Name: 金属補導電気化学ナノインプリンティングの多孔質および固体シリコンウエハー (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-02-08T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 18 s
Description: 学ぶ金属補導電気化学ナノインプリンティング法で、単結晶および多孔質シリコンウエハーに3次元階層構造を単一工程で転写する技術。100ナノメートル以下の高解像度パターニングにより、先端光学デバイス開発への応用が期待されます。

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我々は、この研究に関する洞察についてケン・スー博士(ルイビル大学)を認める。イリノイ大学フレデリック・ザイツ研究所、そしてメモリアムでは、スタッフのスコット・マクラーレン。アリゾナ州立大学のルロイ・アイリング固体科学センター;そして、ビスグローブ学者賞の下で科学財団アリゾナ州。

<ol><li>Ning, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transfer-Printing+of+Tunable+Porous+Silicon+Microcavities+with+Embedded+Emitters%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Photonics%22%5BJournal%5D)">Transfer-Printing of Tunable Porous Silicon Microcavities with Embedded Emitters.</a> ACS Photonics. 1 (11), 1144-1150 (2014).</li>
<li>Hirschman, K. D., Tsybeskov, L., Duttagupta, S. P., Fauchet, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silicon-based+light+emitting+devices+integrated+into+microelectronic+circuits%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Silicon-based light emitting devices integrated into microelectronic circuits.</a> Nature. 384, 338-341 (1996).</li>
<li>Cho, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoscale+Origami+for+3D+Optics%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Nanoscale Origami for 3D Optics.</a> Small. 7 (14), 1943-1948 (2011).</li>
<li>Azeredo, B. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silicon+nanowires+with+controlled+sidewall+profile+and+roughness+fabricated+by+thin-film+dewetting+and+metal-assisted+chemical+etching%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Silicon nanowires with controlled sidewall profile and roughness fabricated by thin-film dewetting and metal-assisted chemical etching.</a> Nanotechnology. 24 (22), 225305-225312 (2013).</li>
<li>Lin, C., Tsai, M., Wei, W., Lai, K., He, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Packaging+Glass+with+a+Hierarchically+Nanostructured+Surface%3A+a+universal+method+to+achieve+selfcleaning+omnidirectional+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Packaging Glass with a Hierarchically Nanostructured Surface: a universal method to achieve selfcleaning omnidirectional solar cells.</a> ACS Nano. 10 (1), 549-555 (2016).</li>
<li>Park, K. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanotextured+Silica+Surfaces+with+Robust+Superhydrophobicity+and+Omnidirectional+Broadband+Supertransmissivity%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Nanotextured Silica Surfaces with Robust Superhydrophobicity and Omnidirectional Broadband Supertransmissivity.</a> ACS Nano. 6 (5), 3789-3799 (2012).</li>
<li>Kim, J., Joy, D. C., Lee, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlling+resist+thickness+and+etch+depth+for+fabrication+of+3D+structures+in+electron-beam+grayscale+lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Microelectronics+Engineering%22%5BJournal%5D)">Controlling resist thickness and etch depth for fabrication of 3D structures in electron-beam grayscale lithography.</a> Microelectronics Engineering. 84 (12), 2859-2864 (2007).</li>
<li>Deng, S., Zhang, Y., Jiang, S., Lu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+three-dimensional+silicon+structure+with+smooth+curved+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Micro%2FNanolithography%2C+MEMS%2C+and+MOEMS%22%5BJournal%5D)">Fabrication of three-dimensional silicon structure with smooth curved surfaces.</a> Journal of Micro/Nanolithography, MEMS, and MOEMS. 15 (3), 0345031-0345036 (2016).</li>
<li>Azeredo, B. P., Lin, Y., Avagyan, A., Sivaguru, M., Hsu, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+Imprinting+of+Porous+Silicon+via+Metal-Assisted+Chemical+Etching%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">Direct Imprinting of Porous Silicon via Metal-Assisted Chemical Etching.</a> Advanced Functional Materials. 26 (17), 2929-2939 (2016).</li>
<li>Azeredo, B., Hsu, K., Ferreira, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+Electrochemical+Imprinting+of+Sinusoidal+Linear+Gratings+into+Silicon%5BTitle%5D)+AND+%22The+American+Society+of+Mechanical+Engineers+-+International+Manufacturing+Science+and+Engineering+Conference%22%5BJournal%5D)">Direct Electrochemical Imprinting of Sinusoidal Linear Gratings into Silicon.</a> The American Society of Mechanical Engineers - International Manufacturing Science and Engineering Conference. , 1-6 (2016).</li>
<li>Li, H., Niu, J., Wang, G., Wang, E., Xie, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+Production+of+Silicon+Nanostructures+with+Electrochemical+Nanoimprinting%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Electronic+Materials%22%5BJournal%5D)">Direct Production of Silicon Nanostructures with Electrochemical Nanoimprinting.</a> ACS Applied Electronic Materials. 1 (7), 1070-1075 (2019).</li>
<li>Kim, K., Ki, B., Choi, K., Lee, S., Oh, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Resist-Free+Direct+Stamp+Imprinting+of+GaAs+via+Metal-Assisted+Chemical+Etching%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Resist-Free Direct Stamp Imprinting of GaAs via Metal-Assisted Chemical Etching.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 11 (14), 13574-13580 (2019).</li>
<li>Zhang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contact+electrification+induced+interfacial+reactions+and+direct+electrochemical+nanoimprint+lithography+in+n-type+gallium+arsenate+wafer%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Science%22%5BJournal%5D)">Contact electrification induced interfacial reactions and direct electrochemical nanoimprint lithography in n-type gallium arsenate wafer.</a> Chemical Science. 8, 2407-2412 (2017).</li>
<li>Zhan, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+micro%2Fnano-machining%3A+principles+and+practices%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Society+Reviews%22%5BJournal%5D)">Electrochemical micro/nano-machining: principles and practices.</a> Chemical Society Reviews. 46 (5), 1526-1544 (2017).</li>
<li>Li, X., Bohn, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal-assisted+chemical+etching+in+HF+%2F+H2O2+produces+porous+silicon%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Metal-assisted chemical etching in HF / H2O2 produces porous silicon.</a> Applied Physics Letters. 77 (16), 2572-2574 (2000).</li>
<li>Chartier, C., Bastide, S., Levy-Clement, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal-assisted+chemical+etching+of+silicon+in+HF+-+H2O2%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochimica+Acta%22%5BJournal%5D)">Metal-assisted chemical etching of silicon in HF - H2O2.</a> Electrochimica Acta. 53, 5509-5516 (2008).</li>
<li>Chattopadhyay, S., Li, X., Bohn, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In-plane+control+of+morphology+and+tunable+photoluminescence+in+porous+silicon+produced+by+metal-assisted+electroless+chemical+etching%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">In-plane control of morphology and tunable photoluminescence in porous silicon produced by metal-assisted electroless chemical etching.</a> Journal of Applied Physics. 91 (9), 6134-6140 (2002).</li>
<li>Torralba, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+patterning+of+silicon+by+contact+etching+with+anodically+biased+nanoporous+gold+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochemistry+Communications%22%5BJournal%5D)">3D patterning of silicon by contact etching with anodically biased nanoporous gold electrodes.</a> Electrochemistry Communications. 76, 79-82 (2017).</li>
<li>Bastide, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+Patterning+of+Si+by+Contact+Etching+With+Nanoporous+Metals%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Chemistry%22%5BJournal%5D)">3D Patterning of Si by Contact Etching With Nanoporous Metals.</a> Frontiers in Chemistry. 7, 1-13 (2019).</li>
<li>Sharstniou, A., Niauzorau, S., Ferreira, P. M., Azeredo, B. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+nanoimprinting+of+silicon%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Electrochemical nanoimprinting of silicon.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 116 (21), 10264-10269 (2019).</li>
<li>Niauzorau, S., Ferreira, P., Azeredo, B. Synthesis of Porous Noble Metal Films with Tunable Porosity by Timed Dealloying. The American Society of Mechanical Engineers - International Manufacturing Science and Engineering Conference. , 1-4 (2018).</li>
<li>Geyer, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Model+for+the+Mass+Transport+During+Metal-Assisted+Chemical+Etching+with+Contiguous+Metal+Films+As+Catalysts%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">Model for the Mass Transport During Metal-Assisted Chemical Etching with Contiguous Metal Films As Catalysts.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 116 (24), 13446-13451 (2012).</li>
<li>Li, L., Liu, Y., Zhao, X., Lin, Z., Wong, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Uniform+Vertical+Trench+Etching+on+Silicon+with+High+Aspect+Ratio+by+Metal-Assisted+Chemical+Etching+Using+Nanoporous+Catalysts%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+and+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Uniform Vertical Trench Etching on Silicon with High Aspect Ratio by Metal-Assisted Chemical Etching Using Nanoporous Catalysts.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 6 (1), 575-584 (2014).</li>
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開示するものは何も持っていません。

Mac-Imprintスタンプとプレパターン化されたSiチップ(p型、100方向、1〜10オーム∙cm)を、それぞれプロトコルのセクション1および2に従って調製した。3D階層パターンを含むスタンプを持つプレパターン化されたSiチップのMac-インプリントは、プロトコルのセクション3に従って行われた(図9)。図9aに示すように、Mac-Imprintの異なる構成が適用されました:固体Au(左)を有する固体Si、固体Au(中央)9を有する多孔質Si、および多孔質Au(右)20を有する固体Si。反応物の拡散は第1の場合に遮断され、従来のMACEプロセス22,23における同じ問題と相関する、インプリントSiの非局所的なエッチングおよび部分的な多孔化につながった。しかし、拡散が多孔質ネ...

半導体の三次元マイクロ・ナノスケールのパターニングとテクスチャ化により、光電子工学1,2、フォトニクス3、反射防止表面4、超疎水性、自己洗浄面など、さまざまな分野で多くの用途に対応できます。ソフトリソグラフィと20nm以下の解像度のナノインプリンティングリソグラフィにより、高分子フィルムのプロトタイピングと大量生産の3Dおよび階層パターンが成功しました。しかし、このような3D高分子パターンをSiに移すには、反応性イオンエッチング時のマスクパターンのエッチング選択性が必要であり、したがってアスペクト比が制限され、スカラップ効果による形状の歪みや表面粗さを誘導する7,8。
多孔質のSiウエハース10,11と固体GaAsウエハース12,13,14の平行および直接パターン化のために、Mac-Imprintと呼ばれる新しい方法が達成されました。Mac-インプリントは、HFと酸化剤(例えば、Si Mac-Imprintの場合はH2O2)で構成されるエッチング液(ES)の存在下で、3D特徴を有する基板と貴金属被覆スタンプとの接触を必要とする接触式ウェットエッチング技術である。エッチングの間、2つの反応が同時に15,16に起こる:陰極反応(すなわち、貴金属でのH2O2還元、その間に正電荷キャリア[穴]が生成され、その後Si17に注入される)と陽極反応(すなわち、Si溶解、穴が消費される間)。十分な時間を経て、スタンプの3DフィーチャがSiウエハにエッチングされます。Mac-Imprintは、高スループット、ロールツープレートおよびロールツーロールプラットフォーム、非晶質、単結晶および多結晶SiおよびIII-V半導体との互換性など、従来のリソグラフィ法に比べて多くの利点を有します。Mac-インプリントスタンプは複数回再利用できます。さらに、この方法は、現代の直接書き込み方法と互換性のあるサブ20 nmエッチング解像度を提供することができます。
高忠実度の刷り込みを達成するための鍵は、エッチングフロント(すなわち、触媒と基板との接触界面)への拡散経路である。Azeredoら.9 の研究は、ES拡散が多孔質Siネットワークを介して有効であることを最初に実証した。Torralba et al.18は、固体Si Mac-Imprintを実現するために、多孔質触媒を介してES拡散が可能であることを報告した。Bastide et al.19 およびSharstniouら.20 は、ES拡散に対する触媒の空隙率の影響をさらに調べた。このように、Mac-インプリントの概念は、異なる拡散経路を持つ3つの構成でテストされています。
第1の構成では、触媒および基質は固体であり、初期拡散経路を提供しない。反応性拡散の欠如は、触媒-Si界面の端の周りの基板上の多孔質Siの層を形成するインプリンティング中の二次反応をもたらす。反応物は、その後枯渇し、反応が停止し、スタンプと基板の間で識別可能なパターン転送忠実度を生み出さない。第2および第3の構成において、拡散経路は、基板(すなわち、多孔質Si)または触媒(すなわち、多孔質金)に導入された多孔性ネットワークを介して可能であり、高いパターン移動精度が得られます。したがって、多孔質材料を介した大量輸送は、接触界面への反応物および反応生成物の接触インタフェースからの拡散を可能にする上で重要な役割を果たす9,18,19,20。3 つの構成の概略を図 1 に示します。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61040/61040fig1.jpg"> 図 1: Mac インプリント構成の概略図 この図は、基材(すなわち、II:多孔質Si)またはスタンプ(すなわち、ケースIII:多孔質金からなる触媒薄膜)を介して反応種の拡散を可能にする多孔質材料の役割を強調する。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61040/61040fig1large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
本稿では、スタンプ調製や基板前処理、及びMac-インプリント自体を含む、Mac-インプリントプロセスについて徹底的に議論する。プロトコル内の基質前処理部には、ドライエッチングおよび基質陽極化によるSiウエハー洗浄およびSiウエハパターニング(任意)が含まれる。また、スタンプ準備部はいくつかの手順に細分化されます: 1) SiマスターモールドのPDMSレプリカ成形;2)PDMSパターンを転送するためにフォトレジスト層のUVナノインプリント;3)触媒層は、後に脱合金(任意)を続けてマグネトロンスパッタリングを介して堆積する。最後に、Mac-Imprint セクションでは、Mac-Imprint の結果(つまり、Si サーフェス 3D 階層パターン化)と共に Mac-Imprint のセットアップが表示されます。

<table><tbody><tr><td>アセトン、>99.5%、ACS試薬</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>67-64-1</td><td>注意、化学</td></tr><tr><td>フッ化アンモニウム、>98%、ACSグレード</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>12125-01-8</td><td>注意、危険な</td></tr><tr><td>水酸化アンモニウム溶液、28-30%、ACS試薬</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>1336-21-6</td><td>注意、危険な</td></tr><tr><td>AZ 400K現像液</td><td>マイクロケミカル</td><td>ズ AZ 400K</td><td>注意、化学</td></tr><tr><td>BenchMark 800 エッチング</td><td>Axic</td><td>BenchMark 800</td><td>反応性イオンエッチング</td></tr><tr><td>クロムターゲット、2インチ x 0.125インチ、純度99.95%</td><td>ACI合金</td><td>ADM0913</td><td>マグネトロンスパッタクロムターゲット</td></tr><tr><td>CTF 12</td><td>カーボライト ゲロ</td><td>C12075-700-208SN</td><td>管状炉</td></tr><tr><td>デシケーター</td><td>フィッシャー科学 ケムグラスライフサイエンス</td><td>CG122611</td><td>デシケーター</td></tr><tr><td>F6T5/BLB</td><td>栄光</td><td>F6T5/BLB 6W</td><td>UV電球</td></tr><tr><td>金ターゲット、2インチ x 0.125インチ、純度99.99%</td><td>ACI合金</td><td>N/A</td><td>マグネトロンスパッタ金ターゲット</td></tr><tr><td>ホットプレート KW-4AH</td><td>Chematテクノロジー</td><td>KW-4AH</td><td>均一な温度プロファイルの水平ホットプレート</td></tr><tr><td>フッ化水素酸、48%、ACS試薬</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>7664-39-3</td><td>注意、非常に危険</td></tr><tr><td>過酸化水素、30%、ACS試薬</td><td>フィッシャーケミカル</td><td>7722-84-1</td><td>注意、危険な</td></tr><tr><td>イソプロピルアルコール、>99.5%、ACS試薬</td><td>LabChem</td><td>67-63-0</td><td>注意、化学</td></tr><tr><td>MLP-50</td><td>トランスデューサ技術</td><td>MLP-50</td><td>ロードセル</td></tr><tr><td>硝酸、70%、ACSグレード</td><td>SAFC</td><td>7697-37-2</td><td>注意、危険な</td></tr><tr><td>NSC-3000</td><td>ナノマスター</td><td>NSC-3000</td><td>マグネトロンスパッタ</td></tr><tr><td>水酸化カリウム、45%、認定</td><td>フィッシャーケミカル</td><td>1310-58-3</td><td>注意、ケミカル</td></tr><tr><td>ロッカー800真空ポンプ、110V / 60Hz</td><td>ロッカー</td><td>1240043</td><td>オイルフリー真空ポンプ</td></tr><tr><td>シリコンマスターモールド</td><td>NILT</td><td>SMLA_V1</td><td>パターンシリコン</td></tr><tr><td>チップ シリコンウェーハ、プライムグレード</td><td>大学ウェーハ</td><td>783</td><td>Siウェーハ</td></tr><tr><td>銀ターゲット、2インチ x 0.125インチ、純度99.99%</td><td>、ACI合金</td><td>HER2318</td><td>マグネトロンスパッタリング銀ターゲット</td></tr><tr><td>SP-300</td><td>BioLogic</td><td>SP-300</td><td>ポテンショスタット</td></tr><tr><td>SPIN 150i</td><td>スピンコーティング</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SPR 200-7.0 ポジティブフォトレジスト</td><td>Microchem</td><td>SPR 220-7.0</td><td>注意、化学</td></tr><tr><td>攪拌ホットプレート</td><td>Thermo scientific Cimarec+</td><td>SP88857100</td><td>汎用ホットプレート</td></tr><tr><td>SU-8 2015 ネガティブフォトレジスト</td><td>Microchem</td><td>SU-8 2015</td><td>注意・化学薬品</td></tr><tr><td>SYLGARD 184 シリコーンエラストマーキット</td><td>ダウ</td><td>4019862</td><td>注意・化学品</td></tr><tr><td>T-LSR150B</td><td>Zaber Technologies</td><td>T-LSR150B-KT04U</td><td>電動リニアステージ</td></tr><tr><td>トリクロロ(1H,1H,2H,2H-パーフルオロオクチル)シラン(PFOCS)、97%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>78560-45-9</td><td>注意、危険</td></tr></tbody></table>

金属補導電気化学ナノインプリンティングの多孔質および固体シリコンウエハー

Metal-Assisted Electrochemical Nanoimprinting of Porous and Solid Silicon Wafers

金属アシスト電気化学刷り込み(Mac-Imprint)は、金属アシスト化学エッチング(MACE)とナノインプリントリソグラフィーの組み合わせで、単結晶群IV(例えば、Si)およびIII-V(例えば、GaAs)半導体(例えば、GaAs)の半導体を直接パターニングすることができる。このプロセスの間に、貴金属触媒で被覆された再利用可能なスタンプは、フッ化水素酸(HF)および過酸化水素(H2O2)混合物の存在下でSiウエハと接触し、金属半導体接触界面でSiの選択的エッチングにつながります。このプロトコルでは、2つのMac-インプリント構成で適用されるスタンプと基板の調製方法について議論します: (1) 固体触媒を用いた多孔質Si Mac-インプリント;(2)多孔質触媒を有する固体Siマックインプリント。このプロセスは高いスループットで、サブ20 nm解像度でセンチメートルスケールの並列パターン化が可能です。また、1回の操作で低い欠陥密度と大面積パターニングを提供し、深い反応性イオンエッチング(DRIE)などのドライエッチングの必要性を回避します。

走査型電子顕微鏡(SEM)画像、光学顕微鏡スキャン(図9)、および原子間力顕微鏡(AFM)スキャン(図10)を得て、Mac-ImprintスタンプおよびインプリントされたSi表面の形態学的性質を研究するために得られた。また、インプリントされた固体Siの断面プロファイルを、使用した多孔質Auスタンプのそれと比較した(図10)。Mac-インプリント中のパターン転送の忠実度と多孔質Si生成は、実験的成功を分析するための2つの主要な基準であった。Mac-インプリントスタンプパターンがSiに正確に転送され、Mac-インプリント中に多孔質Siが生成されなかった場合、Mac-インプリントは成功したと考えられていました。最適でない実験の結果(すなわち、Mac-インプリント中の多孔質Si生成と共にパターン転送忠実度の欠如)を図9a</st...

20nm以下の形状精度を持つ3Dマイクロスケールの特徴を固体および多孔質シリコンウエハーに金属アシストした化学インプリンティング用プロトコルが提示されています。

Metal-assisted electrochemical imprinting (Mac-Imprint) is a combination of metal-assisted chemical etching (MACE) and nanoimprint lithography that is ...

当社のプロトコルは、3次元の階層的微細構造を作成し、メタサーフェスベースの微細光学要素と導波路技術の設計を可能にするシリコンの新しいパターン化方法を提供します。このプロトコルは、ポリマー型および硬い金型から単一ステップで単結晶および多孔質シリコンウエハーに3D構造を複製することを可能にします。同時に、3つの方向すべてでサブ100ナノメートルの解像度を提供する。多孔質シリコンとシリコン自体は、光学バイオセンサーや赤外線光学デバイスを製造するための素晴らしい材料です。しかし、この技術は、グループIII-V半導体に拡大し、さらにはそれ以上に拡大することを期待しています。基板先端および傾斜位置合わせへのスタンプは、均一なMacインプリントにとって非常に重要です。このプロトコルに従って、位置合わせは、基板と接触している間にホルダーにスタンプを取り付けることによって行うことができる。Mac-インプリント用スタンプを用意するには、まず、プロトコルに記載されている手順に従ってRCA-1溶液を使用してシリコンマスターモールドを洗浄し、次にデシケータの内部にプラスチックペトリ皿にクリーンシリコンマスターモールドを配置します。プラスチック製のピペットを使用して、プラスチック製の計量ボートに数滴のPFOCSを追加し、計量ボートをマスターモールドで皿の隣に置きます。真空ポンプをオンにし、デシケータバルブを開き、30分間真空を適用します。真空を適用している間、ガラススパチュラを使用して、シリコンエラストマーキットのベースと硬化剤を10〜15分間10対1の比率で混合します。乾燥の終わりに、シリコンマスター金型の下からデシケーターとスペーサーから計量ボートを取り外し、マスターモールドを準備したばかりのPDMSの2〜3ミリメートルの層で慎重に覆います。デシケータバルブを開いた後にPDMSを脱気するには、さらに20分間、または気泡が消えるまで真空を適用します。2回目の乾燥期間の終わりに、皿を80°Cのホットプレートに移します。2時間後、メスを使用してプラスチックペトリ皿内の硬化PDMSの端をトリミングし、ピンセットを使用してシリコンマスターモールドからPDMSモールドを慎重に除去します。フォトレジストUVナノインプリントの場合、スクリブアーを使用してシリコンウエハから2.5%2.5センチメートルのシリコンチップを切断し、プロトコルに記載されている手順に従ってRCA-1溶液を使用して洗浄し、クリーンチップをスピンコーターの真空チャックに置きます。チップに20マイクロメートルの厚いフォトレジスト層を塗布し、VAC ONを押してシステムに真空を適用するように示されたスピンコーティングパラメータを設定します。SU-8 2015フォトレジストの1.5ミリリットルをチップの中央に注ぎ、スピンコーターの蓋を閉めます。次に[開始]を押してスピンを開始します。スピンの最後に、VAC OFF を押して真空をオフにし、ピンセットを使用してフォトレジストコーティングチップを取り外します。PDMSモールドをフォトレジストコーティングされたシリコンチップパターンの側面に慎重に置き、手動で金型をチップに押し込みます。PDMS の上に UV 透明ガラス板を置き、1 平方センチメートル/15 グラムの圧力を金型とチップに塗布し、セットアップを 6 ワットの UV 光に 2 時間曝します。照射期間の終了時に、ピンセットを使用して、硬化したフォトレジストパターンの方向に平行な方向にチップからゆっくりと金型を除去します。厚さ250ナノメートルの金/銀合金層をチップに堆積させるために、まず、テキストプロトコルに記載されているように、20ナノメートルの厚いクロムと50ナノメートルの厚い金層を堆積させる。次に、銃1 OPENをクリックして、金と銀の銃のシャッターを開きます。処理する時間を 16.5 分に設定し、DC 設定ポイントを 58 に設定し、RF セット ポイントを 150 に設定します。[回転]をクリックし、アルゴンの流量を1分当たり50標準立方センチメートルに設定します。アルゴン、DC供給、RFサプライをクリックします。信号台が高い場合は、アルゴンコントロールを5に設定します。「ゼロ厚さで開始」をクリックして、結晶厚さモニターを開始し、それぞれ厚さを引き裂きます。時間制御プロセスを開始するには、[タイミングプロセス]をクリックし、[PLATEN SHUTTER ソリッド]をクリックしてプッテンシャッターを開きます。厚みゼロをもう一度クリックします。スパッタリングが終了したら、[ソリッド]をクリックしてプッテンソリッドシャッターを閉じ、プレスを押してベントにしてマグネトロンスパッタチャンバーをベントします。銀/金合金をコーティングしたMacインプリントスタンプを脱合金するには、まず脱イオン水と硝酸をガラスビーカーに1対1の比率で混ぜ、攪拌ホットプレートにビーカーを置きます。穿孔されたPTFEサンプルホルダーを混合物に浸し、毎分100回転で一定の攪拌で摂氏65度まで溶液を加熱します。溶液が目標温度に達したら、パターン化された金/銀合金コーティングされたMacインプリントスタンプをホルダーに2〜20分間置きます。脱合金後、室温脱イオン水でMacインプリントスタンプを1分間消してください。基板にスタンプを配置するには、電気化学セルのシリコンチップの上にスタンプを下に置き、スタンプの裏面にSU-8の液滴を追加します。PTFEロッドをSU-8と接触させ、紫外線下で2時間乾燥した状態で硬化させます。接触は、ホーム位置から約86ミリメートルです。Macインプリンティング操作を実行するには、プロトコルに記載されている手順に従ってRCA溶液を使用してクリーンパターンシリコンチップを電気化学セルの中央に配置し、Macインプリントスタンプを持つPTFEロッドの下にセルを配置します。PTFEビーカー内で17対1の比率でフッ化水素酸と過酸化水素のエッチング液を混合します。5分後、プラスチックピペットを使用してエッチング液を電気化学セルに加えます。パターンチップに接触するMac印字スタンプを位置付けるには、スタンプを約86ミリメートル下げ、スタンプを接触位置から約300~1,000マイクロメートル下に移動して、所望の接触力を達成します。Mac インプリント スタンプを 1 ~ 30 分の間チップに接続して保持してから、[ホーム] をクリックしてロッドをホーム位置に戻します。ピペットを使用してエッチング液を細胞から慎重に吸引し、インプリントされたシリコンチップをイソプロピルアルコールと脱イオン水でリンスします。その後、きれいな乾燥した空気でチップを乾燥させます。走査型電子顕微鏡画像は、金被覆のMacインプリントスタンプと得られたインプリントされたシリコン表面の形態学的性質を調べることができる。本代表分析では、原子力スキャンにより得られたインプリントされた固体シリコンの断面プロファイルを、使用した多孔質金スタンプのそれと比較した。Mac-インプリント時のパターン転写忠実度と多孔質シリコン生成は、実験の成功を分析する2つの主要な基準であった。スタンプパターンがシリコン上に正確に転送され、多孔質シリコンがMacインプリント中に生成されなかった場合、Mac-インプリントは成功したと考えられていました。ここで、Mac-インプリント中にパターン転写忠実度の欠如と多孔質シリコン生成が生じた最適以下の実験の結果が観察できる。シリコンのMacインプリントは、生命を脅かす物質であり、安全プロトコルに従い、適切な個人用保護具を着用することが最も重要であるフッ化水素酸を含むということを覚えておくことが重要です。一度大量輸送を容易にするために多孔質金でコーティングされたスタンプを利用します。この手順に従って、エッチング液または接触力の組成を、プロセスの運動学的またはスタンプの耐久性を研究するために変化させることができる。

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3D添加Micromanufacturing用マイクロ石積み

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転写印刷により水素化微結晶シリコン太陽電池の光トラッピング銀ナノ構造の統合

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粒子の空間追跡のための多重化された電子の検出とマイクロ流体プラットフォーム

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パターニングタンパク質および細胞の多彩な方法

巨視的サンプルを使用すると電気的および熱的効果を電気的に補助された変形（EAD）に分離することは非常に困難である。ジュール加熱なしでの形成に及ぼす印加電流の影響およびこれらの試料上の転位の進化を評価するために、カスタム試験手順とともに金属サンプルのマイクロおよびナノ構造が開発されている。...

のための新しい方法<em&gt;現場で</em&gt;ナノスケール試料の電気機械的特性

効果的な in vitro および in vivo のオリゴヌクレオチド配信の融合性ポーラス シリコンのナノ粒子の合成を示します。ポーラス シリコンのナノ粒子は、シェルを形成する押し出しによる融合ペプチド脂質によるコーティングの核を形成する siRNA...

合成、機能化、およびオリゴヌクレオチド配信の融合性ポーラス シリコンのナノ粒子のキャラクタリゼーション

この研究は、フォトリソグラフィとドライエッチングを使用してSiO2/Siウエハース上の再入可能および二重の再入可能プロファイルを備えた空洞および柱を達成するための微細加工プロトコルを提示する。得られたマイクロテクスチャー表面は、シリカの本質的な濡れ性にもかかわらず、湿潤液体の下の空気の堅牢な長期的な捕捉を特徴とする顕著な液体の反発を示す。...

再入可能および二重再入可能なキャビティまたは柱を含むガスを覆うマイクロテクスチャを彫ることによってSiO2/Si表面をレンダリングする

ここでは、集積回路微細加工技術を用いてSiO2/Siウエハースからガス包絡膜(GEM)を実現するための段階的なプロトコルです。シリカ-GEMを水に浸すと、水を使うシリカの組成にもかかわらず、水の侵入が防止されます。...

水を愛するSiO2 /Si/SiO2ウェハーから得られるガス包み込み膜の概念実証

学ぶ金属補導電気化学ナノインプリンティング法で、単結晶および多孔質シリコンウエハーに3次元階層構造を単一工程で転写する技術。100ナノメートル以下の高解像度パターニングにより、先端光学デバイス開発への応用が期待されます。

金属補導電気化学ナノインプリンティングの多孔質および固体シリコンウエハー

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