Hönlein, Wolfgang (Parkstrasse 8A Unterhaching, 82008, DE)
Kreupl, Franz (Müllerstrasse 43 München, 80469, DE)
Engelhardt, Manfred (Edelweissstrasse 1A Feldkirchen-Westerham, 83620, DE)
Hönlein, Wolfgang (Parkstrasse 8A Unterhaching, 82008, DE)
Kreupl, Franz (Müllerstrasse 43 München, 80469, DE)
| 1. | Elektronisches Bauelement mit einer ersten leitenden Schicht, einer nichtleitenden Schicht auf der ersten leitenden Schicht, einer zweiten leitenden Schicht auf der nichtleitenden Schicht, mindestens einem Loch durch die nichtleitende Schicht, mindestens einer Nanoröhre in dem Loch, durch die die er ste leitende Schicht mit der zweiten leitenden Schicht leitend verbunden ist. |
| 2. | Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1, bei dem die Nanoröhre eine CarbonNanoröhre ist. |
| 3. | Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem mehrere Nanoröhren in dem Loch enthalten sind, durch die jeweils die erste leitende Schicht mit der zweiten lei tenden Schicht leitend verbunden ist. |
| 4. | Elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Bekeimungsschicht über der ersten leitenden Schicht, auf der die Nanoröhre aufwachsbar ist. |
| 5. | Elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Bekeimungsschicht für ein Aufwachsen der Nanoröh re katalytisch wirkende Metallpartikel aufweist. |
| 6. | Elektronisches Bauelement nach Anspruch 5, bei dem die Metallpartikel mindestens eines der folgenden Me talle aufweisen : * Nickel, und/oder 'Eisen, und/oder * Yttrium, und/oder 'Kobalt, und/oder 'Platin. |
| 7. | Elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die nichtleitende Schicht ein Intermetalldielektri kam aufweist. |
| 8. | Elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 7 bei dem die erste und/oder die zweite leitende Schicht Metall oder eine Kombination verschiedener Metalle aufweist. |
| 9. | Elektronisches Bauelement nach Anspruch 8, bei dem die erste leitende Schicht und/oder die zweite lei tende Schicht Kupfer und/oder Aluminium und/oder eine Kombi nation von Ta, TaN, Ti, TiN aufweist. 1C. |
| 10. | Elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bedem das elektronische Bauelement ein Halbleiterelement ist. |
| 11. | Verfahren zum Herstellen einer leitenden Verbindung in einem elektronischen Bauelement, * bei dem über einer ersten leitenden Schicht eine nicht leitende Schicht abgeschieden wird, * bei dem durch die nichtleitende Schicht ein Loch gefer tigt wird, 'bei dem in dem Loch mindestens eine Nanoröhre aufgewachsen wird, 'bei dem eine zweite leitende Schicht abgeschieden wird derart, dass die erste leitende Schicht durch die Nanoröh re mit der zweiten leitenden Schicht leitend verbunden ist. |
| 12. | Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauele ments, 'bei dem eine erste leitende Schicht bereitgestellt wird, 'bei dem über der ersten leitenden Schicht eine nicht leitende Schicht abgeschieden wird, * bei dem durch die nichtleitende Schicht ein Loch gefer tigt wird, 'bei dem in dem Loch mindestens eine Nanoröhre aufgewachsen wird, 'bei dem eine zweite leitende Schicht abgeschieden wird derart, dass die erste leitende Schicht durch die Nanoröh re mit der zweiten leitenden Schicht leitend verbunden ist. |
| 13. | Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem das Loch durch die nichtleitende Schicht geätzt wird. |
| 14. | Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 13, bei dem als Nanoröhre eine CarbonNanoröhre verwendet wird. |
| 15. | Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem mehrere Nanoröhren in dem Loch aufgewachsen werden, durch die jeweils die erste leitende Schicht mit der zweiten leitenden Schicht leitend verbunden ist. |
| 16. | Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, * bei dem zumindest in der Fläche des Lochs auf der ersten leitenden Schicht eine Bekeimungsschicht aufgebracht wird, * bei dem auf der Bekeimungsschicht in dem Loch die Nanoröh re aufgewachsen wird,. |
| 17. | Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, bei dem für die Bekeimungsschicht für ein Aufwachsen der Nanoröhre katalytisch wirkende Metallpartikel verwendet wer den. |
| 18. | Verfahren nach Anspruch 17, bei dem als Metallpartikel mindestens eines der folgenden Me talle verwendet wird : 'Nickel, und/oder Eisen, und/oder 'Yttrium, und/oder 'Kobalt, und/oder 'Platin. |
| 19. | Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, bei dem für die nichtleitende Schicht ein Intermetalldielek trikum verwendet wird. |
| 20. | Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, bei dem für die erste und/oder die zweite leitende Schicht Metall verwendet wird. |
| 21. | Verfahren nach Anspruch 20, bei dem für die erste leitende Schicht und/oder die zweite leitende Schicht Kupfer und/oder Aluminium und/oder eine Kom bination von Ta, TaN, Ti, TiN verwendet wird/werden. |
Es ist üblich, in einem elektronischen Bauelement, welches in integrierter Bauweise ausgestaltet ist, zwei leitende Schich- ten, die durch eine nicht-leitende Schicht elektrisch iso- liert sind, miteinander elektrisch leitend zu verbinden, in- dem durch die nicht-leitende Schicht ein Loch geätzt wird.
Das Loch wird mit Metall aufgefüllt, wodurch eine metallische Durchkontaktierung erzeugt wird, die die beiden leitenden Schichten miteinander elektrisch leitend verbindet.
Ein Nachteil dieser Vorgehensweise ist darin zu sehen, dass insbesondere bei abnehmenden lateralen Abmessungen, d. h. bei abnehmendem Durchmesser eines Kontaktlochs durch die nicht- leitende Schicht und bei zunehmender vertikaler Ausdehnung bzw. zumindest bei zunehmendem Aspektverhältnis, das voll- ständige Auffüllen des Kontaktlochs mit Metall problematisch und fehlerbehaftet ist. Insbesondere kommt es häufig zu einer Verstopfung im oberen Bereich des Kontaktlochs durch das ab- geschiedene Metall, wodurch verhindert wird, dass das gesamte Kontaktloch mit Metall gefüllt wird. Somit kann häufig keine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden leitenden Schichten erzeugt werden. Zudem führt ein unvollständig ge- fülltes Kontaktloch zu Zuverlässigkeitsproblemen.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorgehensweise ist darin zu sehen, dass bei einem Kontaktloch mit einem sehr geringen Aspektverhältnis die Leitfähigkeit der metallischen Durchkon-
taktierung stark abnimmt, d. h. die metallische Durchkontak- tierung stellt ein in erheblicher Weise begrenzendes Element für die Skalierung eines Metallisierungssystems und damit ei- ner integrierten Schaltung dar, bei denen es erforderlich ist, in vertikaler Richtung eines elektronischen Bauelements mehrere leitende Schichten miteinander durch nicht-leitende Schichten hindurch elektrisch leitend zu verbinden.
Weiterhin sind aus [1] Grundlagen über sogenannte Carbon- Nanoröhren als ein sehr leitfähiges Material, deren Leitfä- higkeit die Leitfähigkeit von Metall gleicher Abmessung stark übersteigt, bekannt.
Aus [2] ist ein Verfahren bekannt, um Carbon-Nanoröhren in einer perforierten Dialuminiumtrioxid-Matrix (Al203-Matrix) selbstjustiert aufzuwachsen.
Somit liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine leitende Verbindung in einem elektronischen Bauelement zu schaffen so- wie ein elektronisches Bauelement mit einer leitenden Verbin- dung zwischen zwei leitenden Schichten, die durch eine nicht- leitende Schicht voneinander isoliert sind, bei dem das Er- zeugen einer leitenden Verbindung selbst bei Löchern mit ei- nem sehr großen Aspektverhältnis möglich wird.
Das Problem wird durch ein elektronisches Bauelement, durch ein Verfahren zum Herstellen einer leitenden Verbindung in einem elektronischen Bauelement und durch ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
Ein elektronisches Bauelement weist eine erste leitende Schicht, eine nicht-leitende Schicht auf der ersten leitenden Schicht sowie eine zweite leitende Schicht auf der nicht- leitenden Schicht auf. In der nicht-leitenden Schicht ist mindestens ein Loch vorgesehen, das durch die nicht-leitende Schicht vollständig hindurchtritt. In dem Loch ist mindestens
eine Nanoröhre enthalten, durch die die erste leitende Schicht mit der zweiten leitenden Schicht leitend verbunden ist.
Bei einem Verfahren zum Herstellen einer leitenden Verbindung in einem elektronischen Bauelement wird über einer ersten leitenden Schicht eine nicht-leitende Schicht abgeschieden.
Durch die nicht-leitende Schicht wird ein Loch gefertigt und in dem Loch wird mindestens eine Nanoröhre aufgewachsen. Eine zweite leitende Schicht wird anschließend abgeschieden der- art, dass die erste leitende Schicht durch die Nanoröhre mit der zweiten leitenden Schicht leitend verbunden ist.
Bei einem Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bau- elements wird in einem ersten Schritt eine erste leitende Schicht bereitgestellt. Über der ersten leitenden Schicht wird eine nicht-leitende Schicht abgeschieden und durch die nicht-leitende Schicht wird ein Loch gefertigt, beispielswei- se geätzt. In dem Loch wird mindestens eine Nanoröhre aufge- wachsen und es wird eine zweite leitende Schicht derart abge- schieden, dass die erste leitende Schicht durch die Nanoröhre mit der zweiten leitenden Schicht leitend verbunden ist.
Durch die Erfindung wird es möglich, selbst bei Kontaktlö- chern mit sehr geringem Durchmesser und großem Aspektverhält- nis eine zuverlässige elektrisch leitende Verbindung zwischen zwei leitenden Schichten zu schaffen, die durch eine nicht- leitende Schicht an sich elektrisch entkoppelt sind. Die lei- tenden Schichten können beispielsweise jedes metallisch lei- tende Material sein, wie z. B. Kupfer, Aluminium, Silber, etc., wobei die leitfähigen Schichten üblicherweise eine Haft-, Diffusions-und Antireflexionsschicht, aufweisend bei- spielsweise Ti, TiN, Ta, TaN, und/oder eine Kombination die- ser Materialien, aufweisen kann. Die elektrisch nicht- leitende Schicht kann ein Intermetalldielektrikum wie bei- spielsweise Siliziumoxid oder Siliziumnitrid oder eine andere isolierende Schicht aus organischem Matrerial wie beispiels-
weise Polyimid oder eine beliebige Kombination davon, sein.
Die elektrisch leitende Verbindung mittels mindestens einer Nanoröhre ist lediglich durch den Durchmesser einer solchen Nanoröhre, die bei einer sogenannten Carbon-Nanoröhre bei un- gefähr 1, 5 nm Durchmesser liegt, begrenzt.
Das Herstellungsverfahren zeichnet sich durch seine Einfach- heit und Robustheit, d. h. durch eine geringe Fehleranfällig- keit aus und dadurch, dass zuverlässig eine elektrisch lei- tende Verbindung hergestellt wird.
Somit werden die elektronischen Bauelemente selbst bei sehr feinen Strukturen, d. h. bei geringem Durchmesser eines Kon- taktlochs, einfach und kostengünstig herstellbar.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Nanoröhre ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung eine Carbon-Nanoröhre.
Eine solche Carbon-Nanoröhre ist sehr einfach und zuverlässig selbst in einem Kontaktloch mit geringem Durchmesser selbst- justiert herstellbar.
Weiterhin weist die Carbon-Nanoröhre eine sehr hohe Leitfä- higkeit auf, die die Leitfähigkeit selbst der besten metalli- schen Leiter, wie beispielsweise Kupfer oder Silber, bei gleichen Abmessungen erheblich übertrifft.
In einem solchen Kontaktloch können mehrere Nanoröhren, grundsätzlich eine beliebige Anzahl Nanoröhren, enthalten sein, um die beiden leitenden Schichten miteinander elek- trisch leitend zu verbinden.
Zur Beschleunigung des Wachstums der Nanoröhre ist in dem Kontaktloch über der ersten leitenden Schicht eine Bekei-
mungsschicht gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung vorgese- hen, welche vorzugsweise für eine aufwachsende Nanoröhre ka- talytisch wirkende Metallpartikel aufweist, beispielsweise mit Metallpartikeln aus Nickel und/oder Eisen, und/oder Yt- trium, und/oder Kobalt und/oder Platin.
Das Loch kann durch die nicht-leitende Schicht geätzt werden.
Auch wenn die im weiteren beschriebenen Ausführungsbeispiele jeweils ein Halbleiterelement beschreiben ist anzumerken, dass die Erfindung keineswegs auf ein Halbleiterelement be- schränkt ist, sondern in jedem elektronischen Bauelement ein- gesetzt werden kann, bei dem es gilt, zwei durch eine nicht- leitende Schicht an sich elektrisch entkoppelte leitende Schichten leitend miteinander zu verbinden, unabhängig davon , ob es sich bei einer Schicht um eine Halbleiterschicht han- delt oder nicht. Insbesondere eignet sich die Erfindung zum Einsatz im Rahmen einer integrierten Schaltung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren darge- stellt und werden im weiteren näher erläutert.
Es zeigen Figur 1 einen Querschnitt durch ein Halbleiterelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ; Figuren 2a bis 2d Querschnitte durch ein Halbleiterelement, anhand denen die einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung des in Figur 1 dargestellten Halblei- terelements erläutert wird ; Figur 3 einen Querschnitt durch ein Halbleiterelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ; Figuren 4a bis 4c Querschnitte durch ein Halbleiterelement, anhand denen die einzelnen Verfahrensschritte zur
Herstellung des in Figur 3 dargestellten Halblei- terelements erläutert wird ; Figur 5 einen Querschnitt durch ein Halbleiterelement gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung ; Figuren 6a bis 6e Querschnitte durch ein Halbleiterelement, anhand denen einzelne Verfahrensschritte zur Herstel- lung des in Figur 5 dargestellten Halbleiterelements erläutert wird.
Ausführungsbeispiel 1 Fig. l zeigt ein erstes Halbleiterelement 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
Das erste Halbleiterelement 100 weist eine erste leitende Schicht 101 aus Kupfer oder Aluminium auf mit einer Haft-, Diffusions-und Antireflexionsschicht, aufweisend beispielsweise Ti, TiN, Ta, TaN, und/oder eine Kombination dieser Materialien. Auf der ersten leitenden Schicht 101 ist eine nicht-leitende Schicht 102 aus einem Intermetalldielektrikum, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aus Siliziumdioxid, abgeschieden.
In die nicht-leitende Schicht 102 ist ein Kontaktloch 103 geätzt, und am Boden des Kontaktlochs, d. h. auf der ersten leitenden Schicht 101 ist eine Bekeimungsschicht 104 abgeschieden.
Die Bekeimungsschicht 104 ist eine Schicht aus katalytisch wirkenden Metallpartikeln beispielsweise aus Nickel, Eisen, Yttrium, Kobalt und/oder Platin. Die Bekeimungsschicht 104 wirkt für das Aufwachsen einer Carbon-Nanoröhre katalytisch.
Auf der Bekeimungsschicht 104 ist eine grundsätzlich
beliebige Anzahl Carbon-Nanoröhren 105 aufgewachsen.
Über der nicht-leitenden Schicht 102 ist eine zweite leitende Schicht 106 aus einer Abfolge von TI, TiN, Ta, TaN, und/oder Kupfer und/oder Aluminium abgeschieden derart, dass die Carbon-Nanoröhren 105 mit der zweiten leitenden Schicht 106 elektrisch leitend verbunden sind.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 2a bis Fig. 2d werden die einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung des ersten Halbleiterelements 100 näher erläutert.
In einem ersten Schritt wird auf der ersten leitenden Schicht 101 die nicht-leitende Schicht 102 z. B. mittels eines Abscheideverfahrens aus der Gasphase (Chemical Vapour Deposition-Verfahren, CVD-Verfahren) abgeschieden (vgl.
Fig. 2a).
Mittels einer geeigneten Maskierung der nicht-leitenden Schicht 102 und Nassätzens oder Trockenätzens der nicht- leitenden Schicht 102 wird das Loch (Kontaktloch) 103 durch die nicht-leitende Schicht 102 bis zu der Oberfläche der ersten leitenden Schicht 101 geätzt (vgl. Fig. 2b).
In dem Loch 103 wird die Bekeimungsschicht 104 abgeschieden mittels eines geeigneten Verfahrens (vgl. Fig. 2c), z. B gemäß einem CVD-Verfahren. Die Bekeimungsschicht 104 weist eine Dicke von 0, 1 nm bis 50 nm auf.
Die Bekeimungsschicht 104 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist aus Nickel-Metallpartikeln gebildet.
In einem weiteren Schritt werden gemäß dem in [2] beschriebenen Verfahren auf der Bekeimungsschicht 104 in dem Loch 103 Carbon-Nanoröhren 105 aufgewachsen (vgl. Fig. 2d).
Die Länge der Carbon-Nanoröhren 105 hängt von der Zeitdauer
ab, in der die Carbon-Nanoröhren auf der Bekeimungsschicht 104 aufgewachsen werden.
Die Carbon-Nanoröhren 105 werden so lange aufgewachsen, bis sie über das obere Ende der nicht-leitenden Schicht 102 hinausragen.
Ist dies der Fall, so wird in einem weiteren Schritt, die zweite leitende Schicht 106 auf der nicht-leitenden Schicht 102 abgeschieden mittels eines CVD-Verfahrens oder Sputter- Verfahrens oder Aufdampfverfahrens.
Da die Carbon-Nanoröhren 105 über die nicht-leitende Schicht 102 hinausragen, ragen sie unmittelbar in die zweite nicht- leitende 106 hinein. Durch ein abschließendes Chemisch Mechanisches Polieren (CMP-Verfahren) oder Ionenstrahlätzen wird die zweite leitende Schicht 106 bis zu einer gewünschten Dicke abgetragen.
Auf diese Weise ist durch die Carbon-Nanoröhren 105 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten leitenden Schicht 101 und der zweiten leitenden Schicht 106 über die Bekeimungsschicht 104, die selbst auch leitende Metallpartikel enthält, geschaffen.
Ausführungsbeispiel 2 Fig. 3 zeigt einen Querschnitt eines zweiten Halbleiterelements 300 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Gleiche Elemente in den Figuren werden in dem zweiten Ausführungsbeispiel mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet wie die Elemente gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Das zweite Halbleiterelement 300 weist den grundsätzlich gleichen Aufbau auf wie das erste Halbleiterelement 100 mit dem Unterschied, dass die Bekeimungsschicht 301 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sich nicht nur über den Boden des Lochs 103 erstreckt, sondern dass die Bekeimungsschicht 301 über der gesamten ersten leitenden Schicht 101 vorgesehen ist.
Die einzelnen Schichten gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind aus denselben Materialien wie die entsprechenden Schichten gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Bezugnehmend auf die Fig. 4a bis Fig. 4c werden im weiteren die einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung des zweiten Halbleiterelements 300 näher erläutert.
Zunächst wird auf der ersten leitenden Schicht 101 eine Bekeimungsschicht 301 aus Metallpartikeln (Nickel, Eisen, Yttrium, und/oder Kobalt) abgeschieden. Die Bekeimungsschicht 301 wird über die gesamte Oberfläche der ersten leitenden Schicht 101 abgeschieden mittels eines geeigneten CVD- Verfahrens, Sputter-Verfahrens, oder Aufdampf-Verfahrens. Die Bekeimungsschicht 3C1 weist eine Dicke von 0, 1 nm bis 50 nm auf.
Auf der Bekeimungsschicht 301 wird die nicht-leitende Schicht 102 z. B. mittels eines CVD-Verfahrens abgeschieden (vgl. Fig. 4a).
Nach Ätzen des Lochs 103 in die nicht-leitende Schicht 102 bis auf die Oberfläche der Bekeimungsschicht 301, wie in Fig. 4b gezeigt ist, werden die Carbon-Nanoröhren 105 auf der Bekeimungsschicht 301 gemäß dem in [2] beschriebenen Verfahren aufgewachsen.
Das Aufwachsen wird so lange durchgeführt, bis die Länge der Carbon-Nanoröhren 105 ausreicht, so dass sie über die
Oberfläche der nicht-leitenden Schicht 102 hinausragen (vgl.
Fig. 4c).
In einem weiteren Schritt wird die zweite leitende Schicht 106 mittels eines CVD-Verfahrens auf der nicht-leitenden Schicht 102 abgeschieden.
Wiederum ist das Ergebnis ein Halbleiterelement mit einer elektrisch leitenden Verbindung mittels Carbon-Nanoröhren zwischen zwei leitenden Schichten durch ein Kontaktloch.
Ausführungsbeispiel 3 Fig. 5 zeigt ein drittes Halbleiterelement 500 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
Gleiche Elemente des Halbleiterelements werden wiederum mit gleichem Bezugszeichen gekennzeichnet.
Das dritte Halbleiterelement 500 unterscheidet sich von dem zweiten Halbleiterelement 300 im wesentlichen nur dadurch, dass ein Graben 501 in die nicht-leitende Schicht 102 geätzt wird, und die Carbon-Nanoröhren 105 somit nicht über die Oberfläche der nicht-leitenden Schicht 102 hinausragt, sondern nur über den Boden des Grabens 501 in die nicht- leitende Schicht 102.
Die einzelnen Schichten des dritten Halbleiterelements 500 sind aus den gleichen Materialien wie das erste Halbleiterelement 100 und das zweite Halbleiterelement 300.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 6a bis Fig. 6e wird das Verfahren zur Herstellung des dritten Halbleiterelements 500 im Detail erläutert.
Wie in Fig. 6a dargestellt ist, wird über der ersten leitenden
Schicht 101 die Bekeimungsschicht 301 mit einer Dicke von 0, 1 nm bis 50 nm abgeschieden mittels eines geeigneten CVD- Verfahrens, Sputter-Verfahrens, oder Aufdampf-Verfahrens. Auf der Bekeimungsschicht 301 wird die nicht-leitende Schicht 102 mittels eines CVD-Verfahrens abgeschieden.
In die nicht-leitende Schicht 102 wird das Loch 103 bis zur Oberfläche der Bekeimungsschicht 301 geätzt (vgl. Fig. 6b).
Weiterhin wird in die nicht-leitende Schicht 102 ein Graben 501 mittels Trockenätzens oder Nassätzens geätzt (vgl. Fig. 6c).
In einem weiteren Schritt werden die Carbon-Nanoröhren 102 auf der Bekeimungsschicht 301 aufgewachsen bis zu einer Länge, dass die Carbon-Nanoröhren 102 über die untere Oberfläche des Grabens 501 hinausragen, nicht jedoch über die gesamte nicht-leitende Schicht 102 (vgl. Fig. 6d).
Wie in Fig. 6e dargestellt, wird in einem weiteren Verfahrensschritt die zweite leitende Schicht 106 in dem Graben 501 und auf der nicht-leitenden Schicht 102 mittels eines CVD-Verfahrens abgeschieden.
Die zweite leitende Schicht 106 wird mittels eines geeigneten Ätzverfahrens, eines Chemisch Mechanischen Polier-Verfahrens oder mittels Ionenstrahlätzens auf eine gewünschte Dicke reduziert, so dass die Oberfläche der zweiten leitenden Schicht 106 plan ist mit der Oberfläche der nicht-leitenden Schicht 102.
Im weiteren werden einige Alternativen zu dem oben dargestellten Ausführungsbeispiel erläutert : Als CVD-Verfahren kann ein CVD-Verfahren unter Verwendung von Kohlenmonoxid CO, Methan CH4, oder auch Azethylen C2H2 eingesetzt werden oder auch auch sogenanntes sogenanntes Enhanced
CVD-Verfahren.
Weiterhin ist es nicht erforderlich, dass die Carbon- Nanoröhren 105 über die Oberfläche der nicht-leitenden Schicht beziehungsweise über die Oberfläche der unteren Oberfläche des Grabens 501 hinausragen. Alternativ können die Carbon-Nanoröhren 105 auf die benötigte Länge durch Chemisch Mechanisches Polieren oder Ionenstrahlätzen unter schrägem Winkel (so dass die Ionen beim Ionenstrahlätzen nicht wesentlich in das Kontaktloch eindringen können) gebracht werden, d. h. auf eine Länge, dass die Carbon-Nanoröhren 105 zumindest die zweite leitende Schicht 106 kontaktieren.
Stehen Abschnitte der Carbon-Nanoröhren 105 über die zweite leitende Schicht hinaus, so können diese mittels eines Veraschungsprozesses, der bei Verwenden einer Lackmaske für die Metallätzung ohnehin erforderlich ist, entfernt werden.
Die Carbon-Nanoröhren können auch mittels eines anisotropen Plasmaätzprozesses, wie z. B. zur Strukturierung organischer Materialien eingesetzt, auf die erforderliche Länge gebracht werden.
Die Erfindung ist nicht auf eine dreischichtige Struktur beschränkt. Das Halbleiterelement kann in jeder beliebigen Halbleiterstruktur eingesetzt werden, d. h. es kann ein Teil- Halbleiterelement eines sehr vielschichtigen Halbleiterelements darstellen zum Kontaktieren zweier leitender Schichten in dem Halbleiterelement.
Die Erfindung ist anschaulich darin zu sehen, dass zwei elektrisch leitende Schichten, die voneinander in einem Halbleiterelement durch eine nicht-leitende Schicht elektrisch entkoppelt sind, durch ein Kontaktloch mittels Carbon-Nanoröhren elektrisch miteinander leitend verbunden werden.
Auf diese Weise wird bei minimaler Abweichung bisher
bekannter üblicher Fertigungsprozesse eines Halbleiterelements eine große Stabilität des Halbleiterelements erreicht.
Außerdem sind hohe Aspektverhältnisse bei der Kontaktierung durch Kontaktlöcher möglich, bis zu einem Wert von ungefähr 1000.
Im Rahmen der Erfindung ist es alternativ ohne weiteres möglich anstelle der CVD-Verfahren auch ein Sputter-Verfahren oder ein Aufdampfverfahren einzusetzen.
In diesem Dokument sind folgende Veröffentlichungen zitiert : [1] C. Dekker, Carbon Nanotubes as Molecular Quantum Wires, Physics Today, S. 22-28, Mai 1999 [2] Jung Sang Suh und Jin Seung Lee, Highly Ordered Two- Dimensional Carbon Nanotubes Areas, Applied Physics Letters, Vol. 75, Nr. 14, S. 2047-2049, Oktober 1999