저온 수직 정렬 탄소 나노튜브의 성장 방법과 반도체 제조를 사용한 수직 상호 연결 전기 테스트 구조의 후속 제작에 대해 설명합니다.
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이 논문에서
요약
초록
우리는 전기 전도성 박막에서 수직으로 정렬된 탄소 나노튜브(CNT) 다발의 저온 성장(350°C) 방법을 보여줍니다. 성장 온도가 낮기 때문에 이 공정은 최신 low-κ 유전체 및 일부 유연한 기판과 통합할 수 있습니다. 이 프로세스는 표준 반도체 제조와 호환되며 수직 상호 연결 테스트 구조를 위한 전기 4점 프로브 테스트 구조를 제조하는 방법이 제시됩니다. 주사 전자 현미경을 사용하여 CNT 다발의 형태를 조사하여 CNT의 수직 정렬을 입증하고 CNT 성장 시간을 조정하는 데 사용할 수 있습니다. 라만 분광법으로 CNT의 결정도를 조사합니다. CNT는 낮은 성장 온도로 인해 많은 결함이 있음이 밝혀졌습니다. 테스트 수직 인터커넥트의 전류-전압 측정은 선형 응답을 표시하며, 이는 CNT 번들과 상단 및 하단 금속 전극 사이에 양호한 옴 접촉이 이루어졌음을 나타냅니다. CNT 번들의 얻어진 저항률은 문헌의 평균값 중 하나이며, 기록적으로 낮은 CNT 성장 온도가 사용되었습니다.
서론
구리, 텅스텐, 현재 최첨단 매우-대규모 통합 (VLSI) 기술의 상호 연결에 사용되는 금속은 안정성과 전기 전도성 1의 관점에서 물리적 한계에 접근하고있다. 다운 스케일링 트랜지스터는 일반적으로 그들의 성능이 향상되지만, 실제로 저항 및 배선의 전류 밀도를 증가시킨다. 이것은 지연 및 전력 소비의 측면에서 2 집적 회로 (IC)의 성능을 지배 상호 결과.
탄소 나노 튜브 (CNT)는 수직 상호 탄소 나노 튜브로 (비아) 쉽게 3 수직 성장하고 있습니다 특히 위해, Cu 및 W 금속에 대한 대안으로 제안되었다. CNT는 Cu를 4보다 1000 배 더 높은 전류 밀도를 최대 허용 우수한 전기적 안정성을 보여왔다. 또한, CNT가 표면 및 입자 경계 산란 겪지 않으며, 이는 R을 증가나노 미터 스케일 (5)에서 구리의 esistivity. 마지막으로, CNT는 VLSI 칩의 열 관리에 도움이 될 수있다 우수한 열 전도체 (6) 인 것으로 밝혀졌다.
VLSI 기술에 대한 CNT의 성공적인 통합 것이 대한 CNT 성장 프로세스가 반도체 제조 양립하는 것이 중요하다. 이는 물질 및....
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프로토콜
주의 : 사용하기 전에 모든 관련 물질 안전 보건 자료 (MSDS)를 참조하시기 바랍니다. 이 제조 공정에서 사용되는 화학 물질 중 일부는 급성 독성 및 발암 성이다. 나노 물질은 대량의 대응에 비해 추가 위험이있을 수 있습니다. 공학적 관리 (흄 후드) 및 개인 보호 장비 (안전 안경, 장갑, 클린 룸 의류)의 사용을 포함, 장비, 화학 물질이나 나노 물질 작업을 할 때 모든 적절한 안전 방법을 사용하십시오.
리소그래피 1. 정렬 마커 정의
- 하나 n 또는 p 형 도핑 단일 양면 연마 산업 등급의 Si (100) 웨이퍼로 시작합니다.
- 코트 긍정적 인 포토 레지스트의 1.4 μm의와 웨이퍼. 적절한 속도 (3500 RPM)에서 냉각 판, 스핀 코팅에 웨이퍼를 냉각 한 다음, 포토 레지스트의 접착을 촉진하기 위해 130 ℃에서 90 초, 헥사 메틸 디 실라 잔 (HMDS) 처리를 수행하고, 90 초간 소프트 베이크T 95 ° C를.
- 포토 리소그래피 마스크를 사용하여 노광 툴은 정렬 마커를 노출, 노광량 120 mJ의 / cm 2.
- 하나의 웅덩이 개발 프로세스를 수행합니다. 레지스트가 경화 100 ℃에서 90 초간 현상하고 하드 베이....
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결과
이 연구에서 사용 된 측정 구조의 설계는도 1에서 발견 될 수있다. 탐침 및 와이어 저항을 회피 한, CNT 다발 저항과 금속 CNT의 접촉 저항의 측정이 정확하게 판정 될 수있는 구조를 채용함으로써. 다발의 저항은 CNT 다발의 품질과 밀도를 측정한다. 상이한 길이의 접촉 저항 번들을 결정하기 위하여 측정한다.
45 ° 기울기에서 금속 화 전에 위쪽에서 찍은 60 분 동안 350 ℃에서 성장 된 CNT의 전형적인 SEM 이미지가도 2에 도시된다. 이러한 화상 검사에 유용 CNT의 성장 시간이 정확하기 위해 설정되어 있으면 의 SiO2 층의 두께와 동일한 길이를 얻었다. 금속 화 한 후 동일한 웨이퍼의 SEM 검사 기계적 클 리빙에 의해 제조 단면이도 3에 도시되어있다. 이것은 수 bE는 자신의 밀도 (예를 들면, 단위 길이 당 CNT의 수를 카운트 수) CNT의 배.......
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토론
도 1은 본 연구에서 제작 한 구조물의 개략도를 표시하고, 이는 4 점 탐침 측정에 사용 하였다. 전위가 전류를 운반하지 프로브에 의해 측정 된 바와 같이, 중앙 CNT 다발과 금속과의 접촉을 통해 정확한 전위 강하 (V H 종의 -V L)를 측정 할 수있다. 더 큰 직경의 CNT 번들 강제 전류 프로브의 전체 저항을 감소시키고 중앙 CNT 다발 위에 전위 강하를 최대화하기 위해, 접촉 패드로부터 바닥 TiN 층을 접촉하기 위해 사용된다.
도 2로부터 알 수있는 바와 같이, CNT가 성공적 구멍 (1 ㎛)의 깊이와 거의 동일한 길이의 SiO2 에칭 개구부 내부 성장시켰다. 이것은 CNT의 길이가 상부 금속 접촉의 등각 코팅을 달성하기 위해, 대략 구멍의 깊이와 동일한 것이 중요하다. 번들 해제를 표시또한 금속의 컨 포멀 코팅에 도움 iform. 튜브 직도 .......
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공개 사항
저자는 공개할 것이 없습니다.
감사의 글
작업의 일부는 프랑스, 독일, 헝가리, 네덜란드, 노르웨이 및 스웨덴의 공공 기관과 ENIAC Joint Undertaking의 자금 지원을 받는 프로젝트 JEMSiP_3D에서 수행되었습니다. 저자는 지원을 처리해 준 Dimes Technology Center 직원에게 감사의 뜻을 전합니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| Si (100) 웨이퍼 4 " | 국제 웨이퍼 서비스 | 저항 : 2-5 m & 오메가; -cm, 두께 : 525 마이크로; 엠 | |
| Ti-스퍼터 타겟(순도 99.995%) | Praxair | ||
| Al (1% Si)-스퍼터 타겟(순도 99.999%) | Praxair | ||
| Co(순도 99.95%) | Kurt J. Lesker | ||
| SPR3012 포지티브 포토레지 | 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 positive photoresist | AZ | ||
| 테트라에틸 오르토실리케이트(TEOS) | 프렉스에어 | ||
| N2(99.9990%) | 프렉스에어 | ||
| O2(99.9999%) | 프렉스에어 | ||
| CF4(99.9970%) | 프렉스에어 | ||
| Cl2(99.9900%)프 | 렉스에어 | ||
| HBr(99.9950%) | 프렉스에어 | ||
| Ar (99.9990%) | 프렉스에어 | ||
| C2F6 (99.9990%) | 프렉스에어 | ||
| CHF3 (99.9950%) | 프렉스에어 | ||
| H2 (99.9950%) | 프렉스에어 | ||
| C2H2 ( 99.6000%), | Praxair | ||
| EVG 120 coater/developer | , EVG | ||
| ASML, PAS5500/80 웨이퍼 스테퍼, | ASML | ||
| SPTS Ω MEGA 201 플라즈마 에칭 SPTS | Si 및 금속 에칭에 사용되는 | ||
| SPTS Σ igma 스퍼터 코터 | SPTS | ||
| Novellus Concept One PECVD | LAM | ||
| Drytek 384T 플라즈마 에칭 | LAM | 산화물 에칭에 사용 | |
| CHA 솔루션 전자 빔 증발기 | CHA | ||
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| Philips XL50 주사 전자 현미경 | FEI | ||
| Tepla 300 | PVA TePla | Resist 플라즈마 스트리퍼 | |
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| Leitz MPV-SP 굴절계 | Leitz | ||
| Renishaw inVia 라만 분광기 | Renishaw | ||
| Agilent 4156C 파라미터 스펙트럼 분석기 | Agilent | ||
| 캐스케이드 마이크로텍 프로브 스테이션 | 캐스케이드 마이크로텍 |
참고문헌
- International Technology Roadmap for Semiconductors. , Available from: http://public.itrs.net (2013).
- Sun, S. C. Process technologies for advanced metallization and interconnect systems. Technical digest of the IEEE International Electron Devices Meeting. , 765-768 (1997).
- Robertson, J. Growth of nanotubes for electronics. Mater. Today. 10 (1-2), 36-43 (2007).
- Wei, B. Q., Vajtai, R., Ajayan, P. M.
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재인쇄 및 허가
