Name: Fabrication de basse température de nanotubes de carbone interconnexions verticales Compatible avec la technologie des semiconducteurs (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-12-07T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 20 s
Description: Découvrez la fabrication de nanotubes de carbone alignés verticalement à basse température pour des interconnexions électriques. Cette méthode compatible avec les procédés semiconducteurs standard permet l'intégration dans les circuits intégrés.

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Une partie du travail a été réalisée dans le cadre du projet JEMSiP_3D, qui est financé par les autorités publiques de France, d’Allemagne, de Hongrie, des Pays-Bas, de Norvège et de Suède, ainsi que par l’entreprise commune ENIAC. Les auteurs tiennent à remercier le personnel du Dimes Technology Centre pour son soutien au traitement.

Attention: S&#39;il vous plaît consulter toutes les fiches de données de sécurité des matériaux pertinents (FS) avant utilisation. Plusieurs des produits chimiques utilisés dans le processus de fabrication sont très toxiques et cancérigènes. Les nanomatériaux peuvent avoir des risques supplémentaires par rapport à leur homologue en vrac. S&#39;il vous plaît utiliser toutes les pratiques de sécurité appropriées lorsque vous travaillez avec des équipements, des produits chimiques ou des nanomatériaux, y compris l&#39;utilisation des contrôles d&#39;ingénierie (hottes) et les équipements de protection individuelle (lunettes de sécurité, gants, vêtements de salle blanche). 1. Alignement Marker Définition pour la lithographie <ol><li> Commencez avec qualité industrielle simple face polie Si (100) avec des tranches n ou de type p dopage. </li><li> Manteau de la tranche à 1,4 um de résine positive. Effectuez une hexaméthyldisilazane 90 sec (HMDS) de traitement à 130 ° C pour favoriser l&#39;adhérence de la résine, suivi par un refroidissement de la plaquette sur une plaque froide, spin-coating à la vitesse appropriée (3500 rpm), et un 90 sec cuisson douce unet 95 ° C. </li><li> L&#39;utilisation d&#39;un masque photo-lithographie et outil d&#39;exposition exposer les repères d&#39;alignement, la dose d&#39;exposition de 120 mJ / cm 2. </li><li> Effectuer un seul processus de développement flaque d&#39;eau. Effectuer un 90 sec 115 ° post-exposition de C cuire, puis 60 secondes en utilisant le développement de développeur et 90 sec dur cuire au four à 100 ° C pour durcir la résine. </li><li> Utilisation d&#39;un microscope pour examiner si les ouvertures dans la résine sont des dimensions correctes. </li><li> Etch 120 nm de Si en utilisant une gravure au plasma de chlore. Cette épaisseur donne un bon contraste pour les systèmes automatiques d&#39;alignement de l&#39;outil d&#39;exposition utilisée dans ce travail. Par exemple en utilisant un plasma à couplage inductif (ICP): 20/40 SCCM O 2 / CF 4, 5 mTorr, 60/500 W plateau / puissance RF ICP, 10 sec oxyde percée attaque, suivi par 80/40 SCCM Cl 2 / HBr , 60 mTorr, 20/500 W plateau / puissance RF ICP, 35 sec Si graver. </li><li> Utilisez un décapant de plasma d&#39;oxygène pour éliminer la résine photosensible (1 kW, 400 sccm O 2 avec endpodétection d&#39;int et 2 min surgravure). Comme la résine photosensible est durcie par le plasma normal solvant tel que l&#39;acétone ne peut pas être utilisé. </li><li> Nettoyer les plaquettes. Première les mettre pendant 10 min dans 99% de HNO 3, suivi d&#39;un rinçage à l&#39;eau DI jusqu&#39;à la résistivité de l&#39;eau est de 5 MQ (propre organique). Après ce nettoyage des plaquettes pendant 10 minutes à 65% de HNO 3 à 110 ° C, suivi d&#39;un rinçage à l&#39;eau déionisée jusqu&#39;à ce que la résistivité de l&#39;eau est 5 MQ (métal pur). Utilisez un sèche-rinceuse pour sécher les plaquettes. </li></ol> 2. fond métallique et diélectrique intercalaire dépôt <ol><li> Utilisation pulvérisation magnétron pour déposer la couche métallique inférieure par l&#39;intermédiaire de l&#39;essai. Un empilement de trois couches de métal doit être déposé: 500 nm de Ti, 50 nm de TiN, Ti et 100 nm. La première couche de Ti est de réduire la résistance de la pile, l&#39;étain est la couche de support pour la croissance réelle CNT, et la partie supérieure de Ti est de protéger le TiN de plasma contre les dommages lorsque la gravure de la couche 12 de SiO 2 </sup&gt;. Effectuer Ti pulvérisation cathodique en utilisant une cible de Ti pur avec Ar-plasma à une température de substrat de 350 ° C. Pour l&#39;étain pulvérisation réactive utiliser une combinaison de Ar et N 2, à nouveau à 350 ° C la température du substrat. </li><li> Utilisation de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD), le dépôt d&#39;une épaisse couche de SiO 2 à 1 um. Ici, l&#39;orthosilicate de tétraéthyle (TEOS) est utilisé comme précurseur à une température de cylindre de 350 ° C. <ol><li> Vérifiez l&#39;épaisseur de la couche de SiO 2 à l&#39;aide d&#39;un outil approprié, par exemple un réflectomètre ou ellipsomètre. </li></ol></li><li> Manteau de la tranche à 1,4 um de résine positive, en commençant par un traitement 90 sec HMDS à 130 ° C, suivi par un refroidissement de la plaquette sur une plaque froide, spin-coating à la vitesse appropriée (3500 rpm), et un 90 sec doux cuire au four à 95 ° C. </li><li> L&#39;utilisation d&#39;un masque photo-lithographie et outil d&#39;exposition, exposer le motif désiré d&#39;ouvertures, qui seront plus tard gravé dans le SiO 2 to former les vias, alignés sur les repères d&#39;alignement, la dose d&#39;exposition de 140 mJ / cm 2. </li><li> Effectuer un processus de développement de flaque d&#39;eau simple à partir d&#39;un 90 sec 115 ° post-exposition de C cuire, puis 60 secondes en utilisant le développement de développeur et 90 sec dur cuire au four à 100 ° C. </li><li> Utilisation d&#39;un microscope pour examiner si les ouvertures dans la résine sont des dimensions correctes et si la superposition des repères d&#39;alignement est correct. </li><li> Gravure plasma des ouvertures de contact dans le SiO 2. Par exemple, utiliser un graveur triode de plasma avec C 2 F 6 / CHF 3 36/144 sccm à 180 mTorr et 300 W de puissance RF. Si nécessaire, effectuer des tests de taux de gravure sur une pastille d&#39;essai, afin de minimiser au cours de la gravure de 5% à 10% du temps. Remarque: Bien que le Ti est résistant à la gravure réactive dans cette chimie du fluor, l&#39;exposition prolongée au plasma se traduira par gravure de la couche physique Ti. Si la couche de TiN est exposé au plasma cela aura un négatif influenCE sur la croissance de la CNT 12. Ne pas utiliser la gravure humide que cela se traduira par trop élargissement des ouvertures, ce qui rend la métallisation supérieure dans la partie 4 problématique. </li><li> Retirer la couche sacrificielle Ti par gravure humide dans 0,55% de HF pendant 60 secondes. Après gravure rincer les tranches avec de l&#39;eau DI jusqu&#39;à la résistivité de l&#39;eau est de 5 MQ et utiliser un sèche-rinceuse pour sécher les plaquettes. Remarque: En utilisant un microscope il peut être vérifié si la couche de Ti est gravée, la couche d&#39;étain aura une couleur brun-doré tandis que le Ti est gris métallisé. </li></ol> 3. Catalyst dépôt et CNT croissance <ol><li> Évaporer 5 nm de Co à l&#39;aide d&#39;un évaporateur à faisceau électronique. Pomper au moins jusqu&#39;à 2x10 -6 Torr, et chauffer les plaquettes à 60 ° C à l&#39;aide de lampes sous vide avant le dépôt de supprimer tout film d&#39;eau. La résine photosensible utilisée pour définir les ouvertures de contact est maintenu sur la plaquette de fournir des auto-alignement du catalyseur pour les ouvertures de contact dans le SiO 2. </li><li> RetirerCo en dehors des ouvertures de contact par lift-off. Pour le CO, il a été constaté que le tétrahydrofuranne (THF) donne les meilleurs résultats lift-off et de la croissance à basse température. N-méthyl-2-pyrrolidone (NMP), qui a été précédemment utilisé pour le décollage après l&#39;évaporation Fe, a été trouvé à des dommages une mesure de la Co trop tels à empêcher toute croissance CNT aligné. Mettez la plaque pendant 15 min dans un bain à ultrasons avec du THF à 35 ° C. Rincer à l&#39;eau DI pendant 5 min et sécher à l&#39;aide d&#39;une centrifugeuse ou de l&#39;azote pistolet. </li><li> Inspectez la plaquette sous un microscope et vérifier résister à résidus. Si les résidus restent effectuer un traitement plus ultrasons dans le THF, et éventuellement utiliser un chiffon doux spécial pour fins lift-off pour essuyer manuellement loin résidus. </li><li> Effectuer CNT croissance par dépôt chimique en phase vapeur basse pression (LPCVD). Utiliser la recette suivante: 8 min de pré-recuit à 350 ° C avec 700 sccm H 2 à 80 mbar, suivi d&#39;une croissance CNT par addition de 50 sccm C 2 H 2. A 350 ° C, 60min de la croissance donne environ 1 um de CNT. Le cas échéant effectuer un essai de croissance de régler la hauteur, qui doit être la même épaisseur que la couche de SiO 2. Refroidir le réacteur et purger utilisant N 2. </li><li> Utiliser un microscope électronique à balayage pour vérifier la hauteur de la CNT à l&#39;intérieur des ouvertures de moins de 45 ° d&#39;inclinaison, ou en préparant une section transversale. </li><li> Inspecter les échantillons en utilisant la spectroscopie Raman pour déterminer la cristallinité de la CNT 18. </li></ol> 4. Topside métallisation <ol><li> Utilisez pulvérisation magnétron pour déposer le métal dessus. Comme Ti est un bon métal pour contacter CNT 19, premier pulvérisation 100 nm de Ti, suivie de 2 um d&#39;Al (1% de Si) sans casser le vide. </li><li> Manteau de la tranche à 3,1 um de résine photosensible positive avec une viscosité plus élevée, à commencer par un traitement 90 sec HMDS à 130 ° C, suivi par un refroidissement de la plaquette sur une plaque froide, spin-coating à 3000 tpm, et une cuisson douce de 90 secondes à 95° C. </li><li> L&#39;utilisation d&#39;un masque photo-lithographie et outil d&#39;exposition exposer le motif métallique supérieure alignée sur les repères d&#39;alignement, la dose d&#39;exposition de 420 mJ / cm 2, l&#39;accent de -1. </li><li> Effectuer un seul processus de développement flaque d&#39;eau. Cela commence avec un 90 sec 115 ° post-exposition de C cuire, puis 60 secondes en utilisant le développement de développeur et 90 sec dur cuire au four à 100 ° C. </li><li> Utilisation d&#39;un microscope pour examiner si les lignes dans la réserve sont des dimensions correctes et si la superposition de marqueurs est correcte. </li><li> Etch la pile Ti / Al en utilisant la gravure par plasma de chlore. Par exemple en utilisant un plasma à couplage inductif: 30/40 SCCM Cl 2 / HBr, 5 mTorr, 40/500 W Puissance Platen / ICP RF avec détection de point final et de 80% en utilisant surgravure 15/30 SCCM Cl 2 / HBr. </li><li> Utilisez un décapant de plasma d&#39;oxygène pour éliminer la résine photosensible (1 kW, 400 sccm O 2 avec détection de point final et 2 min surgravure). Si la couverture métallique ne soit pas complète (à savoir, il y a des trous d&#39;épingle dans leCNT) utiliser un solvant organique (par exemple, NMP) pour enlever la résine photosensible afin de prévenir les dommages à plasma à la CNT. </li><li> Nettoyer les plaquettes. Les mettre pendant 10 minutes à 99% de HNO 3, suivi d&#39;un rinçage à l&#39;eau déionisée jusqu&#39;à ce que la résistivité de l&#39;eau est 5 MQ (en propre organique). Utilisez un sèche-rinceuse pour sécher les plaquettes. </li></ol> 5. Mesures <ol><li> Utiliser un microscope électronique à balayage selon les instructions du fabricant pour vérifier la métallisation haut de plaquettes. Note:. Si nécessaire, la plaquette peut être clivée mécaniquement afin de vérifier la CNT complète via l&#39;aide d&#39;un échantillon inclinaison de 90 °, résultant en des images comme le montre la Figure 3 Comme les échantillons sont électriquement conductrice aucune des étapes de traitement supplémentaires doivent être utilisés et les échantillons peuvent être montés directement dans la MEB. En général, les hautes tensions d&#39;accélération de 15 kV ou 20 peuvent être utilisés, mais si la couche de SiO 2 est en charge trop ce peut être réduite to 5 kV. </li><li> Effectuez 4 points mesures sonde IV en utilisant une station de la sonde en combinaison avec un semi-conducteur analyseur de paramètres tel que décrit dans la figure 1 et dans Vollebregt et al. 16. Remarque: Normalement, un balayage de tension de -0,5 à 0,5 V est suffisante, comme la chute de potentiel sur une interconnexion est idéalement petite. En utilisant une configuration de sonde à 4 points la résistance des aiguilles de sonde et les fils de résistances de la configuration de contacts sont omis. </li></ol>

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Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Figure 1 affiche un aperçu schématique de la structure fabriquée dans ce travail, et qui a été utilisé pour les mesures de la sonde à 4 points. Comme le potentiel est mesuré par l&#39;intermédiaire des sondes portant pas de courant, la chute de potentiel exact (VH-L) sur le faisceau de CNT central et ses contacts avec le métal peut être mesurée. Plus grand diamètre faisceaux CNT sont utilisés pour communiquer avec la couche d&#39;étain fond des plots de contact, afin de réduire la résistance ...

Le cuivre et le tungstène, les métaux qui sont actuellement utilisées pour les interconnexions à très grande échelle d&#39;intégration (VLSI) la technologie state-of-the-art, se rapprochent de leurs limites physiques en termes de fiabilité et de conductivité électrique 1. Bien que les transistors-mise à l&#39;échelle vers le bas améliore généralement leur performance, il augmente en fait la résistance et la densité de courant des interconnexions. Il en est résulté des interconnexions qui dominent la performance circuit intégré (IC) en termes de délai et de la consommation d&#39;énergie 2. Les nanotubes de carbone (CNT) ont été proposés comme alternative pour Cu et W métallisation, en particulier pour les interconnexions verticales (traversées) que CNT peuvent facilement été cultivées verticale 3. CNT a été démontré qu&#39;ils ont une excellente fiabilité électrique, ce qui permet un jusqu&#39;à 1000 fois plus élevée que la densité de courant Cu 4. En outre, la CNT ne souffrent pas de la surface et le grain diffusion de la frontière, ce qui augmente la resistivity de Cu à l&#39;échelle du nanomètre 5. Enfin, CNT se sont révélés être d&#39;excellents conducteurs thermiques 6, qui peuvent aider à la gestion thermique des puces VLSI à. Pour une intégration réussie de la CNT dans la technologie VLSI, il est important que les processus de croissance pour la CNT est faite compatible avec la fabrication de semiconducteurs. Cela nécessite la faible croissance de la température de la CNT (&lt;400 ° C) en utilisant des matériaux et des équipements qui sont considérées comme compatibles et évolutive pour la fabrication à grande échelle. Alors que de nombreux exemples de vias de test CNT ont été démontrés dans la littérature 7,8,9,10,11,12,13,14, la plupart d&#39;entre eux utilisent Fe comme catalyseur qui est considéré comme un contaminant dans la fabrication IC 15. En outre, la température de croissance utilisée dans un grand nombre de ces ouvrages est beaucoup plus élevé que la limite supérieure de 400 ° C. De préférence CNT devrait même être cultivé en dessous de 350 ° C, afin de permettre l&#39;intégration avec les diélectriques à faible kappa modernes ou souplesubstrats. Ici, nous présentons une méthode évolutive pour la croissance de CNT à des températures aussi basses que 350 ° C en utilisant comme catalyseur Co 16. Cette méthode est d&#39;intérêt pour la fabrication de différentes structures électriques constitués de alignés verticalement CNT dans les circuits intégrés, allant de l&#39;interconnexion et des électrodes de supercondensateurs et des dispositifs à émission de champ. Le métal du catalyseur Co est souvent utilisé dans la fabrication de circuits intégrés pour la fabrication de siliciure de 17, tandis que l&#39;étain est un matériau de barrière souvent utilisé 7. En outre, nous démontrons un procédé de fabrication de vias d&#39;essai CNT, tandis que seulement en utilisant des techniques de fabrication de semi-conducteur standard. Grâce à cela, des trous d&#39;interconnexion d&#39;essai CNT sont fabriqués, contrôlés par microscopie électronique à balayage (SEM) et spectroscopie Raman, et caractérisé électriquement.

<table><tbody><tr><td>Si (100) wafer 4"</td><td>International Wafer Service</td><td></td><td>Résensibilité : 2-5 m&Omega ;-cm, épaisseur : 525 &micro ; m&nbsp ;</td></tr><tr><td>Cible de pulvérisation Ti-(pureté de 99,995 %)</td>Cible de pulvérisation <td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Al (1 % Si)-cible (pureté de 99,999 %)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Co (pureté de 99,95 %)</td><td>Kurt J. Lesker</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SPR3012 photorésine positive</td><td>Dow Electronic Materials</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MF-322 développeur</td><td>Dow Electronic Materials</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HNO3 (99,9 %)</td><td>KMG Ultra Pure Chemicals</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HNO3 (69,5 %)</td><td>KMG Ultra Pure Chemicals</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HF 0,55 %</td><td>Honeywell</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tetrahydrofuran</td><td>JT Baker</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Acetone</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ECI3027 photoresist positive</td><td>AZ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Orthosilicate de tétraéthyle (TEOS)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>N2 (99,9990 %)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>O2 (99,9999 %)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>CF4 (99,9970 %)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cl2 (99,9900 %)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HBr (99,9950 %)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ar (99.9990 %)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>C2F6 (99.9990 %)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>CHF3 (99.9950 %)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>H2 (99.9950 %)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>C2H2 ( 99.6000 %)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>EVG 120 enduiseur/révélateur</td><td>EVG</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ASML PAS5500/80 waferstepper</td><td>ASML</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SPTS &Omega ; mega 201 graveur plasma</td><td>SPTS</td><td></td><td>Utilisé pour la gravure Si et métal</td></tr><tr><td>SPTS & Sigma ; igma sputter coater</td><td>SPTS</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Novellus Concept One PECVD</td><td>LAM</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Drytek 384T graveur plasma</td><td>LAM</td><td></td><td>Utilisé pour la gravure à l’oxyde</td></tr><tr><td>CHA Solution e-beam evaporator</td><td>CHA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>AIXTRON BlackMagic Pro CVD tool</td><td>AIXTRON</td><td></td><td>Croissance des nanotubes de carbone</td></tr><tr><td>Philips XL50 microscope électronique à balayage</td><td>FEI</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tepla 300</td><td>PVA TePla</td><td></td><td>Resist décapant plasma</td></tr><tr><td>Avenger rinceuse sécheuse</td><td>Microporcess Technologies</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Leitz MPV-SP réflectomètre</td><td>Leitz</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Renishaw inVia Spectroscope Raman</td><td>Renishaw</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Agilent 4156C analyseur de spectre de paramètres</td><td>Agilent</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Station de sonde Cascade Microtech</td><td>Cascade Microtech</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

fabrication de basse température de nanotubes de carbone interconnexions verticales compatible avec la technologie des semiconducteurs

Fabrication of Low Temperature Carbon Nanotube Vertical Interconnects Compatible with Semiconductor Technology

Nous démontrons une méthode pour la croissance à basse température (350 °C) de faisceaux de nanotubes de carbone (CNT) alignés verticalement sur des couches minces électriquement conductrices. En raison de la faible température de croissance, le processus permet l’intégration avec des diélectriques modernes à faible κ et certains substrats flexibles. Le processus est compatible avec la fabrication standard de semi-conducteurs, et une méthode de fabrication de structures de test de sonde électrique à 4 points pour les structures de test d’interconnexion verticale est présentée. À l’aide de la microscopie électronique à balayage, la morphologie des faisceaux de CNT est étudiée, ce qui démontre l’alignement vertical du CNT et peut être utilisé pour régler le temps de croissance des CNT. Avec la spectroscopie Raman, la cristallinité du CNT est étudiée. Il a été constaté que les NTC présentaient de nombreux défauts, en raison de la faible température de croissance. Les mesures de courant-tension électrique des interconnexions verticales de test affichent une réponse linéaire, indiquant qu’un bon contact ohmique a été obtenu entre le faisceau CNT et les électrodes métalliques supérieure et inférieure. Les résistivités obtenues du faisceau de NTC font partie des valeurs moyennes de la littérature, alors qu’une température de croissance de NTC record a été utilisée.

La conception de la structure de mesure utilisée dans ce travail peut être trouvé dans la figure 1. En utilisant une telle structure de la mesure de la résistance de faisceau CNT et les résistances de contact métal-CNT peut être déterminée avec précision, comme sonde et fils résistances sont contournées. La résistance du faisceau est une mesure pour la qualité et la densité du faisceau CNT. Afin de déterminer les faisceaux de résistance de contact de différentes longueurs doit être mesu...

Une méthode pour la croissance de nanotubes de carbone alignés verticalement à basse température, et la fabrication ultérieure de structures de test électriques d’interconnexion verticale à l’aide de la fabrication de semi-conducteurs est présentée.

Fabrication de basse température de nanotubes de carbone interconnexions verticales Compatible avec la technologie des semiconducteurs

We demonstrate a method for the low temperature growth (350 &#176;C) of vertically-aligned carbon nanotubes (CNT) bundles on electrically conductive ...

L'objectif général de ce procédé est de faire pousser des nanotubes de carbone alignés verticalement et de fabriquer des structures de test électriques en utilisant des techniques standard de semi-conducteurs. Cette méthode peut répondre à des questions clés dans le domaine des micro-rayons X, telles que : les nanotubes de carbone alignés verticalement peuvent-ils être utilisés comme interconnexions et dans d'autres applications des circuits intégrés ? Le principal avantage de cette technologie est qu'elle est compatible avec la fabrication standard des semi-conducteurs et qu'elle présente une température de fabrication suffisamment basse pour permettre son intégration dans la chaîne arrière des CMOs ainsi qu'avec certains polymères.Pour commencer cette procédure, déposer la couche métallique inférieure du test par pulvérisation cathodique magnétron. Réaliser la pulvérisation du titane à l'aide d'une cible en titane pur et d'un plasma d'argon à une température du substrat de 350 degrés Celsius pour le nitrure de titane. Pulvérisation réactive.Utilisez une combinaison d'argon et d'azote à une température de substrat de 350 degrés Celsius par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma afin de déposer une couche de dioxyde de silicium d'un micromètre d'épaisseur. Une fois terminé, vérifiez l'épaisseur de la couche de dioxyde de silicium à l'aide d'un réflectomètre, puis recouvrez la plaquette de 1,4 micromètre de résine photosensible positive en effectuant un traitement de dixième de seconde à 130 degrés Celsius après refroidissement de la plaquette sur une plaque froide, puis appliquez par centrifugation à 3 500 tr/min. Ensuite, effectuez une pré-cuisson de la plaquette pendant 90 secondes à 95 degrés à l'aide d'un masque de photolithographie et d'un outil d'exposition.Exposer le motif d'ouvertures souhaité à une dose d'exposition de 140 millijoules par centimètre carré. Ensuite, effectuer un procédé de développement par flaque unique en commençant par une cuisson post-exposition à 115 degrés Celsius pendant 92 secondes. Puis réaliser un développement de 62 secondes à l'aide d'un révélateur après cuisson à durcissement à 100 degrés Celsius pendant 90 secondes.Utilisez un microscope pour vérifier si les ouvertures dans la résine ont les bonnes dimensions et si le recouvrement par rapport aux marques d'alignement est correct. Ensuite, gravez au plasma les ouvertures de contact dans le dioxyde de silicium à l'aide d'un graveur plasma triad. Il est très important que le nitrure de titane ne soit pas exposé au plasma, sinon cela empêcherait une croissance réussie des nanotubes de carbone.Retirer la couche sacrificielle de titane par gravure humide dans de l'acide fluorhydrique à 0,55 % pendant 60 secondes. Après la gravure, rincer les plaquettes avec de l'eau déionisée jusqu'à ce que la résistivité de l'eau atteigne cinq mégohms. Ensuite, sécher les plaquettes à l'aide d'un séchoir à rinçage.À ce stade, évaporer cinq nanomètres de cobalt à l’aide d’un évaporateur par faisceau d’électrons après avoir fait le vide jusqu’à au moins deux fois 10 à la puissance moins six tor. Chauffer les plaquettes à 60 degrés Celsius à l’aide de lampes sous vide avant le dépôt afin d’éliminer tout film d’eau. Éliminer le cobalt situé à l’extérieur des ouvertures de contact par soulèvement.Placer la plaquette dans un bain ultrasonore contenant du tétra hydro Uran pendant 15 minutes à 35 degrés Celsius. Une fois terminé, rincer à l’eau déionisée pendant cinq minutes et sécher à l’aide d’un dispositif de rotation. Examiner la plaquette au microscope et vérifier la présence de résidus de résine.Éventuellement, utilisez un coton-tige spécial doux pour le prélèvement, afin d'essuyer manuellement les résidus. Si des résidus persistent, effectuez un traitement ultrasonique plus long dans du tétra hid ferran furane.À la suite de cela, effectuez la croissance de nanotubes de carbone ou CNT par dépôt chimique en phase vapeur à basse pression. Ensuite, refroidissez le réacteur et purgez à l’aide d’azote.Utilisez un microscope électronique à balayage ou MEB pour vérifier la hauteur des nanotubes de carbone (CNT) à l'intérieur des ouvertures sous un angle incliné de 45 degrés. Ensuite, examinez les échantillons à l'aide de la spectroscopie Raman afin de déterminer la cristallinité des CNT. Utilisez la pulvérisation cathodique magnétron pour déposer 100 nanomètres de titane, suivis de deux micromètres d'aluminium, sans rompre le vide.Enduisez ensuite la plaquette de 3,1 micromètres de résine photosensible positive à viscosité plus élevée, en commençant par un traitement au 92e hexaéthylsilane à 130 degrés Celsius une fois la plaquette refroidie sur une plaque froide ; appliquez par centrifugation à 3000 tr/min, puis effectuez un préblocage à 95 degrés Celsius pendant 90 secondes. Exposez le motif métallique supérieur à une dose d'exposition de 420 millijoules par centimètre carré avec un défaut de mise au point de moins un, à l’aide d’un masque de photolithographie et d’un outil d’exposition. Réalisez un développement par simple immersion, en commençant par un post-cuisson après exposition à 115 degrés Celsius. Ensuite, effectuez un 62e développement à l’aide d’un révélateur après une cuisson durcissante à 100 degrés Celsius pendant 90 secondes. Utilisez un microscope pour vérifier si les lignes présentes dans la résine ont les bonnes dimensions et si le recouvrement par rapport aux marqueurs est correct. À la suite de cela.Graver la pile de titane et d'aluminium à l'aide d'une gravure au plasma de chlore avec un plasma couplé inductivement pour éliminer la résine photosensible. Utiliser un décapeur au plasma d'oxygène si la couverture métallique n'est pas complète. Utiliser un solvant organique tel que le méthylcétone nm pour enlever la résine photosensible.Afin d'éviter les dommages plasmatiques aux nanotubes de carbone (CNT), nettoyez les plaquettes en les plongeant dans de l'acide nitrique à 99 % pendant 10 minutes. Rincez à l'eau déionisée jusqu'à ce que la résistivité de la plaquette atteigne cinq mégohms.Enfin, séchez les plaquettes avec le séchoir rinçeur. Une image typique au MEB de nanotubes de carbone avant métallisation est présentée ici et est utile pour vérifier si le temps de croissance est correctement réglé afin d'obtenir une longueur identique à l'épaisseur de la couche de dioxyde de silicium. Une vue en coupe examinée par MEB de la même plaquette après métallisation est montrée ici et peut être utilisée pour déterminer l'alignement des nanotubes de carbone ainsi que leur densité.Et si un MEB haute résolution est utilisé pour déterminer leur diamètre, la zone de contact entre le nanotube de carbone (CNT) et les couches métalliques peut également être étudiée. Les spectres Raman de nanotubes de carbone (CNT) à base de cobalt cultivés à 350 degrés Celsius sont présentés ici et peuvent être utilisés pour analyser la cristallinité et optimiser les paramètres de croissance des CNT afin d'obtenir des nanotubes de la qualité la plus élevée. Des mesures IV ont été effectuées à l’aide de structures à quatre pointes. Lorsque le comportement IV est linéaire, cela indique un contact ohmique entre le nanotube de carbone (CNT) et les contacts métalliques.À partir de la résistance et des dimensions des faisceaux, la résistivité peut être calculée et comparée aux données de la littérature après son élaboration. Cette technique a ouvert la voie aux chercheurs en microélectronique pour explorer l'application des nanotubes de carbone alignés verticalement dans les circuits intégrés. Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la manière de faire croître des nanotubes de carbone alignés verticalement par dépôt chimique en phase vapeur dans des ouvertures destinées aux interconnexions verticales.

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