TW200413248A - Methods of making carbon nanotube films, layers, fabrics, ribbons, elements and articles - Google Patents

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200413248 A7 B7 五、發明說明（1 ) 發明背景： 1·本發明所屬之技術領域： 本發明一般係關於奈米管製成之膜、層、與織物與其製造 方法，而且更具體地，關於碳奈米管製成之膜、層、與織 5物與其製造方法，以致使它們形成或者可能予以製造以形 成種種形狀與特徵的圖案化薄帶、元件與物品。 2·先前技術： 線交錯式記憶體（MWCM)已經予以提出。（參見美國肩 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 利案第6，128,214號；第6，159,620號；以及第…⑽和: 號。）這些記憶體提案將分子想像為雙穩定切換器。雙朝 (金屬或半導型態）具有分子層或者分子化合物夾於事 間。化學裝配以及電子化學氧化或還原係使用來產生一 開啟#或、、關閉”狀態。此型式的記憶體需要高度明与 的線連接，並且不可能因為在氧化還原反應過程中所發系 的固有不穩定性而包含非揮發性。 最近，已經將使用譬如單牆碳奈”之奈綠格導鲜 的記憶體裝置提出，以形成交錯連接，以適用作記憶體写 儿。（參見嫣議讓，以奈米規格導線為基礎㈣ 置、陣列、以及它們的製造方法；以及Th〇mas Ruecke =的、'祕分子計算技碳奈衫絲礎的非揮發㈣ 機存取記憶體，，科學，第289冊，pp94_97，民國料, U a > ’ _裝_為奈米管線交錯式記憶楚 wCMs)。在這錄案q，懸浮於其他線的個則 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇x297^J^ 200413248 A7 B7 五、發明說明（2) 牆奈米管線則定義出記憶體單元。將電信號寫到一條或兩 條線，以導致它們彼此物理性地相吸或相斥。各物理狀態 (亦即，相吸或相斥線）對應一電狀態。相斥線係為一開 路連接。相吸線則是形成整流連接界面的關閉狀態。當將 5 電力從該連接界面移除時，該線則保留它們的物理（以及 因此電性）狀態，從而形成一非揮發性記憶體單元。 NTWCM提案取決於直接生長或者化學自動組裝技 術，以生長記憶體單元所需的個別奈米管。這些技術在使 用現代技術的商業規格上應用確信有其困難度。更者，它 10 們可能包含固有的限制，譬如可能使用這些技術而可靠生 長之奈米管的長度，而且控制如此生長之奈米管線之幾何 結構的統計改變可能有其困難度。因此令人盼望有改善的 記憶體單元設計。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在次-10nm狀態之導電、超薄金屬層與電極的可靠製 15 造是不確定的。（參見，例如S·Wolf，用於超大規模積體 電路時代的石夕加工，第2冊-製程整合，晶格雜諸，Sunset Beach，1990 )在此尺寸狀態的金屬薄膜通常為非連續性， 並且在宏觀距離上不具傳導性。更者，這些次-10nm薄膜 易於由於電流而受到熱損壞，其係使它們不適宜，譬如半 2〇導體裝置之電性互連的應用。由它們低導熱性所造成之薄 金屬互連的熱損壞，其係為妨礙高度集積性半導體裝置之 戲劇性微型化以及性能改善的主要因素之一。 習知互連技術由於因為腐蝕半導體裝置之性能的熱損 壞以及金屬擴散而受限，尤其因電特性的降低。這些效果 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 200413248 五、發明說明 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 為/·18μ與〇·13μιη製程之電流產生結構的尺寸縮小， 而I仔更顯著，例如藉著經由超相門氧化物層的金屬擴 散。 、 北旦因此於此相關技藝領域中，很需要具於高電流密度之 月不或者極熱情形巾可能操作良好的傳導元件。這包括具 有非常小特徵尺寸的電路背景，但亦包括其它高電流密 ^、極熱環境背景。同樣需要較不可能將不希望數量之污 染物擴散入其它電路元件的傳導元件。 發明内容： 本發明提供製造碳奈来管膜、層、織物、薄帶、元件 與物品之新與改善的方法。 根據本發明一態樣，將碳奈米管生長催化劑施加到基 板的^面上。使該基板受到含碳氣體的化學蒸汽沈積，以 生長碳奈米管製成的减布式織物。將不織布式織物部份 根據界^的圖案而予以選擇性地移除，减生該物品。 根據本發明另一態樣，碳奈米管製成的不織布式織物 可能藉由施加碳奈米管生長催化劑到晶圓基板表面上，以 產生-散開的單層催化劑而予以製造。使該基板受到含碳 氣體的化學蒸汽沈積，以生長互相接觸之碳奈米管製成的 不織布式織物，其遮蓋該晶圓表面，而且其中該織物具有 實質均勻的厚度。 根據本發明另一態樣，施加碳奈米管生長催化劑，其 包括施加金屬製奈米顆粒。 根據本發明另一態樣，施加碳奈米管生長催化劑，其

200413248 A7 B7 五、發明說明（4 ) 包括施加金屬氧化物奈米顆粒。 根據本發明另一態樣’將該基板表面衍生，以促進碳 奈米管生長催化劑的黏結。 根據本發明另一態樣’施加碳奈米管生長催化劑包括 5 施加一鐵蛋白溶液，在該溶液中，鐵蛋白將金屬封裝，而 且其中施加之動作乃經由氧化該鐵蛋白以自此移除有機外 殼所產生。 根據本發明另一態樣，施加碳奈米管生長催化劑產生 一實質單層的奈米顆粒於基板的表面上。 10 根據本發明另一態樣’施加碳奈米管生長催化劑包括 施加一金屬配體催化劑預質，而且其中將該表面功能化， 以促進配體之結合。 根據本發明另一態樣，該金屬配體催化劑預質具有一 配方ML ’其中Μ係為來自包括至少鐵、始、或鎳之群組 15的金屬，而且其中L係為具有一般配方cxHy (COOH)的 有機配體。 根據本發明另一態樣，施加碳奈米管生長催化劑包括 施加氧化鐵奈来顆粒之溶液於基板表面上。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 根據本發明另一態樣，施加碳奈米管生長催化劑包括 20施加液態預質懸浮物到基板表面上的金屬催化劑。 根據本發明另一態樣，含碳氣體係為甲烷或乙烯。 根據本發明另一態樣，化學蒸汽沈積係在約850°C達 約十分鐘，而且曱烷係以大約5〇〇sccm的流動來施加，或 者化冬蒸、A沈積在大約8〇〇°C上約40分鐘，而且乙稀則以 本紙張尺度適用中_家標準(CNS)A4規格⑽χ 297公楚） 200413248 A7 B7 五、發明說明（5 ) 大約lOsccm流動來施加。 根據本發明另-態樣，不織布式織物的碳奈米管包括 金屬製奈米管及半導奈米管’而且在該織物中金屬製與半 導奈米管的相對合成物係予以控制。 根據本發明另-態樣，不織布式織物的碳奈米管包括 金屬製奈米管以及半導奈米管’而且半導或者金屬製奈米 管可自此而予以選擇性地移除。 實施方式： 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 本發明之較佳具體實施例提供奈米管製成之膜、層、 或不織布式織物，及其製造方法，以便它們形成，或者可 能予以製造形成種種有用的圖案化組件、元件或物品。 (於下文，、、膜’’、、、層”、或者、、不織布式織物^稱為 織物或者、、奈米織物〃。）由奈米織物產生的元件保 留奈米管及/或其所源自之奈米織物的希望物理特性。此 外，較佳具體實施例允許現代製造技術（例如，那些使用 於半導體製造者）能予以簡單地應用，以利用奈米織物物 品與裝置。 例如，奈米織物可能圖案化成薄帶，其係可使用來產 生非揮發性機電記憶體單元。如美國專利申請序號第 09/915,093號以及第1〇/〇33,323號所說明的（其係全部引 入供作參考）’該薄帶可能使用作非揮發性機電記慎體單 元元件。該薄帶的偏斜、物理狀態可能製造成呈現— 應的資訊狀態。該偏斜、物理狀態具有非揮發性特性相對 ，其 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 200413248 A7 _- _ B7 五、發明說明（6) 係意味著該薄帶保有它的物理（以及因此資訊化）狀態， 縱使將到記憶體單元的電力移除的話。奈米織物可能同樣 地形成為傳導執條或者墊。如美國專利申請序號第 1〇/128，118號與第1〇/175,586號所說明的（其係全部引入 5供作參考）’該執條具有有益的導電與導熱性，其係允許 它使用於其小的特徵尺寸，或者利用為一電晶體元件，譬 如形成較好金屬到半導體接觸件之電晶體的閘極或者基 極。奈米織物可能同樣地形成或圖案化成較短的切片，譬 如薄帶或補片。較短的切片或者補片允許它們奈米管之流 10暢互連到通道、互連、執條或者可使用於電子裝置中的其 它結構。它們可能同樣使用來產生新型態的機電記憶體單 元，例如非縱橫之嵌入單元。如此形成的物品有助於奈米 電子裝置的產生，並且可能同樣用來有助於增加使用混合 方法之電流電子裝置的效率與性能（例如，使用相關於半 15導體定址以及處理電路的奈米管記憶體單元）。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 較佳奈米織物具有複數個奈米管，其係接觸以形成一 不織布式織物。在該織物中，亦即在水平或垂直奈米管之 間的間隔可能會存在。該織物較佳地具有足夠數量的奈来 管，其係接觸以致使從薄帶或物品之内的特定點到薄帶或 20物品内的另一點，有至少一導電、半導或者混合導電以及 半導路徑存在（縱使在該奈米織物的圖案化之後）。 雖然某些具體實施例較佳地選擇奈米織物中的單牆奈 米管’但是多牆奈米管則可能同樣地使用。此外，某些具 體實施例較佳地選擇主要為具有分散雙層以及三層之單層 -8- 本^尺度適用t關規格⑵G χ297公^ ' 200413248 A7 _______B7_一 五、發明說明（7 ) 的奈米織物，但是其它的具體實施例則從具有多層的較厚 織物受到利益。 ' 為了產生一奈米織物，所選出來的技術必須導致足夠 數量的奈米管接觸其它奈米管，其係由於奈米管的黏著特 5徵而形成布面。某些具體實施例（例如，記憶體單元）在 該奈米織物非常薄時（例如，小於2nm)受到利益；例 如，§奈米織物主要為具有分散重疊的單層奈米管時， (有時織物將具有雙層或三層部份），或者具有相對小直 徑奈米管的多層織物時。更者，許多的這些具體實施例在 10奈米管為單牆奈米管（SWNTs)時受到利益。其它具體實 施例（例如，傳導軌條）可能從較厚的織物或者多牆奈米 管（MWNTs)受到利益。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 該些奈米管具有在LiOOOkQ/□之間的每平方電阻 (每平方較低電阻值一般較佳），但卻可轉向具有在lkQ 15 /ΙΙΜ〇μω/□之間的每平方電阻值，其係取決於所使用奈 米官的特性以及它們的電性與機械特徵。該織物的多孔性 亦可轉向產生具有高多孔性的低密度織物以及具有低多孔 性的南密度織物。奈米管平均長度的範圍在5〇_1〇〇〇ηιη以 及1-100μιη之間’其係包括單牆奈米管、多牆奈米管或兩 20者的混合，其係並且可控制為對特別應用，譬如記憶體、 切換器、繼電器、化學感應器、生物感應器以及共振器而 言是必要的。 建構該些奈米織物的某些較佳方法包含使用有關種種 催化劑的化學蒸汽沈積（CVD)製程來生長奈米管。其它 本軼張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公爱） 200413248 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 A7 B7 五、發明說明（8 ) 較佳方法則使用具有預先形成奈米管的旋塗技術來產生薄 膜。該些織物可能在形成之後圖案化，或者它們可能以預 先決定的圖案來生長或形成，例如，藉由使用圖案化的催 化劑金屬層、奈米顆粒或其結合。 生長奈米織物 引言 碳奈米管可生長在表面包含金屬製或氧化物層的基板 上。含金屬或金屬氧化物層允許包含金屬的奈米顆粒施加 到基板表面上。示範性奈米顆粒包含金屬，譬如鐵、鈷、 鎳、鎢、鉬、銖以及其它過渡金屬、或者金屬氧化物。這 些方法中的金屬或金屬氧化物充當碳奈米管用的生長催化 劑。 該文獻已經提供研究成果之文件，其係有關於源自預 先製造奈米顆粒（參見Kong，J·，等人的化學物理函件， 292,567，民國87年；Li，Y·，等人的物理化學期刊， B，105，11424,民國90年；Dai，η·，等人的物理化學期刊 3，103，11246，民國88年；〇：〇1〇黯，]^，等人的化學物理函 件，345，11，民國90年；以及Li，Υ·與Uu，；·，化學材料·， 13.1008,民國90年）、催化劑溶液、例如、、液態催化劑夕 (參見CaSSell，（等人的物理化學期刊Β，ι〇3:6484民國 88年以及Cassell，A”等人的美國化學社會期刊，121，7975, 民國88年）、以及成層之催化劑沈積（參見a，’ 等人的物理化學期刊B，1〇3,6484,民國88年）之單牆奈米’ -10- 200413248 A7 __ B7 五、發明說明（9) 管（SWNTs)的生長。各種直徑的金屬氧化物可能取決於 單牆奈米管（SWNTs)或者多牆奈米管之生長是否令人希 望而使用。（參見例如，γ· Li，w· Kim等人之源自各種尺 寸之分離催化劑奈米顆粒之單牆碳奈米管的生長，物理化 5學期刊B，105，1!424,民國90年11月22曰。）同樣已經 將雙金屬催化劑奈米顆粒（鐵_鉬）製造，以助於碳奈米 官之產生（參見Li，Y.以及Liu，J·，化學材料·，13.1008， 民國90年）。這些奈米顆粒通常隨機地分散於一基板或 者其它支撐物上，以產生奈米管生長。典型的液態催化劑 10包含氯化物或硝酸鹽之混合，其係具有鐵、鈷、鎳、或者 麵。這些液態催化劑係藉由將預先圖案化的、、印記〃浸潰 於基板上而產生。在壓印之後，將該催化劑予以鍛燒或氧 化，以燒光所有的氣化物、氮化物、以及其它的種類，而 留下金屬奈米顆粒的隨機分佈於一寬廣的尺寸狀態内。產 15生SWNTs的另一方法包含金屬層的沈積（參見Delzeit，L.， 等人的化學物理函件，348,368，民國9〇年）。金屬層可能 包括多孔打底層，譬如鋁或銥，催化劑層（鐵、鈷、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 鎳）以及共催化劑層，基本上是鉬。奈米管形成所需的 催化劑奈米顆粒係於CVD製程期間產生。 20 η本發明者已經發覺，可能可將以上技術擴展來產生具 有可=產生製程中受到控制之重要特徵的奈米織物。此 外匕們已經找到新技術來產生奈米織物。可將該些織物 組裝或生長（例如，於全部晶圓表面上），而且隨後可將 織物選擇性地移動，例如藉由使用微影 圖案化。在某些具 -11-

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 體實施例中，該織物可能形成於一圖案中；亦即，奈米管 織物將生長於令人希望，而且接著生長之後，沒有什麼^ 要予以移除的地方。 而 為了生長奈米織物，金屬製的奈米顆粒可能以許多的 方式而來施加到基板表面，包括旋塗、經由氣溶膠之施 加、或者藉由將基板浸入包括此些奈米顆粒的溶液内。可 月b亦可將使用做為催化劑的金屬製奈米顆粒施加到基板表 面，其乃藉由氣相金屬製預質的沈積，譬如任何觸媒，包 括一戊鐵、molybdocene、cobaltocene，以及在該文獻中已 知的許多其它衍生物，以在例如25-6〇〇。〇的相當低溫蒸發 (亦即，相對碳奈米管生長使用該金屬做為催化劑所將發 生之溫度的低溫）。 一旦已經將催化劑施加到表面上的話，適當的原料氣 體則使用CVD製程而供應到基板環境，而且奈米管則予 以允許生長。基本的生長時間範圍乃從1分鐘以下到6〇 分鐘。基本的生長相可以少於十分鐘來完成。適當原料氣 體的實例包括，但未受限於CO、CH4、C2H4以及其它碳 源。原料氣體應該以適當流動速率以及以具有譬如氬或氮 之惰性氣體的適當濃度來使用。基本的溫度範圍則在大約 20 600-1000〇C。 影響奈米管生長的一些因素包括催化劑合成物、催化 劑直徑、催化劑生長效率、溫度、CVD運作時間、以及 包括催化劑與原料氣體與還原劑與惰性載體氣體之試劑的 選擇、流動速率、氣體與混合物的比例以及基板型態與合 10 15 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 計 線 200413248 A7

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A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 200413248 五、發明說明（12)

S s所已知的非專有族群中選出，孽如鐵、鎳、鈷或 鉬。么M " 怎屬層14可同樣包括結合主要催化劑而充當共同催 切的金屬’此些金屬包括，但未受限於紹、鉬、#、或 /、匕共同催化劑金屬。假如多牆奈米管（MWNTs)令人 5 希望的 中巧話，這些與另外的過渡金屬則可能使用於層14 譬如釔、鑭系元素以及婀系元素。 來自沈積薄金屬層14之奈来管的生長，其係基本上 包含雜丄 沈 q由銘層、鐵層、及/或鉬層之物理蒸汽沈積技術而 /積到基板12上。（鋁層產生一多孔反應性支撐物，該 ίο 多孔及_ 生久應性支撐物有助於饋進為鐵催化劑之碳種類的產 將此奈米管的生長實質地會發生。鋼層同樣地適用作 作灭還原為反應性型態的位置。鐵本身可完成此種還原， ^ 1至在一切情況中，假如M〇與A1亦出現的話，該速 15 則會增加。）薄金屬層14，譬如鋁與鉬，有助於在 D _間内SWNTs的形成（當這三種金屬一致地使用 、鐵是主要的生長催化劑）。這些層極薄（例如，卜 2_) ’而且在CVD生長期間内將擴散或蒸發。由此蒸發 產^的某些顆粒可能由最後生長的奈米管所封裝。（當奈 X笞正在生長時，薄層將擴散。當將層加熱時，他們則具 20有產生顆粒之傾向。某些這些顆粒將包含鐵，其係隨後將 位於碳奈米管之直接生長的位置。假如在某些情形中，催 化劑非常小的話，那麼催化劑顆粒則將隨著奈米管生長而 予以運送。在其它的情形中，催化劑顆粒將較2，奈米管 則將自此端點生長出去，而令催化劑顆粒留在適；二

-14- 200413248 A7 B7 五、發明說明（13 ) 方。以任一方式，假如注視奈米管之遷移電子顯微照片的 話，則將在一端幾乎總是發現一奈米顆粒，其係充當作一 催化劑。） 圖1B.1說明應用具有薄金屬催化劑層來形成奈米織 5 物的方法。首先，將中間結構10設置11〇。如上所述，該 結構包括基板12以及金屬催化劑層14。將爐子加熱到大 約500 C 120。將該結構1〇放置到爐子内no。假如希望 的話，可能將金屬層12於空氣中氧化140。該氧化可發生 在500 C達30分鐘。氧化可能令人希望，其乃因為它會在 10金屬原子遷移並且本身重新排列時，產生奈米顆粒於表面 上。將基板12的溫度躍升到CVD溫度，並且提供原料與 惰性氣體流150。例如，將氫氣混以具有適當熱擴散特性 的惰性氣體（基本上為氬或氮）。在某些具體實施例中， 氣體的比例可以是1··5氫氣比惰性氣體（不管怎樣，該比 15例應該取決於當達到CVD溫度時引入系統之氣體的流動 速率與型態）。例如，流動速率每分鐘1〇〇_75〇標準立方 公分（seem)的甲烷，或者1〇_5 〇sccm的乙稀氣體可能 可予以使用。將CVD過程實施達某段時間16〇，其係基 本上在M0分鐘之間。（在此情形中，CVD製程或者化 20學条汽沈積包含載體氣體（氬）、還原劑（氫）以及破原 料（合併或單獨的甲烧、乙烯、或者其它氣體。在惰 性氣體流或者具有與碳源之低或無反應性的氣體中 ，譬如 氬或氮，將爐子向下躍170到小於20(rc。取決於在最後 奈米管織物中所希望的特性，所使用的氣體應該是在較低 % % 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -15-

200413248 A7 B7 五、發明說明（14 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 溫的空氣或者氧氣；此使用將提供一最後的退火⑽，以 用於非結晶形碳的奈米管黏結以及/或者移除。由於上 述’奈米織物係產生於基板12上，而薄 予 實質或全部地蒸發。 』卞以 一基板12的表面可能具有一定義圖案（例如，栅格） 於它的表面上。例如，該表面可能具有金屬或者半導體與 絕緣體的交替區域。該金属或者半導體歲入材料可能藉由 犧牲層而部份或全部地脫下，該犧牲層可稍後移除，二提 管奈米薄帶結構。參見美國專利申請案序號 弟 〇9/915,093 號以及第 10/033,323 號。 界定的薄金屬層圖案將決定奈米管生長的走向。（亦 即，奈米管生長將從催化劑區域產生，而非不具有催 的裂縫區域。）此特徵可能予以應用；亦即，取決於太半 =或者奈米織物物品的最終使用，具體的表面圖案；能 =令人希望的（例如在一記憶體裝置中）。更者， 溥金屬層催化劑圖案化，以產生奈求織物的圖案化生=。 劑圖案彼此足夠遠離的話’它們就不可能需'要 Ik後而來的圖案化。 圖2,例如是具有柵格結構之示範性結構Μ 2〇 表面金屬區域17藉由絕緣區域19而彼此隔開。、金屬 心17的材料可能從適當的碳奈米管生長催化劑選出， 譬 19如Γ由:_始碳奈米管生長與起源 供引起奈米管:長:亡區r的金屬催化劑層區域17提 5 10 15 -16-

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不米管薄帶的密度可能由改變此種變數來控制，嬖如 催化劑合成物以及濃度、生長環境、包括但未受限於i長 時間（例如，較少的CVD運作時間產生較小濃度的奈米 織物）、溫度、氣體合成物以及濃度。以下所提供的係為 5使用以上原理來生長奈米織物的種種示範方式。 實例1 : ί呂、鐵與錮（分別為15nm、lnm以及2nm)的薄金 屬層係連續地沈積在基板上。將該基板放置於管爐中，其 10中將該溫度躍升到500°C並於周圍空氣中維持3〇分鐘。隨 後在以100:40〇sccm氬氣··氫氣之氬氣與氫氣的流動中，將 該溫度隨後躍升到850°C的CVD溫度。一旦達到CVD溫 度時，流動速率500sccm的曱烷氣體則引入到爐子内達一 分鐘生長時間。為了完成CVD，該爐子則在氯氣中向下 15躍到2〇(TC以下。目1C係為由此製程所製成之織物的顯 微照片。 實例2 : 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 實例1的所有參數皆重複，除了將甲院替代之外，乙 20烯係以流動速率5.0sccm來使用達1〇分鐘，CVD溫度則 是800 C。將相同型態的金屬層應用；不管怎樣，所使用 之金4層的厚度係為5nm鋁、lnm鐵、以及2nm鉬。圖 1D係為起因於此種乙烯使用之奈米管生長的顯微照片。 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 200413248 A7

實例3-6 : 實例3-6顯示在典型的CVD方法中，氣體流的 速率影響奈米管織物的生產。從顯微照片，可看出氣體流 從725至500至250sccm的改變如何影塑生長量。、山此— 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 例顯示出在生長製程中，所生長之奈米管的多孔性與型態 可能由改變具體參數來控制。奈米管之生長係維持於此範 圍上’並且可細微地控制’以產生主要的多層織物 ( 750sccm)到主要的單層織物（25〇sccm)。氣體流之還 原成甚至更低層級則可能確保主要的單層織物。濃度之增 加將允許具有多層之織物的生長。其它參數，譬如生長時 間與溫度可控制成與原料氣體流一致，以提供更多控制於 該織物的特徵上。 實例3 : 甲烧係以725sccm流動，而且氬與氫氣體流則各自固 定地維持在lOOsccm以及400sccm。CVD係如上述地用以 下參數來進行：CVD係用以下的金屬層而在850°C進行1 分鐘：15nm鋁、lnm鐵以及2nm鉬。圖1E係為起因於 此過程之薄膜的顯微照片。 實例4 ： 所有參數維持與實例3相同，除了曱烷氣體流是 500sccm之外。圖1F係為起因於此過程之薄膜的顯微照 片0 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（21〇χ297公爱） 200413248 A7 B7 五、發明說明（17) 實例5 ： 所有參數維持與實例3相同，除了甲烷氣體流是 25〇SCCm之外。圖1G係為起因於此過程之薄膜的顯微照 5片。 …a 實例6 ： 所有參數維持與實例3相同，除了曱烷氣體流是1〇〇sccm 之外。圖1H係為起因於此過程之薄膜的顯微照片。 10 實例7-9 ： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 實例7-9反映出實例3-6的係為所使用之乙烯氣體的 流動速率在接繼的CVD製程中減少，然而卻能維持所有 其它的變數不變。如上述，所有這些實例顯示出，良好的 15控制可能在生長密度、奈米管多孔性、奈米管長度以及每 平方電阻值上得到。（每平方電阻值係使用來一般協助奈 米管的多孔性以及/或者它們全部的傳導特性。）實例7_9 的圖分別顯示對應氣體流降低的織物。因為流體降低，所 以織物密度則會降低而且電阻值會增加。 20 實例7 : 氬氣體流與氫氣體流各自固定地維持在1〇〇sccm以及 4〇〇Sccm。乙烯氣體係以5.0sccm來流動。金屬層係如 下· 5.0nm鋁、l.Onm鐵、以及2_〇nm鉬，CVD溫度是 -19- 200413248 五、發明說明 80〇°C，並且進行1〇分鐘 膜的顯微照片。 ® 11係為起因於此過程 之薄 4^18 ： 5 所有參數維持與實例7相同，w 2·一之外。圖㈣从因於门此：了乙烯氣體流是 片。 過程之薄膜的顯微照 ： 維持與實例7相同，除了乙烯氣體流是1〇〜 圖1K係為起因於此過程之薄膜的顯微照片。 15 il 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 f例j(M2顯不降低CVD溫度但卻維持所有其它參數固 疋的效果。CVD方法在其它方面非常類似實例工。這些實 例同樣顯示出良好的控制可能在奈米織物與奈米管的^孔 生厚度以及長度上得到。實例1〇]2所用的圖分別顯示 ^對應CVD溫度降低的織物。因為溫度降低，所以織物 始度則會降低，而且電阻則會增加。 20 CVD係進行於塗以i5nm ί呂、lnm鐵以及2nm钥的石夕 基板上，其係如上述地使用在Ar/H流中900°C的725SCcm 甲烧氣體流10分鐘。圖1L係為起因於此過程之薄膜的顯 -20- 本紙張尺度適用中國5標準(CNS)A4規格（21〇χ297公釐）^ ^------ 200413248 A7 -- ^_ B7 五、發明說明 微照片。 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 實例11 : 所有參數維持與實例1M目同，除了 CVD溫度將低到85〇 〇C 夕卜〇匿J 1 > 回M係為起因於此過程之薄膜的顯微照片。 實例12 ： 數:持與實例10相同，除了 CVD溫度字低到800 圖in係為起因於此過程之薄膜的顯微照片。 實例13_1& : 實例13 Ί a織物。由μ _ Γ分賴示對應CVD運行_降低的 電阻值則會ί 降低，所简㈣賴會降低，而且 實例13 ： C二係在725sccm甲烧氣體以及Ar:H2為職 seem 氣體流中、在㈣。c、—i5nm|g、inn^、 2nm錮㈣基板上運行1()分鐘。圖1㈣ 之薄膜的顯微照片。 、此過耘 實例14 所有參數維持與實例13相同，除了 CVD運行時間降 低到5分鐘之外。lp係為起因於此過程之薄膜的顯微 -21- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規iT(21〇 x 297 ^釐----- 200413248 A7 五、發明說明（2〇 ) 一 照片。 ^ΜΛΙ: 所有參數維持與實例13相同，除了 CVD運行時間降 5低到2分鐘之外。圖1Q係為起因於此過程之薄膜的顯微 照片。 ”、、p 實例16 ： 所有參數維持與實例13相同，除了 CVD運行時間降 10低到1分鐘之外。圖1R係為起因於此過程之薄膜的顯微 照片。 … 實例17-20 : 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 實例Π-20顯示改變已經在最終薄膜上之鋁金屬層厚 15度的效果。如上述，所有這些實例顯示出良好的控制可能 在生長密度、奈米管多孔性、奈米管長度以及每平方電阻 值上得到。實例Π-20之圖分別顯示對應金屬層催化劑之 厚度降低的織物。因為厚度降低，所以織物密度則會減 少，而且電阻會增加。 20 實例17 ： CVD係在塗以25nm鋁、lnm鐵以及2nm鉬的矽基板 上、使用725sccm曱烷氣體流以及分別維持在固定 lOOsccm與400sccm之氬與氫氣體流、在850°C達1〇分 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 200413248

鐘。圖is係為起因於此過程之薄膜的顯微照片。 實例18 : 所有參數維持與實例17相同，除了紹層之厚度降低 5，15nm之外。圖1T係為起因於此過程之薄媒的顯微照 實例19 : 所有參數維持與實例17相同，除了紹層之厚度降低 10到5nm之外。圖m係為起因於此過程之薄膜的顯微照 實例20 : 所有參數維持與實例17相同，除了铭層之厚度降低 15到0nm之外（在此實例中，沒有銘層沈積）。圖lv係為 起因於此過程之薄膜的顯微照片。 實例21-22 ： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 貫例21々2顯示改變薄層金屬厚度及使用氧化石夕當為 20基板上之結果。改變該些金屬薄層厚度允許調整奈米碳管 之多孔性及特異性。生長MWNT時較厚的金屬層更具傳 導性，而較薄的金屬層可成長較好的SWNT，並且由於高 溫m情況下使較少殘留地成長奈米管，實例21_22的圖 分別顯示對應金屬層催化劑之厚度降低的織物。_ -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公复） 200413248 A7 五、發明說明（2〇 -— / • ν·>.. ^ ：l - l 當厚度降低，織物的密度減少，並且電阻增加。 實例21 ： CVD係在塗以2·0ηπιΚ)·5ηπι鐵以及1Qnm翻之薄 5金屬層的二氧化矽基板上、在85〇 、Ar:H2為 100:400Sccm中的500sccm甲烷氣體流中進行丨分鐘。圖 1W係為起因於此過程之薄膜的顯微照片。 實例22 ： 10所有參數係維持與實例21相同，除了使用以下厚度的薄 金屬層之外· l.Onm銘、0.5nm鐵、以及ι·〇ηπι錮。圖lx 係為起因於此過程之薄膜的顯微照片。 實例23-24 ： 15 實例23與24顯示該些薄膜藉著CVD而生長在矽與 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 二氧化矽基板上。這些實例說明甚至在不同基板上對多孔 性的控制。在此，我們具有半導基板與絕緣基板之實例。 生長係可在各種基板層上得到，其係允許迅速的整合成基 本的半導體製程流動以及製造的簡易。實例23與24的圖 20 顯示織物密度因為基板型態而改變，以及從而的電阻改 變。 i^L23 ： CVD係在500sccm甲烷氣體流中、在850°C、塗以薄 -24- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（21〇x297公釐） 200413248 A7

=屬層15mn!呂、1〇nm鐵以及2 〇㈣石夕基板上進行2 刀鐘。圖1Y係為起因於此過程之薄膜的顯微照片。 實例24 ： 所有參數係維持與實例Μ相同，除了將二氧化石夕使 用作基板之外。H lz係為起因於此雜之薄膜的顯微照 生J&.·熹有奈米屋^奈米鐵塹 10 生長奈米織物的另一較佳方法使用金屬製或者金屬氧 化物奈米顆粒（例如氧化鐵）作為碳奈米管生長催化劑。 金屬製或者金屬氧化物奈米顆粒具‘有狹窄範圍的直徑。此 狹窄範圍可導致對形成最終奈米織物之奈米管直徑與型態 的更有效控制。可將所使用之基板的表面衍生，以產生^ 15拒水性或親水性的環境，以促進催化劑顆粒的較佳黏結。 基板的特性允許對奈米顆粒分散程度的控制到足夠產生單 層奈米管織物的精確程度。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖3A顯示使用來生長奈米織物之示範性結構2〇的截 面圖。基板I2具有金屬製或者金屬氧化物奈米顆粒的分 20佈16。（為了簡化，該圖顯示該分佈為一連續層，雖然熟 諳該技術者將理解到，實際上該結構20將具有相對不連 續奈来顆粒的分佈。）使用來產生碳奈米管的基板表面可 能是包括，但不限於矽、熱氧化物、氧化矽、氮化矽、 鎢、鎢/鈦的任何材料，以及一般使用於CM〇s與半導體 -25- 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS)A4規格（2iQ X 297公爱） 200413248 A7 B7 五、發明說明（24 製造製程的其它基本絕緣體、半導體以及金屬製表面，該 表面可能具有如上述已經定義於其中的電子元件以及圖 案，而且該基板可能予以功能化或者非功能化。 圖3B說明使用塗以奈米顆粒16來生長奈米織物的一 5方式。將鐵蛋白與水的混合產生。例如，提供咬外於产 ⑴咖μΜ)基本濃度之去離子（DI):::= (SIGMA目錄）。鐵蛋白包含自然封裝的鐵於有機層或 者外殼中’並且可予以處理，以致使該封裝鐵可能使用於 接著的奈米管產生中。此外殼係使用空氣或者氧氣氧化或 10者電漿灰化來氧化，其係造成該外殼之移除，而僅留下一 氧化鐵奈米顆粒。在奈米管的CVD生長過程期間内，將 氧化鐵奈米顆粒減少，以留下催化奈米管之生長的金屬製 鐵奈米顆粒。使用鐵蛋白或者任何適當奈米顆粒之目的乃 在於導致奈米顆粒以一平滑的方式而分散於表面上（單一 15分散）。鐵蛋白顆粒具有如同以下所討論之奈来顆粒之非 常狹窄的直徑範圍。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 二將鐵蛋白溶液施加到基板12的表面31〇。在施加之 前，可將該基板衍生而使之更拒水性或親水性，以促進鐵 蛋白黏結到表面。將該基板允許乾燥32〇 (例如，五分鐘 已經令人發現到大概是足夠的）。這會使鐵蛋白塗在基板 的表面上。隨後將該蛋白質外殼從鐵蛋白顆粒移除330。 例如，可能使該結構受到400-80(TC的氧化操作達大約15 分鐘，或者受到電漿灰化操作。該氧化製程實質地從該鐵 蛋白移除所有蛋白質外殼，從而留下氧化鐵之奈米顆粒的 -26- 適 度 尺 張 紙 本 格 規 A4 S) N (C 標 家 楚 公 97 200413248 A7 __________B7____ 五、發明說明（h) 塗層16。奈米顆粒的直徑大約為二到五奈米，或者更特別 地直徑大約為三奈米。 (參見Li，上述的物理化學期刊 46) 一旦將來自鐵蛋白的催化劑顆粒形成的話，CVD就 可此進行340，以生長奈米管的奈米織物。例如，該奈米 5織物可能生長於一全部晶圓表面上，以作為接觸奈米管的 單層。以上具體實施例係可引導來生長具有足夠密度的傳 導性（主要）單層織物，以繼續懸浮於一切換連接界面 上。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在仍另一具體實施例下，使用金屬配體_催化劑預質 10分子’以沈積金屬製的奈米顆粒在一功能化基板表面上， 從而有助於產生奈米管的生長。基本上，金屬/配體複合 體之配方將具有譬如ML的配方，其中Μ係為一金屬， 譬如鐵、麵、或鎳，而且L係為一個或更多個對金屬具有 親和性的有機配體。——般的處方可能是CxHy 15 (C〇〇H) ’但是其它的碳、氧、氮以及/或者含硫的配體 則令人已知，並且可能予以使用。附到有機部的金屬製奈 米顆粒係沈積在功能化的基板表面上。在旋塗期間内，可 能導致未處理奈米顆粒之最小沈積的一步驟内，將該表面 功能化，以有效地進行配體焊接。某些具體實施例使用一 20曰遍的方法’以合成具有有機外殼的金屬製奈米顆粒，該 有，外殼具有一非常明確的尺寸狀態，例如W麵，其係 可單一分散在基板上。 ―某些具时關㈣製造崎化麵粒作為碳奈 米官生長催化劑。將氧化鐵奈米顆教以足夠支撑奈米管生 -27- 200413248 A7 B7 五、發明說明（26 ) 長之希望密度的濃度來施加到一基板。該基板隨後則如在 此所希望地受到CVD操作。可將該基板在開始CVD運作 之前予以選擇式地乾燥及/或氧化。例如，可能將氧化鐵 奈米顆粒藉由旋塗而施加到基板表面。在一具體實施例 5中，氧化鐵則以1:1〇比例而懸浮於去離子水中。將含水 的鐵懸浮物施加到基板表面，並且將該表面以大約 lOOOipm自旋，以散佈該懸浮物。隨後將該表面以 4000rpm自旋，以將該懸浮物乾燥。可能將超過氧化鐵奈 米顆粒的一種施加進行。所需要之氧化鐵奈米顆粒的施加 10數目，其係將取決於所使用之懸浮物的濃度、奈米顆粒之 希望合成表面密度、希望織物的物理特性、以及所使用之 基板的物理特性而改變。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在仍另一具體實施例下，使用液態催化劑預質懸浮 物。圖3C說明使用液態金屬催化劑而生長一奈米織物的 15方式。將液態金屬催化劑產生。例如，將溶解的金屬催化 劑’例如硝酸鐵(Fe(N〇3)3混以曱醇並施加到基板上35〇。 將該基板氧化360，例如藉由灰化，從而使氧化鐵奈米顆 粒分散在基板的表面上。隨後使該基板受到CVD操作 370，以生長奈米管。以下所提供的係為使用以上原理而 2〇 生長奈米織物的種種示範方式。 實例25 ： 這是使用金屬配體催化劑預質分子之奈米顆粒的實 例。將HMDS (六曱基二矽烷）以4000rpm旋塗到二氧化 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 200413248 A7 B7 五、發明說明（27 ) 矽基板達一分鐘，以作為一黏結層。鐵奈米顆粒係藉由在 甲醇中以鐵：月桂酸為1:3.3之比例，將Fe(N03)3溶解於 月桂酸的溶液中。將硝酸鹽溶液排空，以脫去硝酸以及溶 劑。將予以乾燥的鐵奈米顆粒隨後加到l〇mL甲苯以及 5 10mL異丙醇，以再度懸浮溶液中的奈米顆粒。隨後將鐵 奈米顆粒溶液以1:25稀釋於異丙醇中。隨後將在異丙醇 中1:25鐵奈米顆粒溶液的鐵奈米顆粒藉由以1〇〇〇rpm旋 塗30秒’隨後以40〇〇rpm旋塗20秒而來沈積於晶圓上。 將兩鐵奈米顆粒應用沈積以及旋塗。將該基板在丨⑻它烘 10烤，以移除該溶劑，隨後將它以〇2等離子體灰化3〇分 鐘’將CVD在850°C、在500sccm甲烷流以及Αγ:Η2為 100:40〇sccm流中進行10分鐘。圖3D係為起因於此過程 之奈米織物的顯微照片。可將在此具體實施例中的奈米顆 粒藉由改變黏合到該金屬的有機配體（類似鐵蛋白的蛋白 15質殼）而調節為一特定的尺寸。此外，可將不同金屬或金 屬氧化物種類的奈米顆粒一起混合入溶液中，並且應用， 以使用作催化劑，例如50% Fe以及50% co，或者33% Fe33% Co以及33% A卜或者任何其他適當的結合。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 實例26 ： 這是在溶液中鐵奈米顆粒的實例，其係分散在二氧化 石夕基板上，並且不旋塗於表面上。在將催化劑分散在表面 上之後，該基板則使之自立達5分鐘，覆蓋並且在則。C 烘烤，以將溶劑移除，並將之灰化。將cvd在8 -29- 200413248 A7 B7 五、發明說明（28) 在500sccm甲烷流以及AnH2g l〇〇:400sccm流中進行10 分鐘。圖3E係為起因於此過程之奈米織物的顯微照片。 實例27 ： 5 10 15 ^ K例27說明自具有鐵蛋白於表面上之基板的碳奈米 &生長。該方法包含使用鐵蛋白做為催化劑預質。將鐵蛋 白在去離子水的1:1()混合物施加到晶圓㈣表面。將該 晶圓乾燥，’而留下鐵蛋白之驅散塗層於基板的表面上。 “土板氧化以移除所有非鐵的有機物品，並且放置於辦 700〇Cit 10 , ^將匕在純2的情形中躍到⑽叱達7分鐘。將㈣

Irt-216r：400sccm f ^i〇sccm 質之碳：乎；1。圖3F顯示使用鐵蛋白做為催化劑預 r顯二官生長—(場發射掃描式電子顯微 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 表面上的薄金屬層。此方法在採3奈米顆粒結合基板 20們繁助生長奈米管之過程之特性的;!=積之簡易以及它 夠輕易地散佈催化劑顆粒。令人^ =允許任何人能 生生長奈米管之表面碳預質上有用；^的疋’銘與在產 面圖Ώ二顯：之示範性結構3。的截 有金屬催化劑之薄層14以及奈米顆粒之 -30- 本紙張尺度適财®SW(CNS)A4規^^7JJ7 04 200 13248

發明說明（29 ) 散佈16。使絲產生碳奈米管的基板表面，其係 括但不限於㈣熱氧化物，例如氧㈣、链的任何材^ 最上層可以是絕緣體、半導體或者金屬。典型令 二 基板包括二氧化石夕（Si〇2)、氮化石夕（柳4)、敛在的 鐫以及其錢祕料GMm料㈣程者。該 已經形成上述材料的種種元件與結構（例如柵格）於其 中。此外，該表面可能予以功能化或者非功能化。〜 圖說明藉由使用關於薄金屬層之奈米顆粒而生長 石反奈米官之奈米織物（例如，以遮蓋晶圓表面）的方法。 ίο 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 首先，如上述，將一基板12設置，並將一金屬催化劑 層β又置410到a曰圓的至少選出區域，或者一全部晶圓” 面。适形成金屬催化劑層14。此後，將奈米管16的分佈 施加420到層14的表面。這可能使用上述施加奈米顆粒 方法的任何一種來進行，例如旋塗奈米顆粒的懸浮物。 化劑預質’譬如鐵蛋白、液態金屬催化劑預質以及金屬^ 體催化劑預質分子’其係可能同樣地關於基板上的薄金屬 層來使用’以生長碳奈米管織物。取決於如何施加奈米 管’該基板可能予以乾燥（選擇式地）425。將該基板氧 化430。一旦如此形成的話，該結構30就可能受到CVD 製程440,以形成一奈米織物。 以預先形成的奈米管來形成奈米織物 引言 形成奈米織物的一較佳方法使用關於預先形成奈米管 薄 表 催 配 計 線 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（2ι〇X297公釐） 200413248 A7 B7 五、發明說明（3〇) 的旋塗技術。奈米管應該充分地不含非晶系碳，假如將奈 米管使用作電子元件的話。在其它優點之中，此技術比藉 著CVD來生長奈米管還更能導引到半導體製造環境，其 乃因為它使用無法促成^^準CMOS製程流動或者半導體製 5 造方法之熱預算的室溫製程。此外，將此奈米管整合之所 有成本的價錢則非常低廉。 圖5A顯示具有晶圓基板12以及奈米織物54的示範 性結構50。奈米織物54可能製造來遮蓋住全部的晶圓表 面° 10 一示範性、沒有限制性的基板12係類似上述所說明 者。該基板可能是將接受藉著旋塗之奈米管沈積的任何材 料，而較佳地卻是從熱氧化物或者氮化物組成之群組選出 的材料’該族群包括但不受限於二氧化矽、氮化石夕、鋁在 石夕上、或者下述之任何結合在矽或二氧化矽上：鋁、鉬、 15鐵、鈦、鉑、以及氧化鋁、或者在半導體工業中有用的任 何其它基板。 功月b化基板表面上的旋塗奈米管 經 濟 部 智 慧 財 k 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 圖5B顯示在功能化碳奈米管生長基板表面52上製造 20奈米官織物的方式。該基板表面52可能藉著將該表面功 能化而準備用來旋塗。具體地，晶圓/基板表面之功能化 包含何生該基板之表面。例如可化學式地轉換一親水性或 拒水性狀態，或者提供功能化群組，譬如胺、羰基酸、硫 醇或者石黃酸鹽，以改變該基板的表面特徵。功能化可能包 -32-

200413248 A7 ------ B7 五、發明說明（η) 括以氧等離子體來氧化或者灰化基板的選擇式主要步驟 510 ’以從基板表面移除碳與其它雜質，並且提供一均勻 的反應性氧化，該氧化表面隨後則與矽甲烷反應。可能使 用的一此種聚合物係為3-氨基酸丙基三乙基矽烷 5 (APTS)。該基板表面52可能在施加奈米管懸浮物之前 予、、于生5^0 ’以提南奈米管之黏結。發明者會預知到任 何反應性矽甲烷可使用於此一表面的功能化。在一特別、 :又有限制的具體貫施例中，基板表面52，不管有無受到灰 化’其係暴露於用合適有機溶劑，例如用己烷之APTS的 ίο大約1至耄克分子溶液，但是更佳地為用己燒的至 28克分子APTS，以致使大約一單層ApTS沈積於基板表 面上。為了形成此一單層APTS，基板基本上浸潰於ApTS 溶，達30分鐘。一旦將表面52準備用來旋塗的話，碳奈 米笞則政佈於表面上530，而且該表面會受到自旋，以致 15於將該奈米管散佈，以形成奈米管織物（例如，圖5A的 織物54)。隨後將該基板（選擇式）退火54〇。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 可能應用不同方法，以施加奈米管到表面，以形成奈 米織物：以得到希望的織物特性；一方法越過另一方法的 選擇，其係部份地取決於所使用之預先形成奈米管的特 20性。例如，在某些具體實施例下，將以雷射脫落的 ^W^iTs使用，在其它具體實施例下，將商業上可得到的 高壓一氧化碳分解SWNTs奈米管使用，譬如可從幻⑶

UniVersity得到的ffipc〇TM奈米管；在仍其它具體實施例 下’可能將其它奈米管使用。 -33-

200413248 A7 __ B7 五、發明說明（32) 在某些具體實施例下，以雷射脫落的奈米管混以濃度 大約100-500pg/mL的溶劑。對sWNTs之懸浮以及經由旋 塗之散佈非常有用的溶劑，其係包括異丙醇、甲醇、乙烯 醇、1，2二氯苯、1，3二氯苯、μ二氯苯、氯苯、& 5 methylpyrollidinone、二甲基甲醯胺、二曱亞砜、氰甲烷、 己烷、曱苯、二氯甲烷以及三氯甲烷。雖然所有這些溶劑 具有懸浮奈米管的能力，但是所希望薄膜以及所使用基板 的精確特徵對溶劑選擇而言則是重要的。假如低沸點溶劑 是希望的話，那麼己烷就例如將是比二甲亞砜（DMSO) 10還更佳的選擇。1，2二氯苯由於它的良好懸浮特性以及與 工業半導體製程的適合性而為較佳的溶劑。 在某些具體實施例下，可能使用Hipc〇TM奈米管。 HiPco奈米管係為SWNTs，並且相對地沒有非結晶沈 積、纖維狀沈積、以及其它雜質。HiPc〇TM管以比雷射脫 15落奈米官更稀釋的濃度，基本上為i〇_2〇〇pg/mL而混成正 二氯苯。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在以上具體實施例下，較佳的濃度取決於所使用奈米 管的長度。以雷射脫落的奈米管傾向於具有比HiPc〇TM還 更長的全長。不管所使用之奈米管，混合物中的奈米管應 20該充分地散佈，例如藉由超音波。 可將充分散佈的奈米管藉由旋塗而施加在基板表面上 530。此一表面應該在儲存或者在任何基板準備步驟之 後，例如表面的功能化之後，相對地沒有任何殘餘物留 下。假设例如己烷之溶劑出現在基板表面上的話，該溶劑 -34- 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） 200413248 A7

則可能予以移除，例如藉由纟loo-mt烘烤達丨分鐘。 ^將任何儲存溶_除之後，奈米管齡在基板表面上旋 塗。 „管旋塗的—種方式包含在將奈米管溶液沈積於 土板表面時’以例如1〇〇〇rpm來自旋基板達大約3〇秒， 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 ^者不然的話’它們可在該自旋已經開始之前予以施加。 隨後可能將該基板（亦即，選擇式地）予以乾燥，例如藉 、rpm來自旋’直到乾燥為止。奈米管懸浮物的進 一步塗層’其係可能賴似的方式來施加，朗該基板表 面塗以奈米管之希望密度為止。薄帶之密度可能取決於所 希望的使用而改變。奈米管層之適當具有在 之間的每平方電阻測量值。就特_應絲說，具有在lk Ω/□以下之每平方電阻值的奈米管層可能較佳，而就仍 另一使用來說，具有MOMQ/口之每平方電阻測量值的奈 米官製成之膜可能是足夠的。將奈米管懸浮物的四種塗層 典型地施加到該基板表面，以產生將具有導電路徑之冗餘 的織物。再將希望密度之奈米管層，亦即單層，旋塗到基 板之後，該基板可能再度地烘烤54〇，以例如在1〇〇_115 °C移除任何殘留的溶劑。在如說明地施加四種塗層之後， 典型地將〜l〇〇kQ之每平方織物電阻值測量。每平方實際 的電阻值取決於所使用之奈米管、它們的合成物、以及全 部純度的性質。 非功能化某板表面上旋塗奈米管 -35- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 200413248 A7 B7 五、發明說明（W) 非功肖b化的基板表面可能藉由旋塗而塗以奈米管。該 表面可能例如藉由氧等離子體之灰化而予以氧化，以移除 表^雜貝’或者它可能予以塗層而不是氧化。所使用之奈 米&可旎是，但並非受限於以雷射脫落的SWNTs或者 5 HiPcoTM奈米管。 、可此將適當散佈的奈米管藉由旋塗而沈積在非功能化 板表面上。與以上相似地，該基板可能在施加一奈米 & /合液到基板表面以將該些奈米管分佈時，以丨_啊旋 30私，或者該溶液可能先施加，接著自旋。可進一 y^二米&懸浮物之塗層，直到該基板表面塗以希望密 度的不米官為止。可將該基板於施加步驟之間乾燥化（選 擇式i也），例如藉由以4〇〇〇啊之自旋，直到乾燥為止。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^以上述類似地，可將薄帶密度依據所希望的使用而改 隻f本上，當使用先前參數時，將奈米管懸浮物之八種 、、曰也加到非功能化的基板表面，以得到導電奈米管之織 物在將希望岔度的奈米管層旋塗到基板表面上之後，可 在1〇0_115 c上，將該基板再度烘烤，以移除任何殘 留的/合剤。此一方法基本上造成每平方電阻測量值〜1_ l〇〇kQ的奈米管層，其係取決於所進行的施加數目以及所 2〇 管的純度與特徵。因為已經沈積於表面上的奈米 吕可月b藉由隨後施加奈米管於溶劑中而予以溶劑化並且移 除，所以令人希望的則是在接著施加溶劑化奈米管以前， 將基板與奈米管固化。此固化可能經由蒸發或者乾燥而完 成。限制已經旋塗之管之隨後溶解與移除的另一方式 -36- 200413248 A7 __________________ B7 五、發明說明（35) 由溶解以及自克服奈米管與基板表面之間凡得爾引力之離 心力的移除），乃是使用隨後旋塗步驟所用的不同溶劑。 奈米管薄帶的密度可能藉由改變此些變數來控制，該 些ii數包括但不限於打底表面的功能化、旋塗參數（時間 5長度與RpM)、溶劑選擇、奈米管型態與濃度、奈米管 直徑與長度、施加的次數以及基板型態與合成物。 以下所提供的係為使用以上原理來形成奈米織物的種 種示範方式。 10 實例28 ： 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 首先將晶圓基板以氧等離子體灰化15分鐘。在灰化 之後，將該基板浸洗在以30-60|IL APTS比1〇mL己烷之 比例的3-氨基酸丙基三乙基矽烷（ApTS)、功能化溶 劑、以及己烷溶液中30分鐘。在表面功能化步驟期間 内，將奈米管溶液準備。將HiPco™ SWNTs混入於包含 lmg不米官以及5〇mL 1?2二氣苯的溶液中。隨後將該奈 米管溶液超音波化！小時，以充分地將奈米管散佈於溶劑 溶液中。在奈米管沈積之前，將該基板從該己院槽移除， 並在跡lirc烘烤i分鐘，以移除所有溶劑殘留物。在 烘烤之後’將該奈米管旋塗到以10()()rpm的晶圓達％ 秒:以分佈該奈米管，隨後將它們以自旋，以將 該晶圓乾燥。將四種如此的SWNT自旋塗佈施加到曰口 在自旋之後，該晶圓則再度以100_115。 日曰圓 何殘留的溶劑。 烤’以移除任 -37- 200413248 A7 B7 五、發明說明（36 ) 將l-100kQ的每平方電阻測量值測量。圖50D顯示 旋塗到一功能化表面之不同放大倍數HiPcoTMSWNTs的 FESEM (場發射掃描式電子顯微鏡）影像。 5 實例29 : 所有參數與在實例28中一樣，除了將1〇毫克之雷射 脫落之奈米管混入100毫升之1，2-二氯苯溶液中，並旋塗 至晶圓表面。每平方電阻100-400kQ被量得。圖5E顯示 一旋塗雷射脫落之SWNT具有一功能化表面之fesem 10圖。其中有些顆粒含有非晶系碳不純物亦可被觀察到。 膏例30 : 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 所有參數係與在實例29中一樣地維持不變，除了將 使用於旋塗之基板步進之外，亦即非水平平面。圖5F顯 15示根據本方法而旋塗到基板之奈米織物的顯微照片；此顯 微照片顯示出奈米管經由凡得爾吸引力而符合一基板表 面。本發明人思考保角奈米織物可能在非水平機電切換 器，尤其是垂直機電切換器，或者同樣地互連、促動器、' 繼電器、感應器以及其它電子元件的製造中有用。^ 20 實例31 ： 碳奈米管係如下述地沈積於非功能化表面上。將一曰 圓表面灰化1分鐘。如以上實例28所呈現地，將奈米管 溶液沈積並且旋塗到晶圓上。將奈米管混合物的八^應^ -38- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 200413248 A7 B7 五、發明說明（37) 施加到晶圓表面，以在奈米管織物的改變部份上，產生從 50至lOOkQ範圍的每平方電阻測量值。圖5G顯示以充分 的施加而旋塗到非功能化晶圓表面之SWNTs (單牆奈米 管）的FESEM影像，以產生多層奈米織物。圖5H顯示 5旋塗到一基板之單層織物的FESEM顯微照片，如所示， 該基板具有大約130nm寬度的預先製造金屬電極。 較佳具體實施例以預先形成之奈米管的濃度範圍來操 作。例如，就以雷射脫落的奈米管而言，將大約〇. μ 0.5mg/mL ( 100-50(^g/mL)的濃度使用。該濃度則取決於 10奈米管的純度與長度而予以較佳地調整；例如，較短的奈 米管具有一自旋狀態’而較長者則具有不同的狀態。 此外，較佳具體實施例較佳地使奈米管溶液受到超音 波化。例如，較佳具體實施例使用譬如3〇_12()分鐘的超 音波時間。 15 圖案化奈米織物 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 用來產生奈米織物之新與改善的方法可能使用來產生 源自該方法的物品。以上所確認與合併的美國專利申請 案，其係說明此織物與物品之明確（並非限制性）使用。 20例如，選擇性移除該織物部份用的種種遮罩與圖案化技 術三其係說明於這些申請案中，但在此為了簡潔起見並不 重複。更者，種種元件構造係說明於所結合的申請案中， 但在此為了簡潔起見並不重複。 圖6，例如，係為在產生圖案化奈米織物中所使用之 -39- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公餐） 200413248 B7 A7

示範性結構的截面圖。此方法產生碳奈米管織物之補片， 其係可使用作電子元件。此一奈米管織物補片可能使用作 機電切換器，或者電子互連。提供一中間結構6〇〇。結構 60〇包含覆蓋基板610的奈米織物620。該基板61〇可以 5是單一材料製的簡單基板；它可以是已經受到某些製程， 以例如包括通道、插塞或其它元件等等的一基板。該奈米 織物620可能使用以上所揭露或合併的任何方法來生&或 形成。該奈米織物可能屬於SWNTs或者多牆奈米管。將 抗蝕劑層630施加於奈米織物62〇上，以形成中間結構 10 64〇。隨後將抗蝕劑630圖案化，其係使用種種技術的任 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一種，包括但不限於那些在所合併之參考中說明者。例 如，可能將該抗蝕劑圖案化，以對應奈米織物補片的希望 圖案，以致使該抗蝕劑將覆蓋（並且界定）該希望的補 片將該抗姓劑之選出部份（例如，暴露部份）移除，其 15係將產生中間結構650。該中間結構650包括暴露的奈米 織物部份670以及殘留的抗蝕劑部份66〇。該暴露的奈米 織物部份670可能以許多方式來移除；例如，藉由進行一 反應性離子蝕刻步驟，或者氧化該基板，藉由等離子體灰 化，空氣氧化或者其它反應方法，以移除所有奈米管織 2〇物，除了希望補片以外，從而產生中間結構68〇。隨後可 能將殘留的抗蝕劑部份66〇從中間結構68〇剝去，以產生 包括奈米織物之圖案化補片695的結構69〇。 誠如在合併之參考中所解釋的，奈米織物620可能形 成或生長於犧牲材料的界定區域上，以及界定的支揮區域 __ _40_ I纸張尺錢财公爱-*----- 39200413248 五、發明說明 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 土。，犧牲材料可能接著予以移除，以產生奈米織物之懸 I見’例如使用奈米管薄帶的機電記憶體陣列及 /、製k方去（美國專利申請案序號第號），於 民國年7月25日提出中請，當作懸浮奈米織 5 一種構造。 中J 圖J，例如係為在產生懸浮、圖案化奈米織物中所使 =之示範性結構的截面W。此方法產生碳奈米管織物的懸 t補片，其係可使用作電子元件。此-奈米管織物補片可 月匕，用作—機電切換器，或者一促動器，-繼電器，-感 10應裔，尤其是—生物感應器或者化學感應器。 〜 將中間結構提供。結構包含覆蓋基板710之 材料720的界定區域（如上述，其係可以為單一材料 爽成二可以疋已經受到某些製程，以包括例如通道、插 ς或其匕tl件等等的—基板）。一奈米織物，覆蓋該 =板表面以及犧牲材料72G。該奈米織物73()可能如上述 成或生長，以及可能是多層或單層’並且可能具有單 :了牆奈米管。將一抗蝕劑層740施加於奈米織物73〇 c夫=產生中間結構745。隨後將該抗蝕劑740圖案化 移陝顯示）。將該抗蝕劑之選擇部份（例如，暴露部份） ^太其係將產生中間結構75〇。該中間結構75G包括暴 :的：米織物部份770以及殘留的抗蝕劑部份760。該暴 Z進：米織物部份可能以許多方式來移除；例如，藉 離子仃-反應性離子姓刻步驟，或者氧化該基板，藉由等 體灰化，空氣氧化或者其它反應方法，以移除所有奈 15 20 -41- 裝 計 線 本纸張尺度適用中國^^CNS)A4規格 (210x297 公釐） 200413248 A7 - -—_ _ B7 五、發明說明（40) ^織物，除了希望補片以外，從而產生中間結構780。 随後可能將殘留的抗姓劑部份76〇從中間結構彻剝去， 以產生結構790,該結構則包括覆蓋定義犧牲材料72〇的 圖案化奈米織物補片795。將該犧牲層720移除，豆係藉 5由選擇錄刻、實質地使懸浮的圖案化奈米織物務完整 無缺並且使空氣間隙798代替所移除的犧牲層。本發明奢 思考到殘留抗钱劑部份760之剝除以及犧牲材料72〇之移 除，其係可能以適當製程中的相同步驟來進行。 一圖8A例如是在產生懸浮、圖案化奈米織物中所使用 10之不範性結構的截面圖。此方法產生覆蓋一電極之碳夺米 管織物的懸浮補片，而當該奈米織物偏斜時，該奈米織物 則可能導電性地接觸該-電極。此一裝置可使用作為一電 子元件，例如作為一機電切換器等等。 將一中間結構_設置。結構_包含具有已經定義 15電極820 (例如，為充分傳導材料製成，譬如接雜的半導 體或者金屬）以及定義犧牲材料83〇的基板81〇 (與上述 那些類似）。奈求織物840覆蓋著該基板表面以及該犧牲 層830。該奈米織物可能藉由上述方法的任一種而製成。 與上述相似，並且如所併入之參考來說明的，該奈米織物 20 840可能予以圖案化（例如，微影圖案化），而且奈米織 物的定義部份可能予以移除，以形成中間結構85〇。圖案 化的奈米織物物品860隨後覆蓋界定的犧牲材料83〇，該 犧牲材料則依次覆蓋電極820。該犧牲材料83()隨後可能 藉由選擇性蝕刻、使殘留結構實質完整無缺、產生結構 -42- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐）

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870而來移除。結構870包含與電極820隔開的懸浮奈米 織物物品_。奈米織物物.口口 860 α及/或者電極隨後可能 又到電刺激’以導致奈米織物物品_朝或遠離電極82〇 地偏斜如所合併之參考所說明的，偏斜的物品以非揮發 5性方式來保留它們偏斜的狀態。 實例32 ： 提供晶圓基板、覆蓋的奈米織物以及在αι2ο3犧牲層 下的嵌入鈦電極設置。Shipley 18〇5光阻係藉由以 10 4000rPm的旋塗達60秒而施加到晶圓表面。將該光阻使 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 用Kasper MaSkAligner8秒來曝光。將該圖案使用基本的 顯影劑來顯影，從而暴露奈米織物之部分，並且使其它部 份由光阻所保護。將該基板以去離子水沖洗，並且在ιΐ5 C乾燥。奈米織物之暴露部份係藉由在毫托之壓力以 15及300瓦特之功率上，以每分鐘25立方英尺的氧氣，進 行等離子體灰化5分鐘而來移除。將該基板浸於川它的 n-methylpyrollidinone中30分鐘，以移除殘留的光阻。將 該基板以異丙醇沖洗並且乾燥。將熱磷酸施加，以移除 ΑΙΑ;，以使爵案化的奈米織物懸浮於電極上，而當偏斜 2〇時，該織物則可能與該一電極電性接觸。圖8B顯示由此 方法所製成之圖案化奈米織物的FESEM影像。在顯微照 片中，裸露基板區域的顏色是暗的，奈米織物補片的顏色 則是亮的，而且縱長的亮薄帶則為金屬製電極。長度 ΙΟΟμπι以及寬度3μιη之圖案化軌條的基本電阻率係為1 -43- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 200413248 A7 B7 五、發明說明 42 10ΜΏ。圖8C顯示在較大放大倍數之下與8β相同結構的 FESM影像。暗的縱長薄帶係為覆蓋金屬電極的犧牲層。 圖8D顯示與所移除之犧牲層相同結構的fesm影像；令 人可見到的是，該奈米織物可懸浮於該電極上，而沒盥 之接觸。 〃 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 在奈米織物之奈米管型態的控制合成物 其它的具體實施例包含碳奈米管織物之控制合成。具 體地，可能應用該些方法，以控制在奈米織物中金屬製二 及半導奈米管的相對數量。以此方式，該奈米織物可能製 成在相對半導奈米管之下具有較高或者較低百分比的金屬 製奈米管。對應之下，奈米織物的其它特性（例如，電 阻）則將改變。該控制可能藉由直接生長、不希望種類之 移除、或者純化奈米管之施加而來完成。 有關予以控制的直接生長，該些方法係已知例如用 選擇性地生長半導奈米管。（參見Kim等人的超長以 高百分比半導單牆碳奈米管之合成，第2冊 Nanoletters703(2002))。本發明者想像一協定，在該 s 中，因蝕刻而產生之半導或金屬製奈米管之織物的選擇= 生長，其係將產生在機電裝置之製造中有用的奈米 或者執條。 磚咿 有關不希望種類的移除，該些方法係已知，例如用來 處理MWNTs以及SWNT繩，以如希望地轉換成金屬製或 半導奈米管。（參見Collins等人的，使用電性故障而1 -44- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 200413248 A7 B7 五、發明說明（43 建構碳奈米管以及奈米管電路，第292 706(2001)。） 财科予 有關純化奈米管的施加，使用主要包含金屬製 奈米管之適當大量的奈米管準備，其係將允許奈米^ ^ 5施加到一基板。該施加之進行乃經由將奈米管原料溶液旋 塗到一基板上、將一基板浸入於奈米管原料溶液中將太 米管原料溶液喷灑到一表面上或者其它方法。此些 多牆或者混合之奈米管的施加，其係可以接著的圖=盘 姓刻來想像，以產生足夠長度與寬度的織物 ” 10製造電子裝置。 W軌條’以 藉由實例，冑1B.2相似於圖1B•卜而其說明 複。在材料部份中，1Β·2之方法移除在_ 現之將奈米管退火的選擇式步驟，例如移除半導奈米管^ 者金屬。藉由如此進行，該奈米織物之合成物 二以 15控制。 UbT以 圖3G-H類似圖3B_C，❿其說明並不重複。在材料部 刀，圖3G之方法加進了奈米管的選擇性移除祕 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 導奈米管或者金屬；相似地，圖3H之方法加進 20 了 rt管的選擇性移除彻。藉由如此進行，該奈米織物 之合成物則可能予以控制。 面D類似ρ 4B，而其說明並不重複。在材料部份 圖的方法以奈米管的選擇性生長44〇,替代圖犯 ^驟440 ’其中該生長製程則影響彼此相較之下 不米吕的相對濃度。藉由如此進行，該奈米織物之合 ^ 尺度適 __ -45*

成物則可能予以控制。 的。下，管之施加可能是反覆 半導奈米管，隨;生並接著處理’w移除 5 10 15 施加與移除將増加相對數量的==二= 奈米織物中。 镯Α千等不木&於合成的 5B ’而魏㈣不重複。 中，圖51之方法蒋除R 1 士， ’、圖5B的選擇性退火步驟540，以；5 的選擇性移除550，例如移除半導奈米管或者 在丨^.如此進行’該奈米織物之合成物則可能予以控 制i程步驟55g可予以反覆，以產生更㈣的奈米織 物。 圖5J類似圖5B ’而其說明並不重複。在材料部份 中圖51之方法移除圖5B的選擇性退火步驟谓，並且 以新=散佈步驟別，取代散佈步驟53〇，其中予以散佈的 奈米官具有控制的合成物，例如選定數量的金屬奈米管。 藉由如此進行，該奈米織物之合成物則可能予以控制。此 製程步驟53G’可予以反覆，以產生更密集的奈米織物。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 其它具體實施例 假如薄帶的希望特性包括著它沒有金屬/催化劑的話， 那麼沈積在基板表面或者殘留於旋塗SWNTs的催化劑則 可能藉由沖洗/清洗步驟來移除。這可能藉著以適當溶劑 或酸的連續處理來進行，該適當溶劑或酸將導致外部碳殼 -46- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐）

之移除，該外部碳殼基本上在奈米管生長期間不易對該些 顆粒起化學反應。其它未經反應的奈米顆粒可僅以溫㈣ 溶劑清洗來移除。 將製造此些奈米織物並且從那裡圖案化顆粒的以上一 5些方法引導到某些環境，譬如電路製造環境。其它方法則 提供具有譬如黏著到拒水性表面之能力（在許多電子裝置 中發現）之希望特徵的奈米織物與物品，甚至當該特徵尺 寸處於奈米狀態時（<200nm)。 雖然本發明者基本上希望單牆奈米管的一單層織物， 10但是就某些應用而言，可能令人希望的則是具有多層織 物，以增進電流密度、冗餘、或者其它機械或電特徵。此 外，可能令人希望的則是使用包含用於某些應用之 MWNTs^的單層織物或者多層織物，或者混合單牆與多牆 的奈米管。先前的方法顯示出對催化劑型態、催化劑分 15佈、表面衍生、溫度、原料氣體型態、原料氣體壓力與體 積、反應時間與其它情況的控制，其係允許單牆、多牆、 或者混合單牆與多牆奈米管織物之織物的生長，該混|單 牆與多牆奈米管織物本質上至少是單層，但可以較厚，而 如希望地具有可測量的電性特徵。 20 在使用預先生長奈米管之織物形成的情形中，用適當 溶劑、接著以衍生或不以衍生而來散佈在表面之奈米管溶 液的配方，其係允許對該些織物之多孔性與密度的敏銳控 制並將導致單牆、多牆、或者混合單牆與多踏織物之流 暢的生長，該混合單牆與多牆織物本質上至少是單層，但 -47-

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度巾_家標準(CNS)A4規格⑵〇χ297 $

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五、發明說明（ 可以較厚，而‘各μ 將進-步令人料地具有可測量的電性特徵。 理解到的是，本發明之範圍不受限於上述的 具體貫施例，彳B 3 主 一疋更確切地由附加的申請專利範圍所定 義，而且這歧φ 士主击 盖。 〜明專利範圍將包含已經說明之修改與改 圖式間早說明： 在圖式中， 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 可能本發明某些具體實施例而設計’具有 的結構。 τ'米織物之示範性方法之金屬催化劑薄層 圖 2 十、^ 砝真太卓- η ·"兄明藉著使用圖1A之結構的CVD而來 生長奈未官織物的示範性方法。 圖1C-12择炎4 製程生長奈^些具體實施例’⑽範性 圖2係為使用；t 結構的截面圖 貫知本發明某些具體實施例之示範性 顯本發明某些具體實施例而設計’具有 = ;生長奈米織物之示範性方法之奈米顆粒分佈的 結構。 3B C顯不藉由使用圖3Α結構之CVD而生長奈米 官織物的示範性方法。 一—圖3D-3F係為根據本發明某些具體實施例而設計之以 不範性製程來生長奈米織物的顯微照片。 -48. 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（21〇 χ 297公复） 200413248

五、發明說明 物的使用圖3A結構之⑽來生長奈米管織 ☆圖4A顯示根據本發明某些具體實施例而設計， 可於生長奈米織物之示範性方法之金屬催化劑薄層 以及不米顆粒分佈的結構。 θ ―圖4B_D顯示藉有使用圖4Α結構之CVD來生長奈米 管織物的示範性方法。 ^ 圖5A顯不根據本發明某些具體實施例的一結構，其 中一奈米織物係形成於一基板上。 八 10 15 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 S 費 合 作 社 印 製 20 p圖夫5B ?不籍由旋塗預先形成之懸浮中的奈米管，而 來形成不米管織物的示範性方法。 - 5H係為以根據本發明某些具體實施例而設計之 示祕製程所形叙奈米織物_微照片。 圖51 J顯不藉由旋塗預先形成之懸浮中的奈米管，而 來形成奈米管織物的示範性方法。 圖6係為根據本發明某些具體實施例而設計之示範性 結構的截面圖。 圖7顯不根據本發明某些具體實施例而設計之示範性 結構的截面圖。 圖8A顯示根據本發明某些具體實施例而設計之示範 性結構的載面圖。 圖8B-8D係為根據本發明某些具體實施例而圖案化之 奈米織物的顯微照片。 ' -49- 本紙張尺度_㈣S家鮮(CNS)M ^^210x297^ 200413248 A7 B7 五、發明說明（4〇 圖式代號說明： 10示範性結構 12基板 14薄金屬催化劑層 5 15具有柵格結構之示範性結構 16奈米顆粒層 17表面金屬區域 19絕緣區域 20示範性結構 10 50示範性結構 52基板表面 54奈米織物 600中間結構 610基板 15 620奈米織物 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 630抗钱劑層 640中間結構 650中間結構 660殘留的抗钱劑部份 20 670暴露的奈米織物部份 680中間結構 690結構 695圖案化補片 700中間結構 -50- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 200413248 A7 B7 五、發明說明（49 ) 710基板 720犧牲材料 730奈米織物 740抗蝕劑層 5 745中間結構 750中間結構 760殘留的抗蝕劑部份 770暴露的奈米織物部份 780中間結構 10 790結構 795圖案化奈米織物補片 798空氣間隙 800中間結構 810基板 15 820定義電極 830定義犧牲材料 840奈米織物 850中間結構 860圖案化的奈米織物物品 20 870結構 -51- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐）

Claims (1)

1. 200413248 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1· 一種製造一物品之方法，包含： 面上； 施加碳奈米管生長催化劑於一基板的一表 使該基板受到一含碳氣體的一化學蒸汽沈 積，以生長一不織布式碳奈米管織物； / 根據一足義圖案，以選擇性地移除該不織布式 織物部份，以產生該物品。 2.如申請專利範圍第Μ之方法，其中施加碳奈 10米管生長催化劑於一基板表面上的動作，包括 施加金屬製奈米顆粒。 3.如申請專利範圍第μ之方法，其中施加碳奈 米管生長催化劑於一基板表面上的動作，包括 15 施加金屬氧化物奈米顆粒。 4·如申請專利範圍第丨項之方法，進一步包括衍 生該基板之表面。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 5.=申請專利範圍第4項之方法，其中將該表面 衍生，以產生一更拒水性的環境，以促進碳奈 米管生長催化劑的黏結。 6.如申請專利範圍第4項之方法，其中將該表面 92027申請專利範圍 52 - 200413248 A8 B8 __ C8 六、申請專 -------- ^ ^ 以產生一更親水性的環境，以促進碳奈 米管生長催化劑的黏結。 7·如：請專利範圍g 1項之方法，其中施加碳奈 5米管生長催化劑於一基板表面上的動作，包括 施加一鐵蛋白溶液。 8 ·如申％專利範圍第1項之方法，其中施加碳奈 米s生長催化劑之動作產生_實的奈米顆粒 10 單層於基板表面上。 、' 9·如申請專利範圍第丨項之方法，其中施加碳奈 米b生長催化劑於一基板表面上的動作，包括 施加一金屬配體催化劑預質，而且其中將該表 15 面功能化’以促進該配體之黏結。 10.如申睛專利範圍第9項之方法，其中將該表 面予以功能化，以促進該配體之黏結。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 U·如申請專利範圍第9項之方法，其中該金屬 配體催化劑預質具有一配方ML，其中μ係 為來自包括至少鐵、鈷、或鎳之群組的金 屬’而且其中L係為至少一有機配體。 -53 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 200413248 申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 1 2 ·如申睛專利笳图楚 乾圍第9項之方法，其中該金屬 配體催化劑箱暂& & 預貝係猎由旋塗技術而施加。 1 3 ·如申請專利筋图楚 乾圍第9項之方法，其中將該金 5 屬配體催化齊1苟暂ϋ几 、， 預質虱化，以移除一有機殼。 10 14·如申：專利範圍第！項之方法，其中施加 奈米管生長催化劑於基板表面上的動作， 括施加氧化鐵奈米顆粒溶液於基板表面上 碳 包 15 15·如申請專利範圍第14項之方法，其中氧化 鐵奈米顆粒之溶液係藉由旋塗技術來施加。 16·如申請專利範圍第1 5項之方法，其中旋塗 技術包括氧化鐵奈米顆粒溶液的反覆施加， 以及藉由以定義速率來自旋該基板的反覆分 佈。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 17·如申請專利範圍第1項之方法，其中施加碳 20 奈米管生長催化劑於一基板表面上的動作， 包括施加液態金屬催化劑預質之懸浮物於基 板表面上。 1 8.如申請專利範圍第1項之方法，其中該含碳 -54 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 200413248 A8 B8 C8

   氣體係為甲烷。 19.如申請專利範圍第丨項之方法，其中該含碳 氣體係為乙烯。 5 2〇·如申請專利範圍第18項之方法，其中該化 學蒸汽沈積係在大約850°C達大約1〇分鐘， 而且甲統則以大約500sccm流來施加。 10 21.如申請專利範圍第19項之方法，其中該化 學蒸汽沈積係在大約800°C達大約40分鐘， 而且乙浠則以大約1 Osccm流來施加。 22·如申請專利範圍第1項之方法，其中使該基 15 板受到化學蒸汽沈積的動作包括惰性氣體。 23·如申請專利範圍第22項之方法，其中該惰 性氣體係為氬與氫的一控制流。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2〇 24·如申請專利範圍第23項之方法，其中該控 制率係為1:4。 25·如申請專利範圍第1項之方法，進一步包括 在化學蒸汽沈積之前，將該基板氧化。 -55 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） A8 B8

   200413248 26.如申請專利範圍第i項之方法，其中該奈来 管生長催化劑係為具有受控制於窄小範圍直 徑的奈米顆粒。 5 27·如申請專利範圍第1項之方法，其中該不織 布式織物的碳奈米管，包括金屬製奈米管以 及半導奈米管，而且其中織物中之金屬製與 半導奈米管的相對合成物係受到控制。 、 10 28.如申請專利範圍第丨項之方法，其中該不織 布式織物的碳奈米管，包括金屬製奈米管以 及半導奈米管，而且其中該方法進一步包括 選擇性地移除金屬製奈米管。 15 29·如申請專利範圍第1項之方法，其中該不織 布式織物的碳奈米管，包括金屬製奈米管以 及半導奈米管，而且其中該方法進一步包括 選擇性地移除半導奈米管。 20 30· —種製造不織布式碳奈米管織物的方法，包 含： 施加碳奈米管生長催化劑於一晶圓基板 的表面上，以產生一散開的單層催化劑； -56 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐）

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 200413248 A8 B8 C8 _D8_ 六、申請專利範圍 使該基板受到一含碳氣體的一化學蒸汽 沈積，以生長不織布式碳奈米管織物，其接 觸並覆蓋該晶圓表面，而且其中該織物具有 實質均勻的密度。 5 3 1.如申請專利範圍第30項之方法，其中該奈 米管係為單牆碳奈米管。 3 2.如申請專利範圍第30項之方法，其中該織 10 物主要是一單層奈米管。 3 3.如申請專利範圍第30項之方法，其中該織 物的厚度大約為2nm或者更少。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐）