La fabricación de nanoestructuras Atómicamente trazable

Summary

Informamos de un protocolo para combinar la metrología atómica del Microscopio de Efecto Túnel de Barrido para el modelado de superficies con la Deposición selectiva de la Capa Atómica y el Grabado de Iones Reactivos. Utilizando un proceso robusto que implica numerosas exposiciones atmosféricas y transporte, se fabrican nanoestructuras 3D con metrología atómica.

Abstract

Reducir la escala de las nanoestructuras grabadas por debajo del rango de 10 nm eventualmente requerirá una comprensión a escala atómica de todo el proceso de fabricación que se utiliza para mantener un control exquisito sobre el tamaño y la densidad de las características. Aquí, demostramos un método para rastrear estructuras controladas y resueltas atómicamente desde la definición inicial de la plantilla hasta la metrología final de la nanoestructura, abriendo un camino para el control atómico de arriba hacia abajo sobre la nanofabricación. La litografía por despasivación de hidrógeno es el primer paso del proceso de fabricación a nanoescala, seguido de la deposición selectiva de capas atómicas de hasta 2,8 nm de titanio para hacer una máscara de grabado a nanoescala. Se muestra el contraste con el fondo, indicando diferentes mecanismos de crecimiento en los patrones deseados y en el fondo pasivado H. A continuación, los patrones se transfieren a granel mediante grabado iónico reactivo para formar nanoestructuras de 20 nm de altura con anchos de línea de hasta ~6 nm. Para ilustrar las limitaciones de este proceso, se fabrican matrices de agujeros y líneas. Los diversos pasos del proceso de nanofabricación se realizan en ubicaciones dispares, por lo que se discute la integración del proceso. Se discuten temas relacionados, incluido el uso de marcas de referencia para encontrar nanoestructuras en una muestra macroscópica y la protección de la superficie de Si(100)-H con patrón químicamente reactivo contra la degradación debida a la exposición atmosférica.

Introduction

Como la nanotecnología se vuelve más importante en una amplia variedad de escenarios, la comprensión de las estructuras que se está formando gana importancia, sobre todo en los campos de la litografía y la electrónica. Para enfatizar la importancia de la metrología a escala nanométrica, específicamente a escalas inferiores a 10 nm, cabe señalar que una variación en el tamaño de la característica de sólo el 1 nm indica una variación fraccional al menos 10%. Esta variación puede tener implicaciones importantes para el rendimiento del dispositivo y el carácter material de ^{1,2 -. 4} Utilizando métodos de síntesis, las características individuales de manera muy ....

Protocol

1. Ex-Situ Preparación de la muestra

1. Preparar fichas
   1. Diseño máscara de ataque apropiado para poner la identificación de marcadores en el Si (100) oblea. El uso de la litografía óptica estándar y RIE, grabar una cuadrícula de líneas como marcas de referencia en la oblea de la que se tomarán muestras de MCI. Las líneas deben ser de 10 micras de ancho, 1 m de profundidad, y en el terreno de juego de 500 micras. Después del grabado, la tira restante de la muestra de resina fotosensible.
      Nota: Las marcas de referencia deben ser identificables in situ para localización de la punta en la muestra, así como en el AFM y SEM durante ....

Results

En los casos descritos aquí, HDL se realiza usando multi-modo de litografía. ²⁴ En el modo de FE, realizada con 8 V sesgo de la muestra, 1 nA, y 0,2 mC / cm (equivalente a 50 nm / seg velocidad de la punta), la punta se mueve sobre la superficie ya sea paralelo o perpendicular a la red de Si, la producción de líneas de despasivación. Mientras que esta forma lineal de punta es muy dependiente, en el caso aquí, la porción completamente depassivated de las líneas fue de aproximadamente 6 nm de ancho, con colas d.......

Discussion

Realización de la metrología en las nanoestructuras descritos anteriormente requiere la capacidad de tender un puente sobre el posicionamiento de punta durante el HDL y el patrón de localización usando otras herramientas como AFM y SEM. En contraste con otras herramientas de modelado bien desarrollados con codificación de posición de alta resolución tales como la litografía por haz de electrones, la HDL realizado aquí se realizó con un STM sin ​​posicionamiento grueso bien controlada, por lo que se utilizaron protocolos.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Oblea de Si	VA Semiconductor		tipo P (Boro) Si< 100> ± 2 grados, 280 mm ± 25 mm de espesor, 0,01-0,02 ohm-cm
Ta lámina	Alfa Aesar	335	0,025  mm (0,001  pulgadas) grueso, 99.997% (base de metales)
Metanol	Alfa Aesar	19393	Grado Semiconductor, 99.9%
2-Propanol	Alfa Aesar	19397	Grado Semiconductor, 99.5%
Acetona	Alfa Aesar	19392	Grado Semiconductor, 99.5%
Argón	Praxair		Pureza ultra alta (grado 5.0)
Agua desionizada	Millipore	Sistema de purificación de agua Milli-Q	>18 MW de agua de resistencia producida bajo demanda.
TiCl4	Sigma Aldrigh	254312	≥ 99.995% base de metales traza
O2	Matheson	G2182101	Research Grade
SF6	Matheson	G2658922	Pureza ultra alta (grado 4.7)
Blue Medium Tack Roll	Semiconductor Equipment Corporation	18074	Espesor 75 μ m / 0.003"   Longitud 200 m / 660'