Name: 반도체 기술과 호환 저온 탄소 나노 튜브 수직 상호 연결의 제작 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-12-07T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 20 s
Description: 학습하세요 저온에서 수직 정렬된 탄소 나노튜브를 성장시키고 반도체 제조 기술을 사용하여 전기 테스트 구조를 제작하는 방법을. 이 기술은 집적 회로의 상호 연결에 응용할 수 있습니다.

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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.

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 <ol><li> 하나 n 또는 p 형 도핑 단일 양면 연마 산업 등급의 Si (100) 웨이퍼로 시작합니다. </li><li> 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. </li><li> 포토 리소그래피 마스크를 사용하여 노광 툴은 정렬 마커를 노출, 노광량 120 mJ의 / cm 2. </li><li> 하나의 웅덩이 개발 프로세스를 수행합니다. 레지스트가 경화 100 ℃에서 90 초간 현상하고 하드 베이크를 사용하여 60 초간 현상 한 다음 90 초 115 ° C의 노광 후 베이킹을 수행. </li><li> 레지스트의 개구부가 정확한 치수의 경우 검사 현미경을 사용합니다. </li><li> Si를 염소 플라즈마 에칭을 사용하여 120 nm의 에칭. 이 두께는이 작품에 사용되는 노광 장치의 자동 정렬 시스템을위한 좋은 대조를 제공합니다. 20/40 SCCM의 O 2 / CF 4, 5 mTorr 이하, 정반 500분의 60 W / ICP RF 전력, Cl2를 40분의 80 SCCM이어서 10 초 산화물 브레이크 스루 에칭 / HBr을 : 유도 결합 형 플라즈마 (ICP)를 사용하여 예를 들어 , 60 mTorr 이하, 5백분의 20 W 정반 / ICP RF 전력, 35 초 Si의 에칭. </li><li> 포토 레지스트 (1 kW 급, endpo 400 SCCM의 O 2를 제거하기 위해 산소 플라즈마 스트리퍼를 사용하여INT 검출 및 2 분 오버 에칭). 포토 레지스트는 아세톤과 같은 플라즈마 통상 용매에 의해 경화되기 때문에 사용될 수 없다. </li><li> 웨이퍼를 청소합니다. 물의 저항은 5 MΩ (유기 청소) 될 때까지 첫 번째 DI 물에 세척 한 다음 99 % HNO 3, 10 분 동안 넣어. 물의 비저항은 5 MΩ (깨끗한 금속) 될 때까지 110 ℃에서 65 % HNO 3에서 10 분간 웨이퍼이 깨끗하게 한 후, 탈 이온수로 린스 하였다. 웨이퍼를 건조 린서 드라이어를 사용합니다. </li></ol> 2. 아래 금속 및 층간 증착 <ol><li> 비아 시험 하부 금속층을 증착하기 위해 마그네트론 스퍼터링을 사용한다. Ti를 500nm의 주석을 50 nm의, 100 nm의 티를 세 금속층 스택에 증착 될 필요가있다. 제 Ti 층 스택의 저항을 감소시키는, 주석은 CNT 성장 실제 지지층이며, SiO2의 층 (12)을 에칭 할 때 상단 TI는 플라즈마 손상에 대해 주석 보호하는 </suP&gt;. TI는 350 ℃의 기판 온도에서 아르곤 플라즈마과 순수한 티타늄의 타겟을 이용하여 스퍼터링을 수행한다. 반응성 스퍼터링 TiN을 350 ℃의 기판 온도에서 다시, 아르곤 및 N (2)의 조합을 사용한다. </li><li> 플라즈마 강화 화학 기상 증착 (PECVD)을 이용하여, SiO2로 1 μm의 두께 층을 증착. 여기에 테트라 에틸 오르토 실리케이트 (TEOS)를 350 ℃의 온도에서 압반 전구체로서 사용된다. <ol><li> 적절한 도구를 사용하여 SiO2로 층의 두께, 예를 들어 반사 또는 엘 립소 미터를 확인한다. </li></ol></li><li> 코트 적절한 속도 (3500 RPM)에서 냉각 판, 스핀 코팅에 웨이퍼를 냉각 한 다음 130 ℃에서 90 초 HMDS 처리, 시작하여 포지티브 형 포토 레지스트의 1.4 μm의 가진 웨이퍼, 촉감 90 초 95 ℃에서 굽는다. </li><li> 포토 리소그래피 마스크 및 노광 툴을 사용하여, 나중에 그런가 2t 안으로 에칭 될 개구부의 원하는 패턴을, 노광O 정렬 마커에 정렬 비아를 형성하고, 노광량 140 mJ의 / cm 2. </li><li> 100 ℃에서 90 초간 현상 및 하드 베이크를 사용하여 60 초간 현상 한 다음 90 초 115 ° C의 노광 후 베이크로 시작하는 하나의 퍼들 현상 공정을 수행한다. </li><li> 레지스트의 개구부가 올바른 치수 및 정렬 마커에 오버레이가 올바른지 경우 검사 현미경을 사용합니다. </li><li> 플라즈마에 SiO2로 접촉 개구를 에칭. 예를 들어, C 2 F 6 단자 플라즈마 에칭을 사용 / CHF 3 1백44분의 36 SCCM 180 mTorr 내지 300 W의 RF 전력에서. 필요한 경우, 시간의 5 % -10 %의 오버 에칭 최소화하기 위해 테스트 웨이퍼에 대한 식각 율 테스트를 수행. 주 : TI는이 불소 화학 반응성 에칭에 저항하지만, 플라즈마에 장기간 노출 티 층의 물리적 에칭 발생합니다. TiN 층이 플라즈마에 노출되면이 부정적인 influen이있을 것이다CNT (12)의 성장에 CE. 이 구멍을 너무 많이 확대 될 것으로 제 4 부 문제에서 최고의 금속을, 습식 에칭을 사용하지 마십시오. </li><li> 60 초 동안 0.55 %의 HF 습식 에칭에 의해 희생 Ti 층을 제거합니다. 물 저항률까지 DI 물 린스 웨이퍼 에칭 후 5 MΩ이고 웨이퍼를 건조 린서 건조기를 사용한다. 주 : TI는 금속성 회색 인 반면, Ti 층을 에칭하는 경우는, 점검 할 수 현미경을 사용하여, TiN 층은 금 갈색을 가질 것이다. </li></ol> 3. 촉매 증착 및 탄소 나노 튜브 성장 <ol><li> 전자빔 증착기를 이용하여 5 nm의 공동을 증발시켰다. 적어도 2 × 10 -6 Torr로 펌핑 다운 될 때까지, 임의의 수막을 제거하기 위해 증착 전에 진공 하에서 램프를 사용하여 60 ° C로 웨이퍼를 가열한다. 포토 레지스트 접촉 개구를 정의하는 데 사용은 SiO2로에 접촉 개구에 촉매의 자기 정렬을 제공하기 위해 웨이퍼 상에 유지된다. </li><li> 풀다리프트 오프 (lift-off)에 의해 접촉 구멍 외부 공동. 공동 들어 그것은 테트라 하이드로 퓨란 (THF)이 낮은 온도에서 최적의 리프트 오프 결과와 성장을 제공 한 것으로 밝혀졌습니다. 이전 철 증발 후 리프트 오프 (lift-off)에 사용 된 N 개의 메틸 -2- 피 롤리 돈 (NMP)이, 손상 발견 공동 너무 정도로 모든 정렬 CNT의 성장을 방지 할 수있다. 35 ℃에서 THF와 초음파 조에서 15 분 동안 웨이퍼를 넣습니다. 5 분 동안 탈 이온수로 씻어 스피너 또는 질소 총을 사용하여 건조. </li><li> 현미경 아래에 웨이퍼를 검사하고 잔류 물에 저항을 확인합니다. 잔류 수동 잔류 물을 닦아 리프트 오프 (lift-off) 목적을위한 특별한 부드러운 면봉을 사용하여 선택적으로 THF에 이상 초음파 처리를 수행하고, 남아있는 경우. </li><li> 저압 화학 기상 증착 (LPCVD)을 이용하여 CNT의 성장을 수행한다. 50 SCCM의 C 2 H 2를 추가하여 탄소 나노 튜브 성장에 이어 80 밀리바에서 700 SCCM H 2로 350 ℃에서 8 분 전 어닐링 : 다음과 같은 조리법을 사용합니다. 350 ° C에서, (60)성장의 분은 약 1 μm의 탄소 나노 튜브의를 제공합니다. 필요하면 조정하는 시험을 성장의 SiO2 층과 동일한 두께이어야 높이를 수행한다. 원자로를 냉각 및 N 2를 사용하여 제거. </li><li> 또는 단면을 준비하여 45 ° 경사 아래 개구 내부 CNT의 높이를 검사하는 주사 전자 현미경을 사용한다. </li><li> CNT (18)의 결정 성을 결정하는 라만 분광법을 이용하여 시료를 검사한다. </li></ol> 4. 톱 사이드 금속 화 <ol><li> 최고 금속을 증착 마그네트론 스퍼터링을 사용합니다. TI는 CNT (19)와 접촉하기위한 양호한 금속이므로, 먼저 진공을 깨지 않고 알 (1 %의 Si) 2 ㎛의 Ti를이어서 100 nm의 스퍼터. </li><li> 코팅 3,000 rpm에서 콜드 플레이트, 스핀 코팅에 웨이퍼를 냉각 한 다음 130 ℃에서 90 초 HMDS 처리로 시작 높은 점도와 포지티브 형 포토 레지스트의 3.1 μm의, 및 90 초간 소프트 베이크시와 웨이퍼 (95)기음. </li><li> 포토 리소그래피 마스크 및 노광 툴을 사용하여 정렬 마커에 정렬 상부 금속 패턴, 노광량 420 mJ의 / cm 2, -1의 초점을 노출. </li><li> 하나의 웅덩이 개발 프로세스를 수행합니다. 이것은 100 ℃에서 개발자 90 초 하드 베이크를 사용하여 60 초 개발 한 다음, 90 초 115 ° C의 노출 후 베이킹을 시작합니다. </li><li> 레지스트의 라인이 올바른 치수 및 마커 오버레이가 올바른지 경우 검사 현미경을 사용합니다. </li><li> 염소 플라즈마 에칭을 이용하여 티타늄 / 알루미늄 스택을 에칭. 유도 결합 형 플라즈마를 사용하는 예를 들어 : 30/40 SCCM CL 2 / HBr을, 5 mTorr 이하, 종말점 검출하고, 80 %의 오버 에칭으로 압반 5백분의 40 W / ICP RF 전력은 15/30 SCCM CL 2 / HBr로를 사용. </li><li> 포토 레지스트 (1 킬로와트, 종말점 검출하고 2 분 과식 400 SCCM의 O 2)를 제거하기 위해 산소 플라즈마를 사용하여 스트리퍼. 금속 따르면이 완료되지 않은 경우 (즉, 핀홀 주위에 존재CNT)는 CNT에 플라즈마 손상을 방지하기 위해 포토 레지스트를 제거하기 위해, 유기 용매 (예를 들면, NMP)을 사용한다. </li><li> 웨이퍼를 청소합니다. 물의 비저항은 5 MΩ (유기 청소) 될 때까지 탈 이온수로 세척 한 다음 99 % HNO 3, 10 분 동안 넣어. 웨이퍼를 건조 린서 드라이어를 사용합니다. </li></ol> 5. 측정 <ol><li> 웨이퍼의 상부 금속 화를 확인하기 위해 제조업 자의 지시에 따라 주 사형 전자 현미경을 사용한다. 주 :.도 3에 도시 된 바와 같이, 웨이퍼는 기계적 이미지 결과 90 ° 샘플 기울기를 사용을 통해 완전한 CNT를 확인하기 위해서 절단 될 수있는 필요하다면 시료를 도전대로 추가적인 처리 단계를 사용하지 않는 것으로하고 샘플은 직접 SEM에 장착 될 수있다. 일반적으로, 15 또는 20 kV의 높은 가속 전압이 사용될 수 있지만, 경우의 SiO2 층이 너무 많이 감소시킬 수 t를 충전되고5 kV의를 오. </li><li> 4- 포인트를 수행하고도 1에 Vollebregt 외. (16)에 기재된 반도체 파라미터 분석기와 결합 프로브 스테이션을 사용하여 프로브 IV 측정. 참고 : 상호 연결을 통해 잠재적 인 드롭이 이상적으로 작은로서 일반적으로 -0.5 V 0.5에서 전압 스윕은 충분하다. 4- 포인트 프로브 설정을 이용하여 프로브 침과 설치의 와이어 저항의 접촉 저항을 생략한다. </li></ol>

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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 ​...

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 대규모 제조에 호환 및 확장 장치를 고려하여 CNT (&lt;400 °의 C)의 저온 성장을 필요로한다. CNT 시험 비아의 많은 예들은 7,8,9,10,11,12,13,14 문헌에서 설명되었지만, 이들의 대부분은 오염 물질의 IC (15)를 제조하는 것으로 간주되는 철을 촉매로 사용한다. 게다가, 이러한 많은 작품에서 사용되는 성장 온도가 400 ° C의 상한보다 훨씬 높다. 바람직 CNT도 현대 저 κ 유전체 또는가요 성 통합을 허용하기 위해, 350 ° C 이하로 성장되어야기판. 여기에서 우리는 촉매 (16)로 공동을 사용하여 350 ℃의 낮은 온도에서 탄소 나노 튜브를 성장을위한 확장 가능한 방법을 제시한다. 이 방법은, 집적 회로에서 수직 배향 CNT 이루어진 다른 전기적 구조들을 제조하는 수퍼 커패시터 및 전계 방출 소자로 상호 연결 전극 이르기위한 관심사이다. 주석은 종종 사용 차단재 7 동안 공동 촉매 금속은 종종 실리사이드의 (17)의 제조를 위해 IC 제조에서 사용된다. 더욱이, 우리는 표준 반도체 제조 기술에서 사용 중에 CNT 시험 비아를 제조하기위한 프로세스를 보여준다. 이에 의해, CNT 시험 비아 전자 현미경 (SEM) 및 라만 분광법, 전기적 특성화를 스캔하여 검사, 제조된다.

<table><tbody><tr><td>Si (100) 웨이퍼 4 "</td><td>국제 웨이퍼 서비스</td><td></td><td>저항 : 2-5 m & 오메가; -cm, 두께 : 525 마이크로; 엠&nbsp;</td></tr><tr><td>Ti-스퍼터 타겟(순도 99.995%)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Al (1% Si)-스퍼터 타겟(순도 99.999%)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Co(순도 99.95%)</td><td>Kurt J. Lesker</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SPR3012 포지티브 포토레지</td>스트 <td>Dow Electronic Materials</td> MF-322 개발자 Dow Electronic Materials <td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>HNO3 (99.9%)</td><td>, KMG Ultra Pure Chemicals</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HNO3(69.5%)</td><td>KMG Ultra Pure Chemicals</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HF 0.55%</td><td>Honeywell</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tetrahydrofuran</td><td>JT Baker</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Acetone</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ECI3027 positive photoresist</td><td>AZ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>테트라에틸 오르토실리케이트(TEOS)</td><td>프렉스에어</td><td></td><td></td></tr><tr><td>N2(99.9990%)</td><td>프렉스에어</td><td></td><td></td></tr><tr><td>O2(99.9999%)</td><td>프렉스에어</td><td></td><td></td></tr><tr><td>CF4(99.9970%)</td><td>프렉스에어</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cl2(99.9900%)프</td><td>렉스에어</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HBr(99.9950%)</td><td>프렉스에어</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ar (99.9990%)</td><td>프렉스에어</td><td></td><td></td></tr><tr><td>C2F6 (99.9990%)</td><td>프렉스에어</td><td></td><td></td></tr><tr><td>CHF3 (99.9950%)</td><td>프렉스에어</td><td></td><td></td></tr><tr><td>H2 (99.9950%)</td><td>프렉스에어</td><td></td><td></td></tr><tr><td>C2H2 ( 99.6000%),</td> <td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>EVG 120 coater/developer</td><td>, EVG</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ASML, PAS5500/80 웨이퍼 스테퍼,</td><td>ASML</td><td></td><td></td></tr>, <tr><td>SPTS &Omega; MEGA 201 플라즈마 에칭 SPTS</td><td></td><td></td><td>Si 및 금속 에칭에 사용되는</td></tr><tr><td>SPTS &Sigma; igma 스퍼터 코터</td><td>SPTS</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Novellus Concept One PECVD</td><td>LAM</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Drytek 384T 플라즈마 에칭</td><td>LAM</td><td></td><td>산화물 에칭에 사용</td></tr><tr><td>CHA 솔루션 전자 빔 증발기</td><td>CHA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>AIXTRON BlackMagic Pro CVD 도구</td><td>AIXTRON</td><td></td><td>탄소 나노 튜브 성장</td></tr><tr><td>Philips XL50 주사 전자 현미경</td><td>FEI</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tepla 300</td><td>PVA TePla</td><td></td><td>Resist 플라즈마 스트리퍼</td></tr><tr><td>Avenger 린서 건조기</td><td>Microporcess Technologies</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Leitz MPV-SP 굴절계</td><td>Leitz</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Renishaw inVia 라만 분광기</td><td>Renishaw</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Agilent 4156C 파라미터 스펙트럼 분석기</td><td>Agilent</td><td></td><td></td></tr><tr><td>캐스케이드 마이크로텍 프로브 스테이션</td><td>캐스케이드 마이크로텍</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

반도체 기술과 호환 저온 탄소 나노 튜브 수직 상호 연결의 제작

Fabrication of Low Temperature Carbon Nanotube Vertical Interconnects Compatible with Semiconductor Technology

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.

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...

저온 수직 정렬 탄소 나노튜브의 성장 방법과 반도체 제조를 사용한 수직 상호 연결 전기 테스트 구조의 후속 제작에 대해 설명합니다.

We demonstrate a method for the low temperature growth (350 &#176;C) of vertically-aligned carbon nanotubes (CNT) bundles on electrically conductive ...

이 공정의 전반적인 목표는 수직 배향 탄소 나노튜브를 성장시키고 표준 반도체 기술을 사용하여 전기적 테스트 구조를 제작하는 것입니다. 이 방법은 수직 배향 탄소 나노튜브를 집적 회로의 상호 연결 및 기타 응용 분야에 사용할 수 있는지와 같은 마이크로 X선 분야의 핵심 질문에 답할 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 표준 반도체 제조 공정과 호환되며, CMOS 백엔드 및 특정 폴리머와의 통합이 가능할 정도로 제조 온도가 충분히 낮다는 점입니다.이 절차를 시작하기 위해, 마그네트론 스퍼터링을 사용하여 테스트의 하단 금속층을 증착합니다. 질화 티타늄을 위해 350 °C의 기판 온도에서 아르곤 플라스마와 순수 티타늄 타겟을 사용하여 티타늄 스퍼터링을 수행합니다. 반응성 스퍼터링입니다.플라스마 강화 화학 기상 증착법(PECVD)을 사용하여 350 °C의 기판 온도에서 아르곤과 질소 혼합 가스를 이용해 1 µm 두께의 이산화규소 층을 증착하십시오. 증착이 완료되면 반사측정기로 이산화규소 층의 두께를 확인하십시오. 다음으로, 130 °C에서 92초 동안 디메틸아세타미드 처리를 수행하여 웨이퍼에 1.4 µm 두께의 양성 포토레지스트를 코팅하십시오. 콜드 플레이트에서 웨이퍼를 냉각시킨 후 3,500 RPM으로 스핀 코팅하십시오. 그 다음, 포토리소그래피 마스크와 노광 장비를 사용하여 95 °C에서 90초 동안 웨이퍼를 소프트 베이크 하십시오.원하는 개구부 패턴에 140 mJ/cm²의 노광량을 조사합니다. 그 다음, 115 °C에서 92초 동안 노광 후 베이크(post-exposure Bake)를 수행하여 단일 퍼들 현상(puddle development) 공정을 시작합니다. 이어서 100 °C에서 90초 동안 하드 베이킹을 수행한 후, 현상액을 사용하여 62초 동안 현상합니다.현미경을 사용하여 레지스트의 개구부 치수가 정확한지, 그리고 정렬 마커와의 오버레이가 적절한지 확인하십시오. 다음으로 triad 플라즈마 식각기를 사용하여 이산화규소의 콘택트 개구부를 플라즈마 식각하십시오. 질화티타늄이 플라즈마에 노출되지 않도록 하는 것이 매우 중요하며, 그렇지 않으면 탄소 나노튜브의 성공적인 성장이 저해될 수 있습니다.0.55% 불산 용액에서 60초 동안 습식 식각하여 희생 티타늄 층을 제거합니다. 식각 후, 물의 비저항이 5MΩ이 될 때까지 웨이퍼를 탈이온수로 헹굽니다. 그런 다음 린서 드라이어를 사용하여 웨이퍼를 건조합니다.이 단계에서, 최소 2 × 10⁻⁶ tor까지 펌핑한 후 e-beam 증착기를 사용하여 5 nm의 코발트를 증착하십시오. 증착 전, 진공 상태에서 램프를 이용해 웨이퍼를 60 °C로 가열하여 수막을 제거하십시오. 리프트오프 공정을 통해 접점 개구부 외부의 코발트를 제거하십시오.웨이퍼를 35°C의 tetra hydro Uran이 포함된 초음파 세척기에 15분 동안 둡니다. 완료되면 탈이온수로 5분 동안 헹구고 스피너를 사용하여 건조합니다. 현미경으로 웨이퍼를 관찰하여 레지스트 잔여물이 있는지 확인합니다.선택적으로, 잔여물을 수동으로 닦아내기 위해 리프트오프용 특수 소프트 면봉을 사용하십시오. 잔여물이 남아 있는 경우, tetrahydrofuran에서 초음파 처리를 더 오래 수행하십시오.이후, 저압 화학 기상 증착법(LPCVD)을 사용하여 탄소 나노튜브(CNT)를 성장시킵니다. 그런 다음 반응기를 냉각하고 질소를 사용하여 퍼지합니다.주사 전자 현미경(SEM)을 사용하여 45도 기울기로 개구부 내부 CNT의 높이를 확인합니다. 그런 다음 라만 분광법을 사용하여 샘플을 검사하여 CNT의 결정성을 결정합니다. 마그네트론 스퍼터링을 사용하여 진공을 깨지 않은 상태에서 100 nm의 티타늄을 스퍼터링한 후 2 µm의 알루미늄을 증착합니다.다음으로, 냉각 플레이트에서 웨이퍼를 냉각시킨 후 130 °C에서 92초 동안 hexa ethyl dilane 처리를 시작으로, 점도가 더 높은 positive 포토레지스트를 3.1 µm 두께로 코팅합니다. 95 °C에서 90초 동안 소프트 베이킹을 수행한 후 3000 RPM으로 스핀 코팅합니다. 포토리소그래피 마스크와 노광 장비를 사용하여, 초점 -1에서 420 mJ/cm²의 노광량으로 상부 금속 패턴을 노광합니다. 92초 동안 115 °C에서 노광 후 베이킹(PEB)을 시작으로 단일 퍼들 현상(puddle development) 공정을 수행합니다.그런 다음 100 °C에서 90초 동안 하드 베이킹을 수행한 후, 현상액을 사용하여 62번째 현상을 진행합니다. 현미경을 사용하여 레지스트 내 라인의 치수가 정확한지, 그리고 마커에 대한 오버레이가 올바른지 검사합니다. 이어서 다음 단계를 수행합니다.유도 결합 플라즈마를 이용한 염소 플라즈마 식각으로 티타늄-알루미늄 적층 구조를 식각하여 포토레지스트를 제거하십시오. 금속 피복이 완전하지 않은 경우 산소 플라즈마 스트리퍼를 사용하십시오. 포토레지스트를 제거하기 위해 nm 메틸 페론과 같은 유기 용매를 사용하십시오.CNT의 플라스마 손상을 방지하기 위해, 웨이퍼를 99% 질산에 10분 동안 담가 세척합니다. 웨이퍼의 비저항이 5 MΩ이 될 때까지 탈이온수로 헹굽니다.마지막으로, 린서 드라이어로 웨이퍼를 건조합니다. 금속화 전 CNT의 전형적인 SEM 이미지가 여기에 표시되어 있으며, 이는 이산화규소 층의 두께와 동일한 길이를 얻기 위해 성장 시간이 올바르게 설정되었는지 확인하는 데 유용합니다. 금속화 후 동일한 웨이퍼를 SEM으로 관찰한 단면도가 여기에 표시되어 있으며, 이를 통해 CNT의 정렬 상태와 밀도를 결정할 수 있습니다.또한 고해상도 SEM을 사용하여 직경을 측정하면, CNT와 금속 층 사이의 접촉 면적을 조사할 수 있습니다. 여기에 350 °C에서 성장시킨 코발트 기반 CNT의 라만 스펙트럼이 제시되어 있으며, 이를 통해 결정성을 조사하고 최고 품질의 CNT를 얻기 위한 성장 매개변수를 최적화할 수 있습니다. 4단자 프로브 구조를 사용하여 IV 측정을 수행하였습니다. IV 거동이 선형적일 때, 이는 CNT와 금속 접점 사이에 오믹 접촉이 형성되었음을 나타냅니다.번들의 저항과 치수를 통해 비저항을 계산하고, 개발 후 문헌 값과 비교할 수 있습니다. 이 기술은 마이크로전자공학 연구자들이 집적 회로 내 수직 정렬 탄소 나노튜브의 응용 가능성을 탐구할 수 있는 길을 열어주었습니다. 이 영상을 시청하고 나면, 화학 기상 증착법을 이용하여 수직 상호 연결을 위한 개구부에 수직 정렬 탄소 나노튜브를 성장시키는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다.

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Research

연구

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Engineering

공학

우리는 수직으로 정렬된 탄소 나노튜브 (CNTs) 및 조직 nanoscale 표면 텍스처와 폴리머 microstructures 생산을위한 마스터 금형 등 자신의 이용 패턴 microstructures의 제조를위한 방법을 제시. CNT 숲이 크게 자신의 패킹 밀도를 증가 및 3D 형상의 자기 지향성 형성을 가능하게 기판, 위에 용매의 응축에 의해 densified됩니다.

3D 카본 나노튜브 Microstructures의 제조, Densification 및 복제 성형

이 문서는 CVD에 의해 수직 정렬 된 탄소 나노 튜브 배열을 제조하고 이후 어닐링 또는 드라이 산화 치료를 진공 청소기하도록 노출하여 으러 속성을 조정하는 간단한 방법을 설명합니다.

탄소 나노 튜브 배열의 으러 속성을 조정을위한 트리트먼트 소둔 건식 산화, 진공

전기적 주소, 높은 종횡비 (&gt; 1000:1)의 제작은 템플릿으로 희생 알루미늄과 은색의 레이어 또는 자기 조립 단일 층을 사용하여 단일 나노 미터의 간격으로 구분하여 금속 나노 와이어가 설명되어 있습니다. 이 nanogap 구조는 nanoskiving로 알려진 첨단 리소그래피의 형태로 클린 룸 또는 사진이나 전자빔 리소그래피 공정없이 제작되어 있습니다.

Nanoskiving으로 Nanogaps을 제조

우리는 제조 장치 및 탄소 나노 튜브 기반의 고주파 바이오 센서를위한 측정 프로토콜을 설명합니다. 높은 주파수 감지 기술은 근본적인 이온 (의 Debye) 선별 효과를 완화하고 기존의 전자 바이오 센서가 실패 높은 이온 강도 솔루션을 운영 할 나노 튜브 바이오 센서 수 있습니다. 우리의 기술은 점의 배려 (POC) 생리학 관련 조건에서 작동하는 전자 바이오 센서의 고유 한 플랫폼을 제공합니다.

높은 이온 강도 솔루션에 감지하기위한 탄소 나노 튜브 고주파 나노 바이오 센서의 제작

우리는 수직으로 정렬 작은 분자 유기 나노 와이어의 초고 밀도 배열을 제조하기위한 간단한 방법을보고합니다. 이 방법은 저렴 임의의 기판에 성장 할 수있는 복잡한 heterostructured 하이브리드 나노 와이어 형상의 합성 수 있습니다. 이러한 구조는 유기 전자 공학, 광전자 공학, 화학 감지, 태양 전지 및 스핀 트로닉스의 잠재적 인 응용 프로그램이 있습니다.

임의 기판에 수직으로 정렬 작은 분자 유기 나노 와이어의 초 밀도 배열

균일한 인클로저를 실현하기 위해 두 개의 실리콘 웨이퍼를 영구적으로 접합하는 방법이 설명되어 있다. 여기에는 웨이퍼 준비, 세척, RT 본딩 및 어닐링 프로세스가 포함됩니다. 생성된 접합 웨이퍼(cells)는 인클로저 ~1%1,2의균일성을 갖는다. 그 결과 형상을 통해 제한된 액체와 가스를 측정할 수 있습니다.

실리콘 다이렉트 웨이퍼 본딩을 통한 균일한 나노스케일 캐비티 제조

주변 조건에서 병렬 구성의 유기 태양광 탠덤 장치를 제작하는 방법이 제시됩니다. 이 장치는 공기 처리된 반투명 탄소 나노튜브 공통 음극을 특징으로 합니다.

탠덤 유기 태양 전지의 이온 정문 탄소 나노 튜브의 공통 음극의 생산을 위해 주위 방법

이 종이, 흐름 보조 dielectrophoresis에 대 한 설명에 자기 조립의 나노와이어 장치. 실리콘 나노와이어 필드 효과 트랜지스터의 제조는 예를 들어 표시 됩니다.

흐름 기반 Dielectrophoresis: 고성능 솔루션 처리 나노와이어 소자의 제조에 대 한 낮은 비용 방법

문서 미래의 낮은 차원 일렉트로닉스의 개발에 대 한 표준 및 신뢰할 수 있는 제조 절차를 소개 하는 것을 목표로.

2 차원 일렉트로닉스를 조작 하는 표준 및 신뢰할 수 있는 방법

여기서는 수직으로 정렬된 탄소 나노섬유(VACNF)를 미세 가공하고, VACNF를 유연한 기판으로 전달하고, 생체 분자 및 염료 전달을 위해 식물에 경질 및 유연한 기판 모두에 VACNF를 적용하는 방법을 설명합니다.

생체분자 및 염료를 식물에 전달하기 위해 단단하거나 유연한 기판에 수직으로 정렬된 탄소 나노섬유 어레이 사용

이 기사는 고도로 조정 가능한 맞춤형 전달 설정을 기반으로 하는 수정된 건식 전달 기술을 활용하여 정밀한 비틀림 각도를 가진 고품질 그래핀 기반 모아레 초격자 장치를 제작하기 위한 최적화된 경험 기반 프로토콜을 제시합니다.

고품질 그래핀 기반 모아레 초격자 소자를 위한 최적화된 제작 절차

학습하세요 저온에서 수직 정렬된 탄소 나노튜브를 성장시키고 반도체 제조 기술을 사용하여 전기 테스트 구조를 제작하는 방법을. 이 기술은 집적 회로의 상호 연결에 응용할 수 있습니다.

반도체 기술과 호환 저온 탄소 나노 튜브 수직 상호 연결의 제작

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