TW201139263A

TW201139263A - Methods for passivating a carbonic nanolayer

Info

Publication number: TW201139263A
Application number: TW099136338A
Authority: TW
Inventors: Thomas Rueckes; H Montgomery Manning; Rahul Sen
Original assignee: Nantero Inc
Priority date: 2009-10-23
Filing date: 2010-10-25
Publication date: 2011-11-16
Also published as: US20110163290A1; WO2011050331A3; WO2011050331A2; TWI527753B; US8551806B2

Description

201139263 發明說明：【發明所屬之技術領域】。本發明係關於含碳奈米層，且更特別地係關於純化含厌’丁、米層的方纟如以避免或者不然限制其它材料侵钮或貫穿此些含碳奈米層。【相關申請案之交互參照】本申請案主張以下美國專利申請案益’其内容在此以弓丨用的方式併入本文：早申叫日的權方法?奈ί管織物層的密度來鈍化奈米管織物層的 ^ (美國專利申請案第61/254,588號），2009年1〇月23 曰提出申請；專利犧牲材料來鈍化奈求管織物層的方法（美國專利=晴案第61/254,585號），2_年1G月23日提出申請；經由使用非犧牲材料來鈍化奈米管織物層 =專利中請案第6膽，596號），2_年1M23日提^ 。月，以及、呈由使用奈米觀(Nanoscopic)顆粒來鈍化奈米管織物曰的方法（美國專利申請案第61/254,599號），2〇〇9年10 月23日提出申請。干本申請案同樣地相關於以下美國專利案，其係可被受本^本申請案的受讓人，其係並且在此則丨用的方式併入質物與膜薄管米太不方的4 法第案請申利專國

S 201139263 6,835,591號），2002年4月23曰提出申請；使用事先形成奈米管來製造碳奈米管薄膜、層、織物、帶狀物、兀件與物品的方法（美國專利第7,335,395號）， 2003年1月13日提出申請；用來形成尚純度奈米管薄膜的可旋塗液體（美國專利申請案第7,375:369號）’ 2_年6月3日提出申請。本申請案係關於以下專利申請案，其係被受讓給本申請案的受讓人，其係並且以引用的方式併入本文：用來製造碳奈米管薄膜、層、織物、帶狀物、元件與物品的方法（美國專利申請案第1〇/341〇〇5號），2〇〇3年1 月13曰提出申請；高純度奈米管織物與薄臈（美國專利申請案第 10/860,332號）’ 2004年6月3曰提出申請；兩埏點奈米管裝置與系統及其製造方法（美國專利申請案第11/280,786號）’ 2005年11月15日提出申請；具有可s周整導電率的奈米管物品與其製造方法（美國專利申請案第11/398,126號），2006年4月5曰提出申請；非揮發性奈米管二極體與使用其的非揮發性奈米管方塊與系統及其製造方法（美國專利申請案第11/835,651 號），2007年8月8日提出申請；具有可縮放兩端點奈米管切換器的非揮發電阻性記憶體（美國專利申請案第11/835,612號），2〇〇7年8月8曰提出申請；非揮發性奈米管二極體與使用其的非揮發性奈米管方 201139263 塊與系統及其製造方法（美國專利申請案第11/835,856 號）’ 2007年8月8曰提出申請；記憶體元件與交又點切換器及其使用非揮發性奈米管方塊的陣列（美國專利申請案第12/511，779號），2〇〇9年7 月29曰提出申請；非揮發性奈米管二極體與使用其的非揮發性奈米管方塊與系統及其製造方法（美國專利申請案第12/273,8〇7 號）’ 2008年11月19日提出申請； ’ 包含混合奈米觀顆粒與碳奈米管的改善切換材料以及製造與使用其的方法（美國專利申請案第12/274,〇33號）， 2008年11月19日提出申請；用於控制奈米管織物層與薄膜内密度、多孔率與/或間隙尺寸的方法（美國專利申請案第61/3〇4,〇45號），2〇1〇年2月12曰提出申請；用於減少奈米管層與薄膜内間隙與空隙的方法（美國專利申請案第61/350,263號）’2010年6月17日提出申請。【先前技術】在遍及本說明書之相關技術的任何討論絕不應該被視為承認此技術廣為人知或形成部份一般普遍的知識於該領域中。含碳奈米層在商用電子内提供複數種用途。例如，以奈米管為主的切換裝置可被使用當作非揮發性記憶體裝置，其係被組合以形成邏輯裝置並且被使用以形成類比電

S 201139263 路元件’譬如但不限於程式化供電器。特別是，以為主的場效電晶體以及可其係在電子系統内變得逐點奈米管為主的切換裝置，憶體陣列、微處理器、以及具有吸引力--譬如但不限於記雜度與密度上會持續增加，、PpGAs—且此些裝置陣列在複需求。 &產生對越來越小各別裝置的當以更小規格含碳奈米此些裝置之改善可製造性二為主的裝置的需求增加時，制或者不然避免沈積或者=求則會增加。特別是，將限層上面或旁邊之材料形成在相當低或窄含碳奈米增加。打之製程研發的需求則會【發明内容】本發明係關於含碳奈米層的鈍化。山特別疋本如明供以含碳奈米層為主的裝置。以人叙奈米層為主的裝置包含含碳奈米層，該含碳奈米層包^ 複數個碳結構並具有第一側與第二側。含碳奈米層進一步包含材料層。含碳奈米層與材料層具有實質平行的縱向軸。而且，含碳奈米層的密度係被選擇，以限制材料層侵蝕該含碳奈米層。本發明亦提供一種形成以含碳奈米層為主之農置的方法。該方法包含首先形成一含碳奈米層，此含碳奈米層包含複數個碳結構。該方法進一步包含將充填劑材料形成在含碳奈米層上’以致於該充填劑材料能夠貫穿含碳奈米 201139263 層’以形成阻障物層。該方 :於含碳奈米層與第二材料層能:具包有含二法米層為，的裝置的方觀顆粒於液體媒介中，以反、、。構與第—體積的奈米含將該施加溶液沈積在第:成材施料=。該1 法進一步包進-步包含沈積第與合。該方法層能夠具有實質平行的縱向軸。、。成物層與第二材料含第^m以。本奈米管切換裝置包 (individual , f # ^ , ^ ^ 兀件，且该奈米管織物層的第二側電性耦合到第一傳導7L件。該奈米管織物層之密度係被選擇，以夠限制第-傳導元件與第二傳導元件之至少其巾 ς 該奈米管織物層。仪蝕根據本發明一種態樣，含碳奈米層的密度係被選擇，以便能夠限制其它材料層的侵钮。根據本發明的另一態樣，在製造製程内’可使用一犧牲材料’以形成一阻障物層於含碳奈米層内。、/艮據本發明另一態樣，可使用一非犧牲充填物材料，以形成一阻障物層於含碳奈米層内。

S 8 201139263 根據本發明另一態樣，奈米觀顆粒可混合碳結構，以形成合成物含碳奈米層材料。根據本發明另-態樣，—充填物材料係由鱗石夕玻璃 (PSG)氧化物、非晶形破、二氡化碎叫或氣化石夕 (SiN)所組成。根據本發明另-態樣，多孔介質（譬如二氧化石夕氣凝膠或多孔矽土）會被使用當作充填物材料。根據本發明另-態樣，含碳奈米層係由碳奈米管所組成。根據本發明另一態樣，含碳奈米層係由巴克球 (buckyball)所組成。根據本發明另一態樣，含碳奈米層係由石墨烯薄片所組成。根據本發明另一態樣’含碳奈米層係由奈米觀石墨斑點所組成。本發明的其它特徵與優點將從相關於附圖而提供如丁的隨後發明說明變得明顯可見。【實施方式】本發明包括含碳奈米層的鈍化。誠如將在本發明以下討論中所顯示的，含破奈米層可被鈍化--其係以可避免咬者不然限制另一材料層之侵蝕的此方式被形成或準備―以複數種方式。其它材料層包括傳導材料，但不限於嫣（W)、銅（Cu)、以及鉑（PT)、或譬如塑膠的非傳導性材料層。 201139263 在本發明内’含碳奈米層會被定義為包含具有離域電子之低維度碳結構的材料層。應該注意的是，當在本發明内的許多實例把含碳奈米層使用當作示範性含碳奈米層時，本發明的方法則不限於這點中，事實上，如以上所說明，含碳奈米層可包含具有離域電子的任何低維度碳結構。此些碳結構包括但不限於單壁與多壁碳奈米管（或其部份）、官能化碳奈米管、氧化的碳奈米管、巴克球、石墨烯薄片、奈米觀石墨斑點與石墨氧化物。入f本，明的一些態樣中’含碳奈米層可藉由調整被包 s在奈米官織物層之碳結構（譬如，但不限於碳奈米管、，克奈米觀石墨斑點）的-或更多特徵(例如’長度、八山）來&加δ亥層密度而被鈍化。此被增加的密度限 =3石厌不米層的多孔率’從而限制另一材料層可貫穿的深度0 適當之處的話作用，犧牲材料可被，以允許含碳奈米層起 =:r換功能的此種方二物被沈積在含碳奈米層内。在此種方式中，阻障物層會 201139263 被形成在多孔含碳奈米層内，其係可避免相鄰的材料層完全貫穿含碳奈米層。在本發明的另一態樣中，含碳奈米層會被形成，其係包含第一複數個碳結構與第二複數個奈米觀顆粒。第二複數個奈米觀顆粒用來限制含碳奈米層的多孔率，因而限制相鄰材料層侵#含碳奈米層。奈米觀顆粒會以不會不利影響含碳奈米層切換操作的此種方式被選出並結合該些碳結構。這些態樣的每一個將根據附圖被說明於以下部份。以引用方式併入於此之Bertin等人所提出的美國專利申請案第11/280,786號，其係教導此兩端點奈米管切換褒置的製造。誠如Bertin所教導，兩端點切換裝置包括第— 與第二傳導端點以及奈米管物品（亦即是，形成含碳奈米層的碳奈米管元件網路）。奈米管物品交疊第一與第二傳導端點之每一個的一部份。在Bertin所說明的至少一些實施例中，奈米管物品係為沈積在第一傳導端點上的奈米管織 =層。在此些實施例中，第二傳導端點會被沈積在奈米管織物層上，以形成具有奈米管織物層實質在第一盥 : 道— /、币一 1寻等π件之間的三層裝置。

Berin進一步說明用來調整在複數個非揮發性電阻狀 ^之間奈㈣織物層電限率的方法。在至少—個實施例，電刺激會被施加到第一與第二傳導元件的至少其中— 以便使m過該奈♦管織物層。藉由仔細控制在— 寻定組預定參數内的這些電刺激（如在u謂，傷中由 201139263 所㈣）’奈米"物層的電阻率可被重複爽擠於相 w電阻狀態與相當低電阻狀態之^在特定實施例中，足些向與低電阻狀態可被使用來儲存數位位元資料（亦即，邏輯、、1〃或邏輯、、0，，）。禾i圖顯示與太半您+τϊ抬壯祖.....w〜衣直顆似的第一兩端點 :^切換裝置100。在特定實施例中 Π;!:;厚LT')會被沈積在第-傳導元件二織物層130上。如第〗一傳導疋件120會被沈積在奈米管施力；，3傳以所描述’當第二傳導元件12〇被 B0。美本上120可部份渗入多孔奈米管織物層 =罙，，此些貫穿對兩端._管=:3 並沒有問題或有害。亦^裝置100而吕入多孔奈米管織物層13G-^第:傳導元件12G部份滲夠厚到能夠避免第—傳導杜夺候，不米管織物層130會足間的短路。傳^件⑽與第二傳衫件U0之 ^ ^ ,；； ?：；裝置200 (如第2圖所扣、+，、 ^ 啕為點奈未管七格來製造的切換裝置。在係思圖顯示以明顯較巧物層230會被沈積在第_操作中’（厚度了2)奈米管二傳導元㈣會被沈積二在第二操作中，圖所摇述的兩端點奈求管切換層咖上。當用，會被部份滲人多孔奈米傳導兀件2 乂奶層23〇。不過，在特定實 201139263 中，由於奈米管織物層230相當可實質全面地貫穿經過多孔以第二傳導元件220 第-傳料件與第二層跡以有效地在在一個非限制性實例中，T 7=之間形成短路電路。度）大約_随，同時T2 (太米管織物層130的厚約20,在另一非限制性實; 的是，雖然當兩端點奈米管切換梦2大、勺5賺。應該注意實施時，這些示範性厚度;=置以逐漸更小的規格來此製造問題卻不限於這些維二明但是因子包括但不限於奈米管織物；：；;物層，深度。此些蓋傳導層的方法以及被使用來形成覆“ 積覆如在先前討論中所描述的，第2 =、；4 管切換器的物理維度會減少時的潛在心:== 為多孔性，其係並且易受沈積在、我物係影響。再者，在此些切換I置内太；4的貝穿所係：藉由特定㈣、氣體或污染二=物反應--譬如但不限於氟盘氣：:/了，它污染材料起奈米管内各別碳奈米而破作參數退化。再者，在不希望受到理層:: 端:= 刀換裝置内’藉由周圍裝置二= 疋件的奈米層級運動令人希望地仍維持不受阻礙。“未吕同樣地，本發明特定實施例提供一種兩端點奈来管切 201139263 換製造的方法，其係提供相鄰或在奈米管織物層内的物理阻障物（或鈍化層），以致於能夠使相鄰材料層以及其它污染物免於貫穿奈米管織物層。本發明的特定實施例可進一步有利地提供本方法，而不會干擾或者不然不利地影響奈米管織物層的切換操作。在本發明方法内，奈米管織物層可被形成在基板元件上。該方法包括但不限於奈米管織物的旋塗（其中奈米管溶液會被沈積在基板上，該基板隨後會被旋轉，以將該些溶液均勻分佈於該基板表面）、喷霧塗佈（其中，複數個奈米官會被懸置在隨後分佈於基板上的氣溶膠液體内）以及原地生長（其中，薄催化劑層首先會被沈積在基板上，並 k後被使用來形成奈米管）。（例如見Ward等人所提出的美國專利申請案第7,335,395號，其係在此以引用方式併入本文）Sen等人的美國專利申請案第7,375,369號以及美國專利申請案第2006/0204427號，其兩者在此皆以引的方式併入本文，其係教導非常適合將奈米管織物層形成在基板元件上的奈米管溶液。同樣應s亥注意的是，雖然在本發明内的圖式（以及那些圖式的附加說明）描述實質垂直定位的兩端點奈米管切換裝置--亦即，奈米管織物層放置在第一傳導元件以下與第二傳導元件以上之間一但是本發明方法並不限於這點上。當然，如在所合併參考案中所說明（最顯著地，Bertin等人: 美國專利申請案第11/835,651號，其係以引用方式併入本文），兩端點奈米管切換裝置可被形成在複數個定位内，包 201139263 括但不限於垂直、水平兩維度（ + _的㈣更多電極元件接觸)㈣置在一或更多彈性(flexible)電極、’、並且破配者將明瞭，本發明的方法(如以二 =請該技術垂直兩端點切換裝置所說明）可被應用在於實質種來架構的兩端點奈米管切換裝置f 乂二疋位任一同樣應触;S較，_本發工，說明)說明兩端點奈米管切換些本發明祕化方法，但是树_ 固内際上’本發明鈍化方法可直接應❹Ux複靜實 _應器、以含碳奈;:=:==米層碳奈米層為主的邏輯裝置。 P以含再者，此些以含碳奈求層為主的裝置包含具有碳結構-譬如但不限於單壁與多壁碳夺米 :(或其相）、官能化碳奈米管、氧化的碳奈米管、巴^ 玉、石墨烯薄片、奈米觀石墨斑點與石墨氧化物。级由使用》辰岔織物層的純化在本發明的一種態樣中，含碳奈米層可藉由增加内碳結構的密度而被純化，譬如藉由調整被包含在含= 来層中碳元件的-或更多個特徵（例如長度、定向γ 此增加的密度會限制含碳奈米層的多孔率，從而限制1 相鄰材料層的深度。在本發明態樣内，奈米管織物層二密 15 201139263 述）之個別奈米管元件㈣^如弟4圖所& 加方法M I +的長度被增其餘由明確施件丈不限於旋塗-其係將個別奈米管元中(如第5圖所描述)，或經由被特別沈 =各=管頂部層之使用，以提供濃密包裝的阻障物二。這些方法的每-個皆被詳細地說明於第3-6圖的以下討論中。 n ^ 3圖顯示第-兩端點奈米管切換裝置3gi，其係包含 ί =在第—傳導層31G上的多孔奈米管織物層330。多孔不米官織物層330包含複數個個別奈米管元件通，其全度實質相同。第二傳導層32〇會被沈積在多孔奈米 :織物層330上。以第2圖所描述的兩端點奈米管切換裝，（在第2圖中的200)，奈米管織物層33〇的多孔率能夠允,午第二傳導層32〇渗透經過奈米管織物層別並且盘第 ^專導層31〇電性接觸，以實質建立經過奈米管織的短路。第4圖顯不另一兩端點奈米管切換襞置4〇1，其中奈米，層430的多孔率可藉由限制奈米管織物層：3二複數個個別奈米管元件偷的長度而被選出。各別元件恤越短，就可形成明顯更濃密的織物層43〇 (相較於在第3 圖中的奈米管織物層），其係當它們被沈積在第一傳導層 410上。以此方式，奈米管織物層43〇的多孔率可被減少，，避免第二傳導層420滲透經過奈米管織物層㈣並且與第一傳導層410物理或直接電性接觸。 201139263 在非限制性實例内，^ 备奈米管元件330a大約！"例如，^米管織物層330的個別奈米管元件43〇a大約數太：二1官織物層430的個別或⑽肺或甚至更小。$未，言如5〇〇nm、3〇〇nm、200⑽、第5圖說明另-兩端點奈管織物層530的多孔率……土轶衮罝训其中奈未譬如但不㈣使㈣魏加方法來選擇— 於第-傳導層510上。包塗佈—以形成奈米管織物層別溶或可被懸置在呈可管薄膜。在此種排嶋 =在表面上，以產生奈米 -或更多奈采管I ;中’所產生的奈米管織物層係為、、、係依據旋轉輪廓盘立它劁寂失齡適當的溶社括但不_. 购…、參數。 η-甲基曱Si胺、乳酸乙各細鈉或™τ〇Νχ_1()()之絲硫酸 : :奈米管濃度與沈積參數，譬如表面官能、、又，凰度、酸鹼值與時間，其係可按要求被調整’以用來控制單層或多層奈米管的沈積。 ’丁二米&薄膜亦可藉由將晶圓或基板（譬如第—傳導層 510)次人可溶或懸置奈米管的溶液中（浸泡塗佈製程被沈積。旋塗與浸泡塗佈兩者允許奈米管織物層53〇形成該 =物層明顯--比以其他沈積方法所實施的更濃―且在一些實施例中，密度實質均勻。例如，噴霧塗佈--其中奈米管織 17 201139263 ^籍由將R氣溶膠形式的複數個個別奈米管元件噴霧在許：係基本上會產生具有非均勻密度且包含傾向允 °郇材料層滲漏之複數個空隙的奈米管織物層。密’經由旋塗或浸泡塗層製程而沈積的高度濃值道v、5勿層wo將限制相鄰材料層的參透，譬如第二 (分第4與5圖中所描述的高度濃密奈米管織物層 430與53G)提供有效的純化方法，但是在一些應比:類二，織:勿層Γ證實對生產不方便或無二的=4何形狀的較不濃密織物層（譬如例如第3圖中或在第5’S密集的奈米管織物層（譬如在第4圖的伽的53〇)會使用明顯更多的個別奈米管元件， ‘錢高的製造成本。更者，相較於相似幾何有織物層，密集!:袭的奈米管織物層將傾向於擁層的有效性Γ且範圍二ί一些應用中’其係將奈米管織物 -些應ΪΓ?限切換器内。因此，在顯：複4;r= ^:%奈:，63°二== 管織物層630 :二會被沈積在第-奈米 30上。第…U官織物層形成具有相當 201139263 度（如以上第4與5圖的討論所示），以避免第二傳導層62〇貝穿第二奈米管織物層。在本發明之本態樣的一些實施例中，第二奈米管織物層64〇包括複數個筏流(rafted)奈米管元件。亦即是，其中第二奈米管織物層640會以個別奈米管元件64〇a沿著它們邊牆被綑綁在一起的此種方式被沈積，以提供高度密集的織物層。此些筏流奈米管織物層的形成係在Sen等人所提出的美國專利申請案第61/3〇4,〇45號内被教導，其係在此以引用的方式併入本文。Sen教導用來準備充分適合形成筏流奈米管織物層之奈米管施加溶液的複數種方法。此些方法包括增加奈米管施加溶液的奈米管激度（亦即，增加施加溶液内每單位體積的奈米管數目）以及限制奈米管施加溶液内之離子物種的濃度（譬如，但不限於硝酸鹽）。在本發明之本態樣的其它實施例中，第二奈米管織物層640包括複數個被排序的奈米管織物元件。亦即是，其中第一奈米管織物層640包含奈米管元件，其係以使它們能夠沿著它們邊牆而群聚在一起的實質均勻排列情形被定序。此些被定序奈米管織物層的形成係在R〇berts等人所提出的美國專利申請案第61/350,263號中被教導，其係在此以引用的方式併入本文。Roberts教導使奈米管織物層成為定序奈米管元件網路的複數種方法，其係包括經由方向性機械力的施加--譬如但不限於滚動、摩擦或拋光力―被施加於未定序（或部份定序）的奈米管織物層上。在本發明的此態樣内，第一奈米管織物層的密度可根 19 201139263 據本特疋中拍需求被選出，其巾本發明的此態樣可被使用 '此方式南度/農密的奈米管織物層可被使用來避免第二傳導層62G對第—傳導層_電性短路，同時卻仍保留在兩端點奈㈣切換裝置内使用比較不濃密奈米管織物層的好處。經由使用犧牲材料的鈍化在本發_另—態樣巾，含碳奈㈣可藉由使用犧牲填充物材料被鈍化。在本發明之此態樣内，在另一材料層沈積或形成以前，犧牲材料可被沈積於並被含碳奈米層。此犧牲材料會有效地充填含碳奈米層的氣孔’以在製造製程内避免其他材料層貫穿含碳奈米層。一，其=材料層被沈積或形成，犧牲材料則會被㈣，以允許含碳奈米層起作用。，7A-7J圖顯示-種經由使用犧牲充填物材料來純化奈米管織物層的方法。現在參考第7A圖，在第一製程步驟7〇〇中第一傳導層71〇會被提供。現在參考第7B目，在第二製程步驟7〇ι 中，多孔奈米管織物層730會被沈積在第—傳導層71〇上。現在參考第7C圖，在第三製程步驟7〇2中，犧^ 74〇-譬如但不限於鱗石夕玻璃(PSG)氧化物、旋塗式玻璃曰錯的物理条汽沈積（PVD)、或犧牲聚合物〜其係會在多孔太米管織物層730上流動’以致於它能夠實質渗透多孔太^管織物層730，以形成組合奈米管織物/犧牲材料層73^。現 201139263 二參二L7:圖二在第四製程步驟703中’多餘的犧牲材料移除溢出請，㈣細=料_的嫌刻），以應该注意的是，雖辦笛7P*㈤/ 曾-入1太二圖（以及隨後圖式）描述實質凡王貝穿奈米管織物層730的犧牲層740,本發明方法並不限於此點上。事實上，扃士1 α π乃凌並變得顯然的是，-旦犧牲材態樣的以下說明中物層内以避免相鄰織米管織物層730的深度並不重要。同樣地^^ 米管織物層的犧牲材料74。(是在第二= =程步驟期成為必要），本發_方法並不限於It 熟習該技藝者將明白，在一些、，犧材枓可以不會溢出奈米管織物層謂的此方式被犧^ 刪除對製程步驟703的需求。積人現在參考第7E圖，在第五製程步驟7〇4中 f 720會被沈積在所結合的奈米管織物/犧牲材· ；3〇 740實質充填最初奈米管織物層‘ :料導層72㈣不會滲人所結合的奈米管織物/犧牲現在參考第7F圖，在第六製程步 -。-譬如但不限於非晶形碳層兩端點切換裝置的此種方式被定義。現在參考J〜=各， =⑽驟7。6中，_製程可被使用來移除那:二傳導層710、組合奈米管織物/犧牲材料層73〇，、以及不被 201139263 硬遮罩層750覆蓋之第二傳導層720部份。以此方式，三個各別奈米管切換裝置760a、760b與76〇c會被實施，每 -個均包含第-傳導層71〇,、圖案化組合奈米管織物/犧牲材料層730”以及第二傳導層720,。應該注意的是犧牲材料740••除了在製造製程内純化奈米管織物層73〇以外—係亦可在製造製_ ’提供結構性整合給各糾端點奈米管切換το件760a、760b與760c。現在參考第7H圖，在第八製程步驟707中，硬遮罩層（在第7G圖中的75〇)被移除。現在參考第71圖，在第九製程步驟7〇8中，濕式侧製轾s但不限於氫氟酸钮刻―其係會被使用來將經過在各別奈米管切換元件鳥、漏b與麻之每—個的每 -個組合奈米管織物/犧牲材料層册，暴露側的犧牲材料揮發與移除。⑽方式，各別奈㈣切換裝f (760a、 760=與760c )的每一個會遺留有圖案化純化奈米管織物層 730。現在參考帛7J目，在最後製程步驟7〇9中介質材 =70-譬如但不限於氮化石夕（謹）__其係會被沈積在各別不米管切換元件760a、76%與76〇c上。田;* 乂此方式’犧牲材料會在奈米管織物層上流動並被使二,化’在—些實施例中，提供結構性支樓給―奈 ^官織物層’當它被触刻入各別窄方塊，以形成複數個兩鳊點奈米管切換元件。 &第8A-8K圖顯示經由使用犧牲充填物材料來純化奈米既織物層的另種方法，其中犧牲材料會經由非密封材料層被揮發與移除。

S 22 201139263 現在參考第8A圖，在第一製程步驟800中，第—傳導層810會破提供。現在參考第8B圖，在第二製程步驟8〇1 中，多孔奈米管織物層830會被沈積在第一傳導層81〇上。現在參考第8C圖’在第一製程步驟8〇2中，犧牲材料淋_ 譬如，但不限於磷石夕玻璃（psG)氧化物、旋轉 2理蒸汽沈積（PVD)、或犧牲聚合物―其係會在多太来官織物層830上流動，以致於它能夠實質滲透多孔奈米^ 織^層830/現在參考第圖，在第四製程步驟8〇3'中，官織物’犧牲材料層83〇’會被蝕刻’以移除溢出層 830頂部的任何材料。完全：第此圖(以及隨後圖式)描述實質方法犧牲材料840時，本發明的明而變得義Ρ確從本發明之本態樣的以下說奈米只要犧牲材料840能夠形成阻障物於貫穿奈====的=材料84。點。確^，此要）本發明的方法則不限於此牲材=以===明瞭，在-些應用中，犧二以匕不會溢流出奈米管織物層830 積u省略製程步驟803的必要性。現在參考第8E圖，在第五制和傳導層820-亦即實質多孔的傳;m4中，非密閉式 ⑺N)、氮她（TaN)、鎢（=層秘於氮化鈦、w)或虱化鎢（WN)的物理 201139263

蒸汽沈積（PVD)—其係會被沈積在組合奈米管織物/犧牲材料層83G’上。當犧牲材料84G#f填滿最初奈米管織物層830之孔隙時，非密閉傳導層82〇則不會滲入組合太管織物/犧牲材料層830,。 T 現在參考第8F圖，在第六製程步驟8〇5中，硬遮罩層 850-譬如但不限於非晶形碳層—會以定義複數各別兩端^ 切換裝置的方式被沈積。現在參考第8(}圖，在第七製程步驟中，蝕刻製程會被使用來移除第一傳導層81〇、組ς 奈米官織物/犧牲材料層83〇’以及不被硬遮罩層85〇所覆蓋之非密閉傳導層820的那些部份。以此方式，三個各別奈米管切換裝置860a、860b與860c會被實施，每一個均包含第一傳導層810，、圖案化組合奈米管織物/犧牲材料層 830以及非密閉傳導層82〇，。應該注意的是，在一些實施例中，犧牲材料840—除了在製程製程内鈍化奈米管織物層 830以外—其係亦可在製造製程内，提供結構性整合到各別兩端點奈米管切換元件86〇a、86〇b與86〇c。現在參考第 8H圖，在第八製造步驟807中，硬遮罩層（第8G圖中的 850 )會被移除。現在參考第81圖，在第九製程步驟8〇8中，介質材料 870—譬如但不限於氮化矽（siN) __會被沈積在各別奈米管切換7L件860a、860b與860C上。當犧牲材料840實質充填最初奈米管織物層830的孔時，介質材料87〇則不會侵蝕至在奈米管切換裝置860a、860b與860c之每一個内的組合奈米管織物/犧牲材料層側邊内。 24 201139263 現在參考第8J圖，在第十製程步驟809中，通路 (880a、880b與880c)被形成經過在各別奈米管切換元件每一個上（各別是860a、86〇b與860c)的介質材料87〇，以便暴露每一元件的非密閉傳導層82〇，。現在參考第8κ 圖，在最後製程步驟811中，濕式蝕刻製程―譬如但不限於氫氟酸蝕刻一會被使用來將在各別奈米管切換元件（86〇a '、 860b與860c)每一個中的每一個奈米管織物層83〇，，内的非翁閉傳導層820’的犧牲材料840揮發。非密閉傳導層82〇, 的多孔射生會允許濕式姓刻製程出入在各別奈米管^換裝與8600每一個内的組合奈米管織物/犧牲材枓層830，並且溶解與移除犧牲材料84〇。以此方式，各別奈米管切歸置（_a、祕與嶋e )每—個合^留有圖案化鈍化奈米管織物層83〇”。、㈣式’犧牲材料會流動於奈綺織物層上方並且太半您歧/ 貫例中，提供結構性支樓給繼個兩化奈用犧牲團填充物材料來純奈米管切換元件的形成期間内：材料會在咖 910會被提2/^会在第一製程步驟901中，第一傳導層多孔i米管織物":考f 9B=，在第二製程步驟902中， 9C ,，Γ/ ^ 910 ^ ° 在第二1私步驟903中，犧牲材料—譬 25 201139263 如但不限於财玻璃（PSG)氧化物、旋轉玻場、鍺的物理蒸汽沈積（PVD)、或犧牲聚合物一其係會在多孔奈米管織物層930上流動，以致於它能夠實質滲透多孔奈米管織^ 層930，以形成組合奈米管織物/犧牲材料層93〇^ ⑷ 應該注意的是，當第9 C圖（以及隨後θ圖式）描述實質完全穿透奈米管織物層930’之犧牲材料時，本發明的方法則不限於此點。確實，將從本發明之本態樣的以下說明而變得明顯的是’只要犧牲材料940能夠形成阻障物於太米管織物層内以避免相鄰材料層貫穿的話，犧牲材料貫米管織物層930的深度會不重要。現在參考第9D圖，在第四製程步驟9〇4中第二傳導層920會被沈積在組合奈米管織物/犧牲材料層93〇，1方。當犧牲材料實質充填最初奈米管織物層93〇的孔洞時，第 ^專導層92G則不會滲人該組合奈米管織物/犧牲材料層現在參考第9Ε圖，在第五製程步驟9〇5中，第一硬遮罩層950-譬如但不限於多孔碳層__其係、以定義複數個窄條的此種方式被沈積。現在參考第9Fi，在第六製程步驟9〇6 中，可使用蝕刻製程，以移除第一傳導層91〇、詛合太織物/犧牲材料層930’以及不被第-硬遮罩層95〇覆二傳導層920的那些部份。以此方式，三條長且窄 :、9_與·會被實施，每一條均包含第一傳導層、圖案化組合奈米管織物/犧牲材料層93〇”以及導層920，。應該注意的是，在—些實施例中，犧牲材=

S 26 201139263 除了在製程製程内將奈米管織物層謂純化以外—亦可提供結構性整合到在製造製程内所形成的中間結構（亦即，長的窄帶960a、960b以及960c )。現在參考第9G圖，在第七製程步驟907中，第一硬遮罩層（在第9F圖中的950)會被移除。現在參考第9H圖，在第八製程步驟9G8中，介f材料97G__譬如但不限於氮化矽（SiN)—會被沈積在長且窄的帶子960a、960b以及960c。現在參考第91圖，在第九製程步驟909中，第二硬遮罩，》950 —言如但不限於多孔碳層·_會以定義複數個各別 ’丁、米言切換元件的此種方式被沈積。現在參考第圖，在第十‘私步驟911中，|虫刻製程會被使用來移除第一傳導層910、組合奈米管織物/犧牲材料層93〇，，以及不被第一硬遮罩層950,覆蓋之第二傳導；| 920,的那些部份。以此方式，複數個各別兩端點奈米管切換元件96〇a，、96〇b，以及 960c’一960c””（在具有元件96〇a，與96沘，之線中以及類似 το件960c”一960c，，，，的額外奈米管切換元件，其係在第9J 圖中並沒有看見’但卻存在）係從三條長且窄的帶子处⑽、 960b以及96〇c形成，每一條均包含第一傳導層91〇”、圖案化組合奈米管織物/犧牲材料層930”，以及第二傳導層 92〇’。兩端點奈米管切換元件960a，、960b,以及960c，_ 960c””的每一行仍被塗層在蝕刻介質材料97〇,層中。現在參考在第十一製程步驟912中的第9尺圖，第二硬遮罩層（在第9J圖中的950，）可被移除。現在參考第9L圖，在第十二製程步驟913中’濕式蝕 27 201139263 刻製程譬如但不限於氫氟酸蝕刻一會被使用來將經過在各別奈米管切換元件960a，、960b，以及960c，一960c，，，，之每一個中的每一個組合奈米管織物/犧牲材料層930”，之暴露側的犧牲材料揮發與移除。以此方式，各別奈米管切換裝置（960a’、960b，以及960c’一960c，，，，）的每一個會留有圖案化鈍化奈米管織物層930，，，，。現在參考第9]V[圖，在最後製程步驟914中，介質材料=70 —譬如但不限於氮化石夕（siN)—會被沈積在各別奈米e切換元件960a’、960b，以及960c，一960c，，，，上方。 .以此方式，犧牲材料會流動於奈米管織物層上方並且被使用+來鈍化—以及’在一些實施例中，提供結構性支撐給不米管織物層，其係當它被餘刻入各別窄方塊以形成複數個兩端點奈米管切換元件時。經由使用非犧牲材料的鈍化在本發明的另一態樣中，含碳奈米層係藉由使用非犧牲填充物材料被鈍化。在本發明的本態樣内，非犧牲材料會被沈積在多孔含碳奈米層上方，並被允許在沈積另一材料層以前貫穿該乡孔切奈米層。此賴牲㈣有效地形成阻障物於含碳奈米層内，以避免另_材料層在製造製程内元全貫穿含碳奈米層^非犧牲填充物材料會以不會不利影響含碳奈米層切換功能的此種方式被獅或沈積。因此則不需要移除非犧牲材料的各別製造製程步驟。第10A-10D圖顯示—種經由使用非犧牲填充物材料來

S 201139263 純化奈米管織物層的方法。現在參考第10A圖，在第一製程步驟1〇〇1中，第一傳導層1010會被提供。現在參考第1〇B圖，在第二製程步驟 1002中，多孔奈米管織物層1〇3〇會被沈積在第一傳導層 1010上方。現在參考第1〇c圖在第三製程步驟的中，充填，材料1040-譬如但不限於非晶形碳、二氧化矽（si〇2) 以及氮化石夕（SiN)--會被流動於多孔奈米管織物層1〇3〇上方，以致於它能夠流入並且形成阻障物於奈米管織物層 1030 内。現在參考第l〇D圖，在第四製程步驟1〇〇4中第二傳導層1G2G會被沈積在奈米管織物層腦上方^當奈求管織，層1G3G允許第二料層刪渗漏_存在於多孔奈米管織物層1030内的孔洞與空隙時，在奈米管織物層腦内的充填物材料刪層則會避免第二傳導y㈣物理（以及電性）接觸第一傳導層1〇1〇。 ^該注意的是’當第1〇c與_圖將充填物材料誦田述為沿著奈米管織物層刪底部與緊鄰第-傳導戶 :來形植障物層時，本發明的方法並不限於此= θ 發明之本態樣的以下說明中將變得明顯可見的要充填物材料觸形成阻障物於奈 ==層完全貫穿並且物理接觸第-傳導電二❶ ^。犧牲材料购貫穿奈米管織物層刪的深度並不第UA-11F圖顯示一種經由使帛乡齡f材料來純化 29 201139263 奈米管織物層的方法。多子丨八化石夕氣凝膠以及多孔氧切=㈣（譬如但不限於二氧該技藝者所熟知。基本上用係為那些熟諳該技藝者-般稱為、、成孔劑= 有機材料）。_製4顆粒（基本上為火製程基本上會被應用來在介質材枓沈積以後將纽騎料移除，以遺留複數個㈣或孔洞於所形成的介質材料層内。現在參考第11A圖，在第一製程步驟11〇1中，第一傳導層1110會被提供。現在參考第11B圖，在第二製程步驟 1102中，包含複數個個別奈米管元件1130a的奈米管織物層1130會被形成在第一傳導層111〇上方。現在參考第圖在第二製程步驟1103中，注以複數個成孔劑u4〇a的介質材料1140會被施加並被允許貫穿奈米管織物層113〇。現在參考第11D圖，在第四製程步驟11〇4中，介質材料層 1140會被蝕刻，以移除溢流奈米管織物層U3〇頂部的任何材料。現在參考第11E圖，在第五製程步驟11〇5中，|虫刻製程會被使用來將多孔介質材料1140内的複數個成孔劑 1140a揮發與移除。將製程步驟11〇5内的成孔劑揮發與移除，其係會造成多孔介質材料1140内的複數個空隙或孔洞 1140b 。在第/、製程步驟1106中’第一傳導層1120會被沈積在奈米管織物層1130上方。多孔奈米管織物層113〇 ,現在至少被部份注入於多孔介質材料1140内，會被實質鈍化， 201139263 且第一傳導層mo則不會彳紐奈米管織物層山〇。個各苡二】=14°㈣複數個空隙_允許複數巧:：(:即是’在兩或更多個別奈米管之不水&織物層内的區域）大量地運作。因此， ==物Γ30被實質鈍化並且沒有允許傳導層㈣作用。° 1個切換操作則仍可在空隙區域1140b内起第12A-12F圖顯示—種經由使用室溫 (RTCVD)製程來鈍化奈米管織物層的方法。相沈積現在參考第12A @，在第一製程步驟12〇1巾導層1210會被提供。現在泉考 1?πο . ^ 、凡仕 > 亏第12Β圖，在弟二製程步驟中，匕3複數個個別奈米管元件123〇&的多孔太織物層1230會被沈積在第一傳導声不”吕望19Γ同—--座· 等廣方。現在參考 f c圖’在弟二製程步驟i2〇3中，氣態充填物材料工施__ I如但不限於四乙齡酸（TEC)S) __在室溫流動於太織物層1240上方。規在喪去筮国如咕、不/、吕兒在 > 考第12D圖’在第四製程步驟中’紫外光（uv)輻射會被使用來將氣態充填物材料（在第12C圖中的124G)轉換成液態充填物材料現在參考第12E圖，在第五製程步驟12〇5中，液態充填物材料（在第12D圖中的1240，）會被允許穿透奈米管織物層1230，且退火製程會被使用來將液態充填物材料（現在在奈米管織物層1230的適當位置）轉換成固態124〇' 以此方式，充填物材料124〇”形成阻障物層於奈米管織物層 31 201139263 1230内卩貫質純化奈米管織物層，其係將如以後製程步驟襲（摇述於第防圖）所示。現在參考第12F圖，在最後製程步驟12〇6中，第二傳導層122G會被沈積在奈米管織物層123〇上方。當第二傳導層122G部份貫穿奈米管織物層123() _，充填物材料 1240會使其免於物理或電性接觸第一傳導層⑵〇。第13A-13E圖顯示一種經由使用非方向性滅射沈積製程來鈍化奈米管織物層的方法。現在參考第13A圖，在第一製程步驟13〇1中，第一傳導層1310會被提供。現在參考帛UB目，在第二製程步驟 13〇2中，包含複數個個別奈米管元件133〇&的多孔奈米管織物層删會被沈積在第一傳導層丨训上方。現在參二 ^3C圖，在第三製程步驟中，充填物材料顆粒會經由非方向性崎沈積製雜沈積在奈料織物層頂部卜方。濺射沈積製程係為那些熟諳該技藝者所孰知。如 13C圖之示範性製程步驟測中所描述，充填物材料曰曰」 1340 -譬如但不限於氮化欽（TiN)—係以離子咖來爲屬 -譬如但不限於氬（Ar)。此轟擊會彈出充填物材料⑼ 的顆粒134Gb (或者在-些情形中為各別原子）。在方向性濺射製程中，電場會被使用來料被彈出充填枓顆粒1340b的執道。例如，典型方向性濺可電場於奈米管織物層上方’以致於被彈出的二料顆粒mob能夠撞擊實質垂直該層本身的奈米管織來 201139263 ί貫米顆粒1340b可被希過二在t發明的方法内，非方向性濺射沈積製程可 I 立、即疋，被彈出的充填物材料顆粒1340b會被允許以任思軌道_該充填物材料晶圓⑽。以此方式，非 2數的彈出域物材料顆粒13·將貫穿多孔奈米管織 s Π30’ _a_大部分被彈出的充填物材料顆粒^働則將僅僅形成一層於奈米管織物層133〇頂部表面上方。現在參考第13D圖，在第四製程步驟1304中，被彈出充填物材料難13働的此頂部層可被看職蓋奈米管織物層1330的頂部。現在參考第13E @，在最後製程步驟 1305中，第二傳導層132〇會被沈積在奈米管織物層丨3川上方。被彈出充填物材料顆粒134〇b層用來限制第二傳導層1320的侵蝕，以避免該層滲漏入奈米管織物層1330並且物理或電性接觸第一傳導層1310。以此方式’奈米管織物層133〇會以經由非方向性濺射沈積製程而沈積的充填物材料顆粒1340b層來鈍化，以避免相鄰材料層1320侵蝕，同時保存奈米管織物層133〇本身的切換功能。經由使用奈米觀顆粒的鈍化在本發明的另一態樣中，鈍化含碳奈米層包含第一複數個碳結構（譬如但不限於碳奈米管、巴克球、奈米觀石墨斑點）以及第二複數個奈米觀顆粒。奈米顆粒限制含碳 201139263 奈米層的總多孔率― 的程度〜㈣保存含碳夺=另—材料層貫穿含碳奈米層在沒有増加碳結構密度之；^身㈣換魏。以此方式，第14圖I頁干5碳奈米層的總密度會增加。包含個別奈米;：:二管切換裝置的形成’其係包括 =。，_與奈二= 兩者其= 別夺米體積丨物的明確值會被選出，以致於個實施。二，在43〇:ί:奈米觀顆粒14術的希望比率會被 L 制性實例中，用來形成兩端點太 ==米管—對織顆‘ 不限於水，則彡祕加溶液145〇。—旦被結合，液體二的體積可隨後被調整，以便提供最佳用於施加該溶液^ 於第-傳導層141〇上方的明確濃度（料個別奈米管與奈米觀齡對液體的比率），以形成—組合奈米管奈米觀顆粒層1460 (如結構1401所描述）。再者，在％1 實施例中，施加溶液1450會經由旋塗製程被施加到第一^ 導層1410。不過，本發明的方法不限於此點。確實二專溶液1450可經由複數個方法被施加，包括但不限於 &加

34 201139263 ㈣=所描述，施加溶液1450會被沈積在第-傳導層MH)上方，以形成合成切換層146〇。在本發明的方法内，奈米觀顆粒U40a用來限制在合成切換層146〇内之 :別：：：元件1430a之間的多孔性。就以此點而論，當第一傳導層1420被施加在合成切換層146〇上方時—造成结構1402-其係會明顯限制第二傳導層142〇侵飯至合成切才: 層剛’以避免第二傳導層购滲漏經過合成切換層剛並且與第一傳導層1410進行物理或電性接觸。在本發明之此祕的—種實施例中，奈米觀顆粒14術係為惰性（亦即，非傳導性）氧化矽顆粒的膠質散佈。然而，本發明方法不限於此點。確實，奈米觀顆粒144如可採用複數種形式，其係取決於應用本發明方法之施加或結構的需求。那些熟諳該技藝者將輕易瞭解，奈米觀顆粒 1440a係為球形、橢圓形、方形、不規則形、或任何其他形狀。奈米觀顆粒1440a具有至少一種維度，其係呈奈米尺維度。例如，奈米觀顆粒144〇a具有至少一種維度，其係小於 lOOOnm、500nm、400nm、300nm、200nm、l〇〇nm、 50nm、40nm、30nm、20nm、lOnm、5nm 或 lnm。在特定實施例中，奈米觀顆粒1440a係為各別原子、分子或離子。奈米觀顆粒1440a可共價或非共價地與另一奈米觀材料互動，例如碳奈米管。在特定實施例中，奈米觀顆粒M4〇a 可與奈米管元件1430a混溶並且在個別奈米管元件i43〇a 周圍形成連續材料。在一些其他實施例中’奈米觀顆粒 1440a對奈米管元件1430a而言係為惰性，其係並且持續呈 35 201139263 與最初5丨人混合物145G内的相同形式並因此為非混溶性。在仍一些其他實施例中’奈米觀顆粒14伽可盘夺米管元件143Ga部份祕並且與奈"形成半混雜合^。4 再者，在特定實施例中，此些奈来觀顆粒14恤擇包括形成具有均勻顆粒尺寸的—材料或複數材料。在特定應用巾’奈米觀雛_擇包括可㈣造做為在特定度内之各別顆粒的-材料或複數材料。例如，奈米觀顆粒，其中各別顆粒不大於部份的裝置特^ 切換擇可包括不會不利影響合成顆粒 (亦即’從-名義上非揮發電阻狀的任—材料或複數材料。事實上，在特定實施例中，奈米觀齡Μ偷可藉由降低合成

改善切換操作，以改變其電I 在一些其他實施例中，可以石夕為主的材料（譬如但不限顆粒°例如’ 用於該奈米觀顆粒1440a。、石夕與氮化石夕）可被使如二==炭;以傳導同素異性體碳(譬粒M4〇a。烯）可被使用於該奈米觀顆在特定實施例中，奈米觀顆私，材料的混合物，譬如在以上所^ 14伽包括不同奈米觀任何組合。奈綠獅U偷的奈米觀顆粒1440a可藉由具有實質均勻體積的碳顆粒可^同方絲付到。例如，、、工由以下所說明的製程來得 201139263 1440a的方法將為那些 ί:。用於得到其他希望奈米觀材料見、諳該技藝者所輕易明瞭。在第一製程步驟中，將一體積的黑碳材料與氧化劑 (譬如但不限於硝酸）反應，以形成碳漿體，以便減少黑碳顆粒的尺寸並進一步移除任何金屬污染物 (經由溶解作用）。第一製程步驟可藉由進一步引入其他酸來協助，譬如氫氣酸。在下—製程步驟中’過濾在第一製程步驟中所形成之低酸鹼值的碳漿體（例如但不限於經由交又流薄膜）’以移除任何被溶解的雜質在下一製程步驟中，增加碳漿體的酸鹼程度，以實施均勻且穩定的膠質系統（在一些操作中，音波處理可被使用來改善均勻性）在下一製程步驟中，經由一系列過濾、器來過據所實施均勻又穩定的膠質系統，以移除導致旋塗薄膜中缺陷的任何顆粒（在一些操作中，例如，該系統會通過孔洞小到l〇nm或5nm的過濾器或者具有有效最小孔洞尺寸的其他過濾器）第15A-15F圖顯示一種經由使用室溫化學氣相沈 (RTCVD ) 製程來進一步鈍化包含個別奈米管元件與奈米觀顆粒之奈米管織物層的方法。現在參考第15A圖，在第一製程步驟1501中，第一傳導層1510會被提供。現在參考第15B圖，在第二製程步驟 37 201139263 1502中，包含第一複數個個別奈米管元件1530a與第二複數個奈米觀顆粒1530b的多孔合成切換層153〇會被沈積在第一傳導層1510上方。現在參考第15(：圖，在第三製程步驟1503中，氣態充填物材料1540—譬如但不限於四乙基石夕酸（TEOS)-其係會在室溫流動於合成切換層153〇上方。現在參考第15D圖，在第四製程步驟15〇4中，紫外光（uv) 輻射1550會被使用來將氣態填充材料（在第15C圖中的 1540)轉換成液態填充材料154〇,。現在參考第15E圖，在第五製程步驟15〇5中，液態填充材料（在第15D圖中的1540’）會被允許貫穿合成切換層 1530，且退火製程會被使用來將液態填充材料（現在位於合成切換層1530内的適當位置）轉換成固態154〇”。以此方式，充填物材料154〇”形成阻障物層於合成切換層内，以實質鈍化將在以下最後製程步驟15〇6 (在第15F圖中所描述）中顯示的合成切換層 1530。現在參考第15F圖，在最後製程步驟 1506中，第二傳導層1520會被沈積在合成切換層1530上方。當第二傳導 = 1520部伤貝穿合成切換層153〇時此侵姓則會受到奈米觀顆粒1530b之存在的限制（在以上帛14目的討論中所描述）’且充填物材料154〇”所形成的阻障物則會進一步避免第二傳導層152G物理或電性接觸第-傳導層1510。第16A 16E圖顯示一種經由使用非方向性賤射沈積製 t來進—步鈍化包含個別奈米管元件與奈米觀顆粒之奈米官織物層的方法。

S 38 201139263 導層現在在料’包含第一複數個個別奈米管元件上::步: Πί=:的多孔合成切換層163°會被= 第傳導層16忉上方。現在參考第16c圖.買你驟_中，充填物材料顆粒1640b會經由非步積製程而沈積在合成切換層1630頂部上方。° ‘ ，沈程係討論，沈積製譬如但不限於二但不限於氬（Ar)。此轟擊，莩舌如 16她（或者在-些情形巾為㈣中11場會被❹來5丨導鄉出充填物材料顆粒、的執道。例如’典型方向性歸製程可施加電場於合成切換層1630上方’以致於被彈出的充填物： 1640b^^ 式’實質大置的充填物材料顆粒16働可被希望貫合成切換層1630。、不過在本發明的方法内，非方向性濺射沈積製程可被使用。亦即是’被彈出的充填物材料顆粒16働會被允許以任意執道飛_充填物材料晶圓1640。以此方式，非常少數的彈出充填物材料顆粒16働將貫穿多孔合成切換層1630，且大部分被彈出的充填物材料顆粒1640b則將僅僅形成一層於合成切換層163〇頂部表面上方。 39 201139263 現在參考第16D圖，在第四製程步驟刪中，材料雜腳b的此前料被看見覆蓋合成切換二_的頂和現在參考第16E圖，在最後製程步驟16仍中第二傳導層刪會被沈積在合成切換層刪上方。當第二傳導層162G部份貫穿合成切換層1630時，此侵餘則會受到奈米觀顆粒1630b之存在的限制（在以上第14圖的討論中所描述），被彈出充填物材料顆粒164〇b層進—+ 用來限制第二傳導層162G的紐，以避免該層滲漏入合$ 切換層1630並且物理或電性接觸第一傳導層161〇。以此方式，合成切換層1630會以經由非方向性濺射沈積製程而沈積的充填物材料顆粒164〇b層來鈍化，以避免相鄰材料層1620侵蝕，同時保存合成切換層163〇本身的切換功能。雖然本發明相關於其特定實施例來說明，但是對那些熟諳该技藝者而言，許多其他變化與修改與其他用途將變得明顯。因此，本發明較佳地不會受到在此的特定發明所限制。【圖式簡單說明】第1圖係為描述第一兩端點奈米管切換裝置的圖式，其係包含厚度乃的奈米管織物層；第2圖係為描述第二兩端點奈米管切換裝置的圖式，其係包含厚度丁2的奈米管織物層；第3圖係為描述兩端點奈米管切換裝置的圖式，其係 201139263 包含;：相當高多孔率的低密度奈米管織❹. 第4圖係為描述兩端點奈米管切二奈米管織物層的多孔率會藉由含式’其中別奈米管元件的長度而被選出；匕…官織物層之個夺4 點奈米管切換裝置的圖式，其中物層的多孔率係經由使用明確施加方法而被：米管=裝包含複數個奈米管織物層之兩端點奈牲充填物;Μ·«··Γ係為連串製程圓，其係顯示經由使用犧牲充真物材料來鈍化奈米管織物層的方法；牲充係為—連串製程圖，其係顯示經由使用犧，充填物材料來鈍化奈米管_層的方法，其中 = 料會破揮發並且移除闕非__層；姓』:Α-9Μ圖係為一連串製程圖，其係顯示經由使用犧㈣填物材料來鈍化奈米管織物層的方法，其中在端點奈米管切換元件形成於一 ”兩會被揮發； 4於陣列的顧内’該犧牲材料第10 A-10D圖係為一連串勢 eg _ 犧牲充填物材料來鈍化奈米經由使用第11A-11F圖係為一連串製 eg _ ., 多孔性介質㈣來鈍經由使用苐12 A-12F圖係為一遠由制室溫化學蒸汽沈積（RTCVD) ^ ® ’其義!經由使用 )衣種來純化奈米管織物層的 201139263 方法；第13A-13E圖係為一連串製程圖，其係顯示經由使用非方向性濺射沈積製程來鈍化奈米管織物層的方法；第14圖係為顯示被鈍化兩端點奈米管切換裝置之形成的製程圖，其係包括包含個別奈米管元件與奈米觀顆粒兩者的奈米管織物層；第15A-15F圖係為一製程圖，其係顯示經由使用室溫化學蒸汽沈積（RTCVD)製程來鈍化包含個別奈米管元件與奈米觀顆粒之奈米管織物層的方法；第16A-16E圖係為一製程圖，其係顯示經由使用非方向性濺射沈積製程來鈍化包含個別奈米管元件與奈米觀顆粒之奈米管織物層的方法。【主要元件符號說明】 100兩端點奈米管切換裝置 110第一傳導元件 120第二傳導元件 130奈米管織物層 200兩端點奈米管切換裝置 210第一傳導元件 220第二傳導元件 230奈米管織物層 301兩端點奈米管切換裝置 310第一傳導層

S 42 201139263 320第二傳導層 330多孔奈米管織物層 330a奈米管元件 401兩端點奈米管切換裝置 410第一傳導層 420第二傳導層 430奈米管織物層 430a奈米管元件 501兩端點奈米管切換裝置 510第一傳導層 520第二傳導層 530奈米管織物層 530a奈米管元件 610第一傳導層 620第二傳導層 630第一奈米管織物層 630a奈米管元件 640第二奈米管織物層 640a奈米管元件 710第一傳導層 710’第一傳導層 720第二傳導層 720’第二傳導層 730多孔奈米管織物層 43 201139263 730’組合奈米管織物/犧牲材料層 730”圖案化組合奈米管織物/犧牲材料層 730’’’圖案化鈍化奈米管織物層 740犧牲層 750硬遮罩層 760a、760b、760c奈米管切換裝置 770介質材料 810第一傳導層 810’第一傳導層 820非密閉式傳導層 820’非密閉傳導層 830多孔奈米管織物層 830”圖案化組合奈米管織物/犧牲材料層 830’組合奈米管織物/犧牲材料層 840犧牲材料 850硬遮罩層 860a、860b、860c奈米管切換裝置 870介質材料 880a、880b、880c 通路 910第一傳導層 910’第一傳導層 920第二傳導層 920’第二傳導層 930多孔奈米管織物層 201139263 930’組合奈米管織物/犧牲材料層 930”圖案化組合奈米管織物/犧牲材料層 930”’組合奈米管織物/犧牲材料層 940犧牲材料 950第一硬遮罩層 950’第一硬遮罩層 960a’、960b’、960c’-960c’”’兩端點奈米管切換元件 970’蝕刻介質材料 970”介質材料 1010第一傳導層 1020第二傳導層 1030多孔奈米管織物層 1040充填物材料 1110第一傳導層 1130奈米管織物層 1130a個別奈米管元件 1140介質材料 1140a成孔劑 1140b空隙或孔洞 1210第一傳導層 1220第二傳導層 1230多孔奈米管織物層 1230a個別奈米管元件 1240氣態充填物材料 45 201139263 1240’液態充填物材料 1240”固態充填物材料 1250紫外光（UV)輻射 1310第一傳導層 1320第二傳導層 1330多孔奈米管織物層 1330a個別奈米管元件 1340充填物材料晶圓 1340b充填物材料顆粒 1350離子 1402結構 1420第二傳導層 1430第一體積 1430a奈米管元件 1440第二體積 1440a奈米觀顆粒 1450施加溶液 1460組合奈米管織物/奈米觀顆粒層 1510第一傳導層 1520第二傳導層 1530a第一複數個個別奈米管元件 1530b第二複數個奈米觀顆粒 1530多孔合成切換層 1540氣態充填物材料

S 46 201139263 1540’液態填充材料 1540”固態充填物材料 1550紫外光（UV)輻射 1610第一傳導層 1620第二傳導層 1630多孔合成切換層 1630a第一複數個個別奈米管元件 1630b第二複數個奈米觀顆粒 1640b充填物材料顆粒 1650離子 47

Claims

201139263 七、申請專利範圍：一種以3¾奈米層為主的|置包含. 該含碳奈米声且有:v炭其係包含複數個碳結構層八有第一側與一第二側；一材料層； .該含碳奈米層與該材料層具有軸；以及實質平行的縱向其中該含碳奈米層的密度該材料層舰至該含碳奈’、被選擇，以致於能夠限制 2.如申請專利範圍第至該第置，其中該含碳夺肀，係ώ楚員3碳奈米層為主的裝層的密層二侵，署It申請專利範圍第1項之以含碳夺米声為主鮮置，其中該碳結構係為碳奈米管。火不未層為主的裝 4.如申請專利範圓笛置，其十該含碳夺έ碳奈米層為主的裝度而選定。層的②度係藉由限制該碳奈米管的長置，a:範圍帛4項之以含碳奈米層為主的裝亥敌奈米管的長度小於大約500賊。 S 48 201139263 6. 如申請專利範圍第3項之以含碳奈米層為主的裝置，其中至少一部份的該碳奈米管係被筏流(rafted)。 7. 如申請專利範圍第1項之以含碳奈米層為主的裝置，其中該含碳奈米層係經由旋塗製程、喷霧塗佈製浸塗製程的其中一者而形成。 8. 如申請專利範圍第}項之以含碳奈米層為主置，其中該碳結構係選自由單壁碳奈米管、多壁碳奈米其：官能化碳奈米管、氧化的碳奈米管、巴克球、石墨；薄B : 奈米觀石墨斑點與石墨氧化物所組成的群組。詈如圍第1項之以含碳奈米層為主的裝置，其中5亥材料層直接物理接觸該含碳奈米層。 10·如申請專利範圍第t項之以含碳奈米層為主的裝置，中邊材料層與該含碳奈米層係在不同平面上。、 -種形成以含碳奈米層為主的裝置的方法，包含. 奈米層，該含碳奈米層包含複數個碳結構; 物材料流動於該含碳奈米層上，以使該充填料貝牙该3奴奈米層’以形成一阻障物層；以及沈積材料層’以使該含碳奈米層與該第二材料層具 201139263 有實質平行的縱向軸。 12. 如申請專利範圍第丨丨項之方法，其中該阻制該材料層侵钮至該含碳奈米層。 9限 13. 如申請專利範圍帛u項之方法進一步動之後以及在該沈積之前，_多餘的充填物在該流 14. 如申請專利範圍第丨丨項之方法，進— 該材料層、該阻障物層以及該含碳奈米層之至少】— 層’以在揮發以前形成複數個個別的以含碳奈来層^的裝置。 ^=請專利範圍第14項之方法，其中在該叙刻期間内，该阻障物層提供結構支撐給該含碳奈米層。 16. 如申請專利範圍第u項之方法，進一步包含在該沈積步驟以後，將至少一部份的該阻障物層揮發與移除。 17. 如申睛專利範圍第16項之方法，其中該材料層係為非密閉性材料。 18. 如申請專利範圍第17項之方法，其中該非密閉性材料包含物理蒸汽沈積的氮化鈦（TiN)、氮化鈕（TaN)或 201139263 鎢（W)。二I9.如申請專利範圍第17項之方法，其中至少一部份的该阻障物層會經由該非密閉性材料被揮發並且被移除。 2〇·如申請專利範圍第16項之方法，進一步包含在該揮發以前’將該材料層、該阻障物層與該含碳奈米層的至少其中〜層至少部份地封裝入介質材料層内。 21. 如申請專利範圍第20項之方法，其中該介質材料層包含氮化矽（SiN)。 22. 如申請專利範圍第16項之方法，其中該揮發係使用濕式蝕刻製程來進行。 23. 如申請專利範圍第22項之方法，其中該濕式蝕刻製程係為氫氣酸触刻製程。 24. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該充填物材料係從由磷矽玻璃（PSG)氧化物、非晶形碳、二氧化矽（Si〇2 ) 以及氮化矽（SiN)組成的群組中選出。 25·如申請專利範圍第u項之方法，其中該充填物材料係為多孔介質。 201139263 26. 如申請專利範圍第25項之方法，其中該多孔介質係為二氧化矽氣凝膠或多孔矽土的其中一者。 27. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該阻障物層係經過室溫物理蒸汽沈積（RTPVD)製程所形成。 28. 如申請專利範圍第27項之方法，其中該充填物材料包含四乙基矽酸（TEOS)。 29. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該阻障物層係經由非方向性濺射沈積製程所形成。 30. 如申請專利範圍第29項之方法，其中該充填物材料包含氮化鈦（TiN)。 31. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該碳結構係選自由單壁碳奈米管、多壁碳奈米管、官能化碳奈米管、氧化的碳奈米管、巴克球、石墨烯薄片、奈米觀石墨斑點與石墨氧化物所組成的群組。 32. —種形成以含碳奈米層為主的裝置的方法，包含：將在一液體媒介中的第一體積碳結構與第二體積奈米觀顆粒結合，以形成一施加溶液； S 201139263 將該施加溶液沈積在一第一材料層上，以便形成一合成物層，該合成物層包含該碳結構與該奈米觀顆粒的一混合物；以及將一第二材料層沈積，以致於該合成物層與該第二材料層具有實質平行的縱向軸。 33. 如申請專利範圍第32項之方法，其中該碳結構係選自由單壁碳奈米管、多壁碳奈米管、官能化碳奈米管、氧化的碳奈米管、巴克球、石墨烯薄片、奈米觀石墨斑點與石墨氧化物所組成的群組。 34. 如申請專利範圍第32項之方法，其中該第二體積的奈米觀顆粒係包含從矽氧化物、矽氮化物、非晶形碳與多壁碳奈米管所組成群組中選出的至少一材料。 35. 如申請專利範圍第32項之方法，其中在該第二體積内的實質所有該奈米觀顆粒是在一預定體積容差内。 36. 如申請專利範圍第32項之方法，其中該第一體積碳結構量值、該第二體積奈米觀顆粒量值以及該液體媒介體積的至少其中一者係被選出，以在該合成物層内得到期望程度的多孔率。 37. 如申請專利範圍第32項之方法，其中該第一體積 53 201139263 的碳結構會形成一矩陣相位，且該第二體積的奈米觀顆粒會形成一離散相位。 38·如申請專利範圍第32項之方法，其中該第二體積奈米觀顆粒會形成一矩陣相位，且該第一體積的碳結構會形成一離散相位。 39.如申請專利範圍第32項之方法，其中該第一體積碳結構與該第二體積奈米觀顆粒會形成互連矩陣相位。 40·如申請專利範圍第32項之方法，其中該合成物層具有小於大約1011金屬原子/平方公分。 41. 如申請專利範圍第32項之方法，進一步包含於該合成物層上’以使該充填物材料能夠貫穿§亥合成物層，以形成一阻障物層。』貝 42. 如申4專利範圍第41項之方法，其中該限制該材料層侵蝕至該合成物層内。印會動之後 ❹申請專利範園？項之方法，其t該阻障物層提 201139263 供結構性支撐給該合成物層。 45.如申請專利範圍第41項之方法，其中該充填物材料係選自由非晶形碳、二氧化矽（Si02)與氮化矽（SiN)所組成之群組。 46.如申請專利範圍第41項之方法，其中該阻障物層係經過室溫物理蒸汽沈積（RTPVD)製程所形成。 47. 如申請專利範圍第46項之方法，其中該充填物材料包含四乙基矽酸（TEOS)。 48. 如申請專利範圍第41項之方法，其中該阻障物層係經由非方向性的濺射沈積製程所形成。 49. 如申請專利範圍第48項之方法，其中該充填物材料包含氮化鈦（TiN)。 50. 如申請專利範圍第32項之方法，其中該第一材料層與該第二材料層的至少其中一個係為彈性的（flexible)。 51.—種奈米管切換裝置，包含：一第一傳導元件；一第二傳導元件； 55 201139263 ,^ 一奈米管織物層，包含複數個個別奈米管元件，該奈米管織物層具有一第一側與一第二侧；其中该奈米管織物層的該第一侧被電性耦合到該第一傳導元件，且該奈求管織物層的該第二侧被電性轉合到該第二傳導元件；以及其中該奈米管織物層的密度係被選擇，以致限制該第-傳導元件以及該第二傳導元件中二侵蝕至該奈米管織物層。個 52.如申請專利範圍第51狀奈米管切縣置，物層的密度係藉由限制該個別奈米管元件的t 53.如申請專利範圍第52項之奈米管切換別奈米管元件的長度限制在大約、八中其中該太請專利範圍第51項之奈米管切換裳置，亥不未官織物層係經由旋塗製程被沈積。置該奈米管第51項之奈米管切換裝置，其中 g織物層係_浸塗製程被沈積。 τ 該太5+6」巧請專職圍第51項之奈米管切_置^ *鳴層係以至少-部份的該複數個個=米t 201139263 件被筏流的此種方式被沈積。 :傳導， 57