Atomicamente rastreável Fabrication Nanostructure

Summary

Relatamos um protocolo para combinar a metrologia atômica do Microscópio de Tunelamento de Varredura para padronização de superfície com Deposição Atômica Seletiva de Camada e Gravação de Íons Reativos. Usando um processo robusto envolvendo inúmeras exposições atmosféricas e transporte, nanoestruturas 3D com metrologia atômica são fabricadas.

Abstract

Reduzir a escala de nanoestruturas gravadas a água-forte abaixo da escala de 10 nanômetro exigirá eventualmente uma compreensão atômica da escala do processo inteiro da fabricação que está sendo usada a fim manter o controle requintado sobre o tamanho da característica e a densidade da característica. Aqui, demonstramos um método para rastrear estruturas atomicamente resolvidas e controladas desde a definição inicial do modelo até a metrologia final da nanoestrutura, abrindo um caminho para o controle atômico de cima para baixo sobre a nanofabricação. A litografia de despassivação de hidrogênio é a primeira etapa do processo de fabricação em nanoescala, seguida pela deposição de camada atômica seletiva de até 2,8 nm de titânia para fazer uma máscara de gravação em nanoescala. O contraste com o fundo é mostrado, indicando diferentes mecanismos de crescimento nos padrões desejados e no fundo passivado H. Os testes padrões são transferidos então no volume usando gravura forte reativa do íon para formar nanostructures altos de 20 nanômetro com linewidths para baixo a ~6 nanômetro. Para ilustrar as limitações desse processo, matrizes de furos e linhas são fabricadas. As várias etapas do processo de nanofabricação são realizadas em locais diferentes, portanto, a integração do processo é discutida. Questões relacionadas são discutidas, incluindo o uso de marcas fiduciais para encontrar nanoestruturas em uma amostra macroscópica e proteger a superfície de Si (100) -H com padrão quimicamente reativo contra a degradação devido à exposição atmosférica.

Introduction

Como a nanotecnologia se torna mais importante em uma ampla variedade de arenas, entendendo as estruturas sendo formado ganha importância, especialmente em domínios da litografia e eletrônica. Para enfatizar a importância da metrologia em nanoescala, especificamente em escalas inferiores a 10 nm, deve salientar-se que uma variação em termos de tamanho de apenas 1 nm indica uma variação fracionária, pelo menos, 10%. Essa variação pode ter implicações significativas para o desempenho do dispositivo e de caráter material de ^{1,2 -. 4} Utilizando métodos de síntese, características individuais muito precisamente formados, tais como pontos quânticos ou outras mol....

Protocol

1. Ex-Situ Preparação de Amostras

1. Prepare fichas
   1. Projete máscara etch apropriado para colocar identificar marcadores no Si (100) wafer. Usando litografia óptica padrão e RIE, gravar uma grade de linhas como pontos de referência para a bolacha a partir do qual serão colhidas amostras MCT. As linhas deve ser de 10 m de largura, profundidade de 1 um, e no campo de 500 um. Após o ataque, faixa restante photoresist de amostra.
      Nota: Os pontos de referência devem ser identificáveis ​​in-situ para a localização da ponta na amostra, bem como na AFM e SEM durante metrologia.
   2. Proteger a superfície da bolacha aplicando ader....

Results

Nos casos descritos aqui, HDL é realizada utilizando multi-modo de litografia. ²⁴ No modo FE, realizada com 8 V viés da amostra, 1 nA, e 0,2 mC / cm (equivalente a 50 nm / seg velocidade de ponta), a ponta se move sobre a superfície paralela ou perpendicular à estrutura de Si, a produção de linhas de despassivação. Enquanto este LineShape é muito dependente da ponta, no caso aqui, a porção completamente depassivated das linhas era de aproximadamente 6 nm de largura, com as caudas de despassivação parcial que .......

Discussion

Execução de metrologia nas nanoestruturas descritos acima requer a capacidade de construir uma ponte sobre o posicionamento da ponta durante HDL e padrão local usando outras ferramentas, como AFM e SEM. Em contraste com outras ferramentas de modelação bem desenvolvidas com posição alta-resolução de codificação, tal como a litografia por feixe de elétrons, a HDL realizadas aqui foi realizada com um STM sem posicionamento grosseiro bem controladas, de modo que foram utilizados protocolos de identificação de posição adicio.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Si Wafer	VA Semicondutor		Tipo P (Boro) Si< 100> ± 2 graus, 280 mm ± 25 mm de espessura, 0.01-0.02 ohm-cm
Ta foil	Alfa Aesar	335	0.025  mm (0,001  em) espesso, 99,997% (base de metais)
Metanol	Alfa Aesar	19393	Grau de Semicondutor, 99,9%
2-Propanol	Alfa Aesar	19397	Grau de Semicondutor, 99,5%
Acetona	Alfa Aesar	19392	Grau de Semicondutor, 99,5%
Argônio	Praxair		Pureza ultra alta (grau 5,0)
Água deionizada	Millipore	Sistema de purificação de água Milli-Q	>18 MW de água resistente produzida sob demanda.
TiCl4	Sigma Aldrigh	254312	≥ 99,995% de base de metais traços
O2	Matheson	G2182101	Grau de Pesquisa
SF6	Matheson	G2658922	Pureza ultra alta (grau 4,7)
Blue Medium Tack Roll	Semiconductor Equipment Corporation	18074	Espessura 75 μ m / 0,003"   Comprimento 200 m / 660'