Riportiamo un protocollo per combinare la metrologia atomica del microscopio a scansione a effetto tunnel per la modellazione delle superfici con la deposizione selettiva di strati atomici e l'incisione ionica reattiva. Utilizzando un robusto processo che coinvolge numerose esposizioni atmosferiche e trasporto, vengono fabbricate nanostrutture 3D con metrologia atomica.
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Articolo metodologico
Atomicamente tracciabile nanostrutture
In questo articolo
Sommario
Abstract
Ridurre la scala delle nanostrutture incise al di sotto dell'intervallo di 10 nm richiederà una comprensione su scala atomica dell'intero processo di fabbricazione utilizzato al fine di mantenere un controllo squisito sia sulla dimensione che sulla densità delle caratteristiche. Qui, dimostriamo un metodo per tracciare strutture risolte e controllate atomicamente dalla definizione iniziale del modello fino alla metrologia finale della nanostruttura, aprendo un percorso per il controllo atomico top-down sulla nanofabbricazione. La litografia per depassivazione dell'idrogeno è la prima fase del processo di fabbricazione su scala nanometrica, seguita dalla deposizione selettiva di strati atomici fino a 2,8 nm di titania per creare una maschera di incisione su scala nanometrica. Viene mostrato il contrasto con lo sfondo, indicando diversi meccanismi di crescita sui modelli desiderati e sullo sfondo passivato H. I modelli vengono quindi trasferiti nella massa utilizzando l'incisione ionica reattiva per formare nanostrutture alte 20 nm con larghezze di linea fino a ~6 nm. Per illustrare i limiti di questo processo, vengono fabbricate matrici di fori e linee. Le varie fasi del processo di nanofabbricazione vengono eseguite in luoghi disparati, quindi viene discussa l'integrazione del processo. Vengono discusse questioni correlate, tra cui l'uso di segni fiduciali per la ricerca di nanostrutture su un campione macroscopico e la protezione della superficie Si(100)-H modellata chimicamente reattiva contro la degradazione dovuta all'esposizione atmosferica.
Introduzione
Come nanotecnologie diventa più importante in una vasta gamma di arene, la comprensione delle strutture in formazione acquista importanza, soprattutto nel settore della litografia e dell'elettronica. Per sottolineare l'importanza della metrologia su nanoscala, specificamente a scale inferiori a 10 nm, si deve ricordare che una variazione nella dimensione del tratto solo 1 nm indica una variazione frazionaria almeno il 10%. Questa variazione può avere implicazioni significative per le prestazioni del dispositivo e carattere materiale 1,2 -. 4 Utilizzando metodi di sintesi, le caratteristiche individuali costituite in modo molto preciso, quali punti ....
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Protocollo
1. Ex-Situ la preparazione dei campioni
- Preparare chip
- Progettazione adeguata maschera di attacco per mettere identificare i marcatori in Si (100) wafer. Utilizzando litografia ottica standard RIE, incidere una griglia di linee come punti di riferimento nel wafer da cui saranno prelevati campioni STM. Le linee dovrebbero essere di 10 micron di larghezza, 1 micron di profondità, e al passo di 500 micron. Dopo l'incisione, la striscia rimanente photoresist da campione.
Nota: i punti di riferimento devono essere identificabili in situ per la localizzazione punta sul campione così come in AFM e SEM durante metrologia.
- Progettazione adeguata maschera di attacco per mettere identificare i marcatori in Si (100) wafer. Utilizzando litografia ottica standard RIE, incidere una griglia di linee come punti di riferimento nel wafer da cui saranno prelevati campioni STM. Le linee dovrebbero essere di 10 micron di larghezza, 1 micron di profondità, e al passo di 500 micron. Dopo l'incisione, la striscia rimanente photoresist da campione.
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Risultati
Nei casi descritti, HDL viene eseguita utilizzando multi-mode litografia. 24 In modalità FE, eseguita con 8 V polarizzazione del campione, 1 nA, e 0,2 mc / cm (equivalente a 50 nm / sec di velocità di punta), la punta si muove sopra la superficie parallelamente o perpendicolarmente al reticolo Si, producendo linee di depassivazione. Mentre questa forma di riga è molto punta dipendente, nel caso di specie, la porzione completamente depassivata delle linee è di circa 6 nm di larghezza, con code di depassivazion.......
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Discussione
Esecuzione di metrologia sulle nanostrutture sopra descritti richiede la capacità di colmare il posizionamento punta durante HDL e modello posizione utilizzando altri strumenti come AFM e SEM. A differenza di altri strumenti di patterning ben sviluppati con codifica posizione ad alta risoluzione, come l'e-litografia, l'HDL esibiti qui è stata eseguita con un STM senza posizionamento grossolano ben controllata, così sono stati utilizzati i protocolli di identificazione di posizione in più, come mostrato in
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato sostenuto da un contratto da DARPA (N66001-08-C-2040) e da una sovvenzione da parte del Technology Fund Emerging dello Stato del Texas. Gli autori vorrebbero riconoscere Jiyoung Kim, Greg Mordi, Angela Azcatl, e Tom Scharf per i loro contributi relativi al selettivo strato deposizione atomica, così come Wallace Martin e Gordon Pollock per l'elaborazione del campione ex-situ.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Si Wafer | VA Semiconduttore | tipo P (Boro) Si< 100> ± 2 gradi, 280 mm ± Foglio Ta spessore 25 mm, 0,01-0,02 ohm-cm | |
| Alfa Aesar | 335 | 0,025 mm (0,001 in) denso, 99,997% (base metallica) | |
| Metanolo | Alfa Aesar | 19393 | Grado semiconduttore, 99,9% |
| 2-Propanolo | Alfa Aesar | 19397 | Grado semiconduttore, 99,5% |
| Acetone | Alfa Aesar | 19392 | Grado semiconduttore, 99,5% |
| Argon | Praxair | Purezza ultra elevata (grado 5,0) | |
| Acqua deionizzata | Milliporo | Sistema di depurazione dell'acqua Milli-Q | >18 MW di resistenza all'acqua prodotta su richiesta. |
| TiCl4 | Sigma Aldrigh | 254312 | ≥ 99,995% di metalli in tracce |
| base: O2Matheson | G2182101 | Grado di ricerca | |
| SF6 | Matheson | G2658922 | Purezza ultra elevata (grado 4,7) |
| Blue Medium Tack Roll | Semiconductor Equipment Corporation | 18074 | Spessore: 75 μ m / 0,003" Lunghezza 200 m / 660' |
Riferimenti
- Yoffe, A. D. Low-dimensional systems: quantum size effects and electronic properties of semiconductor microcrystallites (zero-dimensional systems) and some quasi-two-dimensional systems. Adv. in Phy. 42 (2), 173-262 (1993).
- Alivisatos, A. P.
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Ristampe e permessi
