מסופק נוהל מפורט לסימום פני השטח של ממשקי סיליקון. סימום פני השטח הרדוד במיוחד מודגם על ידי שימוש בזרחן המכיל חד-שכבות ותהליך חישול מהיר. השיטה יכולה לשמש לסמים של משטחי שטח מקרוסקופיים כמו גם ננו-מבנים.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
חד שכבתי לתקשר סימום של משטחי סיליקון וNanowires שימוש בתרכובות זרחן אורגניות
במאמר זה
סיכום
תקציר
חד שכבתי לתקשר סימום (MLCD) הוא שיטה פשוטה לסימום של משטחים וננו 1. MLCD התוצאה היא היווצרות של מבוקר מאוד, רדוד במיוחד ופרופילי סימום חדים בקנה המידה ננומטרי. בתהליך MLCD מקור dopant הוא monolayer המכיל אטומים dopant.
במאמר זה נוהל מפורט לסימום פני השטח של מצע סיליקון, כמו גם nanowires סיליקון בא לידי ביטוי. מקור dopant זרחן הוקם באמצעות monolayer methylenediphosphonate tetraethyl על מצע סיליקון. monolayer זה המכיל מצע הובא למגע עם מצע וטהור פנימי סיליקון יעד ובזמן שיתחשל במגע. התנגדות גיליון של מצע היעד נמדדה באמצעות בדיקה 4 נקודות. nanowires סיליקון הפנימי היו מסונתז על ידי תהליך שיקוע כימי (CVD) באמצעות מנגנון אד נוזל מוצק (VLS); חלקיקי זהב שימשו כזרז לצמיחת nanowire. Nanowires הושעו באתנול על ידי sonication קל. השעיה זו שימשה לdropcast nanowires על מצע סיליקון עם שכבה עליונה דיאלקטרי סיליקון ניטריד. nanowires אלה היו מסוממים בזרחן בצורה דומה לזו המשמשת לפרוסות סיליקון הפנימיות. תהליך photolithography סטנדרטי שימש לפברק אלקטרודות מתכת להיווצרות טרנזיסטור nanowire מבוססות אפקט שדה (NW-FET). התכונות חשמליות של מכשיר nanowire נציג נמדדו על ידי מנתח מכשיר מוליכים למחצה ותחנת בדיקה.
מבוא
סימום משטחים מבוקר של מבני מוליכים למחצה עם אזורים מקרוסקופיים כמו גם בקנה מידה ננומטרי חשוב עבור ארכיטקטורות מתקדמות של התקני מוליכים למחצה כגון FinFet2,3, כמו גם עבור התקנים מבוססי ננו-מבנים כגון חיישנים מבוססי ננו-חוטים ופוטו-וולטאים4-7. לאחרונה הצגנו סימום מגע חד-שכבתי (MLCD) לסמם משטח אחיד וחוזר של ממשקי סיליקון עם ממדים מקרוסקופיים וננומטריים עם שליטה על מינון דופנט ופרופיל דיפוזיה1. מאפיין חשוב של MLCD הוא הגבלת היווצרות חד-שכבתית למצע המכונה "מצע תורם". MLCD מפשט חלק משלבי התהליך הנדרשים עבור סימום מגע חד-שכבתי (MLCD) ומספק יכולות סימום משטח משלימות8. לאחר שהמצע התורם נטען בחומר המכיל חד-שכבתי באמצעות כימיה של פני הש....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
1. ניקוי משטח
- הכן תמיסת פיראנה חומצית על ידי ערבוב מי חמצן 1:3 (30%) וחומצה גופרתית מרוכזת.
זהירות: תמיסות פיראנה הן חומרים מחמצנים חזקים ומסוכנים במיוחד ויש להשתמש בהן בזהירות רבה. תמיסות אלו עלולות להתפוצץ במגע עם ממיסים אורגניים. רק צוות מוסמך עם ציוד הכשרה ובטיחות מתאים רשאי לבצע את ההליך. - מניחים מצעים (ששימשו מאוחר יותר כמצעי תורם ומטרה) במחזיק מתאים ומכניסים לתמיסת פיראנה למשך 15 דקות.
- שוטפים דגימות במי DI פי 3.
- הכן תמיסת פיראנה בסיסית על ידי ערבוב 1:1:5 אמוניום הידרוקסיד (25%), מי חמצן (30%) ומי DI.
- הנח מצעים (ששימשו מאוחר יותר כמצעי תורם ומטרה) במחזיק מתאים והכנס לתמיסת הפיראנה הבסיסית....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
תוצאות מייצגות עבור תהליך סימם פני השטח בשיטת phosphorous-MLCD מוצגות באיור 1. פרוסות סיליקון אינטרינסי טופלו ב-phosphorous-MLCD, מה שהביא לירידה מונוטונית בערכי התנגדות השטח. ערכי התנגדות השטח יורדים עם זמני התהלה הממושכים יותר וטמפרטורות התהלה הגבוהות יותר, כפי שמוצג בשלושת העקומות באיור 1. ניתן לקשר בין ערכי התנגדות השטח לבין ריכוז הסימם המופעל. ערכי התנגדות שטח נמוכים יותר מעידים על רמות סימום גבוהות יותר ולהיפך. טמפרטורת התהלה גבוהה יותר וזמן התהלה ממושך יותר גורמים לרמות סימום גבוה.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
MLCD היא שיטה פשוטה וניתנת לשחזור. עם זאת, יש לשים לב לניקוי פני השטח ולהיווצרות חד שכבתית. ניקוי פיראנה של המשטחים לפני תהליך MLCD חשוב לא רק לצורך מניעת זיהומים אפשריים, אלא גם לאתחול המשטח להיווצרות חד-שכבתית הניתנת לשחזור המספקת תוצאות הניתנות לשחזור בין תהליכים. הטיפול בפיראנה מביא להידרוקסילציה של קבוצות פני השטח הנדרשת לקשירת מולקולות קודמות לפני השטח ליצירת החד-שכבה. ניקוי והפעלה יכולים להתבצע גם על ידי פלזמת חמצן, אם כי זה לא מומלץ בגלל שילוב של מינים טעונים על פני השטח המשפיע על תוצאות הסימום. ניתן לשלוט בפרופי.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
לא הוכרז על ניגוד עניינים.
תודות
עבודה זו מומנה בחלקה על ידי מרכז פרקש לתהליכים המושרים על ידי אור.
....הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| פרוסות סיליקון בטוהר גבוה | Topsil-50 | ||
| ננומטר Si3N4/50 nm SiO2/Si פרוסות | עמק הסיליקון מיקרואלקטרוניקה-חומצה | ||
| גופרתית 98% | BioLab | 19550523 | |
| מי חמצן 30% | J.T. Baker | 2190-03 | |
| אמוניום הידרוקסיד 25% | J.T. Baker | 6051 | |
| אתנול | J.T. Baker | 8025 | |
| Mesitylene | Sigma | M7200 | |
| Dichloromethane | Macron | 4881-06 | |
| Tetraethyl methylenediphosphonate | Aldrich | 359181 | |
| שמן מינרלי | Sigma | M3516 | |
| חומצה הידרופלואורית 49% | J.T. Baker | 9564-06 | |
| איזופרופנול | J.T. Baker | 9079-05 | |
| N-Methyl-2-pyrrolidone | J.T. Baker | 9397-05 | |
| AZ nLOF2020 | AZ חומרים אלקטרוניים | nLOF 2020 | |
| MIF | AZ חומרים אלקטרוניים | 726 MIF | |
| תמיסת פולי-L-ליזין | סיגמא | P8920 | |
| קולואיד זהב פתרון | טד פלה | 82160-80 | |
| מערכת RTA | AnnealSys | MicroAS | |
| מערכת מדידת התנגדות גיליון בדיקה 4 נקודות | Jandel | RM3-AR | |
| מיישר מסכה | Suss | MA06 | |
| מאייד e-Beam | VST | TFDS-141E | |
| מנתח מוליכים למחצה | Agilent | B1500A | |
| מערכת CVD | - | ביתית |
מקורות
- Hazut, O., Agarwala, A., et al. Contact doping of silicon wafers and nanostructures with phosphine oxide monolayers. ACS Nano. 6 (11), 10311-10318 (2012).
- Hisamoto, D., Lee, W. -C. FinFET- A self-aligned double-gate MOSFET scalable to 20 nm. IEEE....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
