Die Analyse der Kontaktschnittstellen für Einzel GaN-Nanodraht-Geräte

Summary

Eine Technik entwickelt, die Ni / Au Kontaktmetallschichten entfernt von ihrem Substrat für die Untersuchung und Charakterisierung der Kontakt / Substrat-und Kontakt / NW-Schnittstellen der einzelnen GaN-Nanodraht-Geräten zu ermöglichen.

Abstract

Einzel GaN Nanodraht (NW)-Geräte auf SiO ₂ hergestellt werden kann, eine starke Verschlechterung nach dem Glühen auf das Auftreten von Hohlraumbildung an der Kontakt / SiO _{2-Grenzfläche} aufweisen. Dieses Hohlraumbildung kann zu Rissen und Delamination des Metallfilms, die den Widerstand zu erhöhen oder zu einem vollständigen Ausfall der NW Gerät. Um Probleme mit Hohlraumbildung verbunden begegnen, wurde eine Technik entwickelt, die Ni / Au Kontaktmetallschichten entfernt von den Substraten für die Untersuchung und Charakterisierung der Kontakt / Substrat-und Kontakt / NW-Schnittstellen der einzelnen GaN NW Geräten zu ermöglichen. Dieses Verfahren bestimmt den Grad der Haftung der Kontaktschichten auf dem Substrat und Nanodrähte und ermöglicht die Charakterisierung der Morphologie und Zusammensetzung der Kontaktgrenzfläche mit dem Substrat und Nanodrähten. Diese Technik ist auch nützlich für die Bewertung der Menge des Restverunreinigung, die aus der Suspension eine NW bleibtnd von Photolithographie-Prozesse auf der NW-SiO _{2-Oberfläche} vor der Metallabscheidung. Die einzelnen Schritte dieses Verfahrens sind für die Entfernung von geglühten Ni / Au-Kontakte auf Mg-dotierten GaN Nanodrähte auf einem SiO _2-Substrat dargestellt.

Introduction

Single-NW Vorrichtungen durch Dispergieren eines NW Suspension auf einem isolierenden Substrat und Ausbilden von Kontaktflecken auf dem Substrat durch herkömmliche Photolithographie-und Metallabscheidung, die in dem Zufallsprinzip gebildet zwei Endgeräten Ergebnisse gemacht. Eine dicke SiO _2-Schicht auf einem Si-Wafer wird in der Regel als ein isolierendes Substrat ^1,2 verwendet. Für Metalle auf einem SiO _{2-Oberfläche} abgeschieden wird, ist ein häufiges Problem, eine Wärmebehandlung das Auftreten von Hohlraumbildung an der Metall / SiO _{2-Grenzfläche.} Zusätzlich zu Rissbildung und Delamination der Metallfolie kann diese Hohlraumbildung negativ auf die Leistung der Vorrichtung von einer Zunahme im Widerstand durch eine Verringerung der Kontaktfläche verursacht wird. Ni / Au-Kontakte in N ₂ / O _{2-Atmosphäre} oxidiert wird, die vorherrschende Kontaktschema p-GaN ^3-7 aufgebracht. Während der Wärmebehandlung in einer N ₂ / O _2, die Ni diffundiert an die Oberfläche zu NiO und die Au diffundiert bis zu der FormSubstratoberfläche.

In dieser Arbeit wurde überschüssiges Hohlraumbildung an den Kontakt / NW und Kontakt / _SiO &sub2;-Schnittstellen gezeigt, während des Anlassens des Ni / Au-Kontakte auf Nanodrähte auf SiO ₂ ⁸ liegen. Die Oberflächenmorphologie des geglühten Ni / Au-Schicht, aber nicht auf die Existenz von Lücken oder den Grad der Hohlraumbildung stattgefunden hat. Um dieses Problem zu lösen, haben wir eine Technik zur Entfernung von Ni / Au-Kontakte und GaN Nanodrähte aus SiO ₂ / Si-Substrate, um die Schnittstelle der Kontakt mit dem Substrat und Nanodrähte zu analysieren. Diese Technik kann für die Entfernung von jeder Kontaktstruktur, die eine schlechte Haftung auf dem Substrat verwendet werden. Die Ni / Au-Filmen mit GaN Nanodrähte in diese eingebettet werden aus dem SiO _2-Substrat mit Kohlenstoffband entfernt wird. Das Kohlenstoffband auf eine Standardstifthalterung geklebt zur Charakterisierung unter Verwendung von Rasterelektronenmikroskopie (SEM), zusammen mit einigen anderen Werkzeugen. Das Verfahren für die Fabrication einzelner GaN NW Geräte und Analyse ihrer Morphologie Kontaktschnittstelle beschrieben.

Protocol

Die GaN-Nanodrähte in diesen Experimenten verwendet wurden katalysatorfreie Molekularstrahl-Epitaxie (MBE) auf Si (111)-Substraten aufgewachsen ^9. Das allgemeine Verfahren zur Herstellung der NW-Suspension aus dem Substrat mit dem aufgewachsenen Nanodrähte ist in Abbildung 1 dargestellt.

1. Nanodraht Hänge Vorbereitung

1. Spaltet ein kleines (<5 mm x 5 mm) Stück der aufgewachsenen Nanodrähte auf dem Substrat.
2. Füllen Sie eine kleine verschlossenen Röhrchens mit ca. 1 ml Isopropanol (IPA).
3. Legen Sie das Stück gespalten in das Fläschchen, schließen Sie den Deckel und beschallen für etwa 30 Sekunden, um die Nanodrähte aus dem Substrat zu entfernen. Einmal hergestellt, bleibt das NW Suspension lebensfähig für einen längeren Zeitraum.

2. Untergrundvorbereitung

Die verwendeten Substrate sind stark dotierte (ρ ~ 0,001 bis 0,005 Ω-cm) 3-Zoll-Si-Wafer mit 200 nm von thermisch gewachsenem SiO ₂ auf beiden Seiten.

1. Wenn electrical Kontakt mit dem Siliziumsubstrat gewünscht wird, wegzuätzen das Oxid von der Rückseite des Wafers unter Verwendung eines RIE-Ätzer mit den folgenden Bedingungen, O _2-Strömung = 20 sccm CHF ₃ Strom = 50 sccm, -240 V Vorspannung 120 W für 20 min. Dieser Schritt hilft auch, Aufladen der Probe während Elektronenmikroskopie.
2. Nach Oxidätzung, sauber Wafer durch Eintauchen es dem Gesicht nach unten, mit einem Stativ-Halter in ein 1000-ml-Becher mit ~ 100 ml Aceton für 5 min.
3. Entfernen Wafer aus Aceton und sofort abspülen beide Seiten des Wafers mit Spritzflasche von IPA über einem leeren 1.000 ml-Becherglas, die für die Lösungsmittelabfälle verwendet werden.
4. Wiederholen Sie Schritt 2 unter Verwendung von IPA.
5. Wiederholen Sie Schritt 3 Spülen der Wafer mit deionisiertem H ₂ O über die Lösungsmittelabfälle Becher.
6. Wiederholen Sie Schritt 2 mit deionisiertem H ₂ O.
7. Schlag Wafer trocken mit Druck trockenen N _2.

3. Nanowire Dispersal

1. Spalten die saubere wnach der in 4 gleiche Viertel. Jedes Quartal wird 3 Kontaktmuster auf sie in den allgemeinen Bereichen in den 2A und B gezeigt, abgeschieden.
2. Beschallen die Flasche mit der NW-Suspension vor der Abgabe, um eine gleichmäßige NW-Konzentration in der Suspension zu erhalten.
3. Stellen Sie die Mikropipette auf die gewünschte Tropfengröße (3-30 ul) und zeichnen Sie die NW-Suspension aus dem Fläschchen.
4. Nehmen Substratstück (¼ Wafer), das zur Dispersion verwendet wird und dass es eben ist, so daß die NW Suspension nicht weg wandern zu den Kanten.
5. Abgeben der NW Suspension auf die (oxidiert) vorderen Oberfläche des Si-Substrats in dem allgemeinen Bereich, wo die Kontaktmuster aufgebracht werden. Wenn gewünscht, hat Einzahlung zusätzliche Tropfen der NW Suspension in der gleichen Gegend, nach der Lösemittel aus der vorherigen Tropfen vollständig verdampft ist.
6. Wiederholen Sie Schritt 3.4 für die anderen zwei Bereiche, in denen ein Kontakt-Muster sein. Sie die NW-Suspension aus mehr verzichten nichtWachstum als 1 laufen auf einem einzigen Substrat Stück (¼-Wafer), um eine Kreuzkontamination zu vermeiden. Die Verteilung des NW Suspension auf das Substrat ist in den Fig. 2C und D dargestellt.
7. Nach dem letzten Tropfen NW Suspension verdampft ist, legen Sie das Probenseite nach unten in eine Stativhalterung und sanft eintauchen in aufeinanderfolgenden Bädern Aceton und Isopropanol, um unerwünschte Verunreinigungen zu entfernen. Spülen in deionisiertem H ₂ O, und trocken blasen in N _2. Verwenden Sie keine Spritzflaschen oder beschallen das Lösungsmittel während dieser Reinigungsprozess, überschüssige Entfernung der Nanodrähte von der Oberfläche zu vermeiden.

4. Die Photolithographie von Kontakt Muster

Verwenden Sie Standard-Photolithographie-Techniken, um die Kontaktmuster in einem Reinraum mit Umgebungsbedingungen von ~ 20 ° C und ~ 40% relative Luftfeuchtigkeit zu schaffen. Mask Aligner Intensität (Schritt 4.6), Belichtungszeit (Schritt 4.8) und zu entwickeln, Zeit (Schritt 4.9) wird eine Geräte-abhängige seinnd sollten angepasst werden, um maximale Musterdefinition mit einem Lift-off-Resist (LOR) Unterschnitt von etwa 0,5 um zu produzieren.

1. Spin Abheben Resist auf die Probe unter Verwendung eines Zwei-Schritt-Rezept (1) 300 min 10 sec (2) 2.000 Upm für 45 Sekunden.
2. Platzieren Probe auf einer heißen Platte für 5 Minuten bei 150-170 ° C backen
3. Probe zu entfernen und zu ermöglichen, für 30 Sekunden abkühlen und Spin auf Photoresist unter Verwendung eines Zwei-Schritt-Rezept (1) 1.000 Upm für 3 sec (2) bei 5000 Upm für 45 sec, dann.
4. Platzieren Probe auf einer heißen Platte für 1 min bei 115 ° C backen
5. Lassen Probe für 1 min abkühlen.
6. Kalibrieren Mask Aligner einer Lichtintensität von ~ 1,90 mW / cm ^2.
7. Legen Probe in Mask Aligner, mit der richtigen Maske für den Kontaktmuster installiert.
8. Bringen Probe mit Maske und setzen die Probe für 24 sec.
9. Photoresist zu entwickeln durch Verwirbelung Probe in ein Becherglas von Entwickler für 21 Sekunden.
10. Spülen mit VE-H ₂ O und trocken blasen wit N _2.

5. Probenvorbehandlung Vor der Metallabscheidung

Vor dem Laden der Proben auf den Elektronenstrahlverdampfer zur Metallabscheidung, geben dem gemusterten Wafer ein UV-Ozonbehandlung und eine HCl: H ₂ O-Bad.

1. Last Proben in UV-Ozon-Generator für 10 min mit einem ultra-hochreinem O _2-Flussrate von 80 sccm.
2. Nach der UV-Ozonbehandlung statt Proben in einer HCl: H ₂ O (1:10)-Lösung für 1 min bei Raumtemperatur.
3. Proben mit deionisiertem H ₂ O spülen und trocken blasen vorsichtig mit N _2.

6. Elektronenstrahlverdampfung des Kontaktmetalle

1. Unmittelbar nach der Vorbehandlung, montieren Sie die Proben auf die Platte mit Schrauben und Clips und sichere Platte in der E-Beam-Verdampfer. Stellen Sie sicher, dass ausreichend Ni und Au sind für die Abscheidung zur Verfügung.
2. Abpumpen Kammer, bis der Druck unter 1,3 x 10 ^-3 Pa (1 μTorr) (kann verlangen, über Nacht zu pumpen).
3. Stellen Sie Hochspannung bis 10 kV und beginnen Drehung von Proben bei 5 Upm. Stellen Sie sicher, Shutter geschlossen.
4. Wählen Sie das Ni-Tiegel und geben Sie Parameter für Ni in die Kristallfrequenz-Monitor. Ablagerung 50 nm (500 Å) aus Ni mit einer Abscheidungsgeschwindigkeit von etwa 0,1 nm / s ist.
5. Sobald Ni Quelle ausreichend abgekühlt ist (~ 15 min), um als Au-Tiegel zu wechseln, ändern Sie die Parameter mit denen für Au und Kaution 100 nm (1.000 Å) aus Au mit einer Abscheidungsrate von ~ 0,1 nm / sec.
6. Sobald Au-Tiegel abgekühlt hat (~ 10 min), Entlüftungskammer und entladen Probenauflageplatte. Wenn Sie unsicher sind aus Metall Dicke, mit einem Profilometer, das Ni / Au Dicke zu bestimmen.

7. Kontakt Metall Lift-off

1. Proben von der Platte entfernen und legen Sie in einem Photoresist Stripper Bad bei Raumtemperatur für ein paar Stunden zum Abheben des Metalls auf dem Fotolack aufgebracht. Falls gewünscht, erhöhen die Temperatur des Bades auf etwa 50-60 ° C bis AcceleLift-off-Rate.
2. Wenn das Metall nicht komplett kommen, verwenden Sie eine Spritzflasche von PG Remover gewaltsam entfernen Sie die restlichen unerwünschten Metall von der Oberfläche. Die Probe beschallen nicht, weil dies dazu führen, die Nanodrähte aus dem Metall zu befreien.
3. Spülen Sie die PG-Entferner von der Probe mit IPA in ein Lösungsmittel Abfallbecherglas und legen Probe in ein Becherglas von sauberen IPA.
4. Wiederholen Sie Schritt 7.3 mit deionisiertem H ₂ O und dann blasen die Probe trocken mit N _2.

8. Kontakt Glühen

Testgeräte vor dem Kontakt Glühen, um diese mit geglüht Geräte zu vergleichen. Führen des Kontaktglühen der Ni / Au-Schichten unter Verwendung eines schnellen thermischen Wärmebehandlungsanlage (RTA) mit ultrahochreinem N ₂ / O ₂ (3:1) als Prozessgas.

1. Warten Sie mindestens 24 Stunden nach dem Entfernen des Kontaktmetall vor dem Tempern Proben, um zu gewährleisten, dass die Metallkontakte haben Gleichgewicht nach der Abscheidung erreicht.
2 / O ₂ bei einer Temperatur von 650 ° C für 5 min ohne Proben.
2. Last Proben und stellen Durchflussrate von N ₂ / O ₂ bis 1,4 SLPM.
3. Glühen Proben bei 550 ° C für 10 min. Die Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit betrug ~ 500 ° C / min.

9. Ni / Au-Film-Entfernung

Da die Entfernung der Ni / Au-Film ist ein destruktiver Prozess werden typischerweise Vorrichtungen abgebildet und vor diesem Schritt geprüft. Das Verfahren für die Ni / Au-Film Entfernung ist in Fig. 3 dargestellt.

1. Warten Sie mindestens 24 Stunden nach dem Kontakt Glühen vor dem Entfernen des Ni / Au-Film.
2. Spalten ein Stück der Probe aus dem Gebiet von Interesse. Stellen Sie sicher, Umfang der Stichprobe ist, um die Kanten mit einer Pinzette, ohne den Bereich von Interesse groß genug greifen.
3. Sichern Sie eine SEM-Stiftstummel Montage in einer Halterung, so dass die Halterung kann leicht verschoben oder herausgenommen werden.
4. Legen Sie ein Stück conductive Kohlenstoffband flach auf der Montagefläche. Das Stück Kohlebandes größer sein als die Fläche des Films, der entfernt werden soll. Eine leitfähige Kohlen Registerkarte, die genaue Größe der Montagefläche ist sehr gut für diese Anwendung. Tragen Sie die C-Band oder Register, um der Montagefläche langsam und vorsichtig, um sicherzustellen, dass die Oberfläche möglichst glatt ist.
5. Vor dem Entfernen der Unterstützung der Band, mit einem Finger drücken schwer auf dem Band, so dass sie fest mit der Montagefläche haften. Dies ist sehr wichtig, damit das Band löst sich nicht mit der Probe.
6. Nehmen Sie ein Probestück gespalten und sanft lag das Gebiet von Interesse direkt auf die Kohlenstoffband entlang der Kante der Halterung, so dass der Bereich der Probe, die für den Umgang mit einer Pinzette verwendet wurde, hängt von der Kante (Abbildung 3A). Einmal Probe aufs Band gelegt wurde, entfernen Sie es nicht für die Neupositionierung um zu vermeiden, die Zerstörung der Ni / Au-Film.
7. Drücken Sie fest aufauf die Rückseite der Probe mit einer Pinzette (Abbildung 3B). Achten Sie darauf, nicht zu hart auf die Probe um die Halterung drücken Kanten, da dies dazu führen, die Probe zu brechen.
8. Um das Substrat zu entfernen, einen sauberen Rasierklinge oder Skalpell vorsichtig anzustossen und es zwischen dem Substrat und dem Band an den Rändern der Probe (Fig. 3C). Diesen Prozess sorgfältig zu wiederholen, stieß der Rasierklinge ein wenig weiter jedes Mal, bis das Substrat kann leicht durch packte sie mit einer Pinzette abgezogen werden. Mit zu viel Kraft kann die Probe brechen. Um das Band zu kommen mit Substrat zu halten, stellen eine Zange oder eine Sonde auf die Fläche des Bandes, die angrenzend an das Substrat, wenn das Substrat vor neugierigen aus (3C). Das geglühte Ni / Au-Film sollte auf das Band (3D) haften bleiben. Im Durchschnitt wird dieser Schritt über 1 min dauern.
9. Bild der neu entfernt Ni / Au-Film unter Verwendung von SEM, sobald wie möglich, damit eins, um die neu freigelegten Schnittstelle des Films zu beobachten, bevor es kontaminiert wurde.

Representative Results

Ein Beispiel für die SEM-Analyse auf geglüht Ni / Au-Schichten aus dem SiO _2-Substrat mit Kohlenstoffband entfernt wird, in Fig. 4 gezeigt. Die Oberfläche einer Ni / Au-Kontakt vor der Entfernung ist in Fig. 4A gezeigt. Die Unterseite der Umgebung des jeweiligen Ni / Au-Schicht nach dem Entfernen ist in 4B gezeigt. Vergleich der Oberflächen-und Unterseite Morphologie zu bestimmen, ob es eine Beziehung zwischen den beiden. Zum Beispiel, wenn die beiden Bilder miteinander verglichen werden, kann gesehen werden, dass die dunklen Flecken in (a) mit den dunklen Merkmale (b). Bei höheren Vergrößerungen können kritische Merkmale der Ni / Au Unterseite Morphologie unterschieden werden. Zusammen mit der Verwendung von Energiedispersionsspektroskopie (EDS), um die Zusammensetzung der verschiedenen Merkmale der Unterseite Morphologie bestimmen, die allgemeine Struktur der Ni / Au-Schicht auf SiO ₂ nach dem Glühen kann ermittelt werden. A entfernt Ni / Au-Film, prope warrly bereit ist an einer unteren Vergrößerung in 4C gezeigt. Die Hohlraumbildung ist gleichförmig über die Folie und kein Reißen oder Brechen des Films stattgefunden hat. 4D ist ein Beispiel einer entfernt Ni / Au-Film, die schlecht vorbereitet war. Diese Probe hatte keine Reinigung Vorbehandlung vor der Metallabscheidung empfangen und der Restkontamination hergestellt ungleichmäßige Verteilung Leere und große Makroporen, die Blasen ähneln. Nach dem Entfernen der Folie hatte die Band von einige aus der Halterung kommen und faltig, so dass der Film auseinander zu brechen.

Eine wichtige Anwendung dieser Technik ist die Analyse der Kontakt / NW Schnittmorphologie. 5 zeigt SEM-Bilder der Unterseite des geglühten Ni / Au-Schichten, die auf Nanodrähte auf SiO ₂ / Si-Substraten dispergiert abgelagert waren. Die Nanodrähte, die in den Ni / Au-Schichten eingebettet sind, auch ausgeschaltet werden mit Folien nach der Entfernung der Kohlenstoffband. Bei größeren Vergrößerungen, like der in Fig. 5A gezeigten Bild die Verteilung der Hohlräume relativ zu der Nanodrähte zu beobachten. Bei höheren Vergrößerungen, wie die Bilder in den Fig. 5B und C kann die Kontakt / NW Mikro genauer untersucht werden. Es ist nicht ungewöhnlich, Nanodrähte, auf Abziehen des Substrat entfernt werden aus der Ni / Au-Film, wie in den 5A und C gezeigt. Dies ermöglicht die Untersuchung des Kontakt / NW-Schnittstelle, die sonst verdeckt wären, wenn der W an Ort und Stelle geblieben sind.

Eine quantitative Analyse kann durch die Verwendung von Bildverarbeitungssoftware durchgeführt werden. Die in Fig. 6 gezeigten Beispiel befindet sich auf der Korrelation der Restverschmutzung bei der Verarbeitung mit Hohlraumbildung an der Grenzfläche der Ni / Au mit dem SiO ₂ ¹⁰ berechnet. Das Vorhandensein dieses Restkontamination kann eine signifikante Zunahme in der Anzahl der zur Zeit t beobachtet Hohlräume verursachener Kontakt / Substrat-Grenzfläche. Durch Quantifizierung des Grades der Porenbildung an der Kontakt / Substrat-Grenzfläche kann die Wirksamkeit der verschiedenen Reinigungsmethoden ausgewertet werden. Diese Versuche konzentrierten sich auf die Wirksamkeit der verschiedenen Reinigungsverfahren vor dem Aufbringen der Ni / Au auf SiO ₂ für die Entfernung der restlichen Verunreinigungen. Die Fläche der Regionen storniert wurde mit Imaging-Software bestimmt. Verwendung von SEM-Bilder wurden mehrere 100 &mgr; m ² Bereiche für jede Probe und der mittlere Hohlraumbereich (als Prozentsatz der Gesamtfläche) für jede der unterschiedlichen Zubereitung und Reinigungsverfahren untersucht wurde bestimmt. Die Daten sind in Fig. 6G mit der Standardabweichung des durch Fehlerbalken dargestellt Datensatz aufgezeichnet.

Fig. 1 ist. Allgemeines Verfahren für NW Suspension Vorbereitungtion und Verbreitung. Klicken Sie hier für eine größere Ansicht .

2. Verfahren für die Verbreitung von NW Suspension. Klicken Sie hier für eine größere Ansicht .

3. Verfahren zur Entfernung von geglüht Ni / Au-Film von SiO ₂ / Si-Substrat. (A) Schritt 9.6, Probe wird vorsichtig auf die Halterung gelegt mit Kohlenstoffband. (B) Schritt 9.7 wird die Kraft auf die Rückseite der Probe aufgebracht. (C) Schritt 9,8, Entfernung von Substrat aus dem Autobon Band mit einer Rasierklinge. (D) Schritt 9.8 bleibt Annealed Ni / Au-Film auf das Band geklebt. Klicken Sie hier für eine größere Ansicht .

4. (A) SEM-Bild geglüht Ni / Au-Kontakt. (B) SEM-Bild des gleichen in (a), nachdem sie mit Kohlenstoffband entfernt wird, um seine Unterseite sichtbar dargestellt Ni / Au-Film. (C) entfernt Ni / Au-Film, der richtig vorbereitet wurde. (D) entfernt Ni / Au-Film, die schlecht vorbereitet wurde. (Bilder (a) und (b) aus Lit. ^8). Klicken Sie hier für eine größere Ansicht .

5. SEM-Bilder der Unterseite des geglühten Ni / Au-Schichten, die auf Nanodrähte, die auf SiO ₂ / Si-Substraten dispergiert worden war, und mit Kohlenstoffband entfernt wird dann abgeschieden wurden. (A) Gebiet, das eine NW im geglühten Ni / Au-Schicht neben dem ein NW hatte vor Verdrängen gewesen. (B) Close-up Blick auf eine in der NW geglüht Ni / Au-Film. (C) Close-up, wo ein NW hatte vor Verdrängen gewesen. (Bilder (b) und (c) aus Lit. ^8). Klicken Sie hier für eine größere Ansicht .

6. SEM-iMagier der Unterseite geglüht Ni / Au-Schichten auf SiO _{2-Oberflächen,} die unterschiedliche Oberflächenbehandlungen erhalten hatten hinterlegt (a) -. (c) Proben, wo der SiO _{2-Oberfläche} erhielt keine Photolithographie-Verarbeitung vor der Reinigung Vorabscheidung. (D) - (f) Proben, wo der SiO _{2-Oberfläche} erhalten Photolithographie-Verarbeitung vor der Reinigung Vorabscheidung. (G) Die Werte der Bereiche der porenbehafteter Bereiche aufgetragen für jede der unter (a) gezeigte Probe - (f). (Bilder und Handlung von Referenz ¹⁰ entnommen). Klicken Sie hier für eine größere Ansicht .

Abbildung 7. (A) REM-Bild von einem einzelnen Gerät NW </ Strong>. (B) Komplette Kontaktmuster. (C) Nahaufnahme von Kontaktmuster. Klicken Sie hier für eine größere Ansicht .

Discussion

Das vorgestellte Verfahren erlaubt die Analyse des Kontakt / Substrat-und Kontakt / NW Mikrostruktur der einzelnen NW Geräte. Die Hauptvorteile dieses Verfahrens sind die geringen Kosten und die Einfachheit. Es ermöglicht die qualitative und quantitative Analyse der Kontaktschnittstelle in großem Umfang mit dem Substrat als auch auf einem Submikrometer-Maßstab mit individuellen Nanodrähte. Die Verwendung von Kohlenstoffband für den Film Entfernung und SEM Stift Stubs für Probenmontage machen es möglich, Analyse mit Charakterisierungstechniken, die sauber Niederdruck-Umgebungen erfordern. Neben der Verwendung von SEM zum Abbilden der Grenzflächenmorphologie können noch zahlreiche andere Charakterisierungstechniken verwendet werden, einschließlich EDS, Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS), Auger-Elektronenspektroskopie (AES) und Rasterkraftmikroskopie (AFM).

Eine mögliche Modifikation der NW Ausbreitungs Verfahren wäre, um ein Muster in das Substrat vor der Streuung, die die spezifischen locati zeigt ätzenauf, wo jeder Kontakt Muster wird damit genauere Platzierung der NW Suspension sein. Dies erfordert zusätzliche Verarbeitungsschritte, die die Komplexität des Prozesses sowie die Chance auf Restschmutz erhöhen. Ein weiteres Problem für die NW Verbreitung Prozess ist die Menge der NW-Suspension, die verteilt werden soll. Die spezifische Menge hängt von der Größe der Kontaktmuster. Für 1 cm ² große Kontaktmuster, die in unseren Experimenten verwendet wurde, war ein 30 ul große Tropfen ausreichend, um das Kontaktmustergebiet abdecken. Es wird empfohlen, dass nicht mehr als zwei Anwendungen NW Suspension in einem gegebenen Bereich, um überschüssiges Aufbau aus dem Lösungsmittel zu vermeiden, angewandt werden. Wenn ein dichter NW Population auf dem Substrat gewünscht wird, sollte eine kleinere Menge des Lösungsmittels zum NW Suspension während der Herstellung zugegeben werden.

Die Parameter des Photolithographieprozesses sind abhängig von den spezifischen Photoresists und Entwickler verwendet, und daherdas Tragbild der Photolithographie können verändert werden, damit eine optimale Musterdefinition zu erreichen benötigen. Die genaue Belichtung und Entwicklungsbedingungen variieren auch in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen in dem Reinraum. Für die Anwendung der Photoresist, wird empfohlen, dass die Probengröße nicht kleiner als ein Viertel Wafer sein, und daß die Kontaktmuster sich nicht entlang der Kante der Probe durch die Kanteneffekte auf dem Photoresist platziert werden. Das Kontaktmuster in diesen Experimenten verwendet wurde, zur Herstellung von 2-terminalen NW Vorrichtungen wird ein Beispiel für die in Fig. 7A gezeigt. Das Kontaktmuster (1 cm ²⁾ bestand aus 4 Reihen von 48 Sätzen von 2-Pads (250 &mgr; m × 500 &mgr; m) durch ein spezifisches Spaltgröße getrennt, wie in Fig. 7B und C gezeigt. Jedes Array hat eine unterschiedliche Spaltgröße; Anordnung I ist 3 &mgr; m, 4 &mgr; m ist, II, III ist 5 um und IV beträgt 6 &mgr; m. Wie gezeigt in die Repräsentative Ergebnisse, Ni / Au-Film entfernten Photoresist kann auch ohne Strukturierung der Ni / Au-Schicht erreicht werden.

Die Einfachheit der Ni / Au-Film Entfernungsprozess macht es recht einfach, aber einige Schritte können einige Übung. Insbesondere Schritte 7 und 8 sollten mit Blindproben, um die richtige Menge an Kraft zu bestimmen, die für den Film auf das Band, ohne die Probe haften gelten geprobt werden. Um die Leere Bereich mit Imaging-Software zu ermitteln, müssen die REM-Bilder der Filme entfernt von großen einheitlichen Flächen, die nicht übermäßig, dass sich wie in 4C gezeigt gebrochen sein.

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.