सिंगल गण मन nanowire उपकरणों के लिए संपर्क इंटरफेस का विश्लेषण

Summary

एक तकनीक संपर्क / सब्सट्रेट और एक गण मन nanowire उपकरणों के संपर्क / उत्तर इंटरफेस की परीक्षा और लक्षण वर्णन के लिए अनुमति देने के लिए उनके सब्सट्रेट से नी / ए.यू. संपर्क धातु फिल्मों को हटा विकसित किया गया था.

Abstract

₂ Sio पर गढ़े एकल गण मन nanowire (पश्चिम) उपकरणों की वजह से संपर्क / ₂ Sio इंटरफेस में शून्य गठन की घटना के लिए annealing के बाद एक मजबूत गिरावट प्रदर्शन कर सकते हैं. इस शून्य गठन खुर और प्रतिरोध को बढ़ाने या पश्चिम डिवाइस की एक पूर्ण विफलता का कारण बन सकता है, जो धातु फिल्म के delamination पैदा कर सकता है. शून्य गठन के साथ जुड़े मुद्दों का समाधान करने के लिए, एक तकनीक संपर्क / सब्सट्रेट और एक गण मन उत्तर उपकरणों के संपर्क / उत्तर इंटरफेस की परीक्षा और लक्षण वर्णन के लिए अनुमति देने के लिए substrates से नी / ए.यू. संपर्क धातु फिल्मों को हटा विकसित किया गया था. इस प्रक्रिया सब्सट्रेट और NWS के लिए संपर्क फिल्मों के आसंजन की डिग्री निर्धारित करता है और सब्सट्रेट और nanowires के साथ संपर्क इंटरफेस की आकृति विज्ञान और संरचना के लक्षण वर्णन के लिए अनुमति देता है. इस तकनीक को भी उत्तर निलंबन एक से बनी हुई है कि अवशिष्ट संदूषण की राशि का आकलन करने के लिए उपयोगी हैND पूर्व धातु बयान करने के लिए _NW-2 Sio सतह पर photolithographic प्रक्रियाओं से. इस प्रक्रिया की विस्तृत कदम एक Sio ₂ सब्सट्रेट पर मिलीग्राम डाल दिया गया गण मन NWS को annealed नी / Au संपर्कों को हटाने के लिए प्रस्तुत कर रहे हैं.

Introduction

एकल एनडब्ल्यू उपकरणों एक इन्सुलेट सब्सट्रेट पर एक एनडब्ल्यू निलंबन dispersing और बेतरतीब ढंग से गठित दो टर्मिनल उपकरणों में जो परिणाम पारंपरिक photolithography और धातु बयान, के माध्यम से सब्सट्रेट पर संपर्क पैड बनाने से बनते हैं. एक सी वफ़र पर एक मोटी Sio ₂ फिल्म को आम तौर पर एक इन्सुलेट सब्सट्रेट ^1,2 के रूप में प्रयोग किया जाता है. एक ₂ Sio सतह पर जमा धातुओं के लिए, गर्मी उपचार से उत्पन्न एक आम समस्या धातु / ₂ Sio इंटरफेस में शून्य गठन की घटना है. खुर और धातु फिल्म के delamination के अलावा, इस शून्य गठन नकारात्मक संपर्क क्षेत्र की कमी की वजह से प्रतिरोध में वृद्धि से डिवाइस के प्रदर्शन को प्रभावित कर सकते हैं. _2/2 हे वायुमंडल में N ऑक्सीकरण नी / Au संपर्कों पी गण मन ^3-7 के लिए लागू प्रबल संपर्क योजना हैं. एक ₂ एन / ओ ₂ में गर्मी उपचार के दौरान, नी एनआईओ और Au को नीचे diffuses के लिए फार्म सतह को diffusesसब्सट्रेट सतह.

इस काम में, संपर्क / उत्तर और संपर्क / ₂ Sio इंटरफेस पर अत्यधिक शून्य गठन ₂ Sio ⁸ पर NWS को नी / Au संपर्कों की annealing दौरान होते दिखाया गया था. annealed नी / ए.यू. फिल्म की सतह आकारिकी, तथापि, voids का अस्तित्व है या जो शून्य गठन हो गई है करने के लिए डिग्री के संकेत नहीं है. इस समस्या का समाधान करने के लिए, हम सब्सट्रेट और NWS के साथ संपर्क के इंटरफेस का विश्लेषण करने के क्रम में ₂ Sio / सी substrates से नी / Au संपर्कों और गण मन NWS को हटाने के लिए एक तकनीक विकसित की है. इस तकनीक सब्सट्रेट करने के लिए गरीब आसंजन गया है कि किसी भी संपर्क संरचना को दूर करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. उन में एम्बेडेड गण मन NWS साथ नी / ए.यू. फिल्मों कार्बन टेप के साथ ₂ Sio सब्सट्रेट से हटा रहे हैं. कार्बन टेप कई अन्य उपकरणों के साथ स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) के उपयोग द्वारा लक्षण वर्णन के लिए माउंट एक मानक पिन का पालन किया है. फैब के लिए विस्तृत कार्यविधिएकल गण मन एनडब्ल्यू उपकरणों और उनके संपर्क इंटरफ़ेस आकृति विज्ञान के विश्लेषण के rication वर्णित हैं.

Protocol

इन प्रयोगों में इस्तेमाल गण मन NWS सी (111) substrates ⁹ पर उत्प्रेरक मुक्त आणविक बीम Epitaxy (एम बी इ) द्वारा बड़े हो रहे थे. के रूप में विकसित NWS साथ सब्सट्रेट से उत्तर निलंबन की तैयारी के लिए सामान्य प्रक्रिया चित्रा 1 में सचित्र है.

1. Nanowire निलंबन की तैयारी

1. सब्सट्रेट के रूप में विकसित NWS के एक छोटे (<5 मिमी एक्स 5 मिमी) टुकड़ा फोड़ना.
2. Isopropanol के बारे में 1 मिलीलीटर (आईपीए) के साथ एक छोटा सा छाया हुआ शीशी भरें.
3. सब्सट्रेट से NWS को दूर करने के क्रम में के बारे में 30 सेकंड के लिए टोपी और sonicate बंद, शीशी में cleaved टुकड़ा रखें. एक बार तैयार, एनडब्ल्यू निलंबन समय की एक विस्तारित अवधि के लिए व्यवहार्य रहता है.

2. सब्सट्रेट तैयारी

इस्तेमाल किया substrates (ρ ~ 0.001-0.005 Ω सेमी) 3 इंच सी दोनों पक्षों पर thermally देसी Sio ₂ की 200 एनएम के साथ वेफर्स भारी डाल दिया गया कर रहे हैं.

1. हाथी हैंसिलिकॉन सब्सट्रेट करने के लिए ctrical संपर्क वांछित है, निम्न स्थितियों के लिए, हे ₂ प्रवाह = 20 sccm, स्विस फ्रैंक ₃ प्रवाह = 50 sccm, -240 वी पूर्वाग्रह, 120 डब्ल्यू के साथ एक क्षेत्रीय शिक्षा संस्थान नक़्क़ाश का उपयोग वेफर के पिछवाड़े से ऑक्साइड बंद खोदना 20 मिनट. यह कदम भी इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के दौरान नमूना के चार्ज से बचने में मदद करता है.
2. ऑक्साइड खोदना करने के बाद, यह 5 मिनट के लिए एसीटोन का ~ 100 मिलीलीटर के साथ एक 1000 मिलीलीटर बीकर में एक तिपाई धारक का उपयोग कर नीचे चेहरा submersing द्वारा साफ वेफर.
3. एसीटोन से वेफर निकालें और तुरंत विलायक बर्बादी के लिए उपयोग किया जाएगा जो एक खाली 1000 मिलीलीटर बीकर, अधिक आईपीए की धार बोतल का उपयोग कर वेफर के दोनों पक्षों से कुल्ला.
4. आईपीए का उपयोग कर कदम 2 दोहराएँ.
5. विलायक बेकार बीकर से अधिक विआयनीकृत एच ₂ ओ के साथ वेफर rinsing चरण 3 दोहराएँ.
6. विआयनीकृत एच ₂ ओ का उपयोग चरण 2 दोहराएँ
7. संकुचित ड्राई एन ₂ का उपयोग कर वेफर सूखी उड़ा.

3. Nanowire प्रकीर्णन

1. डब्ल्यू साफ फोड़नाafer में 4 बराबर तिमाहियों. प्रत्येक तिमाही 3 संपर्क पैटर्न आंकड़े 2A और बी में दिखाया सामान्य क्षेत्रों में इस पर जमा करना होगा.
2. पूर्व निलंबन में एक समान उत्तर एकाग्रता प्राप्त करने के क्रम में वितरण करने के लिए उत्तर निलंबन की शीशी Sonicate.
3. वांछित बूंद आकार (3-30 μl) को micropipette सेट और शीशी से उत्तर निलंबन आकर्षित.
4. प्रसार के लिए उपयोग किया जाएगा जो सब्सट्रेट टुकड़ा (¼ वेफर) ले लो और उत्तर निलंबन किनारों को दूर विस्थापित नहीं करता है तो यह स्तर है कि यह सुनिश्चित करें.
5. संपर्क पैटर्न जमा किया जाएगा जहां सामान्य क्षेत्र में सी सब्सट्रेट (ऑक्सीकरण) सामने की सतह पर उत्तर निलंबन बांटना. अगर वांछित, पिछले बूंद से विलायक के बाद ही क्षेत्र में पश्चिम निलंबन की जमा अतिरिक्त बूँदें पूरी तरह से हवा हो गया है.
6. किसी संपर्क के पैटर्न होगा जहां अन्य 2 क्षेत्रों के लिए 3.4 कदम दोहराएँ. अधिक से पश्चिम निलंबन के बग़ैर न करेंपार संक्रमण से बचने के लिए एक एकल सब्सट्रेट टुकड़ा (¼ वेफर) पर 1 विकास रन से. सब्सट्रेट एनडब्ल्यू निलंबन के प्रसार आंकड़े -2 सी और डी में सचित्र है.
7. उत्तर निलंबन की अंतिम बूंद हवा हो गया है के बाद, एक तिपाई धारक में नमूना चेहरा नीचे डाल दिया और धीरे अवांछित अशुद्धियों को दूर करने के लिए एसीटोन और isopropanol के लगातार स्नान में डुबकी. विआयनीकृत एच ₂ ओ में कुल्ला, और एन ₂ में शुष्क झटका. धार बोतलों का उपयोग करें या सतह से NWS से अधिक हटाने से बचने के लिए इस सफाई की प्रक्रिया के दौरान विलायक sonicate मत करो.

4. संपर्क पैटर्न के Photolithography

~ 20 डिग्री सेल्सियस और ~ 40% सापेक्ष आर्द्रता के परिवेश की स्थिति के साथ एक साफ कमरे में संपर्क पैटर्न बनाने के लिए मानक photolithographic तकनीक का प्रयोग करें. मुखौटा aligner तीव्रता (4.6 कदम), जोखिम समय (कदम 4.8) और समय (कदम 4.9) विकसित उपकरणों पर निर्भर एक हो जाएगाएन डी के बारे में 0.5 माइक्रोन से काटकर एक लिफ्ट बंद का विरोध (LOR) के साथ अधिकतम पैटर्न परिभाषा निर्माण करने के लिए समायोजित किया जाना चाहिए.

1. स्पिन लिफ्ट बंद 45 सेकंड के लिए (2) 2000 rpm 10 सेकंड के लिए (1) 300 rpm के एक दो कदम नुस्खा का उपयोग नमूना पर विरोध.
2. 150-170 डिग्री सेल्सियस पर 5 मिनट के लिए गरम करने के लिए एक गर्म थाली पर नमूना रखें
3. नमूना निकालें और 30 सेकंड के लिए शांत करने के लिए अनुमति देते हैं और फिर (2) 45 सेकंड के लिए 5000 rpm पर 3 सेकंड के लिए (1) 1000 rpm के एक दो कदम नुस्खा का उपयोग photoresist पर स्पिन.
4. 115 डिग्री सेल्सियस पर 1 मिनट के लिए गरम करने के लिए एक गर्म थाली पर नमूना रखें
5. नमूना 1 मिनट के लिए शांत करने के लिए अनुमति दें.
6. 1.90 मेगावाट / ² सेमी ~ की एक प्रकाश की तीव्रता को मुखौटा aligner जांचना.
7. स्थापित संपर्क पैटर्न के लिए उचित नकाब के साथ, मुखौटा aligner नमूना में लोड.
8. नकाब के साथ संपर्क में नमूना लाने के लिए और 24 सेकंड के लिए नमूना बेनकाब.
9. 21 सेकंड के लिए डेवलपर की एक बीकर में नमूना घूमता द्वारा photoresist का विकास करना.
10. विआयनीकृत एच ₂ ओ के साथ कुल्ला और डब्ल्यू शुष्क झटकाith ₂ एन.

5. पिछले धातु बयान को Pretreatment नमूना

एच ₂ हे स्नान: पिछले धातु बयान के लिए इलेक्ट्रॉन बीम बाष्पीकरण में नमूने लोड करने के लिए, नमूनों वेफर एक यूवी ओजोन उपचार और एक एचसीएल दे.

1. 80 sccm की एक अति उच्च शुद्धता ओ ₂ प्रवाह की दर के साथ 10 मिनट के लिए यूवी ओजोन जनरेटर में लोड नमूने हैं.
2. बाद यूवी ओजोन उपचार, एक एचसीएल में जगह नमूने: कमरे के तापमान पर 1 मिनट के लिए एच ₂ ओ (1:10) समाधान.
3. विआयनीकृत एच ₂ ओ के साथ नमूने कुल्ला और एन ₂ के साथ धीरे सूखी झटका.

6. संपर्क मेटल्स इलेक्ट्रॉन बीम वाष्पीकरण

1. तुरंत pretreatment के बाद, ई बीम बाष्पीकरण में शिकंजा और क्लिप और सुरक्षित पट्ट का उपयोग पट्ट के लिए नमूने माउंट. पर्याप्त नी और Au बयान के लिए उपलब्ध हैं कि सुनिश्चित करें.
2. दबाव पी नीचे 1.3 x 10 ^-3 है जब तक चैम्बर नीचे पम्पएक (1 μTorr) (रातोंरात पंप करने के लिए आवश्यकता हो सकती है).
3. 10 केवी उच्च वोल्टेज सेट और 5 rpm पर नमूने के रोटेशन शुरू करते हैं. सुनिश्चित करें कि शटर बंद कर दिया है.
4. नी क्रूसिबल चुने और क्रिस्टल दर पर नजर रखने में नी के लिए मानक दर्ज करें. जमा 50 एनएम ~ 0.1 एनएम / एस के एक बयान दर पर नी (500 Å).
5. नी स्रोत पर्याप्त (~ 15 मिनट) नीचे ठंडा है, Au क्रूसिबल पर स्विच ए.यू. के लिए उन लोगों के लिए मापदंडों को बदलने, और ~ 0.1 एनएम / सेकंड की दर बयान पर Au के जमा 100 एनएम (1000 Å).
6. Au क्रूसिबल (~ 10 मिनट) नीचे ठंडा है, चैम्बर वेंट और नमूना पट्ट उतारना. धातु मोटाई के अनिश्चित हैं, नी / ए.यू. मोटाई निर्धारित करने के लिए एक profilometer का उपयोग करें.

7. संपर्क धातु लिफ्ट बंद

1. पट्ट से नमूने निकालें और photoresist पर जमा धातु लिफ्ट बंद करने के कुछ ही घंटे के लिए कमरे के तापमान पर एक photoresist उधेड़नेवाला स्नान में जगह है. अगर वांछित, accele को चारों ओर 50-60 डिग्री सेल्सियस के लिए स्नान तापमान तरक्कीदर लिफ्ट बंद.
2. धातु पूरी तरह से बंद नहीं आती है, तो जबरदस्ती सतह से शेष अवांछित धातु निकालने के लिए पदच्युत पीजी की धार बोतल का उपयोग करें. इस nanowires धातु से मुक्त तोड़ने के लिए पैदा कर सकता है क्योंकि नमूना sonicate मत करो.
3. एक विलायक बेकार बीकर में आईपीए के साथ नमूना से पदच्युत पीजी बंद कुल्ला और स्वच्छ आईपीए की एक बीकर में नमूना जगह है.
4. तो फिर विआयनीकृत एच ₂ ओ का उपयोग कर कदम 7.3 और एन ₂ का उपयोग नमूना सूखी झटका.

8. संपर्क पानी रखना

Annealed उपकरणों के साथ इन की तुलना करने के क्रम में संपर्क पानी रखना पहले टेस्ट उपकरणों. प्रक्रिया गैस के रूप में अति उच्च शुद्धता एन ₂ ओ / ₂ (3:1) के साथ एक तेजी से थर्मल annealer (आरटीए) का उपयोग नी / ए.यू. फिल्मों के संपर्क पानी रखना प्रदर्शन करना.

1. धातु संपर्कों बयान के बाद संतुलन पर पहुँच गए हैं सुनिश्चित करने के लिए, annealing के नमूनों से पहले संपर्क धातु के हटाने के बाद कम से कम 24 घंटे तक प्रतीक्षा करें.
2 एन / ₂ हे चलाकर आरटीए पर्ज.
2. लोड नमूने और 1.4 SLPM एन के प्रवाह की दर _2/2 हे समायोजित करें.
3. 10 मिनट के लिए 550 डिग्री सेल्सियस पर पानी रखना नमूनों. तापमान रैंप दर ~ 500 डिग्री सेल्सियस / मिनट था.

9. नी / ए.यू. फिल्म हटाना

नी / ए.यू. फिल्म को हटाने के एक विनाशकारी प्रक्रिया है, उपकरणों आमतौर पर imaged और इस कदम से पहले जांच की जाती है. नी / ए.यू. फिल्म से हटाने के लिए प्रक्रिया 3 चित्र में सचित्र है.

1. नी / ए.यू. फिल्म हटाने से पहले संपर्क पानी रखना बाद कम से कम 24 घंटे तक प्रतीक्षा करें.
2. रुचि के क्षेत्र से नमूना का एक टुकड़ा फोड़ना. नमूना का यकीन है कि आकार रुचि के क्षेत्र को छू बिना चिमटी के साथ किनारों हड़पने के क्रम में काफी बड़ी है.
3. एक SEM पिन ठूंठ माउंट आसानी से ले जाया या बाहर ले जाया जा सकता है कि इस तरह के एक धारक में माउंट सुरक्षित.
4. सी का एक टुकड़ा रखेंमाउंट सतह पर onductive कार्बन टेप फ्लैट. कार्बन टेप का टुकड़ा हटाया जा रहा है कि फिल्म के क्षेत्र से अधिक होनी चाहिए. माउंट सतह के सटीक आकार है कि एक प्रवाहकीय कार्बन टैब इस आवेदन के लिए बहुत अच्छी तरह से काम करता है. धीरे धीरे और सावधानी से सतह संभव के रूप में चिकनी है यह सुनिश्चित करने के लिए माउंट सतह के लिए कार्बन टेप या टैब लागू करें.
5. यह दृढ़ता से माउंट सतह का पालन कर रहा है, ताकि एक उंगली का उपयोग, टेप के समर्थन को हटाने से पहले, टेप पर मुश्किल प्रेस. टेप नमूने के साथ बंद नहीं आती है कि तो यह बहुत महत्वपूर्ण है.
6. एक cleaved नमूना टुकड़ा ले लो और धीरे चिमटी के साथ निपटने के लिए इस्तेमाल किया गया था कि नमूने का क्षेत्र धार (चित्रा 3) से लटक रहा है कि इस तरह के सीधे पर्वत की बढ़त के साथ कार्बन टेप पर ब्याज का क्षेत्र रखना. नमूना टेप पर रखा गया है, नी / ए.यू. फिल्म को नष्ट करने से बचने के लिए repositioning के लिए इसे हटाने नहीं है.
7. मजबूती से नीचे पर प्रेसनमूना के पीछे करने के संदंश (चित्रा 3 बी) का उपयोग कर. इस नमूने को तोड़ने के लिए पैदा कर सकता है, क्योंकि माउंट चारों ओर नमूना पर भी मुश्किल प्रेस करने के लिए नहीं ख्याल रखना किनारों.
8. सब्सट्रेट को निकालने के लिए एक साफ रेजर ब्लेड या स्केलपेल लेने के लिए और धीरे नमूना (चित्रा -3 सी) के किनारों के साथ सब्सट्रेट और टेप के बीच उस में कुहनी से हलका धक्का. ध्यान से सब्सट्रेट आसानी से चिमटी के साथ इसे हथियाने खुली दूर किया जा सकता है जब तक एक छोटे से आगे धार हर बार परोक्ष दबाव डाल, इस प्रक्रिया को दोहराएँ. बहुत अधिक बल प्रयोग का नमूना तोड़ सकते हैं. सब्सट्रेट के साथ बंद आने से टेप रखने के लिए, (चित्रा -3 सी) सब्सट्रेट बंद prying जब सब्सट्रेट के निकट है कि टेप के क्षेत्र पर संदंश की एक जोड़ी या एक जांच जगह. annealed नी / ए.यू. फिल्म टेप (चित्रा 3 डी) का पालन रहना चाहिए. औसत पर, इस चरण को पूरा करने के बारे में 1 मिनट का समय लगेगा.
9. छवि जितनी जल्दी हो सके तो एक SEM का उपयोग हाल में हटाया नी / ए.यू. फिल्मयह दूषित हो जाता से पहले फिल्म के नव उजागर इंटरफ़ेस निरीक्षण करने के लिए.

Representative Results

कार्बन टेप का उपयोग Sio ₂ सब्सट्रेट से हटा annealed नी / ए.यू. फिल्मों पर SEM विश्लेषण का एक उदाहरण चित्रा 4 में दिखाया गया है. पूर्व हटाने के लिए एक नी / ए.यू. संपर्क की सतह चित्रा -4 ए में दिखाया गया है. हटाने के बाद उस विशेष नी / ए.यू. फिल्म का एक ही क्षेत्र के नीचे चित्रा 4 बी में दिखाया गया है. दोनों के बीच एक रिश्ता है, अगर वहाँ सतह और नीचे आकारिकी की तुलना निर्धारित करने में मदद कर सकते हैं. दो चित्रों की तुलना में कर रहे हैं जब उदाहरण के लिए, यह (क) में काले धब्बे (ख) में अंधेरा सुविधाओं के साथ मेल खाना है कि देखा जा सकता है. उच्च magnifications में, नी / ए.यू. नीचे आकृति विज्ञान की महत्वपूर्ण सुविधाओं discerned किया जा सकता है. नीचे आकृति विज्ञान के विभिन्न सुविधाओं की संरचना निर्धारित करने के लिए ऊर्जा फैलानेवाला स्पेक्ट्रोस्कोपी (ईडीएस) का उपयोग करते हैं, के साथ साथ, ₂ Sio पर नी / ए.यू. फिल्म की सामान्य संरचना annealing का पता लगाया जा सकता है के बाद. Prope था कि एक हटाया नी / ए.यू. फिल्मरेलवे तैयार चित्रा 4C में एक कम बढ़ाई दिखाया गया है. शून्य गठन फिल्म में एक समान है और फिल्म का कोई खुर या तोड़कर हुई है. चित्रा 4D खराब तैयार किया गया था कि एक हटाया नी / ए.यू. फिल्म का एक उदाहरण है. यह नमूना पिछले धातु बयान के लिए कोई सफाई pretreatment प्राप्त किया था, और अवशिष्ट संदूषण असमान शून्य वितरण और फफोले जैसा दिख बड़े macrovoids का उत्पादन किया. फिल्म के हटाने पर, टेप पर्वत से कुछ दूर आए थे और फिल्म अलग तोड़ने के लिए पैदा कर रहा, झुर्रियों वाली होती है.

इस तकनीक का एक महत्वपूर्ण आवेदन संपर्क / उत्तर इंटरफ़ेस आकारिकी का विश्लेषण है. 5 चित्रा ₂ Sio / सी substrates पर छितरी NWS पर जमा किया गया था कि annealed नी / ए.यू. फिल्मों के नीचे के SEM छवियों को दिखाता है. नी / ए.यू. फिल्मों में एम्बेडेड रहे हैं जो NWS, यह भी कार्बन टेप के साथ हटाने पर फिल्मों के साथ आते हैं. बड़ा magnifications में, लीKe चित्रा 5A में दिखाया छवि, NWS के सापेक्ष voids के वितरण मनाया जा सकता है. ऐसे आंकड़े 5 ब और सी में छवियों के रूप में उच्च आवर्धन, पर, संपर्क / NW microstructure अधिक अच्छी तरह से अध्ययन किया जा सकता है. आंकड़े 5 ए और सी के रूप में दिखाया NWS, सब्सट्रेट से दूर छीलने पर नी / ए.यू. फिल्म से उखाड़ फेंकना बनने के लिए यह असामान्य नहीं है. इस एनडब्ल्यू जगह में बना रहा था अगर अन्यथा छिप जाएगी कि संपर्क / उत्तर इंटरफेस की परीक्षा के लिए अनुमति देता है.

एक और मात्रात्मक विश्लेषण इमेजिंग सॉफ्टवेयर के उपयोग के माध्यम से किया जा सकता है. 6 चित्र में दिखाया उदाहरण ₂ Sio ¹⁰ के साथ नी / Au के इंटरफेस में शून्य गठन के साथ प्रसंस्करण से अवशिष्ट संदूषण के संबंध पर आधारित है. इस अवशिष्ट संदूषण की उपस्थिति टी में मनाया voids की संख्या में उल्लेखनीय वृद्धि हो सकती हैवह / सब्सट्रेट इंटरफ़ेस से संपर्क करें. संपर्क / सब्सट्रेट इंटरफेस में शून्य गठन की डिग्री बढ़ाता द्वारा, विभिन्न सफाई तरीकों की प्रभावशीलता का मूल्यांकन किया जा सकता है. इन प्रयोगों अवशिष्ट संदूषण को हटाने के लिए ₂ Sio पर पूर्व नी / Au के बयान को विभिन्न सफाई तरीकों की प्रभावशीलता पर जोर दिया. voided क्षेत्रों के क्षेत्र इमेजिंग सॉफ्टवेयर का उपयोग कर निर्धारित किया गया था. SEM छवियों का उपयोग करना, एकाधिक 100 माइक्रोन ² क्षेत्रों में अलग तैयारी और सफाई तरीकों में से प्रत्येक के लिए प्रत्येक नमूने और (कुल क्षेत्र का एक प्रतिशत के रूप में) औसत शून्य क्षेत्र के लिए विश्लेषण किया गया निर्धारित किया गया था. डेटा त्रुटि सलाखों के प्रतिनिधित्व वाले डेटा सेट के मानक विचलन के साथ चित्रा 6G में साजिश रची है.

चित्रा 1. उत्तर निलंबन तैयारी के लिए सामान्य प्रक्रियाtion और प्रसार. बड़ी छवि को देखने के लिए यहां क्लिक करें .

चित्रा 2. उत्तर निलंबन के प्रसार के लिए प्रक्रिया. बड़ी छवि को देखने के लिए यहां क्लिक करें .

चित्रा 3. ₂ Sio से annealed नी / ए.यू. फिल्म को हटाने के लिए प्रक्रिया / सी सब्सट्रेट. (एक) कदम 9.6, नमूना धीरे कार्बन टेप के साथ पर्वत पर रखी है. (ख) 9.7 कदम, सेना नमूना के पीछे करने के लिए लागू किया जाता है. (ग) 9.8, कार से सब्सट्रेट निकालना चरणएक रेजर ब्लेड का उपयोग बॉन टेप. (घ) 9.8 कदम, Annealed नी / ए.यू. फिल्म टेप का पालन बनी हुई है. बड़ी छवि को देखने के लिए यहां क्लिक करें .

चित्रा 4. (क) annealed नी / ए.यू. संपर्क के SEM छवि. इसके नीचे प्रकट करने के लिए कार्बन टेप के साथ हटाया जा रहा है के बाद (एक) में दिखाया गया है कि एक ही नी / ए.यू. फिल्म (ख) SEM छवि. ठीक से तैयार किया गया था कि (ग) हटाया नी / ए.यू. फिल्म. खराब तैयार किया गया था कि (डी) को हटा नी / ए.यू. फिल्म. (छवियाँ (क) और (ख) संदर्भ से लिया ^8). बड़ी छवि को देखने के लिए यहां क्लिक करें .

चित्रा 5. ₂ Sio / सी substrates पर फैलाया और फिर कार्बन टेप के साथ हटा दिया गया था कि NWS पर जमा थे कि annealed नी / ए.यू. फिल्मों के नीचे की छवियों SEM. (एक) के साथ annealed नी / ए.यू. फिल्म के भीतर एक उत्तर दिखा स्थान जहां एक उत्तर dislodging से पहले किया गया था. Annealed नी / ए.यू. फिल्म के भीतर एक एनडब्ल्यू (ख) बंद हुआ देखें. एक उत्तर dislodging से पहले किया गया था जहां से (ग) बंद हुआ. (छवियाँ (ख) और (ग) संदर्भ से लिया ^8). बड़ी छवि को देखने के लिए यहां क्लिक करें .

चित्रा 6. SEM मैंअलग सतह के उपचार प्राप्त किया था कि ₂ Sio सतहों पर जमा annealed नी / ए.यू. फिल्मों के नीचे की Mages (एक) -. ₂ Sio सतह की सफाई predeposition करने से पहले कोई photolithographic प्रसंस्करण प्राप्त जहां (ग) नमूने. (घ) - (च) ₂ Sio सतह की सफाई predeposition करने से पहले photolithographic प्रसंस्करण प्राप्त नमूने जहां. Voided क्षेत्रों के क्षेत्रों (G) मान (क) में दिखाया प्रत्येक नमूने के लिए साजिश रची - (च). (छवियाँ और संदर्भ ¹⁰ से ली गई साजिश). बड़ी छवि को देखने के लिए यहां क्लिक करें .

चित्रा 7. एक व्यक्ति एनडब्ल्यू डिवाइस <(क) SEM छवि/ Strong>. (ख) पूरी संपर्क पैटर्न. (ग) संपर्क पैटर्न के बंद हुआ देखें. बड़ी छवि को देखने के लिए यहां क्लिक करें .

Discussion

प्रस्तुत तकनीक संपर्क / सब्सट्रेट और एक पश्चिम उपकरणों के संपर्क / NW microstructure के विश्लेषण के लिए अनुमति देता है. इस तकनीक का मुख्य लाभ अपनी कम लागत और सादगी हैं. यह सब्सट्रेट के साथ एक बड़े पैमाने पर और साथ ही व्यक्तिगत NWS साथ एक submicrometer पैमाने पर संपर्क इंटरफेस के गुणात्मक और मात्रात्मक विश्लेषण के लिए अनुमति देता है. नमूना बढ़ते के लिए फिल्म हटाने और SEM पिन स्टब्स के लिए कार्बन टेप का उपयोग यह संभव विश्लेषण स्वच्छ कम दबाव के वातावरण की आवश्यकता होती है कि लक्षण वर्णन तकनीक का उपयोग कर के लिए बना है. इंटरफ़ेस आकारिकी इमेजिंग के लिए SEM का उपयोग करने के अलावा, कई अन्य तकनीकों के लक्षण वर्णन ईडीएस, एक्स - रे Photoelectron स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS), बरमा इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एईएस) और परमाणु शक्ति माइक्रोस्कोपी (AFM) सहित इस्तेमाल किया जा सकता है.

उत्तर प्रसार की प्रक्रिया के लिए एक संभावित संशोधन विशिष्ट locati से पता चलता है कि पिछले प्रसार करने के लिए सब्सट्रेट में एक पैटर्न खोदना होगाप्रत्येक संपर्क पैटर्न एनडब्ल्यू निलंबन की अधिक सटीक स्थान के लिए आदेश में होगा जहां की पर. इस प्रक्रिया की जटिलता के साथ ही अवशिष्ट संदूषण के लिए अवसरों में वृद्धि है कि अतिरिक्त संसाधन कदम की आवश्यकता होगी. उत्तर प्रसार की प्रक्रिया के लिए एक और मुद्दा फैलाया जा रहा है कि पश्चिम निलंबन की राशि है. विशिष्ट राशि संपर्क पैटर्न के आकार पर निर्भर है. हमारे प्रयोगों में इस्तेमाल किया गया था कि 1 ² सेमी आकार के संपर्क पैटर्न के लिए, एक 30 μl आकार ड्रॉप संपर्क पैटर्न क्षेत्र को कवर करने के लिए पर्याप्त था. यह उत्तर निलंबन का नहीं दो से अधिक आवेदनों विलायक से अतिरिक्त बिल्ड अप से बचने के लिए एक दिए गए क्षेत्र में लागू किया जा सिफारिश की है. एक और अधिक सघन एनडब्ल्यू आबादी सब्सट्रेट पर वांछित है, विलायक की एक छोटी राशि की तैयारी के दौरान पश्चिम निलंबन को जोड़ा जाना चाहिए.

फोटोलिथोग्राफी प्रक्रिया के मापदंडों इसलिए इस्तेमाल किया विशिष्ट photoresists और डेवलपर पर निर्भर कर रहे हैं, औरसंपर्क पैटर्न फोटोलिथोग्राफी इष्टतम पैटर्न परिभाषा को प्राप्त करने के क्रम में संशोधन की आवश्यकता हो सकती है. सटीक जोखिम और शर्तों को विकसित भी साफ कमरे में परिवेश की स्थिति के एक समारोह के रूप में अलग अलग होंगे. Photoresist के आवेदन के लिए, यह नमूना आकार एक चौथाई वेफर से छोटी हो और संपर्क पैटर्न की वजह से photoresist पर बढ़त प्रभाव को नमूना के किनारे के साथ नहीं रखा जाना है कि नहीं की सिफारिश की है. इन प्रयोगों में इस्तेमाल संपर्क पैटर्न 2 टर्मिनल एनडब्ल्यू उपकरणों के उत्पादन के लिए किया गया था, जिनमें से एक उदाहरण चित्रा 7A में दिखाया गया है. आंकड़े 7B और सी के रूप में दिखाया संपर्क पैटर्न (1 सेमी ^2), एक विशिष्ट अंतराल के आकार के द्वारा अलग 2 पैड (250 माइक्रोन x 500 माइक्रोन) के 48 सेट के 4 सरणियों शामिल थे. प्रत्येक सरणी एक अलग अंतराल के आकार की है, सरणी मैं 3 माइक्रोन है, द्वितीय 4 माइक्रोन, तृतीय 5 माइक्रोन है, और चतुर्थ 6 माइक्रोन है. मैं दिखाया गया हैn प्रतिनिधि परिणाम, नी / ए.यू. फिल्म हटाने की भी नी / ए.यू. फिल्म की photoresist patterning के बिना पूरा किया जा सकता है.

नी / ए.यू. फिल्म हटाने की प्रक्रिया की सादगी के लिए यह काफी सरल बनाता है लेकिन कुछ कदम कुछ अभ्यास ले सकते हैं. विशेष रूप से, 7 कदम और 8 नमूना तोड़ने के बिना टेप का पालन करने के लिए इस फिल्म के लिए लागू करने के लिए बल की सही मात्रा निर्धारित करने के लिए डमी नमूने का उपयोग कर अभ्यास किया जाना चाहिए. इमेजिंग सॉफ्टवेयर का उपयोग कर शून्य क्षेत्र का निर्धारण करने के लिए, हटा फिल्मों की छवियों SEM जरूरत से ज्यादा चित्रा 4C में दिखाया गया है कि जैसे टूट नहीं कर रहे हैं कि बड़े वर्दी क्षेत्रों का होना चाहिए.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
REAGENTS and MATERIALS
Lift-off resist	MicroChem	LOR 5A	Varies according to application
Photoresist	Shipley	1813	Varies according to application
Developer	Rohm and Haas Electronic Materials	MF CD-26	Varies according to application
Photoresist stripper	MicroChem	Nano Remover PG	Varies according to application
Ni source	International Advanced Materials	99.999% purity
Au source	International Advanced Materials	99.999% purity
SiO2/Si wafers	Silicon Valley Microelectronics	3-inch <100> N/As 0.001-0.005 ohm-cm, 200 nm thermal oxide
Carbon tape	SPI Supplies	5072, 8 mm wide
Solvents are standard semiconductor or research grade. Vendor is not important for the experimental outcome.
Reactive ion etch gases and thermal annealing gases are high purity grade. Vendor is not important for the experimental outcome.
EQUIPMENT
Ultrasonic cleaner	Cole-Palmer	EW-08849-00	Low power
Micropipette	Rainin	PR-200	Metered, disposal tips
Reactive ion etcher	SemiGroup	RIE 1000 TP	Other vendors also used with different process parameters
Mask aligner	Karl Suss	MJB3	Other vendors also used with different process parameters
UV ozone cleaner	Jelight	Model 42	Other vendors also used with different process parameters
E-beam evaporator	CVC	SC-6000	Other vendors also used with different process parameters
* Manufacturers and product names are given solely for completeness. These specific citations neither constitute an endorsement of the product by NIST nor imply that similar products from other companies would be less suitable.