橫向碳納米管互連結構的研究.pdf

1、隨著集成電路特征尺寸的不斷減小，銅互連線的電阻率不斷增加和信號延遲也隨之增大，這使得器件性能不斷降低，器件失效率大大增加。碳納米管具有優(yōu)異的電學性質和熱學性質，成為下一代理想的集成電路互連線材料備選之一，引起了研究人員的廣泛關注。然而碳納米管作為互連線仍有很多亟需解決的問題，比如不兼容CMOS工藝，高接觸電阻，碳納米管束密度低，達不到互連要求，碳納米管的定位、定向生長等問題。
　　 本文采用等離子體增強型化學氣相沉積的方法制備橫

2、向碳納米管，研究了催化劑種類、催化劑的厚度、襯底溫度、碳氫氣體比例以及生長時間對橫向碳納米管形貌的影響，通過掃描電鏡，原子力顯微鏡，半導體參數分析儀等方法對樣品進行了測試和表征，并且對采用最優(yōu)條件生長的碳納米管進行了電學特性的測量。
　　 不同催化劑對橫向碳納米管生長的影響，Fe催化劑制備出的碳納米管管徑約為20nm，密度約為200-300CNTs/μm2，而Ni催化劑制備出的碳納米管密度低，長度短。在同一溫度下，對比不同厚度的

3、催化劑，厚度為4nm的Fe催化劑制備的橫向碳納米管要優(yōu)于其他厚度制備出的碳納米管。在550℃-650℃的溫度范圍內，Fe比Ni更適合用作橫向碳納米管生長的催化劑。
　　 襯底溫度對橫向碳納米管生長的影響，隨著襯底溫度的提高，碳納米管的密度越來越大，而且其定向性變好。大量的碳納米管簇擁生長造成碳納米管定向生長。碳納米管生長需要一定的襯底溫度，當超過600℃后，碳納米管的定向性交差并且有無定形碳產生。
　　 不同碳氫比例對橫

4、向碳納米管生長的影響，當碳氫比按照20∶60的比例通入反應室時，碳納米管密度比較大，能夠定向水平生長，含有的無定形碳少。提高了反應室內碳基團的數量，大量的碳接觸到催化劑，會使催化劑被碳包裹而失去活性，有可能直接參與碳納米管的生成，使碳納米管彎曲。
　　 由于氫等離子體的刻蝕作用，橫向碳納米管的生長時間超過10min后，碳納米管質量由管徑均勻，密度高變?yōu)殚L度短，密度低。
　　 采用最終優(yōu)化的工藝參數生長碳納米管，并對電學特