zur Herstellung können verschiedene elektrisch leitende Materialien verwendet werden. In einer Ausführungsform werden die Kontakte aus Kohlenstoff, beispielsweise aus Kohlenstoffröhrchen hergestellt. Dabei können auch Kohlenstofffnanoröhrchen verwendet werden. Die verwendeten Materialien und Methoden erlauben – im Gegensatz zu Metallen – eine Weiterprozessierung mit hohen Temperaturen, wie sie in der Halbleitertechnologie üblich sind.
Die 1A bis 1F zeigen verschiedene Prozessschritte eines ersten Herstellungsverfahrens. Beim ersten Prozessschritt der 1A wird ein Substrat 1 bereitgestellt. Auf dem Substrat 1 ist eine Isolationsschicht 2 aufgebracht. Das Substrat 1 kann aus jeder Art von Substrat, beispielsweise aus Silizium in Form eines Siliziumwafers ausgebildet sein. Die Isolationsschicht 2 kann aus verschiedenen Materialien, beispielsweise Siliziumoxid oder Siliziumnitrid ausgebildet sein. Auf die Isolationsschicht 2 werden in voneinander getrennten Grundflächen 3 Katalysatorschichten aufgebracht. Als Katalysator können Eisen, Kobalt oder Nickel verwendet werden. Die Schichten weisen beispielsweise eine Dicke von 0,5 nm auf. Durch die Anordnung und die Formen der Grundflächen 3 werden die Anordnungen und die Querschnittsflächen von Kontakten 4 festgelegt. Auf den Katalysatorflächen werden elektrische Kontakte 4 ausgebildet. Dabei können verschiedene Ausbildungsverfahren und verschiedene elektrisch leitende Materialien verwendet werden. Beispielsweise kann Kohlenstoff mithilfe eines CVD-Verfahrens in Form von Fasern oder Röhrchen, beispielsweise einwandige Röhrchen oder mehrwandige Röhrchen aufgewachsen werden. Die Röhrchen können einen Durchmesser zwischen 0,4 und 5 nm für einzelwandige Röhrchen und 1 nm bis 100 nm für mehrwandige Röhrchen aufweisen, so dass von Nanoröhrchen gesprochen werden kann. Dabei werden auf einer Grundfläche 3 beispielsweise eine Vielzahl von Röhrchen ausgebildet. Die Kohlenstoffröhrchen werden beispielsweise mithilfe eines Ethylen-CVD-Verfahrens aufgewachsen, wobei neben Ethylen, Argon oder Helium mit Wasserstoff und Wasserdampf verwendet werden. Der Abscheideprozess kann innerhalb von 10 Minuten erfolgen. Bei dem CVD-Abscheideverfahren wird beispielsweise ein Quarzofen mit einem Durchmesser von 50 cm oder größer und einer Heizzone mit einer Länge von 100 cm verwendet. Wasserdampf wird über eine Befeuchtungsstation in Form eines Gasflusses zugeführt. Reines Argon (99,99%) oder reines Helium (99,99%) mit 40% Wasserstoff (99,99%) mit einem Gasfluss von 1000 cm³/min wird als Gasatmosphäre für den CVD-Prozess unter Zuführung von Wasserdampf verwendet. Das CVD-Abscheideverfahren kann bei einer Temperatur von 750°C mit einem Ethylenfluss von 10 bis 150 cm³/min und einer Wasserkonzentration zwischen 20 und 500 ppm während einer Abscheidezeit von 10 min durchgeführt werden. Als Katalysator kann eine Schicht aus Aluminiumoxid mit einer Dicke von 10 nm und Eisen mit einer Dicke von 1 nm auf einem Siliziumwafer mit einer Siliziumoxidschicht mit einer Dicke von 1 nm bis 1000 nm durchgeführt werden.
Anstelle des beschriebenen Verfahrens können auch andere Verfahren verwendet werden, mit denen ein Kontakt 4 in Form eines Bündels von Kohlenstofffasern, insbesondere von Kohlenstoffröhrchen ausgebildet wird. Die Kontakte 4 können auch mit anderen Materialien hergestellt werden, die elektrisch leitend sind und mithilfe von Abscheideverfahren hergestellt werden können.
Nach der Ausbildung der Kontakte 4 werden mindestens die Kontakte 4 mit einer zweiten Isolationsschicht 5 bedeckt, wie in 1C dargestellt ist. Als zweite Isolationsschicht 5 können z. B. Siliziumoxid oder Siliziumnitrid verwendet werden. Dabei kann die zweite Isolationsschicht 5 direkt nur auf die Kontakte 4 aufgebracht werden. In einer anderen Ausführungsform wird die zweite Isolationsschicht 5 flächig auf die Oberflächen der Kontakte 4 und die Isolationsschicht 2 aufgebracht. Anschließend wird die zweite Isolationsschicht 5 von der Oberfläche der Isolationsschicht 2 wieder entfernt, wobei eine Randfläche mit einer Mantelschicht um die Kontakte 4 stehen bleibt. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann auch die Isolationsschicht 2 weiterhin von der zweiten Isolationsschicht 5 bedeckt bleiben.
In einem weiteren Verfahrensschritt, dessen Ergebnis in 1D dargestellt ist, werden die Zwischenräume zwischen den Kontakten 4 mit einer Schicht 6 aufgefüllt. Die Schicht 6 kann aus verschiedenen Materialien, beispielsweise aus einem Halbleitermaterial ausgebildet sein. In einer Ausführungsform kann die Schicht 6 in Form von Silizium ausgebildet sein. Silizium wird bei Temperaturen von 750–800°C abgeschieden. Mit einem Silanfluss (SiH4) von 70 sccm bei 100 mTorr Prozessdruck ergibt sich eine Abscheiderate von 120 nm/h. Abhängig von der verwendeten Ausführung des Verfahrens können die Kontakte 4 auch mit der abgeschiedenen Schicht 6 überdeckt werden und anschließend die Kontakte 4 über einen Abtrageprozess wieder im oberen Endbereich freigelegt werden, wobei die Oberfläche der Schicht 6 als ebene Fläche ausgebildet wird. Dabei können CMP-Polierverfahren oder Nassätzverfahren eingesetzt werden. Die Qualität des Halbleitermaterials kann durch eine Temperaturbehandlung im Bereich von 1000–1200°C weiter verbessert werden.
Anschließend kann die Schicht 6 mit den Durchkontaktierungen in Form der Kontakte 4, wie in 1D dargestellt ist, für verschiedenste weitere Prozesse und/oder Anwendungen verwendet werden.
In einer Ausführungsform, wie in 1E dargestellt ist, werden in die Schicht 6 elektrische Schaltungen 7 ein- oder aufgebracht, die elektrisch mit den Kontakten 4 verbunden werden. Die elektrischen Schaltungen können verschiedenster Art sein und beispielsweise integrierte Schaltungen oder Speicherschaltungen, insbesondere DRAM-Speicherschaltungen oder Flash-Speicherschaltungen darstellen. Die Speicherschaltungen können auch auf Spineffekten (MRAM) basieren oder Phasenumwandlungen (PCRAM) oder resistive Komponenten (CBRAM, Oxide) zur Datenspeicherung und Datenbearbeitung benützen. Die elektrischen Schaltungen 7 können auch als einfache elektrische Leitungen beispielsweise zum Einsatz bei Sensoren oder mikromechanischen Anwendungen, insbesondere bei nanomechanischen Anwendungen ausgebildet sein. Die Schaltungen 7 können durch Kontaktleitungen 23, die auf der Oberseite der Schicht 6 aufgebracht und/oder in die Schicht 6 eingebracht sind, mit den Kontakten 4 elektrisch leitend verbunden sein. In den 1E und 1F ist der obere Bereich der Schicht 6 schraffiert dargestellt, um eine weitere Prozessierung der Schicht 6 darzustellen, die für die Herstellung der elektrischen Schaltung 7 erforderlich ist.
In einem weiteren Verfahrensschritt können das Substrat 1 und die Isolationsschicht 2 entfernt werden, wie in 1F dargestellt ist. Zum Entfernen des Substrates 1 und/oder der Isolationsschicht 2 können bekannte Verfahren, wie z. B. CMP-Polierverfahren, Nassätzverfahren, Wasserstrahlspalten oder Abschleifverfahren, eingesetzt werden.
Die 2A bis 2E zeigen ein weiteres Verfahren zur Ausbildung einer Schicht 6 mit wenigstens einer Durchkontaktie rung. Bei 2A ist ein Substrat 1 mit einer Isolationsschicht 2 dargestellt. Die Isolationsschicht 2 bedeckt die Oberfläche des Substrates 1. Die Isolationsschicht 2 kann in Form eines Oxids, beispielsweise eines Siliziumoxids, ausgebildet sein. Auf der Isolationsschicht 2 ist eine weitere Schicht 8 aufgebracht. Die weitere Schicht 8 ist mit Ausnehmungen 9 versehen, in denen Katalysatorschichten 10 eingefüllt sind. Die Katalysatorschicht 10 weist im allgemeinen eine geringere Dicke als die weitere Schicht 8 auf. Bei der Ausbildung der weiteren Schicht 8 in Form von Silizium können die Ausnehmungen 9 mithilfe eines fotolithografischen Maskierungsprozesses und einem anschließenden Ätzprozess ausgebildet werden. Dabei wird die weitere Schicht 8 bis zur Oberfläche der Isolationsschicht 2 entfernt. Die Katalysatorschichten 10 können beispielsweise kreisförmig oder rechteckförmig ausgebildet sein und eine Breite oder einen Durchmesser zwischen 10 nm und 100 μm aufweisen. Als Material für die Katalysatorflächen 10 können beispielsweise Nickel, Eisen oder Kobalt verwendet werden. Die Katalysatormaterialien können entweder direkt in die Ausnehmungen 9 abgeschieden werden oder mithilfe eines Lift-off-Verfahrens abgeschieden, strukturiert und als Katalysatorschichten 10 in die Ausnehmungen 9 eingelegt werden.
Die Isolationsschicht 2 kann eine Dicke zwischen 10 und 100 nm aufweisen. Ebenso kann die weitere Schicht 8 eine Dicke zwischen 10 und 200 nm aufweisen. Die Katalysatorschichten 10 können beispielsweise eine Dicke von 0,5 nm aufweisen und Nickel, Eisen oder Kobalt aufweisen.
In einem weiteren Verfahrensschritt werden auf den Katalysatorschichten 10 Bündel von Röhrchen aus Kohlenstoff aufgewachsen. Die Höhe der Bündel kann zwischen 1 und 500 μm, beispielsweise zwischen 1 und 100 μm liegen. Zur Abscheidung der Kohlenstoffröhrchen können verschiedene Verfahren eingesetzt werden, wobei der Kohlenstoff beispielsweise mithilfe von Ethylen als Kohlenstoffquelle und mit Wasserdampf, wie bei 1 beschrieben, abgeschieden wird. Als Ergebnis werden Kontakte 4 erhalten, wobei jeder Kontakt 4 aus einem Bündel von Kohlenstoffröhrchen ausgebildet ist, wie in 2B dargestellt ist.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Oberfläche der Kontakte 4 und die Oberfläche der weiteren Schicht 8 mit einer zweiten Isolationsschicht 5 bedeckt. Die zweite Isolationsschicht 5 kann beispielsweise aus Siliziumnitrid und/oder Siliziumoxid ausgebildet sein. Die abgeschiedene zweite Isolationsschicht 5 wird bis auf Mantelflächen 5 entfernt und dabei ein Teil der Oberfläche der weiteren Schicht 8 wieder freigelegt. Beispielsweise wird die gesamte Oberfläche der weiteren Schicht 8 bis auf die Grundfläche der Mantelflächen 5 freigelegt. Die zweite Isolationsschicht 5 kann beim Abtragen beispielsweise mithilfe von Rückätzverfahren wieder entfernt werden. Die weitere Schicht 8 kann auch aus einer kristallinen Siliziumschicht gebildet sein.
Anschließend wird eine Schicht 6 zwischen den Kontakten 4, d. h. zwischen den Mantelflächen 5 ausgebildet. Die Schicht 6 wird in einem Ausführungsbeispiel in Form einer epitaktisch abgeschiedenen Siliziumschicht ausgebildet, wobei ein Siliziumwachstum von 150 bis 300 nm/min erreicht werden kann. Das Silizium kann beispielsweise mit einem Niedrigtemperatur-Epitaxieverfahren abgeschieden werden, bei dem Silizium selektiv bei einem Ultrahochvakuum mit einem thermischen chemischen Gasabscheideverfahren abgeschieden wird. Dabei wird Disilan (Si₂H₆), Wasserstoffgas und Chlorgas bei einer Temperatur von 800°C zur Abscheidung in einem CVD-Reaktor eingesetzt. Epitaktische Schichten aus Silizium werden dabei erzeugt, wobei das Schichtwachstum bei bis zu 150 nm/min bei einer Temperatur von 800°C und einem Druck von 24 mTorr liegen kann. Dabei werden 10% Silan und Wasserstoff und Chlor mit einem minimalen Silizium:Chlor-Verhältnis von 1 verwendet. Eine bessere Selektivität mit Bezug auf Siliziumoxid und Siliziumnitrid wird mit dem beschriebenen Abscheideverfahren erreicht, wobei niedrige partiale Chlordrücke zur Sicherung der Selektivität ausreichen. Auf diese Weise kann die Schicht 6 in einer Ausführungsform als epitaktische Siliziumschicht ausgebildet werden. Anschließend werden auf und/oder in die Schicht 6 elektrische Schaltungen 7 eingebracht. Dieser Verfahrensstand ist in 2C dargestellt.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird das Substrat 1 und die Isolationsschicht 2 entfernt, beispielsweise durch ein Ätzverfahren. Auf diese Weise wird eine Bauelementschicht 13 erhalten. Mehrere Bauelementschichten 13 können übereinander angeordnet werden, wobei ein Stapel 14 von Bauelementschichten 13 erhalten werden kann, wie in 2E dargestellt ist. Die einzelnen Bauelementschichten 13 können mithilfe von Klebe- und/oder Bondverfahren elektrisch und mechanisch miteinander verbunden werden. Dabei werden beispielsweise die elektrischen Kontakte einer oder der verschiedenen Bauelementschichten 13 miteinander verbunden. Zudem können auch die elektrischen Schaltungen einer Bauelementschicht 13 oder mehrerer Bauelementschichten 13 miteinander elektrisch verbunden werden. Die Bauelementschichten 13 können identisch, aber auch unterschiedlich ausgebildet sein. Auf diese Weise kann ein Stapel 14 von Bauelementschichten 13 hergestellt werden. Die Kontakte 4 von verschiedenen Bauelementschichten 13 können über elektrische Schichten oder direkt miteinander verbunden sein. Der Bondvorgang kann sowohl zwischen Wafern, Dies (Plättchen) auf Wafern oder Dies (Plättchen) auf Dies (Plättchen) erfolgen.
Die 3A bis 3F zeigen ein drittes Verfahren zur Herstellung einer Schicht 6 mit einer Durchkontaktierung.
3A zeigt ein Substrat 1 mit einer Isolationsschicht 2 und einer weiteren Schicht 8 mit Ausnehmungen 9, in denen Katalysatorschichten 10 eingebracht sind. Die Anordnung wird gemäß 2A hergestellt.
Anschließend wird auf die Katalysatorschichten 10 ein Kontakt 4 aus Kohlenstofffasern, insbesondere Kohlenstoffröhrchen hergestellt. Der Kontakt 4 kann in Form eines Bündels bestehend aus einer Vielzahl von Kohlenstofffasern oder Kohlenstoffröhrchen ausgebildet sein. Die Kohlenstofffasern bzw. die Kohlenstoffröhrchen werden gemäß einem Verfahren, wie bereits zu 1 erläutert, hergestellt. Dieser Verfahrensstand ist in 3B dargestellt.
Anschließend wird in einem weiteren Verfahren Kohlenstoff pyrolytisch auf die Kontakte 4 in Form einer Kohlenstoffschicht 15 abgeschieden. Dabei werden die Kohlenstofffasern bzw. die Kohlenstoffröhrchen mit Kohlenstoff bedeckt. Beispielsweise können dabei Freiräume zwischen den Kohlenstoffasern oder Kohlenstoffröhrchen wenigstens teilweise oder vollständig aufgefüllt werden.
3C zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der 3B nach dem Abscheiden des pyrolytischen Kohlenstoffes, wobei ein Kontakt 4 in Form eines Bündels mit mehreren Kohlenstoffröhrchen 20 dargestellt ist, wobei Zwischenräume zwischen den Röhrchen mit pyrolytischem Kohlenstoff 15 aufgefüllt sind. Der pyrolytisch abgeschiedene Kohlenstoff verbessert die elektrische Leitfähigkeit und die mechanische Stabilität der Fasern. Dabei kann auch die weitere Schicht 8 mit einer pyrolytisch abgeschiedenen Kohlenstoffschicht 15 bedeckt sein. Die Kohlenstoffschicht 15 kann von der Oberfläche der weiteren Schicht 8 wieder entfernt werden. Zur Abscheidung des Kohlenstoffes wird ein Precursor, beispielsweise Methan oder Acetylen, verwendet, der bei einer Temperatur von beispielsweise 750°–1200°CC pyrolytisch zersetzt und in Form von Kohlenstoff abgeschieden wird. Der pyrolytisch abgeschiedene Kohlenstoff kann eine anisotrope Schichtstruktur mit einer hohen Dichte aufweisen, die laminar ausgebildet ist. Bei niedrigen Abscheidetemperaturen im Bereich von 750°C kommt es zu einer Schichtstruktur mit isotropen Charakter.
Die Kohlenstoffschicht 15 kann einer weiteren Ausführungsform zusätzlich mit Ladungsträgern dotiert werden. Die Dotierung kann während der pyrolytischen Abscheidung des Kohlenstoffes erfolgen oder nach der Abscheidung der Kohlenstoffschicht 15 durchgeführt werden. Zur Dotierung können beispielsweise Stickstoff, Phosphor, Arsen oder Bor verwendet werden.
Nach Aufbringung der Kohlenstoffschicht 15 wird eine zweite Isolationsschicht 5 aufgebracht. Die zweite Isolationsschicht 5 kann aus Siliziumnitrid oder Siliziumoxid bestehen. Dieser Verfahrensstand ist in 3D dargestellt.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Kohlenstoffschicht 15 von der Oberfläche der weiteren Schicht 8 entfernt und erst anschließend wird die zweite Isolationsschicht 5 aufgebracht. Die zweite Isolationsschicht 5 wird von der Oberfläche der weiteren Schicht 8 bis auf einen Ringbereich um die Kontakte 4 herum entfernt. Anschließend wird eine Schicht 6 aus einem Material, beispielsweise Silizium, zwischen den Kontakten 4 aufgebracht. Das Silizium kann beispielsweise mithilfe eines selektiven, epitaktischen Abscheideverfahrens abgeschieden werden. Anschließend werden elektrische Schaltungen 7 in bzw. auf die Schicht 6 aufgebracht. Die elektrischen Schaltungen 7 können über Kontaktleitungen 23, die in oder auf die Schicht 6 aufgebracht sind, mit den Kontakten 4 elektrisch leitend verbunden sein. Dieser Verfahrensstand ist in 3E dargestellt.
In einem weiteren Verfahrensschritt werden das Substrat 1 und die Isolationsschicht 2 entfernt. Auf diese Weise wird eine zweite Bauelementschicht 16 erhalten. Dieser Verfahrensstand ist in 3F dargestellt. Mithilfe von mehreren zweiten Bauelementschichten 16 können Stapel von zweiten Bauelementschichten 16 hergestellt werden, wie anhand des Stapel 14 der Bauelementschichten 13 zu 2E erläutert wurde.
4 zeigt ein viertes Verfahren zur Herstellung einer Schicht 6 mit Durchkontaktierungen 4. In 4A ist ein Substrat 1 dargestellt, das mit einer Isolationsschicht 2 bedeckt ist. Die Isolationsschicht 2 ist mit einer weiteren Schicht 8 bedeckt. Die weitere Schicht 8 ist mit einer Katalysatorschicht 10 bedeckt. Das Substrat 1 kann ein beliebiges Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer darstellen. Die Isolationsschicht 2, die auf dem Substrat 1 aufgebracht ist, kann beispielsweise aus Siliziumoxid ausgebildet sein. Die Isolationsschicht 2 weist eine Dicke zwischen 1 und 500 nm auf. Die weitere Schicht 8, die auf der Isolationsschicht 2 aufgebracht ist, kann aus Silizium bestehen und beispielsweise eine Dicke von 10 bis 200 nm aufweisen. Die Oberfläche der aus Silizium gebildeten weiteren Schicht 8 kann mit einer Siliziumoxidschicht bedeckt sein, deren Dicke im Bereich zwischen 0,5 und 4 nm liegt. Die auf der weiteren Schicht 8 aufgebrachte Katalysatorschicht 10 kann eine Dicke zwischen 0,2 und 3 nm, beispielsweise 0,5 nm aufweisen. Als Material für die Katalysatorschicht 10 kann beispielsweise Nickel, Eisen oder Kobalt verwendet werden.
Auf die Katalysatorschicht 10 wird mit dem oben beschriebenen Verfahren eine Kohlenstoffschicht 17 aus Kohlenstoffröhrchen 20 aufgewachsen. Die Kohlenstoffschicht 17 stellt einen Filz von Kohlenstoffröhrchen 20 dar. Anstelle der Kohlenstoffröhrchen 20 könnten auch Kohlenstofffasern verwendet werden. Die Kohlenstoffröhrchen 20 werden dabei auf der Katalysatorschicht 10 aufgewachsen und weisen eine Länge von bis zu 100 μm auf. Die Kohlenstoffröhrchen 20 sind dabei im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Katalysatorschicht 10 ausgerichtet. Dieser Verfahrensstand ist in 4B dargestellt, wobei anhand eines vergrößerten Ausschnittes die Kohlenstoffröhrchen 20 dargestellt sind. Das Aufwachsen der Schicht aus Kohlenstoffröhrchen erfolgt mit dem Verfahren, das anhand von 1 zur Abscheidung der Kontakte 4 aus Kohlenstoff beschrieben wurde. Die Kohlenstoffschicht 17 aus Kohlenstoffröhrchen 20 kann mit einem pyrolytischen Kohlenstoff 15 min destens teilweise bedeckt werden. In dem vergrößerten Ausschnitt der 4B ist die Schicht aus pyrolytisch abgeschiedenen Kohlenstoff 15 dargestellt, die die Zwischenräume zwischen den Kohlenstoffröhrchen 20 wenigstens teilweise auffüllt. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Zwischenräume auch vollständig mit pyrolytisch abgeschiedenen Kohlenstoff 15 aufgefüllt sein.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Kohlenstoffschicht 17 aus Kohlenstoffröhrchen 20 und pyrolytischem Kohlenstoff 15 in elektrische Kontakte 4 strukturiert, wie in 4C dargestellt ist. Zur Strukturierung können Hartmasken mit einem anisotropen Ätzprozess mit Wasserstoff, Sauerstoff oder Luft eingesetzt werden.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Beschichtung mit dem pyrolytischen Kohlenstoff 15 auch nach der Strukturierung der Kohlenstoffschicht 17 in Bündel von Kohlenstoffröhrchen 20 erfolgen.
Die Kontakte 4, die in Form von Bündeln von Kohlenstoffröhrchen 20 ausgebildet sind, werden anschließend mit einer zweiten Isolationsschicht 5 bedeckt. Die Isolationsschicht 5 und native Oxidschicht auf der Siliziumschicht 10 werden zwischen den Kontakt 4 auf der Siliziumschicht 10 vollständig durch Ätztechniken entfernt. Dabei kann eine Spacerätzung der Isolationsschicht zusammen mit einer nasschemischen Reinigung mit verdünnter Flusssäure verwendet werden. Daraufhin wird die Schicht 6 zwischen den Kontakten 4 ausgebildet. Dabei kann beispielsweise Silizium als epitaktische Siliziumschicht nach dem bereits oben beschriebenen Verfahren ausgebildet werden. Anschließend werden elektrische Schaltungen 7 in und/oder auf die Schicht 6 aufgebracht. Die elektrischen Schaltungen 7 können mit Kontaktleitungen 23 mit den Kontakten 4 elektrisch leitend verbunden werden. Dieser Verfahrensstand ist in 4D dargestellt.
In einem weiteren Prozessschritt werden das Substrat 1 und die Isolationsschicht 2 entfernt. Dieser Verfahrensstand ist in 4E dargestellt.
Aus der in 4E dargestellten vierten Bauelementschicht 24 können Stapel 14 von vierten Bauelementschichten 24 hergestellt werden, wie beispielsweise in 4F dargestellt ist. Die einzelnen Bauelementschichten 13 können mithilfe eines Bondverfahrens, beispielsweise eines Waferbondings miteinander elektrisch und mechanisch verbunden werden. Zudem können die elektrischen Schaltungen 7 der verschiedenen vierten Bauelementschichten 24 über die Kontakte 4 miteinander elektrisch leitend verbunden sein.
Die 5A bis 5G zeigen ein fünftes Verfahren zur Herstellung einer Schicht 6 mit Durchkontaktierungen 4. Zuerst wird ein Substrat 1 mit einer Katalysatorschicht 10 bereitgestellt, wie in 5A dargestellt ist. Das Substrat 1 kann in Form eines Trägerwafers mit einer 0,5–4 nm dicken oxidierten Siliziumoberfläche oder eines SOI-Wafers mit einer 10 nm bis 500 nm dicken isolierenden Zwischenschicht und mit einer 0,5–4 nm dicken oxidierten Siliziumoberfläche ausgebildet sein. Es können jedoch auch andere Materialien für die Ausbildung des Substrates verwendet werden. Die Katalysatorschicht 10 bedeckt die Oberfläche des Substrates 1 und kann beispielsweise Nickel, Eisen und/oder Kobalt aufweisen. Die Katalysatorschicht 10 kann eine Dicke zwischen 0,2 und 1 nm, beispielsweise 0,5 nm aufweisen.
In einem folgenden Prozessschritt wird eine Kohlenstoffschicht 17 aus Kohlenstoffröhrchen 20 auf die Katalysatorschicht 10 aufgewachsen, wie bereits in 4 erläutert. Die Kohlenstoffschicht 17 kann mit pyrolytischem Kohlenstoff 15 bedeckt, d. h. infiltriert werden, wie zu 4 ausgeführt. Auf diese Weise wird eine mechanische Stabilisierung der Kohlenstoffröhrchen 20 erreicht. Zudem kann der pyrolytische Kohlenstoff 15 während der Abscheidung oder nach der Abschei dung mithilfe einer Ionenimplantation oder einer in-situ Dotierung durch Zugabe von borhaltigen, phosphorhaltigen, arsenhaltigen oder stickstoffhaltigen Gasen dotiert werden. Dieser Verfahrensstand ist in 5B dargestellt.
Anschließend wird die Kohlenstoffschicht 17 aus Kohlenstoffröhrchen 20 in einzelne Kontakte 4 strukturiert, die Bündel von Kohlenstoffröhrchen 20 darstellen. Dazu werden beispielsweise Ätzmasken und anisotrope Ätzprozesse verwendet. Abhängig von der gewählten Ausführung kann die pyrolytische Kohlenstoffschicht 15 erst nach der Ausbildung der Kontakte 4 auf die Kontakte 4 abgeschieden werden, wobei auch eine Ionenimplantation oder andere Dotierungsverfahren durchgeführt werden können. Dieser Verfahrensstand ist in 5C dargestellt. Nach der Strukturierung der Kontakte 4 werden die Oberflächen der Kontakte 4 mit einer zweiten Isolationsschicht 5 bedeckt. Die zweite Isolationsschicht 5 kann aus Siliziumnitrid oder Siliziumoxid bestehen.
Dieser Verfahrensstand ist in 5D dargestellt. 5D zeigt eine Teilschicht 25, die in eine entsprechend ausgeformte zweite Teilschicht 26 mit einer Schicht 6 mit Kontaktausnehmungen 18 eingesteckt wird. Dieser Verfahrensstand ist in 5E dargestellt. Die zweite Teilschicht 26 umfasst ein zweites Substrat 19, das eine Schicht 6 mit bereits integrierten elektrischen Schaltungen 7 aufweist. In der Schicht 6 sind Kontaktausnehmungen 18 entsprechend der Geometrie und Anordnung der Kontakte 4 ausgebildet. Die Schicht 6 kann, wie bereits oben erläutert, aus Silizium oder anderen Materialien bestehen. Bei der Montage werden die Kontakte 4 in die Kontaktausnehmungen 18 eingefügt. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Kontakte 4 mit oder ohne eine zweite Isolationsschicht 5 in die Kontaktausnehmungen 18 eingeführt werden. Im Bereich der Kontaktausnehmungen 18 ist eine elektrisch leitende Schicht 30 auf dem zweiten Substrat 19 ausgebildet. Die leitende Schicht 30 ist direkt oder über ei ne Kontaktleitung 23 mit den elektrischen Schaltungen 7 elektrisch leitend verbunden.
Dieser Verfahrensstand ist in 5E dargestellt.
In einem weiteren Prozessschritt wird das Substrat 1 entfernt und eine Anordnung gemäß 5F erhalten. Hohlräume zwischen dem elektrischen Kontakt 4 und der Schicht 6 bzw. der zweiten Isolationsschicht 5 und der Schicht 6 können mithilfe eines flüssigen Isolationsmaterials 27, beispielsweise mit einem Polymer aufgefüllt werden. Anschließend kann das zweite Substrat 19 ebenfalls entfernt werden. Zudem kann ein oberer Bereich der Kontakte 4, auf dem die Katalysatorschicht 16 noch angeordnet ist, abgetragen werden. Auf diese Weise wird eine dritte Bauelementschicht 28 erhalten, wie in 5G dargestellt ist.
Die Kontakte 4 können in einem Reflow-Lötprozess mit dem Lot der leitenden Schicht 20 verbunden werden. Auf diese Weise wird der elektrische Kontakt zwischen den leitenden Schichten 20 und den Kontakten 4 verbessert.
Mit dem anhand der 5A bis 5G beschriebenen Verfahren ist es möglich, eine Schicht mit Durchkontaktierungen mit Kontakten 4 mit einem großen Aspektverhältnis zu erhalten, wobei die Kontakte 4 und die Schicht 6 mit den Kontaktausnehmungen 18 in verschiedenen Prozessen und unabhängig voneinander hergestellt werden können. Somit ist eine größere Flexibilität bei der Herstellung gegeben.
6 zeigt ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Schicht 6 mit einer Durchkontaktierung mit Kontakten 4, wobei eine Schicht 6 mit elektrischen Schaltungen 7 und mit Kontakten 4 gemäß einem der bereits beschriebenen Verfahren hergestellt wird. Anschließend werden in einem folgenden Prozessschritt die Kontakte 4 entfernt und zweite Kontaktausnehmungen 22 erhalten. Bei der Ausbildung der Kontakte 4 in Form von Bündeln von Kohlenstoffröhrchen können die Bündel von Kohlenstoffröhrchen mithilfe von Sauerstoffplasma oder Wasserstoffplasma entfernt werden. Dieser Verfahrensstand ist in 6A dargestellt. Zur Vereinfachung des Verfahrens wird auf die Kontakte 4 vor der Aufbringung der zweiten Isolationsschicht 5 eine weitere leitfähige Beschichtung 29 aus einer Tantalschicht und/oder einer Tantalnitridschicht aufgebracht. Es können auch andere hochschmelzende, leitfähige Materialien aufgebracht werden. Daraufhin wird auf eine Unterseite der Schicht 6 eine elektrisch leitfähige Rückplatte 21 aufgebracht, die beispielsweise aus Metall wie z. B. aus Titan oder Titannitrid ausgebildet ist.
In der Schicht 6 sind bereits die elektrischen Schaltungen 7 eingebracht. Auf diese Weise wird eine Schicht 6 mit elektrischen Schaltungen 7 und zweiten Kontaktausnehmungen 22 erhalten.
In einem weiteren Prozessschritt werden die zweiten Kontaktausnehmungen 22 mit einem elektrischen Material, beispielsweise mit Kupfer mithilfe eines galvanischen Verfahrens aufgefüllt. Auf diese Weise wird eine Schicht 6 mit Kontakten 4 erhalten, wie in 6B dargestellt ist. Die Kontakte 4 werden über Kontaktleitungen 23 mit den elektrischen Schaltungen 7 verbunden.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform können mehrere Schichten in Form eines Stapels aufeinander angeordnet werden. Diese Ausführung ist in 6C dargestellt. 6D zeigt den Stapel mit aufgefüllten zweiten Kontaktausnehmungen 22, die elektrische Kontakte 4 darstellen.
7A zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der als Substrat 1 Silizium verwendet wird, auf dem eine Silizium-Germanium-Schicht und darauf wieder eine Siliziumschicht angeordnet ist, die der Schicht 8 entspricht. Die Siliziumschicht ist epitaktisch auf die Silizium-Germanium-Schicht aufgewachsen. Die Silizium-Germanium-Schicht stellt eine Trennschicht dar. Auf diese Weise kann eine kostengünstige Struktur anstelle eines SOI-Substrates bereitgestellt werden. Abhängig von der verwendeten Ausführungsform können auch andere Strukturen eingesetzt werden, bei denen Silizium epitaktisch aufgewachsen werden kann. Nach dem Aufbringen der Kontakte 4, wie in den vorhergehenden Figuren erläutert, wird Silizium epitaktisch auf die Siliziumschicht abgeschieden. Auf diese Weise wird eine epitaktische Siliziumschicht mit Kontaktierungen 4 erhalten, die ein hohes Aspektverhältnis aufweisen. Die Silizium-Germanium-Schicht kann eine Dicke zwischen 10 und 100 nm aufweisen.
7B zeigt, ein Substrat mit einer Silizium, einer SiGe und einer Siliziumschicht, wobei Katalysatorschichten 10 auf der SiGe-Schicht aufgebracht sind, wobei auf den Katalysatorschichten 10 Kontakte 4 aufgewachsen sind, insbesondere aus Kohlenstoffröhrchen, und wobei zwischen den Kontakten 4 eine Schicht 6 ausgebildet ist. Die Kohlenstoffröhrchen können auch mit pyrolytisch abgeschiedenen Kohlenstoff bedeckt und infiltriert sein. Die Silizium-Germanium-Schicht kann mithilfe eines Nassätzverfahren dann selektiv zu den Siliziumschichten aufgelöst werden. Dadurch wird eine dünne Siliziumschicht mit Durchkontaktierungen 4 erhalten.

1: Substrat
2: Isolationsschicht
3: Grundflächen
4: Kontakt
5: Zweite Isolationsschicht
6: Schicht
7: Elektrische Schaltung
8: Weitere Schicht
9: Ausnehmung
10: Katalysatorschicht
11: Dritte Isolationsschicht
12: Bauelementschicht
13: Stapel
14: Kohlenstoffschicht
15: Zweite Bauelementschicht
16: Schicht aus Kohlenstoffröhrchen
17: Kontaktausnehmung
18: Zweites Substrat
19: Leitende Schicht
20: Rückplatte
21: Zweite Kontaktausnehmung
22: Kontaktleitung
23: Vierte Bauelementschicht
24: Teilschicht
25: Zweite Teilschicht
26: Isolationsmaterial
27: Dritte Bauelementschicht
28: Weitere Beschichtung

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Durchkontaktierung in einer Schicht, wobei auf einem Substrat mindestens ein Kontakt aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet wird, wobei anschließend die Schicht auf das Substrat bis zu einer festgelegten Höhe des Kontaktes aufgebracht, wobei durch den Kontakt eine elektrisch leitende Durchkontaktierung in der Schicht hergestellt wird, die von einer Seite der Schicht bis zur gegenüber liegenden Seite geführt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei auf oder in der Schicht elektrische Schaltungen ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Kontakt wenigstens teilweise aus Kohlenstoff hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Kontakt aus Kohlenstofffasern hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Kontakt in Form eines Bündels von Kohlenstofffasern abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei als Kohlenstofffaser ein Kohlenstoffröhrchen ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Katalysatormaterial zum Abscheiden des Kohlenstoffs in einer festgelegten Fläche auf dem Substrat aufgebracht wird, wobei mit dem Katalysatormaterial der Kohlenstoff abgeschieden wird und der Kontakt hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Schicht aus einem Halbleitermaterial abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Schicht aus Silizium gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Silizium epitaktisch abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Schicht mit einer Dicke aufgebracht wird, die größer ist als die Höhe des Kontaktes, und wobei anschließend die Schicht bis zu einem oberen Ende des Kontaktes wieder abgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei auf das Substrat eine Siliziumoxidschicht aufgebracht wird, wobei auf die Siliziumoxidschicht eine Siliziumschicht aufgebracht wird, wobei in die Siliziumschicht eine Ausnehmung für den Kontakt eingebracht wird, die bis zu der vergrabenen Siliziumoxidschicht reicht, wobei in die Ausnehmung ein Katalysatormaterial zum Abscheiden des Kohlenstoffs eingebracht wird, und wobei auf das Katalysatormaterial Kohlenstoffröhrchen abgeschieden werden und der Kontakt hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12, wobei die Siliziumoxidschicht in einer Dicke von 1 bis 500 nm abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei die Siliziumschicht mit einer Dicke zwischen 10 und 200 nm abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei als Katalysator wenigstens eines der Materialien aus der Gruppe Nickel, Eisen oder Kobalt abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei zur Isolation des Kontaktes eine Isolationsschicht auf das Substrat und den Kontakt abgeschieden wird, wobei anschließend die Isolationsschicht von der Oberfläche des Substrates bis auf eine Mantelfläche, die den Kontakt umgibt, entfernt wird, und wobei der Kontakt mit dem Isolationsmaterial bedeckt bleibt.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Isolationsschicht aus Siliziumnitrid oder Siliziumoxid gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Kontakt aus Kohlenstoffröhrchen gebildet wird, und wobei die Kohlenstoffröhrchen mithilfe von Ethylen und Wasserdampf abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der Kontakt eine Höhe von 1 bis 500 μm aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei der Kontakt einen Durchmesser von 10 nm bis 100 μm aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei der Kontakt aus Kohlenstoffröhrchen gebildet wird, und wobei der Kohlenstoff mit einem mittels Pyrolyse abgeschiedenen Kohlenstoff bedeckt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei der Kontakt aus Kohlenstoff gebildet wird, und wobei der Kohlenstoff mit Ladungsträgern dotiert wird.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 21, wobei der mit Pyrolyse abgeschiedene Kohlenstoff dotiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine elektrisch leitende Schicht aus Kohlenstofffasern auf dem Substrat ausgebildet wird, wobei die elektrisch leitende Schicht in einzelne Kontakte strukturiert wird, und wobei die Kontakte mit einer Isolationsschicht bedeckt werden.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei die elektrisch leitende Schicht aus Kohlenstofffasern vor dem Strukturieren in Kontakte mit pyrolytisch abgeschiedenem Kohlenstoff infiltriert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 oder 25, wobei die Kohlenstofffasern in Form von Kohlenstoffröhrchen ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei eine Schicht in Form einer Isolationsschicht mit wenigstens einer Kontaktausnehmung bereitgestellt wird, wobei die Isolationsschicht auf das Substrat aufgelegt wird, wobei der Kontakt in die Kontaktausnehmung eingelegt wird, und wobei ein Zwischenraum zwischen dem Kontakt und der Isolationsschicht mit einem Material aufgefüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei die Isolationsschicht auf einem Träger ausgebildet ist, wobei nach dem Verbinden der Isolationsschicht mit dem Substrat der Träger entfernt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 oder 28, wobei der Zwischenraum mit einem Polymer aufgefüllt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 29, wobei in/oder auf der Isolationsschicht eine elektrische Schaltung ausgebildet wird, die elektrisch leitend mit wenigstens einem der Kontakte verbunden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 30, wobei der Kontakt als Opferkontakt verwendet wird, wobei der Kontakt nach der Ausbildung der isolierenden Schicht entfernt wird und eine Kontaktausnehmungen erhalten wird, wobei die Kontaktausnehmung mit einem leitenden Material gefüllt wird und ein zweiter elektrischer Kontakt erhalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 31, wobei der Kontakt mit einer Tantal/Tantalnitrid-Schicht bedeckt wird und anschließend die Isolationsschicht auf die Tantal/Tantalnitrid-Schicht aufgebracht wird.
Vorrichtung mit einem Substrat (1) mit einem Kontakt (4) aus einem Bündel aus Kohlenstofffasern, wobei das Bündel in einer Schicht (6) als Durchkontaktierung eingebettet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei das Bündel (4) einen Durchmesser kleiner als 100 μm aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 oder 34, wobei mehrere Schichten (6) mit Durchkontaktierungen (4) in Form eines Stapels (14) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 35, wobei die Kohlenstofffasern mit Fremdatomen dotiert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 36, wobei die Kohlenstofffasern (20) in Form von Kohlenstoffröhrchen ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 37, wobei die Kohlenstofffasern (20) mit Kohlenstoff (15), der mittels einer Pyrolyse erzeugt wird, wenigstens teilweise bedeckt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 38, wobei Zwischenräume zwischen den Kohlenstofffasern (20) mit dem pyrolytisch abgeschiedenen Kohlenstoff (15) gefüllt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 39, wobei die Vorrichtung als Teil einer elektronischen Schaltung (7) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 40, wobei die Vorrichtung als Teil einer Speicherschaltung (7) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 41, wobei die isolierende Schicht (5) in Form einer Mantelschicht (5) ausgebildet ist, die das Bündel (4) umgibt, wobei die Mantelschicht (5) von einer Schicht (6) aus abgeschiedenem Silizium umgeben ist.
Vorrichtung nach Anspruch 42, wobei das Silizium als epitaktisch abgeschiedenes Silizium ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 43, wobei das Bündel (4) eine Höhe zwischen 1 μm und 100 μm aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 44, wobei das Bündel (4) einen Durchmesser von 10 nm bis 100 μm aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 45, wobei mehrere Schichten (6) mit Kontakten (4) als Durchkontaktierungen vorgesehen sind, wobei die mehreren Schichten (6) mit einer Bondverbindung mechanisch miteinander verbunden sind und wobei die Kontakte (4) der Schichten (6) elektrisch miteinander verbunden sind.