(57)【要約】【課題】酸化イリジウムのナノ構造が、好適に、基板上に選択的に形成され、またはパターン化される方法を提供する。【解決手段】本発明の方法は、第１の領域と第２の領域とが隣接する基板を形成すること、第１の領域の上に重なる連続的なＩｒＯｘ膜からＩｒＯｘナノ構造を成長させること（７０４）、第２の領域の上に重なる非連続的なＩｒＯｘ膜からＩｒＯｘナノ構造を同時に成長させること（７０６）、非連続的なＩｒＯｘ膜によって露出された第２の領域の範囲を選択的にエッチングすること（７０８）、第２の領域の上に重なるＩｒＯｘナノ構造をリフトオフすること（７１０）を含む。典型的に、第１の領域は第１の材料から形成され、第２の領域は第１の材料と異なる第２の材料から形成される。非連続的なＩｒＯｘ膜によって露出された第２の領域の範囲の選択的なエッチングは、ＩｒＯｘより第２の材料とよく反応するエッチャントに基板をさらすことを含む。【選択図】図７
2006173576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）ナノ構造をパターニングする方法であって、
第１の領域と第２の領域とが隣接する基板を形成することと、
該第１の領域の上に重なる連続的なＩｒＯｘ膜からＩｒＯｘナノ構造を成長させることと、
該第２の領域の上に重なる非連続的なＩｒＯｘ膜からＩｒＯｘナノ構造を同時に成長させることと、
該非連続的なＩｒＯｘ膜によって露出された該第２の領域の範囲を選択的にエッチングすることと、
該第２の領域の上に重なる該ＩｒＯｘナノ構造をリフトオフすることと
を包含する、方法。
【請求項２】
前記第２の領域の上に重なる前記ＩｒＯｘナノ構造をリフトオフすることに応じて、前記第１の領域の上に重なるナノ構造を有する基板を形成することをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の領域と第２の領域とが隣接する基板を形成することは、該第１の領域を第１の材料から形成し、該第２の領域を該第１の材料と異なる第２の材料から形成することを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の領域を前記第１の材料から形成することは、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、ＷＮ、高融点金属、および高融点金属酸化物を含む群から選択される材料から該第１の領域を形成することを包含する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の領域を前記第１の材料から形成することは、１〜１００ナノメートル（ｎｍ）の範囲における厚さを有する該第１の材料を形成することを包含する、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の領域を前記第２の材料から形成することは、該第２の領域をＳｉＯｘから形成することを包含する、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記非連続的なＩｒＯｘ膜によって露出された前記第２の領域の範囲を選択的にエッチングすることは、該ＩｒＯｘよりも前記第２の材料とよく反応するエッチャントに前記基板をさらすことを包含する、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記非連続的なＩｒＯｘ膜によって露出された前記第２の領域の範囲を選択的にエッチングすることは、ＨＦとバッファドオキサイドエッチャント（ＢＯＥ）とを含む群から選択されるエッチャントに前記基板をさらすことを包含する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の領域と第２の領域とが隣接する基板を形成することは、
該第１の領域および該第２の領域の上に重なる前記第２の材料をコンフォーマルに堆積することと、
該第１の領域において該第２の材料の上に重なる前記第１の材料を選択的に形成することと
を包含する、請求項３に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の領域と第２の領域とが隣接する基板を形成することは、
該第１の領域および該第２の領域の上に重なる前記第２の材料をコンフォーマルに堆積することと、
該第１の領域において該第２の材料の上に重なる上面を有する前記第１の材料を選択的に形成することと
該第１の領域および該第２の領域の上に重なる該第２の材料をコンフォーマルに堆積することと、
該第２の材料を該第１の材料の上面の高さまで化学機械的研磨（ＣＭＰ）することと
を包含する、請求項３に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の領域の上に重なる前記非連続的なＩｒＯｘ膜からＩｒＯｘナノ構造を同時に成長させることは、１００ｎｍ２〜１００マイクロメートル２の間の範囲で面積を有する膜における非連続的なゾーンであって、ゾーン間の間隔は１ｎｍ〜５０００ｎｍの間の範囲である非連続的なゾーンを形成することを包含する、請求項３に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の領域の上に重なる前記連続的なＩｒＯｘ膜からＩｒＯｘナノ構造を成長させることは、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲にある直径と、１０ｎｍ〜１０マイクロメートルの範囲にある長さと、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲にある間隔とを有するナノ構造を形成することを包含する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
パターン化された酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）ナノ構造基板であって、
第１の領域と、該第１の領域に隣接している第２の領域とを有する基板と、
該第１の領域の上に重なる第１の材料と、
該第２の領域の上に重なる第２の材料と、
該第１の材料の上に重なる連続的なＩｒＯｘ膜であって、成長したＩｒＯｘナノ構造を有する連続的なＩｒＯｘ膜と、
該第２の材料の上に一時的に重なる非連続的なＩｒＯｘ膜であって、成長したＩｒＯｘナノ構造を有する非連続的なＩｒＯｘ膜と
を備える、パターン化された基板。
【請求項１４】
前記第１の材料は前記第２の材料と異なる、請求項１３に記載されたパターン化された基板。
【請求項１５】
前記第１の材料は、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、ＷＮ、高融点金属、および高融点金属酸化物を含む群から選択される、請求項１４に記載されたパターン化された基板。
【請求項１６】
前記第１の材料は、１〜１００ナノメートル（ｎｍ）の範囲における厚さを有する、請求項１４に記載されたパターン化された基板。
【請求項１７】
前記第２の材料はＳｉＯｘである、請求項１４に記載されたパターン化された基板。
【請求項１８】
前記第２の材料は、前記基板の前記第１の領域および第２の領域の両方の上に重なり、
前記第１の材料は、該第１の領域における該第２の材料の上に重なる、請求項１４に記載されたパターン化された基板。
【請求項１９】
前記第２の材料は、前記基板の前記第１の領域の上に重なり、
前記第１の材料は、該基板の該第１の領域における該第２の材料の上に重なって形成される、請求項１４に記載されたパターン化された基板。
【請求項２０】
前記第２の材料の上に一時的に重なる前記非連続的なＩｒＯｘ膜は、１００ｎｍ２〜１００マイクロメートル２の間の範囲で面積を有する膜における非連続的なゾーンであって、ゾーン間の間隔は１０ｎｍ〜５０００ｎｍの間の範囲である非連続的なゾーンを備える、請求項１４に記載されたパターン化された基板。
【請求項２１】
前記第１の領域の上に重なる前記連続的なＩｒＯｘ膜から成長したＩｒＯｘナノ構造は、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲にある直径と、１０ｎｍ〜１０マイクロメートルの範囲にある長さと、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲にある間隔とを有する、請求項１４に記載されたパターン化された基板。
【請求項２２】
パターン化された酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）ナノ構造基板であって、
第１の領域と、該第１の領域に隣接している第２の領域とを有する基板と、
該第１の領域の上に重なる第１の材料と、
該第２の領域の上に重なる第２の材料と、
該第１の材料の上に重なる連続的なＩｒＯｘ膜であって、１：１〜１００：１の範囲のアスペクト比を有する成長したＩｒＯｘナノ構造を有する、連続的なＩｒＯｘ膜と、
を備える、パターン化された基板。
【請求項２３】
前記第１の材料は前記第２の材料と異なる、請求項２２に記載されたパターン化された基板。
【請求項２４】
前記第１の材料は、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、ＷＮ、高融点金属、および高融点金属酸化物を含む群から選択される、請求項２３に記載されたパターン化された基板。
【請求項２５】
前記第２の材料はＳｉＯｘである、請求項２３に記載されたパターン化された基板。
【請求項２６】
前記第２の材料は、前記基板の前記第１の領域および第２の領域の両方の上に重なり、
前記第１の材料は、該第１の領域における該第２の材料の上に重なる、請求項２３に記載されたパターン化された基板。
【請求項２７】
前記第２の材料は、前記基板の前記第１の領域の上に重なり、
前記第１の材料は、該基板の該第１の領域における該第２の材料の上に重なって形成される、請求項２３に記載されたパターン化された基板。
【請求項２８】
前記第１の領域の上に重なる前記連続的なＩｒＯｘ膜から成長したＩｒＯｘナノ構造は、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲にある直径と、１０ｎｍ〜１０マイクロメートルの範囲にある長さと、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲にある間隔とを有する、請求項２３に記載されたパターン化された基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、２００４年１０月２１日出願のＺｈａｎｇらによる出願番号第１０／９７１，２８０号、「ＩＲＩＤＩＵＭ  ＯＸＩＤＥ  ＮＡＮＯＴＵＢＥＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＦＯＲＭＩＮＧ  ＳＡＭＥ」という係属特許出願の一部継続出願である。
【０００２】
本出願は、２００４年１０月２１日出願のＺｈａｎｇらによる出願番号第１０／９７１，３３０号、「ＩＲＩＤＩＵＭ  ＯＸＩＤＥ  ＮＡＮＯＷＩＲＥ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＦＯＲＭＩＮＧ  ＳＡＭＥ」という係属特許出願の一部継続出願である。
【０００３】
上記の出願は両方とも援用される。
【０００４】
本出願は、一般的に、集積回路（ＩＣ）製造に関し、より詳細には、パターン化された酸化イリジウムのナノ構造および製造プロセスに関する。
【背景技術】
【０００５】
（関連技術の説明）
近年、ナノ構造の製造は、ナノデバイスアプリケーションと、マイクロエレクトロメカニカル（ＭＥＭ）デバイスアプリケーションと、ナノエレクトロメカニカルＮＥＭデバイスアプリケーションとにおける基礎としての潜在的重要性のために探求されてきた。例えば、Ｃｈａｒｌｅｓ  Ｌｉｅｂｅｒとか係わり合いを有する研究者らは、シリコン（Ｓｉ）、Ｓｉ−ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、ＩｎＰ、およびＧａＮといった材料から成る様々な半導体ナノワイヤの合成と、ナノコンピュータシステムの構築における使用とを報告した。他のグループは、テンプレート構造を用いて、Ｎｉ、ＮｉＳｉ、Ａｕ、およびＰｔといった材料から成る金属ナノワイヤを成長させることを報告した。金属ナノワイヤは、相互接続として用いられ得、ナノワイヤの鋭いチップは、電界放出を目的とする分野においてナノワイヤを効率的にする。ＺｎＯ２ナノワイヤは、潜在的に、発光素子（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｅｌｅｍｅｎｔ）として有用である。
【０００６】
ＩｒＯ２は、ＤＲＡＭアプリケーションおよびＦｅＲＡＭアプリケーションにおいて既に幅広く使用されている導電性金属酸化物である。ＩｒＯ２は、高温でＯ２の環境条件においてでも安定した電気的性質と化学的性質とを有するので、導電性電極として使用され得る。ＩｒＯ２はまた、ｐＨセンサの材料として使用され得る。Ｉｒ薄膜は、優れた多結晶構造および強い（１１１）配向を有して、ＰＶＤを用いて容易に堆積され得る。ＩｒＯ２は、その後、Ｉｒ膜を酸化させることによって形成され得、あるいは、酸素環境中、より高温において反応性スパッタリング法を用いることによって直接形成され得る。ＣＶＤ法は、近年、Ｉｒ薄膜およびＩｒＯ２薄膜を成長させるために開発されてきた。ＣＶＤプロセスで、組成を十分に制御することは比較的容易であり、この方法はいくつかの材料に関して優れたステップカバレージを提供することで知られている。
【０００７】
多孔質材の型またはテンプレートを使用せずに金属ナノワイヤを形成することができるプロセスは、これまでに報告されたことがなかった。テンプレートを使用すると、プロセスはかなり複雑になる。よって、より実用的で、かつ商業的に実行可能な金属ナノワイヤの形成方法の公開が所望される。これを受けて、上記の関連出願は、テンプレートなしで有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）を用いて形成された酸化イリジウム（ＩｒＯ２）のナノ構造の成長について記載する。この関連出願は、ナノチップ（ｎａｎｏｔｉｐ）およびナノロッド（ｎａｎｏｒｏｄ）を形成する効率的なＭＯＣＶＤプロセスについて記載する。これらＭＯＣＶＤプロセスを用いて、ＩｒＯ２はＴｉ基板、ＴｉＮ基板、ＴａＮ基板およびＳｉＯ２基板の上にうまく成長した。成長長さ、密度、垂直配向は、温度、圧力、フロー、基板、および時間によって制御され得る。
【０００８】
酸化イリジウムのナノ構造が、いかに形成されようとも、基板上に選択的に形成され、またはパターン化されると有利である。
【０００９】
酸化イリジウムのナノ構造が、隣接している基板材料の特徴の違いを利用して、基板上に選択的に形成されると有利である。
【００１０】
酸化イリジウムのナノ構造が、酸化イリジウムが隣接している基板材料に重なる方法における違いを利用して、基板上に選択的に形成されると有利である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（要旨）
ナノチップおよびナノロッドが従来のＣＭＯＳプロセスを用いて効率的に形成され得ることを示してきたので、次に、実用的な酸化イリジウムナノチップ構造を形成する手段を詳細に調べる。これを受けて、本アプリケーションは、ＩｒＯ２ナノロッドをパターニングして、ＩｒＯ２ナノロッドが継ぎ目なくＣＭＯＳデバイス、ＩＣデバイス、および液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）デバイスに組み込まれ得るプロセスについて記載する。
【００１２】
従って、酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）ナノ構造をパターニングする方法が提供される。この方法は、第１の領域と第２の領域とが隣接する基板を形成することと、第１の領域の上に重なる連続的なＩｒＯｘ膜からＩｒＯｘナノ構造を成長させることと、第２の領域の上に重なる非連続的なＩｒＯｘ膜からＩｒＯｘナノ構造を同時に成長させることと、非連続的なＩｒＯｘ膜によって露出された第２の領域の範囲を選択的にエッチングすることと、第２の領域の上に重なるＩｒＯｘナノ構造をリフトオフ（ｌｉｆｔｉｎｇ  ｏｆｆ）すること、第２の領域の上に重なるＩｒＯｘナノ構造をリフトオフすることに応じて、第１の領域の上に重なるナノ構造を有する基板を形成することとを包含する。
【００１３】
典型的に、第１の領域は、第１の材料から形成され、第２の領域は、第１の材料とは異なる第２の材料から形成される。例えば、第１の材料は、高融点金属または高融点金属酸化物であり得る。第２の材料はＳｉＯｘであり得る。
【００１４】
非連続的なＩｒＯｘ膜によって露出された第２の領域の範囲を選択的にエッチングするステップは、ＩｒＯｘより第２の材料とよく反応するエッチャントに基板をさらすことを包含する。例えば、第１の材料が高融点金属であり、第２の材料がＳｉＯ２である場合、ＨＦまたはバッファドオキサイドエッチャント（ｂｕｆｆｅｒｅｄ  ｏｘｉｄｅ  ｅｔｃｈｅｓ：ＢＯＥ）が適切なエッチャントである。
【００１５】
１つの局面において、第１の領域と第２の領域とが隣接する基板を形成するステップは、第１の領域および第２の領域の上に重なる第２の材料をコンフォーマルに堆積することと、第１の領域において第２の材料の上に重なる第１の材料を選択的に形成することとを包含する。第２の局面において、第１の領域と第２の領域とが隣接する基板を形成するステップは、第１の領域および第２の領域の上に重なる第２の材料をコンフォーマルに堆積することと、第１の領域において第２の材料の上に重なる上面を有する第１の材料を選択的に形成することと、第１の領域および第２の領域の上に重なる第２の材料をコンフォーマルに堆積することと、第２の材料を第１の材料の上面の高さまで化学機械的研磨（ＣＭＰ）することとを包含する。
【００１６】
本発明は、さらに以下の手段を提供する。
【００１７】
（項目１）  
酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）ナノ構造をパターニングする方法であって、
第１の領域と第２の領域とが隣接する基板を形成することと、
該第１の領域の上に重なる連続的なＩｒＯｘ膜からＩｒＯｘナノ構造を成長させることと、
該第２の領域の上に重なる非連続的なＩｒＯｘ膜からＩｒＯｘナノ構造を同時に成長させることと、
該非連続的なＩｒＯｘ膜によって露出された該第２の領域の範囲を選択的にエッチングすることと、
該第２の領域の上に重なる該ＩｒＯｘナノ構造をリフトオフすることと
を包含する、方法。
【００１８】
（項目２）  
上記第２の領域の上に重なる上記ＩｒＯｘナノ構造をリフトオフすることに応じて、上記第１の領域の上に重なるナノ構造を有する基板を形成することをさらに包含する、項目１に記載の方法。
【００１９】
（項目３）  
上記第１の領域と第２の領域とが隣接する基板を形成することは、該第１の領域を第１の材料から形成し、該第２の領域を該第１の材料と異なる第２の材料から形成することを包含する、項目１に記載の方法。
【００２０】
（項目４）  
上記第１の領域を上記第１の材料から形成することは、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、ＷＮ、高融点金属、および高融点金属酸化物を含む群から選択される材料から該第１の領域を形成することを包含する、項目３に記載の方法。
【００２１】
（項目５）  
上記第１の領域を上記第１の材料から形成することは、１〜１００ナノメートル（ｎｍ）の範囲における厚さを有する該第１の材料を形成することを包含する、項目３に記載の方法。
【００２２】
（項目６）  
上記第２の領域を上記第２の材料から形成することは、該第２の領域をＳｉＯｘから形成することを包含する、項目３に記載の方法。
【００２３】
（項目７）  
上記非連続的なＩｒＯｘ膜によって露出された上記第２の領域の範囲を選択的にエッチングすることは、該ＩｒＯｘよりも上記第２の材料とよく反応するエッチャントに上記基板をさらすことを包含する、項目３に記載の方法。
【００２４】
（項目８）  
上記非連続的なＩｒＯｘ膜によって露出された上記第２の領域の範囲を選択的にエッチングすることは、ＨＦとバッファドオキサイドエッチャント（ＢＯＥ）とを含む群から選択されるエッチャントに上記基板をさらすことを包含する、項目７に記載の方法。
【００２５】
（項目９）  
上記第１の領域と第２の領域とが隣接する基板を形成することは、
該第１の領域および該第２の領域の上に重なる上記第２の材料をコンフォーマルに堆積することと、
該第１の領域において該第２の材料の上に重なる上記第１の材料を選択的に形成することと
を包含する、項目３に記載の方法。
【００２６】
（項目１０）  
上記第１の領域と第２の領域とが隣接する基板を形成することは、
該第１の領域および該第２の領域の上に重なる上記第２の材料をコンフォーマルに堆積することと、
該第１の領域において該第２の材料の上に重なる上面を有する上記第１の材料を選択的に形成することと
該第１の領域および該第２の領域の上に重なる該第２の材料をコンフォーマルに堆積することと、
該第２の材料を該第１の材料の上面の高さまで化学機械的研磨（ＣＭＰ）することと
を包含する、項目３に記載の方法。
【００２７】
（項目１１）  
上記第２の領域の上に重なる上記非連続的なＩｒＯｘ膜からＩｒＯｘナノ構造を同時に成長させることは、１００ｎｍ２〜１００マイクロメートル２の間の範囲で面積を有する膜における非連続的なゾーンであって、ゾーン間の間隔は１ｎｍ〜５０００ｎｍの間の範囲である非連続的なゾーンを形成することを包含する、項目３に記載の方法。
【００２８】
（項目１２）  
上記第１の領域の上に重なる上記連続的なＩｒＯｘ膜からＩｒＯｘナノ構造を成長させることは、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲にある直径と、１０ｎｍ〜１０マイクロメートルの範囲にある長さと、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲にある間隔とを有するナノ構造を形成することを包含する、項目１１に記載の方法。
【００２９】
（項目１３）  
パターン化された酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）ナノ構造基板であって、
第１の領域と、該第１の領域に隣接している第２の領域とを有する基板と、
該第１の領域の上に重なる第１の材料と、
該第２の領域の上に重なる第２の材料と、
該第１の材料の上に重なる連続的なＩｒＯｘ膜であって、成長したＩｒＯｘナノ構造を有する連続的なＩｒＯｘ膜と、
該第２の材料の上に一時的に重なる非連続的なＩｒＯｘ膜であって、成長したＩｒＯｘナノ構造を有する非連続的なＩｒＯｘ膜と
を備える、パターン化された基板。
【００３０】
（項目１４）  
上記第１の材料は上記第２の材料と異なる、項目１３に記載されたパターン化された基板。
【００３１】
（項目１５）  
上記第１の材料は、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、ＷＮ、高融点金属、および高融点金属酸化物を含む群から選択される、項目１４に記載されたパターン化された基板。
【００３２】
（項目１６）  
上記第１の材料は、１〜１００ナノメートル（ｎｍ）の範囲における厚さを有する、項目１４に記載されたパターン化された基板。
【００３３】
（項目１７）  
上記第２の材料はＳｉＯｘである、項目１４に記載されたパターン化された基板。
【００３４】
（項目１８）  
上記第２の材料は、上記基板の上記第１の領域および第２の領域の両方の上に重なり、
上記第１の材料は、該第１の領域における該第２の材料の上に重なる、項目１４に記載されたパターン化された基板。
【００３５】
（項目１９）  
上記第２の材料は、上記基板の上記第１の領域の上に重なり、
上記第１の材料は、該基板の該第１の領域における該第２の材料の上に重なって形成される、項目１４に記載されたパターン化された基板。
【００３６】
（項目２０）  
上記第２の材料の上に一時的に重なる上記非連続的なＩｒＯｘ膜は、１００ｎｍ２〜１００マイクロメートル２の間の範囲で面積を有する膜における非連続的なゾーンであって、ゾーン間の間隔は１０ｎｍ〜５０００ｎｍの間の範囲である非連続的なゾーンを備える、項目１４に記載されたパターン化された基板。
【００３７】
（項目２１）  
上記第１の領域の上に重なる上記連続的なＩｒＯｘ膜から成長したＩｒＯｘナノ構造は、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲にある直径と、１０ｎｍ〜１０マイクロメートルの範囲にある長さと、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲にある間隔とを有する、項目１４に記載されたパターン化された基板。
【００３８】
（項目２２）  
パターン化された酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）ナノ構造基板であって、
第１の領域と、該第１の領域に隣接している第２の領域とを有する基板と、
該第１の領域の上に重なる第１の材料と、
該第２の領域の上に重なる第２の材料と、
該第１の材料の上に重なる連続的なＩｒＯｘ膜であって、１：１〜１００：１の範囲のアスペクト比を有する成長したＩｒＯｘナノ構造を有する、連続的なＩｒＯｘ膜と、
を備える、パターン化された基板。
【００３９】
（項目２３）  
上記第１の材料は上記第２の材料と異なる、項目２２に記載されたパターン化された基板。
【００４０】
（項目２４）  
上記第１の材料は、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、ＷＮ、高融点金属、および高融点金属酸化物を含む群から選択される、項目２３に記載されたパターン化された基板。
【００４１】
（項目２５）  
上記第２の材料はＳｉＯｘである、項目２３に記載されたパターン化された基板。
【００４２】
（項目２６）  
上記第２の材料は、上記基板の上記第１の領域および第２の領域の両方の上に重なり、
上記第１の材料は、該第１の領域における該第２の材料の上に重なる、項目２３に記載されたパターン化された基板。
【００４３】
（項目２７）  
上記第２の材料は、上記基板の上記第１の領域の上に重なり、
上記第１の材料は、該基板の該第１の領域における該第２の材料の上に重なって形成される、項目２３に記載されたパターン化された基板。
【００４４】
（項目２８）  
上記第１の領域の上に重なる上記連続的なＩｒＯｘ膜から成長したＩｒＯｘナノ構造は、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲にある直径と、１０ｎｍ〜１０マイクロメートルの範囲にある長さと、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲にある間隔とを有する、項目２３に記載されたパターン化された基板。
（摘要）
酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）ナノ構造をパターニングする方法が提供される。この方法は、第１の領域と第２の領域とが隣接する基板を形成することと、第１の領域の上に重なる連続的なＩｒＯｘ膜からＩｒＯｘナノ構造を成長させることと、第２の領域の上に重なる非連続的なＩｒＯｘ膜からＩｒＯｘナノ構造を同時に成長させることと、非連続的なＩｒＯｘ膜によって露出された第２の領域の範囲を選択的にエッチングすることと、第２の領域の上に重なるＩｒＯｘナノ構造をリフトオフすることとを包含する。典型的に、第１の領域は、第１の材料から形成され、第２の領域は、第１の材料とは異なる第２の材料から形成される。例えば、第１の材料は、高融点金属または高融点金属酸化物であり得る。第２の材料はＳｉＯｘであり得る。非連続的なＩｒＯｘ膜によって露出された第２の領域の範囲を選択的にエッチングするステップは、ＩｒＯｘより第２の材料とよりよく反応するエッチャントに基板をさらすことを包含する。
【００４５】
上記の方法および対応するＩｒＯｘナノ構造を有するパターン化された基板のさらなる詳細が、以下に記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
図１は、パターン化された酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）ナノ構造基板の部分的な断面図である。パターン化された基板１００は、第１の領域１０４と、第１の領域１０４に隣接する第２の領域１０６とを有する基板１０２を備える。第１の材料１０８は、第１の領域１０４において第２の材料１１０の上にある。成長したＩｒＯｘナノ構造１１４を有する連続的なＩｒＯｘ膜１１２は、アスペクト比（ａｓｐｅｃｔ  ｒａｔｉｏ）が１：１〜１００：１の範囲にあり、第１の材料１０８の上にある。
【００４７】
「アスペクト比」は、ここでは、ナノ構造の直径１１８に対するナノ構造１１４の長さ１１６であると定義される。ＩｒＯｘは、ここでは、任意の酸化イリジウム化合物であると定義され、「ｘ」は、０〜２の間（０と２とを含む）の任意の値である。他の局面において、連続的なＩｒＯｘ膜１１２における「ｘ」値は、ナノ構造における「ｘ」値と異なる。例えば、連続的なＩｒＯｘ膜１１２は、Ｉｒ（ｘ＝０）であり得るが、ナノ構造１１４はＩｒＯｘであり、ｘは０より大きい。
【００４８】
典型的に、第１の材料１０８は、第２の材料１１０と異なる。例えば、第１の材料は、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、またはＷＮであり得る。より一般的には、第１の材料１０８は、高融点金属または高融点金属酸化物であり得る。典型的に、第２の材料１１０はＳｉＯｘであり、「ｘ」は０より大きく２以下の任意の値である。留意すべき点は、パターン化された基板１００は必ずしも記載された材料のみに限られないということである。類似する性質を有する他の材料もまた使用され得ることが期待される。
【００４９】
図２は、図１のパターン化された基板の変形の部分的な断面図である。この局面において、第２の材料１１０は、基板１０２の第１の領域１０４と第２の領域１０６との両方の上にある。第１の材料１０８は、基板の第１の領域１０４における第２の材料１１０の上に形成される。
【００５０】
特に図１を参照して、同一の分析が図２にも適用されるが、第１の領域１０４の上に重なる連続的なＩｒＯｘ膜１１２から成長したＩｒＯｘナノ構造１１４は、直径１１８が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲にあり、長さ１１６が１０ｎｍ〜１０マイクロメートルの間の範囲にあり、間隔１２０が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの間の範囲にある。１つの局面において、第１の材料１０８は、１〜１００ナノメートル（ｎｍ）の範囲の厚さ１２２を有する。上記のパターン化された基板は、ナノチップ、ナノワイヤ、ナノチューブ、あるいはナノロッドと呼ばれるかどうかにかかわらず幅広い種類のナノ型ＩｒＯｘ構造が成長して形成され得ることを理解されたい。典型的に、ナノロッドは鋭いチップを有する必要がないロッド構造であることと理解される。ナノチップは、ロッドの形を有する必要がなく、鋭いチップを有する任意の形であり得る。同様に、パターン化された基板は必ずしも、上記の例示的なナノ構造の寸法のみに限られることはない。
【００５１】
留意すべき点は、ナノ構造１１４は、比較的均一な長さ、直径、および間隔を有するものとして図示されているが、長さ１１６の変形は１００ｎｍ〜１０マイクロメートルの間であり得、直径１１８の変形は１０ｎｍ〜１０００ｎｍの間であり得、間隔１２０の変形は１０ｎｍ〜１０マイクロメートルの間であり得ることである。
【００５２】
図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ、従来のプロセスステップにおける図１のパターン化された基板の部分的な断面図および平面図である。図３Ａに示される１つの局面において、成長したＩｒＯｘナノ構造１１４を有する非連続的なＩｒＯｘ膜３００は、一時的に第２の材料１１０の上に重なる。図示されるように、ナノ構造１１４は、一群の非連続的な「アイランド」構造から成長したものとして示される。しかしながら、他の局面において、少なくともナノ構造１１４のうちいくつかの直径１１８は、アイランドの直径３０４に等しいことがある。すなわち、非連続的な膜の面積（ａｒｅａ）３０４はナノ構造の直径１１８によって規定され得る。膜の面積の大部分がナノ構造の直径によって規定される場合、次いで「成長したＩｒＯｘナノ構造を有する非連続的な膜」が代わりに、ＩｒＯｘナノ構造の不連続的な分野であるものと考えられ得る。再び図示されるように、全ての膜の面積が必ずしも非連続的である必要はない。
【００５３】
非連続的なＩｒＯｘ膜３００は、１００ｎｍ２〜１００マイクロメートル２の範囲の（ハッチングで示される）面積を有する（図３Ｂ参照）膜の非連続的なゾーン３０２を含み、ゾーン３０２の間の間隔３０６は、１０ｎｍ〜５０００ｎｍの範囲にある。上記の非連続的な膜３００の重要性は以下に記載される。
【００５４】
本明細書では詳細に示されていないが、ナノ構造を有する非連続的なＩｒＯｘ膜は、図２の構造の製造における従来のプロセスステップで形成され得る。ダマシンパターン化された構造の詳細は、図３Ａおよび図３Ｂに示された詳細と本質的に同じである（図６Ａおよび図６Ｂ参照）。
【００５５】
（機能の説明）
図４Ａおよび図４Ｂは、異なる基板材料上に成長したＩｒＯ２の成長を示す電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。図に示すように、成長メカニズムは、２つの基板で異なる。各図の左側の材料はＴｉＮであり、右側の材料はＳｉＯ２である。図４Ｂは、図４Ａを拡大させたものである。
【００５６】
Ｔｉ、ＴｉＮ、あるいはＴａＮの薄い層で生成され、１ｎｍから１００ｎｍまでの範囲の厚さを有する基板は、連続的なＩｒ−ＩｒＯ２膜の成長を促進する。ＩｒＯ２ナノロッドは、Ｉｒ−ＩｒＯ２膜上に成長する。隣接するＳｉＯ２基板とともに、ＩｒＯ２ナノロッドはＳｉＯ２表面上に直接成長する。言い換えると、連続的なＩｒ−ＩｒＯ２は、ＳｉＯ２層とナノ構造との間に形成される必要がない。ＳｉＯ２上のナノロッドの間隔により、ＨＦ溶液といったエッチング化学物質が、底面のＳｉＯ２層に到達し、上に重なるＩｒＯ２ナノロッドをリフトオフ（ｌｉｆｔ  ｏｆｆ）することが可能になる。
【００５７】
図５Ａおよび図５Ｂは、ＩｒＯ２ナノロッドを選択的にエッチングオフする第１の方法を示す。第１の材料（すなわち、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、またはＷＮ）がパターン化される。ＩｒＯ２ナノロッドがウェハ上に成長し、次いで、ウェハはＳｉＯ２層をあまり犠牲にせずにＩｒＯ２ナノロッドをリフトオフするのにちょうど十分な時間だけＨＦ溶液に浸される。この技術により、第１の材料の下が切断されることが引き起こされ得る。
【００５８】
図６Ａおよび図６Ｂは、ＩｒＯｘナノ構造を選択的にエッチングする第２の方法を示す。第１の材料（すなわち、Ｔｉ、ＴｉＮ）層をパターン化した後、ＳｉＯ２がＣＶＤによって堆積され、ＣＭＰが行われる。第１の材料の層の側壁は、ウェハがＨＦ溶液内に浸されるとき、ＳｉＯ２によって保護される。その結果、第１の材料の下が切断される可能性が少なくなる。
【００５９】
いずれか一方の方法について、ウェハがＨＦ溶液内に浸されるとき、フォトレジストが追加されて、連続的な膜から成長するナノ構造の上に重なり得る。よって、第１の材料およびデバイス領域に重なるＩｒＯｘナノ構造は、意図しないエッチングからより有効に保護され得る。この方法で、より早く作用するが、より小さい選択性のエッチャントが使用され得る。
【００６０】
図７は、ＩｒＯｘナノ構造をパターニングする方法を示すフローチャートである。この方法は、明確にするために、一連の番号が付けられたステップで示されているが、明記されていない限りは、この番号付けから順番は推論されない。これらステップのなかには省略されたり、並行して行われたり、厳密な順序を維持する必要なく行われたりするものがあり得ることを理解されたい。この方法はステップ７００で開始する。
【００６１】
ステップ７０２は、第１の領域と第２の領域とが隣接する基板を形成する。ステップ７０４は、第１の領域の上に重なる連続的なＩｒＯｘ膜からＩｒＯｘナノ構造を成長させる。ステップ７０６は、（ステップ７０４と）同時に、第２の領域の上に重なる非連続的なＩｒＯｘ膜からＩｒＯｘナノ構造を成長させる。ステップ７０８は、非連続的なＩｒＯｘ膜によって露出された第２の領域の範囲を選択的にエッチングする。ステップ７１０は、第２の領域の上に重なるＩｒＯｘナノ構造をリフトオフする。ステップ７１２は、第２の領域の上に重なるＩｒＯｘナノ構造をリフトオフすることに応じて、第１の領域の上に重なるナノ構造を有する基板を形成する。
【００６２】
典型的に、第１の領域と第２の領域とが隣接する基板を形成すること（ステップ７０２）は、第１の材料から第１の領域を形成することと、第１の材料と異なる第２の材料から第２の領域を形成することとを包含する。例えば、第１の材料は、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、ＷＮ、高融点金属、あるいは、高融点金属酸化物であり得る。第２の材料はＳｉＯｘであり得る。他の局面において、ステップ７０２は、厚さが１〜１００ナノメートル（ｎｍ）の範囲にある厚さを有する第１の材料を形成する。
【００６３】
１つの局面において、非連続的なＩｒＯｘ膜によって露出された第２の領域の範囲を選択的にエッチングすること（ステップ７０８）は、ＩｒＯｘより第２の材料とよく反応するエッチャントに基板を露出することを含む。理想的には、ＩｒＯｘはエッチャントと反応しない。例えば、ＨＦまたはバッファドオキサイドエッチャント（ＢＯＥ）が使用され得る。ＢＯＥは、ＨＦと、水またはアンモニウムとの混合物であると理解される。例えば、（ＮＨ（ＩＮＦ／４）Ｆ）はＢＯＥの一例である。第２の材料がＳｉＯ２ではない場合、別のエッチャントが使用され得る。
【００６４】
１つの局面において、ステップ７０２における第１の領域と第２の領域とが隣接する基板を形成することには、サブステップが含まれる。ステップ７０２ａは、第１の領域および第２の領域の上に重なる第２の材料をコンフォーマルに堆積し、ステップ７０２ｂは、第１の領域において第２の材料の上に重なる第１の材料を選択的に形成する（図５Ａおよび図５Ｂ参照）。あるいは、ステップ７０２ｃは、第１の領域および第２の領域の上に重なる第２の材料をコンフォーマルに堆積する。ステップ７０２ｄは、第１の領域において第２の材料の上に重なる上面を有する第１の材料を選択的に形成する。ステップ７０２ｅは、第１の領域および第２の領域の上に重なる第２の材料をコンフォーマルに堆積する。ステップ７０２ｆは、第１の材料の上面の高さまで第２の材料を化学機械的研磨（ＣＭＰ）する（図６Ａおよび図６Ｂ参照）。
【００６５】
他の局面において、同時に、第２の領域の上に重なる非連続的なＩｒＯｘ膜からＩｒＯｘナノ構造を成長させること（ステップ７０６）は、１００ｎｍ２〜１００マイクロメートル２の間の範囲で面積を有する膜の非連続的なゾーンを形成することを含み、ゾーン間の間隔は１ｎｍ〜５０００ｎｍの間の範囲である。
【００６６】
１つの局面において、第１の領域の上に重なる連続的なＩｒＯｘ膜からＩｒＯｘナノ構造を成長させること（ステップ７０４）は、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲にある直径と、１０ｎｍ〜１０マイクロメートルの範囲にある長さと、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲にある間隔とを有するナノ構造を形成することを含む。留意すべき点は、一時的な非連続的膜の上に重なって成長したナノ構造は、ほぼ同一の寸法を有することである。
【００６７】
ＩｒＯｘナノ構造の基板をパターニングする方法と、その結果生じるパターン化された基板とが提供された。寸法および材料の例は、本発明を説明する助けとして用いられた。しかしながら、本発明は、これら単なる例に制限されることはないことを理解されたい。本発明の他の変形および実施形態が当業者に生じる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】パターン化された酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）ナノ構造基板の部分的な断面図である。
【図２】図１のパターン化された基板の変形の部分的な断面図である。
【図３】図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ、従来のプロセスステップにおける図１のパターン化された基板の部分的な断面図および平面図である。
【図４】図４Ａおよび図４Ｂは、異なる基板材料上でのＩｒＯ２の成長を示す電子顕微鏡（ＳＥＭ）の写真である。
【図５】図５Ａおよび図５Ｂは、ＩｒＯ２ナノロッドを選択的にエッチングオフする第１の方法を示す。
【図６】図６Ａおよび図６Ｂは、ＩｒＯｘナノ構造を選択的にエッチングする第２の方法を示す。
【図７】ＩｒＯｘナノ構造をパターニングする方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６９】
１０２  基板
１０４  第１の領域
１０６  第２の領域
１０８  第１の材料
１１０  第２の材料
１１２  連続的なＩｒＯｘ膜
１１４  ＩｒＯｘナノ構造
１１６  長さ
１１８  直径
１２０  間隔
１２２  厚さ
３００  非連続的なＩｒＯｘ膜
３０２  非連続的なゾーン
３０４  直径
３０６  間隔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図４】
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