Atomar Traceable Nanostrukturen

Summary

Wir berichten über ein Protokoll zur Kombination der atomaren Messtechnik des Rastertunnelmikroskops für die Oberflächenstrukturierung mit der selektiven Atomlagenabscheidung und dem reaktiven Ionenätzen. In einem robusten Prozess, der zahlreiche atmosphärische Expositionen und Transporte umfasst, werden 3D-Nanostrukturen mit atomarer Messtechnik hergestellt.

Abstract

Die Reduzierung des Maßstabs von geätzten Nanostrukturen unter den 10-nm-Bereich erfordert schließlich ein Verständnis des gesamten Herstellungsprozesses auf atomarer Ebene, um eine exquisite Kontrolle über die Strukturgröße und die Strukturdichte zu behalten. Hier demonstrieren wir eine Methode zur Verfolgung atomar aufgelöster und kontrollierter Strukturen von der ersten Template-Definition bis zur endgültigen Nanostruktur-Metrologie, die einen Weg für die atomare Top-down-Kontrolle über die Nanofabrikation eröffnet. Die Wasserstoff-Depassivierungslithographie ist der erste Schritt des nanoskaligen Herstellungsprozesses, gefolgt von der selektiven Atomlagenabscheidung von bis zu 2,8 nm Titandioxid zur Herstellung einer nanoskaligen Ätzmaske. Es wird ein Kontrast zum Hintergrund gezeigt, der auf unterschiedliche Wachstumsmechanismen auf den gewünschten Mustern und auf dem H-passivierten Hintergrund hinweist. Die Muster werden dann mittels reaktivem Ionenätzen in die Masse übertragen, um 20 nm hohe Nanostrukturen mit Linienbreiten von bis zu ~6 nm zu bilden. Um die Grenzen dieses Prozesses zu veranschaulichen, werden Anordnungen von Löchern und Linien hergestellt. Die verschiedenen Prozessschritte der Nanofabrikation werden an unterschiedlichen Orten durchgeführt, so dass die Prozessintegration diskutiert wird. Verwandte Fragen werden diskutiert, einschließlich der Verwendung von Passermarken zum Auffinden von Nanostrukturen auf einer makroskopischen Probe und dem Schutz der chemisch reaktiv strukturierten Si(100)-H-Oberfläche vor Degradation durch atmosphärische Einwirkung.

Introduction

Nanotechnologie wird in einer Vielzahl von Stadien, das Verständnis der Strukturen wichtiger gebildet gewinnt an Bedeutung, vor allem im Bereich der Lithographie und Elektronik. Um die Bedeutung der Metrologie im Nanostreichen, und zwar im Maßstab von weniger als 10 nm, sollte darauf hingewiesen werden, dass eine Variation der Merkmalsgröße von nur 1 nm zeigt eine gebrochene Variante mindestens 10%. Diese Variante kann erhebliche Auswirkungen auf die Geräteleistung und Materialcharakter haben ^{1,2 -. 4} Verwenden Synthesemethoden, sehr genau gebildet einzelnen Funktionen wie Quantenpunkten oder anderen komplexen Molekülen hergestellt werden, aber in der Rege....

Protocol

1. Ex-Situ-Probenvorbereitung

1. Bereiten Chips
   1. Gestalten Sie geeignete Ätzmaske Identifizierung von Markern in der Si (100) Wafer zu setzen. Verwendung von Standardphotolithographie und RIE, geätzt ein Gitter aus Linien als Bezugsmarkierungen in den Wafer aus dem STM Proben entnommen. Die Linien sollten 10 & mgr; m breit, 1 & mgr; m tief, und im Pitch von 500 um. Nach dem Ätzen Streifen verbleibende Photoresist von Probe.
      Hinweis: Die Bezugsmarken sind identifizierbar in situ für Spitze Stelle auf der Probe sowie in AFM und SEM während der Messtechnik sein.
   2. Schützen Waferoberfläche durch Anwendung von Standard Tack....

Results

In den hier beschriebenen Fällen wird HDL erfolgte mit Multimode-Lithographie. ²⁴ In FE Modus mit 8 V Probe bias, 1 nA und 0,2 mC / cm (äquivalent zu 50 nm / s Spitzengeschwindigkeit) durchgeführt, wobei die Spitze über bewegt die Oberfläche entweder parallel oder senkrecht zu der Si-Gitter produziert Linien Depassivierung. Während diese Linienform ist sehr Spitze abhängig, in der Fall, die vollständig depassiviert Teil der Linien betrug ca. 6 nm breit, mit Schwänzen Teil Depassivierung der sich eine weitere .......

Discussion

Darstellende Messtechnik auf den oben beschriebenen Nanostrukturen erfordert die Fähigkeit, um die Spitze Positionierung während HDL und Muster Standort mit anderen Tools wie AFM und SEM überbrücken. Im Gegensatz zu anderen gut entwickelten Strukturierungswerkzeuge mit hochauflösenden Positionscodierung, wie Elektronenstrahllithographie wurde das HDL hier durchgeführt mit einer STM ohne gut kontrolliert Grobpositionierung durchgeführt, so dass zusätzliche Positionsidentifikations Protokolle verwendet wurden, wie in

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Si Wafer	VA Halbleiter		P Typ (Bor) Si< 100> ± 2 Grad, 280 mm ± 25 mm stark, 0,01-0,02 ohm-cm Ta-Folie
	Alfa Aesar	335	0,025  mm (0,001  in) dick, 99,997 % (Metallbasis)
Methanol	Alfa Aesar	19393	Halbleiterqualität, 99,9 %
2-Propanol	Alfa Aesar	19397	Halbleiterqualität, 99,5 %
Aceton	Alfa Aesar	19392	Halbleiterqualität, 99,5 %
Argon	Praxair		Ultrahochreinheit (Klasse 5,0)
Deionisiertes Wasser	Millipore	Milli-Q Wasseraufbereitungssystem	>18 MW resistentes Wasser, das auf Anfrage produziert wird.
TiCl4	Sigma Aldrigh	254312	≥ 99,995 % Spurenmetallbasis
O2	Matheson	G2182101	Forschungsqualität
SF6	Matheson	G2658922	Ultrahohe Reinheit (Klasse 4,7)
Blue Medium Tack Roll	Semiconductor Equipment Corporation	18074	Dicke 75 μ m / 0.003"   Länge 200 m / 660'