L'utilizzo di nanoparticelle sacrificali per eliminare gli effetti del colpo-rumore in fori di contatto fabbricato da E-litografia a fascio

L'obiettivo generale di questo protocollo è quello di rimuovere l'effetto del rumore di sparo dai modelli litografici utilizzando nanoparticelle e tecniche di rifusione resistenti. Questa tecnica di nanopatterning consente la rimozione del rumore di tiro dalla litografia UV e E-Beam estrema attualmente pianificata nella fabbricazione di dispositivi semiconduttori avanzati, come microprocessori e chip di memoria. Il vantaggio principale di questa tecnica è che i passaggi sono facilmente implementabili.

Nelle attuali fabbriche di lavorazione dei semiconduttori, senza modifiche estese dei set di duelli esistenti. L'implicazione di questa tecnica si estende alla nostra capacità di creare modelli inferiori a 20 nanometri perché dedurrà la fluttuazione dimensionale dall'effetto ottico e chimico del rumore di sparo. In generale, le persone che non conoscono questo metodo avranno difficoltà perché richiede familiarità con i metodi di elaborazione dal basso verso l'alto e dall'alto verso il basso, come l'autoassemblaggio e la litografia a proiezione.

A dimostrare la procedura sarà il Dr.Moshood Morakinyo attualmente in Intel. E sarà assistito da Srikar Rao, uno studente laureato nel mio laboratorio. Per essere la procedura, preparare le soluzioni SC-1 e SC-2 per il metodo di pulizia RCA.

Immergere il wafer di silicio nelle soluzioni SC-1 e SC-2 a turno per 10 minuti ciascuna a 70 gradi Celsius. Sciacquare il wafer con acqua deionizzata dopo ogni immersione e quindi asciugare il wafer in un flusso di azoto gassoso. Quindi, immergere il wafer di silicio pulito e asciutto in una soluzione 0,05 molare di AATMS in toluene secco a 80 gradi Celsius per 20 minuti per derivatizzare la superficie del wafer.

Sonicare il wafer in toluene a temperatura ambiente per cinque minuti a 100 watt e asciugare il wafer con azoto gassoso. Applicare una pellicola fotoresistente di polimetilmetacrilato sul wafer preparato mediante rivestimento di centrifuga. E poi modellare i buchi con la litografia a fascio di elettroni.

Preparare una sospensione di nanoparticelle d'oro ricoperte di citrato di diametro inferiore rispetto ai fori modellati. La concentrazione di GNP può variare da 5,7 volte 10 alla 9a a 10 a 12 nanoparticelle per millilitro a seconda della dimensione del GNP. Per depositare i GNP nei fori di contatto modellati per immersione, immergere il wafer modellato nella sospensione per 24-48 ore, a seconda delle dimensioni del GNP.

In alternativa, per depositare i GNP per evaporazione, posizionare prima il wafer modellato sulla superficie piana, spargere gocce di sospensione GNP su tutta la superficie del wafer. Conservare il wafer su una piastra calda a una temperatura compresa tra 30 e 35 gradi Celsius per 10 minuti per far evaporare il solvente. Dopo la deposizione di GNP, ultrasonicare il wafer in un bagno d'acqua deionizzata per 50 secondi a 100 watt.

Asciugare il wafer con azoto gassoso. Per eseguire la microscopia elettronica a scansione dall'alto verso il basso dei wafer, impostare il fascio di elettroni sulla tensione e la corrente di accelerazione più basse possibili per ridurre il danno al film di fotoresist durante l'imaging. Scaldare il wafer su una piastra riscaldante a 100 gradi Celsius per tre minuti per facilitare il riflusso del fotoresist in PMMA attorno ai GNP depositati.

Mordenzare a secco il wafer con plasma di ossigeno per circa 55 secondi per esporre i GNP nei fori di contatto senza rimuovere completamente la pellicola di PMMA. Monitorare la velocità di incisione durante tutto il processo per assicurarsi che il film di PMMA non venga completamente rimosso. Quindi, incidere a umido le GNP per 10 minuti con una soluzione di 1,0 grammi di cristalli di iodio e 4,0 grammi di ioduro di potassio e 40 millilitri di acqua deionizzata per rimuovere le GNP dalla pellicola.

Immagine del wafer con la microscopia elettronica a scansione. Calcola i centri dei fori, lo spostamento del GNP, il conteggio delle particelle, la densità delle particelle e la frazione di riempimento dalle immagini SCM prima e dopo il riflusso e l'incisione. Utilizzando questo metodo, GNP a 20 nanometri sono stati depositati in fori da 80 nanometri modellati in un wafer di silicio rivestito di PMMA.

Il fotoresist in PMMA è stato riscaldato appena al di sotto della sua temperatura di transizione vetrosa per consentire il riflusso del fotoresist attorno alle GNP, cancellando i modelli di nano-fori, creati dalla litografia dei fagioli elettronici. Dopo aver riesposto le GNP mediante incisione a secco, le GNP sono state rimosse mediante incisione a umido, lasciando fori di 20 nanometri di diametro nella pellicola di PMMA e la stessa disposizione del modello originale. Quando è stato utilizzato il metodo della deposizione per immersione, il 93% dei fori è stato occupato singolarmente e il 95% delle particelle è stato depositato entro 18 nanometri dai centri dei fori.

Il metodo di evaporazione ha comportato l'occupazione di molti buchi da più GNP, indicando che il processo richiede un'ulteriore ottimizzazione. L'estrazione del contributo del riflusso del fotoresist sullo spostamento delle GNP a 20 nanometri, ha indicato che il processo di riflusso ha avuto un effetto trascurabile sul posizionamento delle GNP. Il coefficiente di variazione dei fori di 20 nanometri creati con questo metodo è stato determinato essere di circa il 9%, che era paragonabile al coefficiente di variazione delle dimensioni del GNPS.

Questo è stato un miglioramento di circa sei volte rispetto al CV previsto della litografia a fascio di elettroni con fori di 20 nanometri e un miglioramento di circa il 60% rispetto al CV previsto dei fori originali di 80 nanometri. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere eseguita in 24 ore se eseguita correttamente. Durante il tentativo di questa procedura, ricordarsi di utilizzare nanoparticelle monodisperse e ultrasuoni delicati per rimuovere le nanoparticelle debolmente legate sulla superficie del resist.

Sebbene questo metodo sia stato dimostrato utilizzando la litografia E-Beam, può essere applicato anche ad altri sistemi basati su raggi UV estremi, raggi X o altri sistemi di esposizione ad alta energia. Ho sviluppato questa idea per questo metodo durante un progetto sponsorizzato da Intel sulla litografia. Ora questa tecnica fornisce un nuovo approccio per rimuovere gli effetti del rumore di iniezione e della rugosità del bordo della linea nella litografia.

Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come depositare nanoparticelle, resistere al riflusso e incidere nanoparticelle per ridurre il rumore di tiro nella nano fabbricazione.