שיטה לגידול של ננו-צינורות פחמן מיושרים אנכית בטמפרטורה נמוכה, וייצור לאחר מכן של מבני בדיקה חשמליים אנכיים באמצעות ייצור מוליכים למחצה.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
שיטה לגידול של ננו-צינורות פחמן מיושרים אנכית בטמפרטורה נמוכה, וייצור לאחר מכן של מבני בדיקה חשמליים אנכיים באמצעות ייצור מוליכים למחצה.
אנו מדגימים שיטה לצמיחה בטמפרטורה נמוכה (350 מעלות צלזיוס) של צרורות ננו-צינורות פחמן מיושרים אנכית (CNT) על סרטים דקים מוליכים חשמלית. בשל טמפרטורת הגידול הנמוכה, התהליך מאפשר אינטגרציה עם דיאלקטריות מודרניות עם κ נמוך וכמה מצעים גמישים. התהליך תואם לייצור מוליכים למחצה סטנדרטיים, ומוצגת שיטה לייצור מבני בדיקה חשמליים בעלי 4 נקודות למבני בדיקת חיבור אנכיים. באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק נחקרת המורפולוגיה של צרורות ה-CNT, המדגימה יישור אנכי של ה-CNT וניתן להשתמש בה כדי לכוונן את זמן הצמיחה של ה-CNT. בספקטרוסקופיה של ראמאן נחקרת הגבישיות של ה-CNT. נמצא כי ל-CNT יש פגמים רבים, בשל טמפרטורת הגידול הנמוכה. מדידות הזרם-מתח החשמלי של החיבורים האנכיים לבדיקה מציגות תגובה ליניארית, המצביעה על כך שהושג מגע אוהמי טוב בין צרור ה-CNT לאלקטרודות המתכת העליונות והתחתונות. ההתנגדות המתקבלת של צרור CNT היא בין הערכים הממוצעים בספרות, בעוד שנעשה שימוש בטמפרטורת צמיחה נמוכה של CNT.
נחושת וטונגסטן, המתכות שמשמשות כיום לחיבורים במדינה של טכנולוגיה-the-art-מאוד בקנה מידה גדול אינטגרציה (VLSI), מתקרבים הגבולות הפיזיים שלהם במונחים של אמינות ומוליכות חשמלית 1. בעוד טרנזיסטורים למטה דרוג בדרך כלל משפר את הביצועים שלהם, זה למעשה מגדיל את ההתנגדות וצפיפות נוכחית של החיבורים. זה הביא חיבורים שולטים ביצועי מעגל משולב (IC) במונחים של עיכוב וצריכת חשמל 2.
צינורות פחמן (CNT) הוצעו כחלופה לCu וmetallization W, במיוחד לחיבורים אנכיים (vias) כCNT יכולים בקלות כבר גדלו אנכיים 3. CNT הוכח לי אמינות חשמלית מעולה, המאפשר עד צפיפות זרם גבוהה פי 1,000 מ -4 Cu. יתר על כן, CNT אינו סובל ממשטח ופיזור גבול תבואה, שגדל resistivity של Cu בקנה המידה ננומטרי 5. לבסוף, CNT הוכח להיות מנצחים מצוינים תרמית 6, אשר יכול לסייע בניהול התרמי בשבבי VLSI.
לשילוב מוצלח של CNT בטכנולוגית VLSI חשוב שתהליכי הצמיחה לCNT עשויים תואמים ייצור מוליכים למחצה. זה מחייב את הצמיחה בטמפרטורה הנמוכה של CNT (7,8,9,10,11,12,13,14, רוב אלה להשתמש פה כזרז אשר נחשב מזהם בייצור IC 15. חוץ מזה, טמפרטורת הצמיחה בשימוש ברבות מיצירות אלה היא הרבה יותר גבוהה מהגבול העליון של 400 מעלות צלזיוס. רצוי CNT צריך גם להיות מבוגר מתחת 350 מעלות צלזיוס, על מנת לאפשר אינטגרציה עם חומרים דיאלקטריים הנמוך κ מודרניים או גמישמצעים.
כאן אנו מציגים שיטה להרחבה לגידול CNT בטמפרטורות נמוכות כמו 350 מעלות צלזיוס באמצעות Co כזרז 16. שיטה זו היא עניין לבודת מבנים חשמליים שונים בהיקף של CNT מיושר אנכי במעגלים משולבים, הנעים בין קישוריות ואלקטרודות לקבלי סופר והתקני פליטת שדה. מתכת זרז Co משמשת לעתים קרובות בייצור מעגלים משולבים עבור הייצור של silicide של 17, ואילו פח הוא חומר המשמש לעתים קרובות מכשול 7. יתר על כן, אנחנו מדגימים תהליך עבור בודה vias מבחן CNT תוך שימוש בטכניקות מייצור מוליכים למחצה רגיל בלבד. עם זה, vias מבחן CNT מיוצרים, נבדק על ידי סריקת מיקרוסקופ אלקטרונים (SEM) וספקטרוסקופיית ראמאן, וחשמלי מאופיין.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
זהירות: יש להתייעץ בכל גיליונות הנתונים של בטיחות חומרים הרלוונטיים (MSDS) לפני השימוש. כמה מהכימיקלים המשמשים בתהליך ייצור זה הוא בחריפות רעילה ומסרטנים. ייתכן שיש לי ננו מפגעים נוספים בהשוואה לעמיתו בתפוצה רחבה שלהם. אנא השתמש בכל נהלי הבטיחות המתאימים בעת עבודה עם ציוד, כימיקלים או ננו, כולל השימוש בפקדי הנדסה (מנדף) וציוד מגן אישי (משקפי מגן, כפפות, בגדי חדר נקי).
הגדרת 1. מערך מרקר ליתוגרפיה
2. מתכת תחתונה וInterlayer דיאלקטרי הפקדת
3. Catalyst הפקדת וCNT צמיחה
4. למעלה Metallization
5. מדידות
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ניתן למצוא את העיצוב של מבנה המדידה המשמש בעבודה זו באיור 1. על ידי שימוש במבנה כזה מדידת התנגדות חבילת CNT והתנגדויות מגע מתכת-CNT ניתן לקבוע במדויק, כהתנגדויות בדיקה ותילם לעקוף. ההתנגדות של החבילה היא מדד לאיכות והצפיפות של חבילת CNT. על מנת לקבוע את חבילות התנגדות מגע באורכים שונים יש למדוד.
תמונת SEM טיפוסית של CNT גדלה ב 350 מעלות צלזיוס במשך 60 דקות שצולמו מלמעלה לפני metallization על 45 מ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
איור 1 מציג סקירה סכמטי של המבנה המפוברק בעבודה זו, ואשר שימש למדידות בדיקה 4 נקודות. כפוטנציאל נמדד באמצעות בדיקות שנשאו לא נוכחית, הירידה המדויקת פוטנציאלית (L -V H V) על חבילת CNT המרכזית והקשר שלו למתכת ניתן למדוד. חבילות CNT קוטר גדול יותר נמצאות בשימוש כדי ליצור קשר עם שכבת הפח התחתונה מרפידות המגע, על מנת להפחית את ההתנגדות הכוללת של בדיקות מכריחים הנוכחיות ולמקסם את פוטנציאל הירידה מעל צרור CNT המרכזי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
חלק מהעבודה בוצע בפרויקט JEMSiP_3D, הממומן על ידי הרשויות הציבוריות בצרפת, גרמניה, הונגריה, הולנד, נורבגיה ושוודיה, וכן על ידי המיזם המשותף של ENIAC. המחברים רוצים להודות לצוות המרכז הטכנולוגי של Dimes על התמיכה בעיבוד.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Si (100) רקיק 4 אינץ' | רקיק | גמישות: 2-5 mΩ-ס"מ, עובי: 525 µ מ | |
| יעד Ti-sutter (99.995% טוהר) | Praxair | ||
| Al (1% Si)-יעד מקרטע (99.999% טוהר) | Praxair | ||
| Co (99.95% טוהר) | קורט ג'יי לסקר | ||
| SPR3012 פוזיטיב פוטו-רזיסט | Dow Electronic Materials | ||
| MF-322 מפתח | 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 חיובי | לאור AZ | ||
| טטראתיל אורתוסיליקט (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 ציפוי / מפתח | EVG | ||
| ASML PAS5500/80 רקיק | ASML | ||
| SPTS ואומגה; מגה 201 תחריט פלזמה | SPTS | משמש לתחריט Si ומתכת | |
| SPTS & Sigma; igma מקרטע ציפוי | SPTS | ||
| Novellus קונספט אחד PECVD | LAM | ||
| Drytek 384T פלזמה תחריט | LAM | משמש לתחריט תחמוצת | |
| CHA פתרון מאייד קרן אלקטרונית | CHA | ||
| AIXTRON BlackMagic Pro CVD כלי | AIXTRON | צמיחת ננו-צינורות פחמן | |
| פיליפס XL50 מיקרוסקופ אלקטרונים סורק | FEI | ||
| Tepla 300 | PVA TePla | Resist חשפנית פלזמה | |
| Avenger מייבש שטיפה | Microporcess Technologies | ||
| Leitz MPV-SP רפלקומטר | Leitz | ||
| Renishaw inVia Raman ספקטרוסקופ | Renishaw | ||
| Agilent 4156C מנתח ספקטרום פרמטר | Agilent | ||
| תחנת בדיקה Cascade Microtech | Cascade Microtech |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.