专利名称：用于导体或导体层的精确加工方法、判断导体或导体层通断的方法
技术领域：
本发明属于电学领域，具体涉及一种用于导体或导体层的精确加工方法，本发明
还涉及一种判断导体或导体层通断的方法。
背景技术：
在电子类产品中，金属电极、导体层等导体间的导通与断开是我们经常面对的问
题，比如短路、断路。我们通常的做法是对金属电极等导体部位进行一定尺度的修补后测试
其通断与否，修补的尺寸没有精确控制和掌握，只要求达到通断目的即可。 这个问题出现在微电子领域时，由于电路尺寸小(达到微米及其以下量级的尺
度)，而且相应加工设备的加工尺寸精细，效率相对低下，所以传统的做法已经不太适用，因
为尺寸缺乏精确掌握会使得加工时间延长，效率下降，而且浪费材料。所以必须找到一种精
确控制加工尺寸的方法，使得加工工艺既能够达到通断要求，又能够提高效率、节约成本。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于导体或导体层的精确加工方法，本发明的目的还在 于提供一种判断导体或导体层通断的方法。 为此，本发明提供了一种用于导体或导体层的精确加工方法，即在导体或导体层 上形成宽度大于30纳米的间距或厚度大于30纳米的绝缘层，使导体或导体层断开。
其中，上述导体为短路的两导体或者为金属电极。 其中，在上述导体或导体层上形成30 50纳米、50 70纳米、70 100纳米、 100 120纳米、120 130纳米、130 150纳米、150 170纳米、170 200纳米、200 250纳米、250 300纳米、300 330纳米、330 350纳米、350 400纳米、400 500纳 米的间距或绝缘层，使所述导体或导体层断开。 其中，上述导体或导体层上的间距通过对导体所进行蚀刻形成。所述蚀刻包括聚
焦离子束蚀刻、聚焦电子束蚀刻、以及激光蚀刻。 其中，上述绝缘层通过沉积或溅射形成。 其中，上述方法还包括检测导体或导体层断开处的间距，若间距大于10纳米则在 导体或导体层断开处涂敷导电材料并对导电材料加热使其固化导通，使断开处的间距小于 IO纳米，导体或导体层导通。 其中，对于上述导体或导体层断开处之外的多余的涂敷面积，通过蚀刻使多余的 涂敷面积与导体或导体层分离，蚀刻宽度大于30纳米。 另外，本发明还提供一种判断导体或导体层通断的方法，即检测两导体或导体层 之间的间距或绝缘层厚度，当间距或绝缘层厚度小于10纳米时，认为两导体或两导体层导 通，当间距或绝缘层厚度大于30纳米时，认为两导体或两导体层断开。
其中，制造上述绝缘层的绝缘材料的电阻率一般为108Q/m以上。
利用本发明方法提供的数据加工导体，既能够达到通断要求，又能够提高效率、节 约成本。根据本发明方法判断导体或导体层通断，可以实现加工尺寸的精确控制。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。 下面将参照图，对本发明的其它的目的、特征和效果作进一步详细的说明。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分。图中，
图1是两导体之间的位置关系图；
图2是两导电层之间的位置关系图； 图3a和图3b是两导体间正常电子隧道效应示意图；以及
图4是电子势垒贯穿示意图。
具体实施例方式
下面将参考附图并结合优选实施例，来详细说明本发明。 图l是两电极之间的位置关系图。两电极ll、13之间间距为d，当d《10nm时，两 电极视为导通，如果要使其断开，采用聚焦离子束或聚焦电子束，或激光对电极进行刻蚀， 以增大间距d，当d > 30nm时即可使得两电极断开。反之，当d > 30nm时，两电极视为断开， 如果要使其导通，将导电材料涂覆在断开处，用激光、红外线或其它方式加热材料使导电物 质固化导通，d<< 10nm，这样两电极就达到良好电接触。对于多出的涂覆面积，可以刻蚀 连接处，使其与导线分离，刻蚀宽度超过30nm即可，不需要将多余面积全部清理。
图2是两导电层之间的位置关系图。两导电层21、23之间的间隙为D。当D《10nm 时，两导电层视作导通，如果要使其断开，采用聚焦离子束或聚焦电子束、或激光对导电层 进行刻蚀，或者在导电层间扩充绝缘物质，使得D > 30nm即可使两导电层绝缘。反之，当 D > 30nm时，两导电层断开，如果要使两者导通，将导电材料涂覆在绝缘层处，用激光、红外 线或其它方式加热材料使导电物质固化导通，D << 10nm，这样两导电层就达到良好电接 触。对于多出的涂覆面积，可以刻蚀连接处，使其与导电部位分离，刻蚀宽度超过30nm即 可，不需要将多余面积全部清理。 图3a和图3b是两导体间正常电子隧道效应示意图，如图3a和图3b所示，两金属 Ml和M2之间有一宽度为a绝缘层I (真空层、空气层、绝缘物质层均可)。当绝缘层足够薄 以至于a与电子的平均自由程1可比时，电子将有一定几率隧道穿透这个绝缘层势垒。在 图3(a)所示没有外加电压V下，两层金属的费米能级相等，没有电流流过；在图3(b)所示 施加外加电压V下，两层金属的费米能级EF相差-ev(e为单个电子电量)，在这个能量范围 内电子的隧道穿透形成净电流。由于一侧金属的电子占有态(阴影部分)密度及另一侧金 属的空穴态(空白部分)态密度都是常量，所以电流I与电压V成正比，隧道结显示导通性 质，呈现电阻特性。 以上的电子隧道过程为电子贯穿绝缘势垒的过程，可以借助量子力学的有关知识 来计算电子贯穿势垒的几率。 如图4所示，假设入射电子的能量为E，势垒高度为U。，宽度为a，且E < U。。在经 典力学中，只有能量E大于U。的电子才能越过势垒运动到x > a的区域，能量小于U。的电子运动到势垒左边缘"=0处)时被反射回去，不能越过势垒。但在量子力学中，任何能 量的电子都有可能被势垒反射回去，也有可能贯穿势垒而运动到x > a的区域，其透射系数 和反射系数的和为1。 透射(反射)系数代表的物理意义是贯穿到x > a区域的电子(反射回x < 0区 域的电子)在单位时间内流过垂直于x方向的单位面积的数目，与入射电子(在x < 0区 域)单位时间内流过垂直于x方向的单位面积的数目之比。 通过求解定态薛定谔方程可以得到x < 0、 x > a区域的电子几率波函数，得到E
< U。情况下透射系数P的表达式为
P =尸。e力 式中，P。是常数，接近于1， m是电子质量，方是简约普朗克常数。 可见，随势垒的加宽(增大a)或加高(增大U。)，透射系数减小，且透射系数随势
垒宽度a的增加呈指数式下降。 总结电子隧道效应和势垒贯穿几率P的计算，可以看出，当势垒宽度a达到31时， 电子贯穿几率很小(远小于e—3)，视作两金属层断开；当a《1时，贯穿几率可能较大，不可 忽略；当1《a《31时，两金属层视作半导通半断开状态。 对于普通金属在室温下，电子弛豫时间t的量级约为10—"s，费米速度约为106m/ s，所以平均自由程1约lOnm。若两导体之间间距为d，当d《1时，两导体可能导通，如果 要使其断开，需要刻蚀导体材料以增大间距，使得d > 31即可达到断开效果。那么在室温 下，至多只需刻蚀30纳米的宽度就能够断开两导体，如果要使两者导通，需要填补导电物 质，使得d << 10nm。 另夕卜，针对两导电层通断的情况，设两导电层中间绝缘层厚度为D，当D《1时，两 导电层可能导通，如果要使其断开，需要增加绝缘层厚度，使得D > 31即可达到断开效果。 那么在室温下，只需制作30纳米的绝缘层就能够断开两导电层，如果要使两者导通，需使 得D << 10nm。 当1《d(D)《31时，两导体(导电层)处于半导通半断开的状态。
对于日常工作器件，工作温度会偏移室温，但电子弛豫时间与费米速度改变不大， 对于几百摄氏度的温度变化几乎不变。所以当两导体间距d(D) ^30nm时，两导体断开， d(D) << lOnm时，两导体导通。 上述方法基于量子隧道效应，并通过计算贯穿几率得出相应结论，尺寸控制严格 且精确。利用这种方法，对导体修补的尺寸控制在电子平均自由程的量级，较之传统的做法 科学精确，所以在微纳米加工工艺中是值得借鉴的，可以大大减少操作时间，提高效率，节 约成本，而且加工尺寸精细，能够在微纳米电子领域充分应用。 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人 员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、 等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种用于导体或导体层的精确加工方法，其特征在于，在导体或导体层上形成宽度为30到500纳米的间距或厚度为30到500纳米的绝缘层，使所述导体或导体层断开。
2. 根据权利要求1所述的精确加工方法，其特征在于，所述导体为金属电极或短路的两导体。
3. 根据权利要求l所述的精确加工方法，其特征在于，在所述导体或导体层上形成30 100纳米的间距或绝缘层，使所述导体或导体层断开。
4. 根据权利要求1所述的精确加工方法，其特征在于，在所述导体或导体层上形成100 200纳米的间距或绝缘层，使所述导体或导体层断开。
5. 根据权利要求l所述的精确加工方法，其特征在于，在所述导体或导体层上形成200 500纳米的间距或绝缘层，使所述导体或导体层断开。
6. 根据权利要求1至5任一项所述的精确加工方法，其特征在于，所述导体或导体层上的间距通过对所述导体或导体层进行蚀刻形成，所述绝缘层通过沉积或溅射形成。
7. 根据权利要求6所述的精确加工方法，其特征在于，所述蚀刻包括聚焦离子束蚀刻、聚焦电子束蚀刻、以及激光蚀刻。
8. —种用于导体或导体层的精确加工方法，其特征在于，检测导体或导体层断开处的间距，若间距大于10nm，则在所述导体或导体层断开处涂敷导电材料并对所述导电材料加热使其固化导通，使所述断开处的间距小于10nm，导体或导体层导通。
9. 根据权利要求8所述的精确加工方法，其特征在于，对于所述导体或导体层断开处之外的多余的涂敷面积，通过蚀刻使所述多余的涂敷面积与所述导体或导体层分离，所述蚀刻宽度大于30nm。
10. —种判断导体或导体层通断的方法，其特征在于，检测两导体或导体层之间的间距或绝缘层厚度，当间距或绝缘层厚度小于10纳米时，认为所述两导体或两导体层导通，当间距或绝缘层厚度大于30纳米时，认为所述两导体或两导体层断开。
全文摘要
本发明公开了一种用于导体或导体层的精确加工方法，即在导体或导体层上形成宽度大于30纳米的间距或厚度大于30纳米的绝缘层，使导体或导体层断开。本发明还公开了一种精确控制加工尺寸达到导体或导体层导通的方法，即检测导体或导体层断开处的间距，若间距大于10nm则在所述导体或导体层断开处涂敷导电材料并对所述导电材料加热使其固化导通，使所述断开处的间距小于10nm。本发明还提供一种判断导体或导体层通断的方法。利用本发明方法提供的数据加工导体，既能够达到通断要求，又能够提高效率、节约成本。
文档编号H01L21/66GK101728235SQ200810247528
公开日2010年6月9日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年12月30日
发明者曹建 申请人:四川虹欧显示器件有限公司