Name: 다공성 및 고체 실리콘 웨이퍼의 금속 보조 전기 화학 나노 임프린팅 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-02-08T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 18 s
Description: 배우세요 금속 보조 전기 화학 나노 임프린팅 기법을 사용하여 실리콘 웨이퍼에 3D 계층적 미세구조를 제작하는 방법을. 단일 공정으로 100nm 이하 해상도를 달성하고 광학 바이오센서 및 적외선 광학 소자 개발에 활용할 수 있습니다.

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우리는 이 작품에 대한 통찰력을 위해 Keng Hsu 박사(루이빌 대학교)를 인정합니다. 일리노이 대학교 프레드릭 세이츠 연구소와 메모리암에서 직원 스콧 마클라렌; 애리조나 주립 대학의 LeRoy 아이어링 솔리드 스테이트 사이언스 센터; 비스 그로브 학자 상 아래 과학 재단 애리조나.

<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>
</ol>

우리는 공개 할 것이 없습니다.

맥-프린트 스탬프와 미리 패턴된 Si 칩(p-type, [100] 방향, 1-10 옴cmcm+)은 프로토콜의 섹션 1과 2에 따라 각각 준비되었다. 3D 계층 적 패턴을 포함하는 스탬프가있는 미리 패턴된 Si 칩의 Mac-각인은 프로토콜의 섹션 3에 따라 수행되었습니다(그림 9). 그림 9a에 도시된 바와 같이, 맥-임프린트의 다른 구성이 적용되었다: 솔리드 오 (왼쪽)와 솔리드 시, 고체 Au (중간)9다공성 시, 다공성 Au (오른쪽)20 솔리드 시. 반응물질의 확산은 제1의 경우에 차단되어, 기존의 MACE 공정에서 동일한 문제와 상관관계가 있는 각인된 Si의 비지역화된 에칭 및 부분 다공증으로 이어졌다22,23<sup class="xref"...

반도체의 3차원 마이크로 및 나노스케일 패터닝 및 텍스처화는 광전자1,2, 포토닉스3, 반사방지표면4, 초소수성 및 자체 세척 표면5,6등 다양한 분야에서 다양한 응용 제품을 가능하게 한다. 프로토타이핑 및 대량 생산 3D 및 계층 적 패턴은 20 nm 이하 해상도의 소프트 리소그래피 및 나노 임프린팅 리소그래피를 통해 폴리머 필름에 성공적으로 수행되었습니다. 그러나, 이러한 3D 중합패턴을 Si로 이송하려면 반응성 이온 에칭 시 마스크 패턴의 에칭 선택성이 필요하며, 따라서 종횡비를 제한하고, 가리비 효과로 인한 형상 왜곡 및 표면 거칠기를 유도한다7,8.
Mac-Imprint라는 새로운 방법은 다공성9 및 솔리드 시 웨이퍼10,11뿐만 아니라 솔리드 GaAs 웨이퍼12,13,14의 병렬 및 직접 패터닝을 위해 달성되었습니다. Mac-각인은 HF와 산화제로 구성된 에칭 솔루션(ES)의 존재 시 3D 기능을 보유한 기판과 고귀한 금속 코팅 스탬프(예: Si Mac-각인의 경우 H2O2)의 접촉을 필요로 하는 접촉 기반 습식 에칭 기술이다. 에칭 하는 동안, 두 개의 반응이 동시에 발생 15,16: 음극 반응 (즉, H2O2 고귀한 금속에서 감소, 양전하 캐리어 [구멍]이 생성 되 고 이후 Si17에 주입 하는 동안) 그리고 무음 반응 (즉, 시 용해, 구멍이 소비 되는 동안). 충분한 시간 이후에 스탬프의 3D 기능이 Si 웨이퍼에 새겨져 있습니다. Mac-각인은 높은 처리량, 롤투 플레이트 및 롤투롤 플랫폼, 비정질, 모노 및 다결정 시 및 III-V 반도체와 같은 기존의 리소그래피 방법에 비해 많은 장점을 가지고 있습니다. Mac-각인 스탬프를 여러 번 다시 사용할 수 있습니다. 또한 이 방법은 현대 직접 쓰기 방법과 호환되는 20nm 이하 의에칭 해상도를 제공할 수 있습니다.
높은 충실도 각인을 달성하는 열쇠는 에칭 전면 (즉, 촉매와 기판 사이의 접촉 인터페이스)에 확산 경로입니다. 아제레도 등의 작업은 먼저 다 공성 시 네트워크를 통해 ES 확산이 활성화된다는 것을 입증했다. Torralba et al.18은, 고체 시 맥-각인을 실현하기 위해 ES 확산이 다공성 촉매를 통해 가능하게 된다는 것을 보고했다. Bastide et al.19 및 Sharstniou et al.20 은 ES 확산에 대한 촉매 다공성 영향을 더욱 조사했다. 따라서 Mac-각인의 개념은 뚜렷한 확산 경로를 가진 세 가지 구성으로 테스트되었습니다.
첫 번째 구성에서 촉매 및 기판은 고체이며 초기 확산 경로를 제공하지 않습니다. 반응성 확산의 부족은 촉매-Si 인터페이스의 가장자리 주위기판에 다공성 Si의 층을 형성하는 각각 중 이차 반응으로 이차 반응으로 이어집니다. 반응제는 이후에 고갈되고 반응이 멈추어 스탬프와 기판 사이에 눈에 띄는 패턴 전달 충실도가 없습니다. 제2 및 제3 구성에서 확산 경로는 기판(즉, 다공성 Si) 또는 촉매(즉, 다공성 금)에 도입된 다공성 네트워크를 통해 활성화되며 높은 패턴 전달 정확도를 달성한다. 따라서 다공성 물질을 통한 대량 수송 은 접촉 인터페이스9,18,19,20을 벗어나 반응물 및 반응 제품의 확산을 가능하게 하는 데 중요한 역할을 한다. 세 가지 구성의 회로도가 도 1에 표시됩니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61040/61040fig1.jpg"> 그림 1: Mac-임프린트 구성의 회로도. 이 그림은 기판(즉, 케이스 II: 다공성 시) 또는 스탬프(즉, 케이스 III: 다공성 금으로 만들어진 촉매 박막)을 통해 반응종의 확산을 가능하게 하는 다공성 물질의 역할을 강조한다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61040/61040fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
이 문서에서Mac-각인 프로세스는 Mac-각인 자체와 함께 스탬프 준비 및 기판 전처리를 포함하여 철저히 논의됩니다. 프로토콜 내의 기판 전처리 섹션에는 드라이 에칭 및 기판 양극산화를 가진 Si 웨이퍼 세척 및 Si 웨이퍼 패터닝(선택 사항)이 포함됩니다. 또한, 스탬프 준비 섹션은 여러 절차로 세분화된다: 1) PDMS 복제 성형Si 마스터 몰드; 2) PDMS 패턴을 전송하기 위해 포토 레지스트 층의 UV 나노 임프린팅; 및 3) 마그네론 스퍼터링을 통한 촉매층 증착이 그 뒤를 이어 탈합금(선택 사항)이 뒤따랐다. 마지막으로 Mac-각인 섹션에서 Mac-각인 결과(예: Si 표면 3D 계층 적 패터닝)와 함께 Mac-Imprint 설정이 표시됩니다.

<table><tbody><tr><td>아세톤, >99.5%, ACS 시약</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>67-64-1</td><td>주의, 화학</td></tr><tr><td>불화암모늄, >98%, ACS 등급</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>12125-01-8</td><td>주의, 유해</td></tr><tr><td>수산화암모늄 용액, 28-30%, ACS 시약</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>1336-21-6</td><td>주의, 유해</td></tr><tr><td>AZ 400K 현상액</td><td>미화학 AZ</td><td>400K</td><td>주의, 화학</td></tr><tr><td>BenchMark 800 에칭</td><td>Axic</td><td>BenchMark 800</td><td>반응성 이온 에칭</td></tr><tr><td>크롬 타겟, 2" x 0.125", 99.95% 순도</td><td>ACI 합금</td><td>ADM0913</td><td>마그네트론 스퍼터 크롬 타겟</td></tr><tr><td>CTF 12</td><td>Carbolite Gero</td><td>C12075-700-208SN</td><td>관상로</td></tr><tr><td>데시케이터</td><td>Fisher scientific Chemglass 생명 과학</td><td>CG122611</td><td>데시케이터</td></tr><tr><td>F6T5/BLB</td><td>Eiko</td><td>F6T5/BLB 6W</td><td>UV 전구</td></tr><tr><td>골드 타겟, 2" x 0.125", 99.99% 순도</td><td>ACI 합금</td><td>N/A</td><td>마그네트론 스퍼터 골드 타겟</td></tr><tr><td>핫플레이트 KW-4AH</td><td>Chemat Technology</td><td>KW-4AH</td><td>균일한 온도 프로파일의 수평 핫플레이트</td></tr><tr><td>불산, 48%, ACS 시약</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>7664-39-3</td><td>주의, 극도로 위험합니다</td>.</tr><tr><td>과산화수소, 30%, ACS 시약</td><td>Fisher Chemical</td><td>7722-84-1</td><td>주의, 유해</td></tr><tr><td>이소프로필 알코올, >99.5%, ACS 시약</td><td>LabChem</td><td>67-63-0</td><td>주의, 화학</td></tr><tr><td>MLP-50</td><td>변환기 기법</td><td>MLP-50</td><td>로드셀</td></tr><tr><td>질산, 70%, ACS 등급</td><td>SAFC</td><td>7697-37-2</td><td>주의, 유해</td></tr><tr><td>NSC-3000</td><td>Nano-master</td><td>NSC-3000</td><td>마그네트론 스퍼터</td></tr><tr><td>수산화칼륨, 45%, 인증된</td><td>피셔 케미컬</td><td>1310-58-3</td><td>주의, 케미컬</td></tr><tr><td>로커 800 진공 펌프, 110V/60Hz</td><td>로커</td><td>1240043</td><td>오일프리 진공 펌프</td></tr><tr><td>실리콘 마스터 몰</td>드 <td>NILT</td><td>SMLA_V1</td><td>패턴이 있는 실리콘</td></tr><tr><td>칩 실리콘 웨이퍼, 프라임 그레이드</td><td>대학 웨이퍼</td><td>783</td><td>Si 웨이퍼</td></tr><tr><td>실버 타겟, 2 "x 0.125", 99.99 %</td><td>순도 ACI 합금</td><td>HER2318</td><td>마그네트론 스퍼터 실버 타겟</td></tr><tr><td>SP-300</td><td>BioLogic</td><td>SP-300</td><td>Potentiostat</td></tr><tr><td>SPIN 150i</td><td>Spincoating</td><td>SPIN 150i</td><td>스핀 코터</td></tr><tr><td>SPR 200-7.0 포지티브 포토 레지스트</td><td>Microchem</td><td>SPR 220-7.0</td><td>주의, 화학</td></tr><tr><td>교반 핫플레이트</td><td>Thermo scientific Cimarec+</td><td>SP88857100</td><td>범용 핫플레이트</td></tr><tr><td>SU-8 2015 네거티브 포토레지스트</td><td>Microchem</td><td>SU-8 2015</td><td>주의, 화학</td></tr><tr><td>SYLGARD 184 실리콘 엘라스토머 키트</td><td>DOW</td><td>4019862</td><td>주의, 화학</td></tr><tr><td>물질 T-LSR150B</td><td>Zaber Technologies</td><td>T-LSR150B-KT04U</td><td>전동 선형 스테이지</td></tr><tr><td>트리클로로(1H,1H,2H, 2H-퍼플루오로옥틸)실란(PFOCS), 97%</td><td>시그마-알드리치</td><td>78560-45-9</td><td>주의, 위험</td></tr></tbody></table>

다공성 및 고체 실리콘 웨이퍼의 금속 보조 전기 화학 나노 임프린팅

Metal-Assisted Electrochemical Nanoimprinting of Porous and Solid Silicon Wafers

금속 보조 전기화학적 각인(Mac-Imprint)은 금속 보조 화학 에칭(MACE)과 나노임프린트 리소그래피의 조합으로 단결정군 IV(예를 들어, 시)와 III-V(예: GaAs) 반도체에서 직접 패터닝할 수 있는 3D 마이크로 및 나노스케일 피처링이 가능합니다. 이 과정에서, 고귀한 금속 촉매로 코팅된 재사용 가능한 스탬프는 금속-반도체 접촉 인터페이스에서 시의 선택적 에칭을 유도하는 수중불산(HF) 및 과산화수소(H2O2) 혼합물의 존재에서 시 웨이퍼와 접촉하게 된다. 이 프로토콜에서, 우리는 두 개의 Mac-각인 구성에 적용되는 스탬프 및 기판 준비 방법에 대해 논의합니다: (1) 고체 촉매를 가진 다공성 시 맥-각인; 및 (2) 다공성 촉매가 있는 솔리드 시 맥-각인. 이 프로세스는 높은 처리량이며 20nm 이하 해상도로 센티미터 규모의 병렬 패터닝이 가능합니다. 또한 단일 작업에서 낮은 결함 밀도 및 넓은 영역 패터닝을 제공하고 깊은 반응성 이온 에칭 (DRIE)과 같은 건조 에칭의 필요성을 우회합니다.

스캐닝 전자 현미경(SEM) 이미지, 광학 현미경 스캔(도 9), 및 원자력 현미경 검사(그림 10)는 Mac-각인 스탬프 및 각인된 시 표면의 형태학적 특성을 연구하기 위해 수득되었다. 각인된 솔리드 Si의 단면 프로파일은 사용된 다공성 Au 스탬프(도 10)와 비교하였다. Mac-Imprint 동안 패턴 전송 충실도 및 다공성 Si 생성은 실험성공을 분석하는 두 가지 주요 기준이었습니다. Mac-각인 스탬프 패턴이 Si로 정확하게 전송되고 Mac-각인 중에 다공성 Si가 생성되지 않으면 Mac-각인이 성공한 것으로 간주되었습니다. 최적 실험의 결과(즉, Mac-각인 중 다공성 시 생성과 함께 패턴 전달 충실도의 부족)은 도 9a</strong...

고체 및 다공성 실리콘 웨이퍼에 20nm 모양 정확도를 가진 3D 마이크로 스케일 피처의 금속 보조 화학 적 각인을 위한 프로토콜이 제시됩니다.

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

당사의 프로토콜은 메타표면 기반 마이크로광학 요소 및 도파관 기술의 설계를 가능하게 하는 3차원 계층적 미세 구조의 생성을 가능하게 하는 실리콘에 대한 새로운 패터닝 방법을 제공합니다. 이 프로토콜을 사용하면 폴리머 및 하드 몰드에서 단결정 및 다공성 실리콘 웨이퍼로 3D 구조를 단일 단계로 복제할 수 있습니다. 그리고 동시에, 세 방향 모두에 하위 100 나노 미터 해상도를 제공합니다.다공성 실리콘과 실리콘 자체는 광학 바이오 센서 및 적외선 광학 장치를 제조하기위한 훌륭한 재료입니다. 그러나 이 기술은 III-V 반도체 그룹으로 확대될 것으로 기대하고 있습니다. 기판 팁과 기울기 정렬스탬프는 균일한 Mac 각인에 매우 중요합니다.이 프로토콜에 따라 기판과 접촉하는 동안 홀더에 스탬프를 장착하여 정렬을 수행할 수 있습니다. Mac-각인에 대한 스탬프를 준비하려면 먼저 프로토콜에 설명된 단계에 따라 RCA-1 솔루션을 사용하여 실리콘 마스터 몰드를 청소한 다음 깨끗한 실리콘 마스터 몰드를 데시케이터 내부의 플라스틱 페트리 접시에 넣습니다. 플라스틱 파이펫을 사용하여 플라스틱 계량 보트에 PFOCS 몇 방울을 추가하고 마스터 몰드가있는 접시 옆에 계량 보트를 놓습니다.진공 펌프를 켜고 건조기 밸브를 열고 30분 동안 진공을 적용합니다. 진공이 적용되는 동안 유리 주걱을 사용하여 실리콘 엘라스토머 키트에서 10 대 1 비율로 10 대 15 분 동안 베이스 및 경화제를 혼합하십시오. 건조의 끝에서, 실리콘 마스터 금형 아래에서 건조기와 스페이서에서 계량 보트를 제거한 다음 신중하게 새로 준비 된 PDMS의 2 ~ 3 밀리미터 층으로 마스터 금형을 덮습니다.건조기 밸브를 연 후 PDMS를 탈가스하려면 20분 간 또는 거품이 사라질 때까지 진공을 적용하십시오. 두 번째 탈수 기간이 끝나면 접시를 섭씨 80도 의 핫 플레이트로 옮기습니다. 2시간 후, 메스를 사용하여 플라스틱 페트리 접시 내부의 경화 PDMS 가장자리를 다듬고 핀셋을 사용하여 실리콘 마스터 금형에서 PDMS 금형을 조심스럽게 제거합니다.광저항 UV 나노임프린팅의 경우, 서기관을 사용하여 실리콘 웨이퍼에서 2.5% 2.5센티미터 실리콘 칩을 클리브하고 프로토콜에 설명된 단계에 따라 RCA-1 용액을 사용하여 청소한 다음 스핀 코터의 진공 척에 깨끗한 칩을 놓습니다. 칩에 20 마이크로미터 두께의 포토레지스트층을 적용하고 VAC ON을 눌러 시스템에 진공을 적용하도록 지시된 바와 같이 스핀 코팅 파라미터를 설정합니다. SU-8 2015 의 1.5 밀리리터를 칩 중앙에 넣고 스핀 코터 뚜껑을 닫습니다.그런 다음 시작을 눌러 스핀을 시작합니다. 스핀이 끝나면 VAC OFF를 눌러 진공을 끄고 핀셋을 사용하여 포토레지스트 코팅 칩을 제거합니다. PDMS 금형을 포토레지스트 코팅 실리콘 칩 패턴 측면에 조심스럽게 놓고 금형을 칩에 수동으로 누릅니다.PDMS 위에 UV 투명 유리 플레이트를 배치하여 1평방센티미터당 15그램의 압력을 금형 및 칩에 적용하고 2시간 동안 6와트의 UV 라이트로 설정을 노출시킵니다. 조사 기간이 끝나면 핀셋을 사용하여 경화 된 포토 레지스트 패턴의 방향과 평행방향으로 칩에서 금형을 천천히 제거하십시오. 250나노미터 두께의 금/은 합금 층을 칩에 증착하려면 먼저 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 20나노미터 두께의 크롬과 50나노미터 두께의 금층을 증착한다.다음으로 GUN 1 OPEN을 클릭하여 금색과 실버 건셔터를 엽니다. 처리 시간을 16.5분으로 설정하고 DC 설정 점을 58로 설정하고 RF 세트 점을 150으로 설정합니다. 회전을 클릭하고 아르곤 유속속도를 분당 50표준 입방센티미터로 설정합니다.아르곤, DC 공급 및 RF 공급을 클릭합니다. 신호 고원이면 아르곤 컨트롤을 5로 설정합니다. 0 두께로 시작을 클릭하여 결정 두께 모니터를 시작하고 두께를 각각 찢습니다.시간 중지된 프로세스를 클릭하여 시간 제어 프로세스를 시작하고 PLATEN SHUTTER 솔리드를 클릭하여 플레이트 셔터를 엽니다. 두께0을 다시 클릭합니다. 스퍼터링이 끝나면 솔리드를 클릭하여 고체를 클릭하여 고체셔를 닫고 프레스를 눌러 벤트를 눌러 자석 스퍼터 챔버를 배출합니다.실버/골드 합금 코팅 맥 임프린트 스탬프를 탈합금하려면 먼저 탈이온화 된 물과 질산을 유리 비커에 일대일 비율로 혼합하고 비커를 교반 핫 플레이트에 놓습니다. 천포PTFE 샘플 홀더를 혼합물에 담그고 분당 100 회전에서 일정한 교반으로 최대 65도의 용액을 가열합니다. 용액이 목표 온도에 도달하면 패턴 골드/실버 합금 코팅 맥 프린트 스탬프를 홀더에 2~20분 간 배치합니다.탈 합금 후, 1 분 동안 실온 deionized 물에 맥 각인 스탬프를 담금. 기판 정렬스탬프를 수행하려면 전기 화학 전지의 실리콘 칩 위에 스탬프를 놓고 스탬프 뒷면에 SU-8방울을 추가합니다. PTFE 막대를 SU-8과 접촉하여 2시간 동안 UV 빛 아래의 건조한 조건에서 치료하십시오.접촉은 홈 위치에서 약 86 밀리미터입니다. Mac-각인 작업을 수행하기 위해 프로토콜에 설명된 단계에 따라 RCA 솔루션을 사용하여 패턴을 두은 실리콘 칩을 세척한 다음 전기 화학 전지의 중앙에 배치하고 Mac-각인 스탬프가 있는 PTFE 막대 아래에 셀을 배치합니다. PTFE 비커 내부에 17 대 1 비율로 하이드로플루오산과 과산화수소의 에칭 솔루션을 혼합합니다.5분 후 플라스틱 파이펫을 사용하여 전기 화학 적 세포에 에칭 솔루션을 추가하십시오. 패턴 칩과 접촉하여 Mac-각인 스탬프를 배치하려면 스탬프를 약 86밀리미터 아래로 가져온 다음 원하는 접촉력을 달성하기 위해 접촉 위치에서 약 300에서 1, 000 마이크로미터로 스탬프를 아래로 이동합니다. 홈을 클릭하기 전에 1~30분 동안 칩과 접촉하여 Mac 각인 스탬프를 유지하여 막대를 홈 위치로 반환합니다.파이펫을 사용하여 세포에서 에칭 용액을 조심스럽게 흡인하고 각인 된 실리콘 칩을 이소프로필 알코올 및 탈온 화 물로 헹구세요. 그런 다음 깨끗한 건조한 공기로 칩을 건조시다. 스캐닝 전자 현미경 이미지는 금 코팅 된 Mac 각인 스탬프와 그로 인한 각인 된 실리콘 표면의 형태학적 특성을 연구하기 위해 얻을 수 있습니다.본 대표적인 분석에서, 원자력 스캔에 의해 얻어진 각인된 고체 실리콘의 단면 프로파일은 사용된 다공성 골드 스탬프의 것과 비교되었다. Mac-각인 시 패턴 전송 충실도 및 다공성 실리콘 생성은 실험적 성공을 분석하는 두 가지 주요 기준이었습니다. Mac-각인은 스탬프 패턴이 실리콘으로 정확하게 전송되고 Mac-각인 중에 다공성 실리콘이 생성되지 않은 경우 성공한 것으로 간주되었습니다.여기서, 맥-각인 중에 패턴 전달 충실도 및 다공성 실리콘 생성이 발생하는 최적이 아닌 실험의 결과를 관찰할 수 있다. 실리콘의 Mac 각인은 생명을 위협하는 물질인 수력 불소산을 포함하고 안전 프로토콜을 따르고 적절한 개인 보호 장비를 착용하는 것이 가장 중요하다는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 일단 다공성 금으로 코팅 된 우표를 사용하여 대량 수송을 용이하게합니다.이 절차에 따라, 에칭 솔루션 또는 접촉력의 조성은 공정 또는 우표 내구성의 운동을 연구하기 위해 다양할 수 있다.

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Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

여기 작은 분자와 단백질과 패턴 기판의 patterning 산화물 무료 실리콘과 게르마늄 반응 유기 monolayers과 입증 작용화에 대한 간단한 방법을 설명합니다. 접근 방식은 완전히, 화학 산화로부터 표면을 보호 기능 형태를 통해 정확한 컨트롤을 제공하며, 화학적으로 차별 패턴을 준비 액세스를 제공합니다.

소프트 리소그래피 작용화 및 Patterning 산화물없는 실리콘과 게르마늄

우리는 기능 재료, 재료 스택 및 전체 장치의 저가 nanoscale 패턴을 허용 nanomoulding 기술을 설명합니다. Nanomoulding는 모든 nanoimprinting 설정에서 수행 할 수 있으며, 자료 및 증착 공정의 다양한 범위에 적용 할 수 있습니다.

기능성 재료 Nanomoulding, Nanoimprinting에 다목적 보완 패턴 복제 방법

이 프로토콜은 시험 관내에서 근육 세포의 수축력을 측정하기위한 유연한 배양 표면과 같은 실리콘 마이크로 캔틸레버의 사용을 설명한다. 셀룰러 수축 측정 기록하고, 시험 관내에서 수축력을 측정하는 비 침습적이고 확장 가능한 시스템을 제공하고, 힘의 판독 값으로 변환 할 수 외팔보 굽힘을 야기.

마이크로 실리콘 캔틸레버의 이용은 세포 수축 기능을 평가하기 위해 체외

이 논문은 미세 전자 기계 시스템 (MEMS) 구조 및 장치의 유연한 제작을위한 3D 첨가제 micromanufacturing 전략 (라고 '마이크로 벽돌')을 소개합니다. 이 접근법은 급속 열 어닐링 사용 재료 본딩 기술과 함께 마이크로 / 나노 스케일 물질의 전사 인쇄 기반 어셈블리를 포함한다.

3D 첨가제 Micromanufacturing에 대한 마이크로 벽돌

태양 전지에 플라즈몬 금속 나노 구조를 도입하는 실행 가능한 전사 인쇄 기반 방법론에 대해 설명합니다.  나노 필러 폴리 (디메틸 실록산) 스탬프를 사용하여 Ag 기반 주문 나노 디스크 어레이를 표준 수소화 미정질 Si 태양 전지와 통합하여 플라즈몬 광 트래핑으로 인해 장치 성능을 향상시켰습니다.

전송 인쇄하여 수소 첨가 미세 결정 실리콘 태양 전지에 빛 트래핑 실버 나노 구조의 통합

우리는 다수의 미세 채널에서 입자의 검출 및 사이징 다중화, 코드 분할 다중 접속 (CDMA)과 저항 펄스 센서 (RPS)를 결합하는 집적 표면 전극 네트워크와 미세 유체 플랫폼을 보여준다.

입자의 공간 추적을위한 멀티 플렉스 전자 감지와 미세 유체 플랫폼

이 보고서는 저압 진공을 사용하여 생물학 연구를 위한 세포와 기질로 미세유체 채널을 채우는 간단하고 수행하기 쉬운 기술을 설명합니다.

패터닝 단백질과 세포의 다목적 방법

전기적 보조 변형 (EAD)에 대한 전기 및 열 영향을 분리하는 것은 거시적 인 샘플을 사용하여 매우 어렵습니다. 금속 샘플 마이크로 및 나노 구조와 함께 커스텀 테스트 절차가 개발되어이 샘플에서 주울 가열 및 전위 전개없이 형성에인가 된 전류의 영향을 평가했습니다.

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우리는 효과적인 생체 외에서 그리고 vivo에서 oligonucleotide 배달 fusogenic 다공성 실리콘 나노 입자의 합성을 보여 줍니다. 다공성 실리콘 나노 껍질을 형성 하기 위하여 압출을 통해 fusogenic 지질에 의해 코팅은 핵심을 형성 하는 siRNA와 함께 로드 됩니다. 타겟팅 moiety 기능화 및 입자 특성화 포함 되어 있습니다.

합성과 기능화, Oligonucleotide 배달에 대 한 Fusogenic 다공성 실리콘 나노 입자의 특성

이 작품은 포토리소그래피와 건식 에칭을 사용하여 SiO2/Si웨이퍼에서 재진입 및 이중 재진입 프로파일로 충치 및 기둥을 달성하기 위한 미세 가공 프로토콜을 제공합니다. 그 결과 미세 질감 표면은 실리카의 본질적인 습윤성에도 불구하고 습윤 액체 하에서 공기의 견고한 장기 트랩을 특징으로하는 놀라운 액체 발압을 보여줍니다.

렌더링 SiO2/Si 표면 재진입 및 이중 재진입 구멍 또는 기둥을 포함하는 가스 를 포함하는 미세 질감을 조각하여 전지성

여기에 제시된 단계별 프로토콜은 집적 회로 미세 제조 기술을 사용하여SiO 2/Si 웨이퍼의 가스-포획 멤브레인 멤브레인(GEM)을 실현하기 위한 단계별 프로토콜입니다. 실리카-GEM이 물에 잠기면 물을 사랑하는 실리카의 조성에도 불구하고 물의 침입을 방지합니다.

녹색 담수화용 수중 SiO 2/Si/SiO2 웨이퍼에서 파생된 가스 포획 멤브레인에 대한 개념 증명

배우세요 금속 보조 전기 화학 나노 임프린팅 기법을 사용하여 실리콘 웨이퍼에 3D 계층적 미세구조를 제작하는 방법을. 단일 공정으로 100nm 이하 해상도를 달성하고 광학 바이오센서 및 적외선 광학 소자 개발에 활용할 수 있습니다.

다공성 및 고체 실리콘 웨이퍼의 금속 보조 전기 화학 나노 임프린팅

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