Engineering

반도체 기술과 호환 저온 탄소 나노 튜브 수직 상호 연결의 제작

Published: December 7, 2015 doi: 10.3791/53260

¹Department of Microelectronics, Delft University of Technology

Introduction

구리, 텅스텐, 현재 최첨단 매우-대규모 통합 (VLSI) 기술의 상호 연결에 사용되는 금속은 안정성과 전기 전도성 ^1의 관점에서 물리적 한계에 접근하고있다. 다운 스케일링 트랜지스터는 일반적으로 그들의 성능이 향상되지만, 실제로 저항 및 배선의 전류 밀도를 증가시킨다. 이것은 지연 및 전력 소비의 측면에서 ² 집적 회로 (IC)의 성능을 지배 상호 결과.

탄소 나노 튜브 (CNT)는 수직 상호 탄소 나노 튜브로 (비아) 쉽게 ³ 수직 성장하고 있습니다 특히 위해, Cu 및 W 금속에 대한 대안으로 제안되었다. CNT는 Cu를 ^4보다 1000 배 더 높은 전류 밀도를 최대 허용 우수한 전기적 안정성을 보여왔다. 또한, CNT가 표면 및 입자 경계 산란 겪지 않으며, 이는 R을 증가나노 미터 스케일 ^(5)에서 구리의 esistivity. 마지막으로, CNT는 VLSI 칩의 열 관리에 도움이 될 수있다 우수한 열 전도체 ⁽⁶⁾ 인 것으로 밝혀졌다.

VLSI 기술에 대한 CNT의 성공적인 통합 것이 대한 CNT 성장 프로세스가 반도체 제조 양립하는 것이 중요하다. 이는 물질 및 대규모 제조에 호환 및 확장 장치를 고려하여 CNT (<400 °의 C)의 저온 성장을 필요로한다. CNT 시험 비아의 많은 예들은 ^{7,8,9,10,11,12,13,14} 문헌에서 설명되었지만, 이들의 대부분은 오염 물질의 IC ^(15)를 제조하는 것으로 간주되는 철을 촉매로 사용한다. 게다가, 이러한 많은 작품에서 사용되는 성장 온도가 400 ° C의 상한보다 훨씬 높다. 바람직 CNT도 현대 저 κ 유전체 또는가요 성 통합을 허용하기 위해, 350 ° C 이하로 성장되어야기판.

여기에서 우리는 촉매 ^(16)로 공동을 사용하여 350 ℃의 낮은 온도에서 탄소 나노 튜브를 성장을위한 확장 가능한 방법을 제시한다. 이 방법은, 집적 회로에서 수직 배향 CNT 이루어진 다른 전기적 구조들을 제조하는 수퍼 커패시터 및 전계 방출 소자로 상호 연결 전극 이르기위한 관심사이다. 주석은 종종 사용 차단재 ⁷ 동안 공동 촉매 금속은 종종 실리사이드의 ^(17)의 제조를 위해 IC 제조에서 사용된다. 더욱이, 우리는 표준 반도체 제조 기술에서 사용 중에 CNT 시험 비아를 제조하기위한 프로세스를 보여준다. 이에 의해, CNT 시험 비아 전자 현미경 (SEM) 및 라만 분광법, 전기적 특성화를 스캔하여 검사, 제조된다.

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Protocol

주의 : 사용하기 전에 모든 관련 물질 안전 보건 자료 (MSDS)를 참조하시기 바랍니다. 이 제조 공정에서 사용되는 화학 물질 중 일부는 급성 독성 및 발암 성이다. 나노 물질은 대량의 대응에 비해 추가 위험이있을 수 있습니다. 공학적 관리 (흄 후드) 및 개인 보호 장비 (안전 안경, 장갑, 클린 룸 의류)의 사용을 포함, 장비, 화학 물질이나 나노 물질 작업을 할 때 모든 적절한 안전 방법을 사용하십시오.

리소그래피 1. 정렬 마커 정의

하나 n 또는 p 형 도핑 단일 양면 연마 산업 등급의 Si (100) 웨이퍼로 시작합니다.
코트 긍정적 인 포토 레지스트의 1.4 μm의와 웨이퍼. 적절한 속도 (3500 RPM)에서 냉각 판, 스핀 코팅에 웨이퍼를 냉각 한 다음, 포토 레지스트의 접착을 촉진하기 위해 130 ℃에서 90 초, 헥사 메틸 디 실라 잔 (HMDS) 처리를 수행하고, 90 초간 소프트 베이크T 95 ° C를.
포토 리소그래피 마스크를 사용하여 노광 툴은 정렬 마커를 노출, 노광량 120 mJ의 / cm ^_2.
하나의 웅덩이 개발 프로세스를 수행합니다. 레지스트가 경화 100 ℃에서 90 초간 현상하고 하드 베이크를 사용하여 60 초간 현상 한 다음 90 초 115 ° C의 노광 후 베이킹을 수행.
레지스트의 개구부가 정확한 치수의 경우 검사 현미경을 사용합니다.
Si를 염소 플라즈마 에칭을 사용하여 120 nm의 에칭. 이 두께는이 작품에 사용되는 노광 장치의 자동 정렬 시스템을위한 좋은 대조를 제공합니다. 20/40 SCCM의 O ₂ / CF _4, 5 mTorr 이하, 정반 500분의 60 W / ICP RF 전력, _Cl2를 40분의 80 SCCM이어서 10 초 산화물 브레이크 스루 에칭 / HBr을 : 유도 결합 형 플라즈마 (ICP)를 사용하여 예를 들어 , 60 mTorr 이하, 5백분의 20 W 정반 / ICP RF 전력, 35 초 Si의 에칭.
포토 레지스트 (1 kW 급, endpo 400 SCCM의 O _2를 제거하기 위해 산소 플라즈마 스트리퍼를 사용하여INT 검출 및 2 분 오버 에칭). 포토 레지스트는 아세톤과 같은 플라즈마 통상 용매에 의해 경화되기 때문에 사용될 수 없다.
웨이퍼를 청소합니다. 물의 저항은 5 MΩ (유기 청소) 될 때까지 첫 번째 DI 물에 세척 한 다음 99 % HNO _3, 10 분 동안 넣어. 물의 비저항은 5 MΩ (깨끗한 금속) 될 때까지 110 ℃에서 65 % HNO _3에서 10 분간 웨이퍼이 깨끗하게 한 후, 탈 이온수로 린스 하였다. 웨이퍼를 건조 린서 드라이어를 사용합니다.

2. 아래 금속 및 층간 증착

비아 시험 하부 금속층을 증착하기 위해 마그네트론 스퍼터링을 사용한다. Ti를 500nm의 주석을 50 nm의, 100 nm의 티를 세 금속층 스택에 증착 될 필요가있다. 제 Ti 층 스택의 저항을 감소시키는, 주석은 CNT 성장 실제 지지층이며, _SiO2의 층 ^(12)을 에칭 할 때 상단 TI는 플라즈마 손상에 대해 주석 보호하는 (2)의 조합을 사용한다.
플라즈마 강화 화학 기상 증착 (PECVD)을 이용하여, _SiO2로 1 μm의 두께 층을 증착. 여기에 테트라 에틸 오르토 실리케이트 (TEOS)를 350 ℃의 온도에서 압반 전구체로서 사용된다.
1. 적절한 도구를 사용하여 _SiO2로 층의 두께, 예를 들어 반사 또는 엘 립소 미터를 확인한다.
코트 적절한 속도 (3500 RPM)에서 냉각 판, 스핀 코팅에 웨이퍼를 냉각 한 다음 130 ℃에서 90 초 HMDS 처리, 시작하여 포지티브 형 포토 레지스트의 1.4 μm의 가진 웨이퍼, 촉감 90 초 95 ℃에서 굽는다.
포토 리소그래피 마스크 및 노광 툴을 사용하여, 나중에 그런가 _2t 안으로 에칭 될 개구부의 원하는 패턴을, 노광O 정렬 마커에 정렬 비아를 형성하고, 노광량 140 mJ의 / cm ^_2.
100 ℃에서 90 초간 현상 및 하드 베이크를 사용하여 60 초간 현상 한 다음 90 초 115 ° C의 노광 후 베이크로 시작하는 하나의 퍼들 현상 공정을 수행한다.
레지스트의 개구부가 올바른 치수 및 정렬 마커에 오버레이가 올바른지 경우 검사 현미경을 사용합니다.
플라즈마에 _SiO2로 접촉 개구를 에칭. 예를 들어, C ₂ F ₆ 단자 플라즈마 에칭을 사용 / CHF ₃ 1백44분의 36 SCCM 180 mTorr 내지 300 W의 RF 전력에서. 필요한 경우, 시간의 5 % -10 %의 오버 에칭 최소화하기 위해 테스트 웨이퍼에 대한 식각 율 테스트를 수행.
주 : TI는이 불소 화학 반응성 에칭에 저항하지만, 플라즈마에 장기간 노출 티 층의 물리적 에칭 발생합니다. TiN 층이 플라즈마에 노출되면이 부정적인 influen이있을 것이다CNT ^(12)의 성장에 CE. 이 구멍을 너무 많이 확대 될 것으로 제 4 부 문제에서 최고의 금속을, 습식 에칭을 사용하지 마십시오.
60 초 동안 0.55 %의 HF 습식 에칭에 의해 희생 Ti 층을 제거합니다. 물 저항률까지 DI 물 린스 웨이퍼 에칭 후 5 MΩ이고 웨이퍼를 건조 린서 건조기를 사용한다.
주 : TI는 금속성 회색 인 반면, Ti 층을 에칭하는 경우는, 점검 할 수 현미경을 사용하여, TiN 층은 금 갈색을 가질 것이다.

3. 촉매 증착 및 탄소 나노 튜브 성장

전자빔 증착기를 이용하여 5 nm의 공동을 증발시켰다. 적어도 2 × 10 ^-6 Torr로 펌핑 다운 될 때까지, 임의의 수막을 제거하기 위해 증착 전에 진공 하에서 램프를 사용하여 60 ° C로 웨이퍼를 가열한다. 포토 레지스트 접촉 개구를 정의하는 데 사용은 _SiO2로에 접촉 개구에 촉매의 자기 정렬을 제공하기 위해 웨이퍼 상에 유지된다.
풀다리프트 오프 (lift-off)에 의해 접촉 구멍 외부 공동. 공동 들어 그것은 테트라 하이드로 퓨란 (THF)이 낮은 온도에서 최적의 리프트 오프 결과와 성장을 제공 한 것으로 밝혀졌습니다. 이전 철 증발 후 리프트 오프 (lift-off)에 사용 된 N 개의 메틸 -2- 피 롤리 돈 (NMP)이, 손상 발견 공동 너무 정도로 모든 정렬 CNT의 성장을 방지 할 수있다. 35 ℃에서 THF와 초음파 조에서 15 분 동안 웨이퍼를 넣습니다. 5 분 동안 탈 이온수로 씻어 스피너 또는 질소 총을 사용하여 건조.
현미경 아래에 웨이퍼를 검사하고 잔류 물에 저항을 확인합니다. 잔류 수동 잔류 물을 닦아 리프트 오프 (lift-off) 목적을위한 특별한 부드러운 면봉을 사용하여 선택적으로 THF에 이상 초음파 처리를 수행하고, 남아있는 경우.
저압 화학 기상 증착 (LPCVD)을 이용하여 CNT의 성장을 수행한다. 50 SCCM의 C ₂ H _2를 추가하여 탄소 나노 튜브 성장에 이어 80 밀리바에서 700 SCCM H _2로 350 ℃에서 8 분 전 어닐링 : 다음과 같은 조리법을 사용합니다. 350 ° C에서, (60)성장의 분은 약 1 μm의 탄소 나노 튜브의를 제공합니다. 필요하면 조정하는 시험을 성장의 _SiO2 층과 동일한 두께이어야 높이를 수행한다. 원자로를 냉각 및 N _2를 사용하여 제거.
또는 단면을 준비하여 45 ° 경사 아래 개구 내부 CNT의 높이를 검사하는 주사 전자 현미경을 사용한다.
CNT ^(18)의 결정 성을 결정하는 라만 분광법을 이용하여 시료를 검사한다.

4. 톱 사이드 금속 화

최고 금속을 증착 마그네트론 스퍼터링을 사용합니다. TI는 CNT ^{(19)와 접촉하기위한} 양호한 금속이므로, 먼저 진공을 깨지 않고 알 (1 %의 Si) 2 ㎛의 Ti를이어서 100 nm의 스퍼터.
코팅 3,000 rpm에서 콜드 플레이트, 스핀 코팅에 웨이퍼를 냉각 한 다음 130 ℃에서 90 초 HMDS 처리로 시작 높은 점도와 포지티브 형 포토 레지스트의 3.1 μm의, 및 90 초간 소프트 베이크시와 웨이퍼 (95)기음.
포토 리소그래피 마스크 및 노광 툴을 사용하여 정렬 마커에 정렬 상부 금속 패턴, 노광량 420 mJ의 / cm ^2, -1의 초점을 노출.
하나의 웅덩이 개발 프로세스를 수행합니다. 이것은 100 ℃에서 개발자 90 초 하드 베이크를 사용하여 60 초 개발 한 다음, 90 초 115 ° C의 노출 후 베이킹을 시작합니다.
레지스트의 라인이 올바른 치수 및 마커 오버레이가 올바른지 경우 검사 현미경을 사용합니다.
염소 플라즈마 에칭을 이용하여 티타늄 / 알루미늄 스택을 에칭. 유도 결합 형 플라즈마를 사용하는 예를 들어 : 30/40 SCCM CL ₂ / HBr을, 5 mTorr 이하, 종말점 검출하고, 80 %의 오버 에칭으로 압반 5백분의 40 W / ICP RF 전력은 15/30 SCCM CL ₂ / HBr로를 사용.
포토 레지스트 (1 킬로와트, 종말점 검출하고 2 분 과식 400 SCCM의 O _2)를 제거하기 위해 산소 플라즈마를 사용하여 스트리퍼. 금속 따르면이 완료되지 않은 경우 (즉, 핀홀 주위에 존재CNT)는 CNT에 플라즈마 손상을 방지하기 위해 포토 레지스트를 제거하기 위해, 유기 용매 (예를 들면, NMP)을 사용한다.
웨이퍼를 청소합니다. 물의 비저항은 5 MΩ (유기 청소) 될 때까지 탈 이온수로 세척 한 다음 99 % HNO _3, 10 분 동안 넣어. 웨이퍼를 건조 린서 드라이어를 사용합니다.

5. 측정

웨이퍼의 상부 금속 화를 확인하기 위해 제조업 자의 지시에 따라 주 사형 전자 현미경을 사용한다.
주 :.도 3에 도시 된 바와 같이, 웨이퍼는 기계적 이미지 결과 90 ° 샘플 기울기를 사용을 통해 완전한 CNT를 확인하기 위해서 절단 될 수있는 필요하다면 시료를 도전대로 추가적인 처리 단계를 사용하지 않는 것으로하고 샘플은 직접 SEM에 장착 될 수있다. 일반적으로, 15 또는 20 kV의 높은 가속 전압이 사용될 수 있지만, 경우의 _SiO2 층이 너무 많이 감소시킬 수 t를 충전되고5 kV의를 오.
4- 포인트를 수행하고도 1에 Vollebregt 외. ^(16)에 기재된 반도체 파라미터 분석기와 결합 프로브 스테이션을 사용하여 프로브 IV 측정.
참고 : 상호 연결을 통해 잠재적 인 드롭이 이상적으로 작은로서 일반적으로 -0.5 V 0.5에서 전압 스윕은 충분하다. 4- 포인트 프로브 설정을 이용하여 프로브 침과 설치의 와이어 저항의 접촉 저항을 생략한다.

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Representative Results

이 연구에서 사용 된 측정 구조의 설계는도 1에서 발견 될 수있다. 탐침 및 와이어 저항을 회피 한, CNT 다발 저항과 금속 CNT의 접촉 저항의 측정이 정확하게 판정 될 수있는 구조를 채용함으로써. 다발의 저항은 CNT 다발의 품질과 밀도를 측정한다. 상이한 길이의 접촉 저항 번들을 결정하기 위하여 측정한다.

45 ° 기울기에서 금속 화 전에 위쪽에서 찍은 60 분 동안 350 ℃에서 성장 된 CNT의 전형적인 SEM 이미지가도 2에 도시된다. 이러한 화상 검사에 유용 CNT의 성장 시간이 정확하기 위해 설정되어 있으면 의 _SiO2 층의 두께와 동일한 길이를 얻었다. 금속 화 한 후 동일한 웨이퍼의 SEM 검사 기계적 클 리빙에 의해 제조 단면이도 3에 도시되어있다. 이것은 수 bE는 자신의 밀도 (예를 들면, 단위 길이 당 CNT의 수를 카운트 수) CNT의 배향을 결정하는 데 사용하고, 고해상도 SEM 경우는 직경을 결정하는 데 사용된다. 또한 CNT와 금속층 사이의 접촉 면적을 조사 할 수있다.

350 ° C에서 공동 성장 CNT의 라만 스펙트럼은도 4에 표시되어있다. 라만 분광법은 CNT ^(18)의 결정 성을 조사하는 강력한 기술이며, 예를 들면 캔 최고 얻기 위해서는 CNT 성장 파라미터를 최적화하는데 사용될 품질 탄소 나노 튜브. IV 측정은 4 포인트 프로브 구조를 이용하여 수행하고, IV 동작은 선형 때 CNT과 금속 접촉부 사이에 오믹 접촉을 나타낸다.도 5에 표시된다. 슬로프에서의 전기 저항이 측정 될 수있다. 이들 저항 및 CNT 번들 비교된다 저항률을 산출 할 수있다 번들의 치수로부터그림 6의 문학.

그림 1
어두운 노란색 층이 주석, 검은 튜브 탄소 나노 튜브 다발을 나타내는 그림에서 그림이 작품에 사용 된 4 포인트 프로브 측정 구조 1. 디자인., 및 금속 층 Ti 및 알 스택. 희생 Ti 층을 편의상 생략하고 산화물 반투명하다. 전기 4 포인트 프로브 측정을위한 프로브 연결이 표시됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

탄소 나노 튜브 다발의 그림 2. 탑 - 뷰 SEM 이미지.이 안에 에칭 접촉 개방에서 재배 2 μm의 다양한 탄소 나노 튜브 다발을 보여줍니다_SiO2로. 이 그림은 엘스 비어의 허가, ^16에서 수정되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 3
그림을 통해 탄소 나노 튜브 3. SEM 단면.를 통해 2 μm의 폭 1 μm의 긴 탄소 나노 튜브 테스트의 단면 금속 후 기계 클 리빙을 사용하여 제조. 이 그림은 엘스 비어의 허가, ^16에서 수정되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

공동을 사용하여 성장 탄소 나노 튜브 다발의 그림 4. 라만 스펙트럼 t 350 ° C. 라만 밴드의 이름이 표시된다. 검정 곡선은 원시 측정 데이터를 표시합니다. 로렌 시안 피팅이 수행되는 모든 밴드의 가우시안 ^(18)에 의해 장착되어 D '밴드를 제외하고, (녹색 곡선을 점선). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 5
실선은 측정 데이터에 피팅 선형 최소 제곱을 나타내는 반면 다른 직경을 가진 CNT 시험 비아도 5 IV 측정. 기호는, 측정 데이터를 나타낸다. 선형 피팅의 기울기로부터 결정되는 바와 같이 다른 비아의 전기 저항을 나타낸다. 이 수치는 엘스 비어의 허가, ^16에서 수정되었습니다.tp_upload / 53260 / 53260fig5large.jpg "대상 ="_ 빈 ">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 6
도 문헌 값 CNT 다발 저항율의 6 비교. 저항률은 저항 및 치수를 통해 산출된다. 이것은 문헌 값과 비교하고, CNT 비아는이 연구에서 기술 된 방법을 이용하여 다른 온도에서 제조된다. 이 그림은 엘스 비어의 허가, ^16에서 수정되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

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Discussion

도 1은 본 연구에서 제작 한 구조물의 개략도를 표시하고, 이는 4 점 탐침 측정에 사용 하였다. 전위가 전류를 운반하지 프로브에 의해 측정 된 바와 같이, 중앙 CNT 다발과 금속과의 접촉을 통해 정확한 전위 강하 (V _H 종의 -V _L)를 측정 할 수있다. 더 큰 직경의 CNT 번들 강제 전류 프로브의 전체 저항을 감소시키고 중앙 CNT 다발 위에 전위 강하를 최대화하기 위해, 접촉 패드로부터 바닥 TiN 층을 접촉하기 위해 사용된다.

도 2로부터 알 수있는 바와 같이, CNT가 성공적 구멍 (1 ㎛)의 깊이와 거의 동일한 _{길이의 SiO2} 에칭 개구부 내부 성장시켰다. 이것은 CNT의 길이가 상부 금속 접촉의 등각 코팅을 달성하기 위해, 대략 구멍의 깊이와 동일한 것이 중요하다. 번들 해제를 표시또한 금속의 컨 포멀 코팅에 도움 iform. 튜브 직도 및 수직 배향막 명확도 3에 표시된 단면에서 볼 수있다. 카운트함으로써, CNT 다발의 밀도는 약 5 × ¹⁰ 튜브 / cm ^2로 추정 하였다. 다른 ¹⁶ 도시 된 바와 같이, 투과형 전자 현미경을 튜브의 평균 직경을 사용하는 것은, 8 nm 인 것으로 확인되었다. 인해 낮은 성장 온도로 CNT 벽 어려운 벽의 수를 결정하기 많은 결함을 함유한다. 관은 대나무 횡단이 관찰되었지만, 중공 코어를 가지고있는 것 같습니다. 단면은 또한 바닥 TiN 층, 부분적으로 습식 에칭 중 아래에 _SiO2를 제거 희생 Ti 층을 나타낸다. 개구부가 함께 희생 Ti 층의 에칭 시간 폐쇄 위치하는 경우 산화물 박리 방지 underetch을 최소화하기 위해 최적화 될 필요가있다. 인해 구멍의 드라이 에칭으로,_SiO2로와 CNT 다발 사이의 간격은 CNT 다발 주위 단락을 형성하는 스퍼터링의 Ti와 Al을 방지하는 것이 필수적이며, 이는 최소이다.

탄소 나노 튜브의 라만 데이터 결정 (또는 품질)를 사용하는 것은 조사 할 수있다. 다른 라만 밴드는 밴드의 각-다른 디컨 볼 루션에 가까운 다른 곳과 마찬가지로 ¹⁸ 설명 된 바와 같이, 필요하다. 도 4 라만 데이터로부터 그 강한 D 및 D '밴드가 관찰 될 수 G 대역 CC 결합에 관련되는 동안, 결함 라만 산란에 의해 발생하는 것을 알 수있다. 다른 두 밴드는보다 정확한 피팅 포함되어 있습니다 약한 라만 기능입니다.

그것은 알려져있다 낮은 탄소 나노 튜브의 질 ^(18)의 일반적인 결과에서 낮은 성장 온도. 일반적 G 강도 비 D는 위에 (I는 _{G /} _D)도 4 1.1 흑연 재료의 품질을 평가하는 데 사용된다. 일이 있기 때문에예 페라리와 로버트슨 ^(20)으로 표시 엉, 관리는이 밴드의 비율을 사용할 때주의가 필요하다. 비율이 단조롭게 감소하는 후 CNT의 질 증가, 결정화 일정량에 도달 될 때까지 제 I의 _{D / G 비율} 증가와. 때문에 매우 낮은 성장 온도, 탄소 나노 튜브는이 연구에서이 임계 값 ¹⁶ 이하의 결정 성을 가지고있는 것 같습니다. 이러한 경우 D 대역의 반값 폭은 다른 공정 조건 ^(18)에서 제조 된 CNT 샘플을 비교하는 데 사용될 수있다. 이것은 CNT의 낮은 품질이 크게 전기적 성능에 영향을 미치는 것으로 예상 될 수있다.

도 5의 IV 특성의 거의 완전한 선형 동작으로 판단, CNT 및 상부 및 하부 금속층 사이에 오믹 접촉한다. 다발의 저항은 CNT가 paral에서 수행 할 수로 더 예상 할 수 직경 감소큰 번들 LEL. 탄소 나노 튜브와 금속 사이 좋은 접촉 티 ^(19)의 사용에 기인 한 산화 ^(21)에 대한 더 탄력 틴된다. 게다가, 우리는, 인해 성장 후의 CNT의 모든 유전체 피복 단계의 부족으로 종종 화학 기계 연마 (CMP) ^{(22, 23)와} 조합하여 문헌에서 사용되는 것을 (예를 스핀 - 온 유리에 사용하는) 것을 발견 CNT에 콘택 저항으로 인해 상부 금속 ^(24)에 CNT 팁의 매립 낮다.

도 6 에서처럼 CNT가 번들 문헌으로 비저항을 비교하면, 결과는 문헌 평균값들이다. 그러나,이 연구에서 사용 된 성장 온도는 사상 최저입니다. 요코야마 동부 등의 결과. ^(13)은 40 ° C보다 높은 성장 온도를 사용하여 문헌에보고 된 낮은 저항률이다. 그러나, 장비 공동 파 사용자신의 작품에 ticle 증착 가능성이 큰 대량 생산으로 확장되지 않습니다. 명확 저항률 높은 성장 온도를 허용하는 애플리케이션에 바람직 할 수있는 성장 온도의 증가에 따라 감소한다. CNT의 저항을 비교하는 등 기존의 구리 인터커넥트 금속 (1.7 μΩ-cm)로 번들 때 저항률의 대폭 삭감이 필요하다는 것을 알 수있다. CNT 다발과 밀도의 질 향상, 성장 조건을 최적화함으로써, 요구 될 것이다. 이것은 현대 저 κ 물질 기판과 플렉시블 기판과의 통합을 허용하기 위해, 성장 온도를 증가시키지 않고 수행되어야한다.

따라서 우리는 표준 반도체 제조에 저온 탄소 나노 튜브의 성장과 통합을 통합 할 수있는 기술을 증명하고있다. 이 기술은 테스트 구조를 통해 CNT를 제조하는 데 사용되었으며, 최근에 CNT 슈퍼 커패시터 ^(25)의 제작에 적용되었다 ^</ SUP>.

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Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Si (100) wafer 4"	International Wafer Service		Resisitivity: 2-5 mΩ-cm, thickness: 525 µm
Ti-sputter target (99.995% purity)	Praxair
Al (1% Si)-sputter target (99.999% purity)	Praxair
Co (99.95% purity)	Kurt J. Lesker
SPR3012 positive photoresist	Dow Electronic Materials
MF-322 developer	Dow Electronic Materials
HNO₃ (99.9%)	KMG Ultra Pure Chemicals
HNO₃ (69.5%)	KMG Ultra Pure Chemicals
HF 0.55%	Honeywell
Tetrahydrofuran	JT Baker
Acetone	Sigma-Aldrich
ECI3027 positive photoresist	AZ
Tetraethyl orthosilicate (TEOS)	Praxair
N₂ (99.9990%)	Praxair
O₂ (99.9999%)	Praxair
CF₄ (99.9970%)	Praxair
Cl₂ (99.9900%)	Praxair
HBr (99.9950%)	Praxair
Ar (99.9990%)	Praxair
C₂F₆ (99.9990%)	Praxair
CHF₃ (99.9950%)	Praxair
H₂ (99.9950%)	Praxair
C₂H₂ (99.6000%)	Praxair
EVG 120 coater/developer	EVG
ASML PAS5500/80 waferstepper	ASML
SPTS Ωmega 201 plasma etcher	SPTS		Used for Si and metal etching
SPTS Σigma sputter coater	SPTS
Novellus Concept One PECVD	LAM
Drytek 384T plasma etcher	LAM		Used for oxide etching
CHA Solution e-beam evaporator	CHA
AIXTRON BlackMagic Pro CVD tool	AIXTRON		Carbon nanotube growth
Philips XL50 scanning electron microscope	FEI
Tepla 300	PVA TePla		Resist plasma stripper
Avenger rinser dryer	Microporcess Technologies
Leitz MPV-SP reflecometer	Leitz
Renishaw inVia Raman spectroscope	Renishaw
Agilent 4156C parameter spectrum analyzer	Agilent
Cascade Microtech probe station	Cascade Microtech

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References

International Technology Roadmap for Semiconductors. , Available from: http://public.itrs.net (2013).
Sun, S. C. Process technologies for advanced metallization and interconnect systems. Technical digest of the IEEE International Electron Devices Meeting. , 765-768 (1997).
Robertson, J. Growth of nanotubes for electronics. Mater. Today. 10 (1-2), 36-43 (2007).
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