Een methode voor de groei van laagtemperatuur verticaal uitgelijnde koolstofnanobuizen, en de daaropvolgende fabricage van verticale interconnect elektrische teststructuren met behulp van halfgeleiderfabricage wordt gepresenteerd.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Fabricage van Low Temperature koolstof nanobuis Verticale Verbindingen Compatibel met halfgeleidertechnologie
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
We demonstreren een methode voor de groei bij lage temperatuur (350 °C) van verticaal uitgelijnde bundels van koolstofnanobuizen (CNT) op elektrisch geleidende dunne films. Vanwege de lage groeitemperatuur, maakt het proces integratie mogelijk met moderne laag-κ diëlektrica en sommige flexibele substraten. Het proces is compatibel met standaard halfgeleiderfabricage, en een methode voor de fabricage van elektrische 4-punts sonde teststructuren voor verticale interconnect teststructuren wordt gepresenteerd. Met behulp van scanning elektronenmicroscopie wordt de morfologie van de CNT bundels onderzocht, wat verticale uitlijning van de CNT aantoont en kan worden gebruikt om de groeitijd van de CNT af te stemmen. Met Raman spectroscopie wordt de kristalliniteit van de CNT onderzocht. Het werd gevonden dat de CNT veel defecten heeft, vanwege de lage groeitemperatuur. De elektrische stroom-spanningsmetingen van de verticale interconnect teststructuren tonen een lineair antwoord, wat aangeeft dat een goede ohmse contact is bereikt tussen het CNT bundels en de bovenste en onderste metaalelektroden. De verkregen resistiviteiten van het CNT bundels zijn onder de gemiddelde waarden in de literatuur, terwijl een record-lage CNT groeitemperatuur werd gebruikt.
Inleiding
Koper en wolfraam, de metalen die momenteel worden gebruikt voor de verbindingen in stand van de techniek zeer grote schaal integratie (VLSI) technologie, naderen hun fysieke beperkingen wat betreft betrouwbaarheid en elektrische geleidbaarheid 1. Terwijl down-scaling transistors verbetert het algemeen hun prestaties, het eigenlijk verhoogt de weerstand en de huidige dichtheid van de interconnects. Dit resulteerde in interconnects domineert de geïntegreerde schakeling (IC) prestaties in termen van vertraging en het stroomverbruik 2.
Koolstofnanobuisjes (CNT) zijn voorgesteld als alternatief voor Cu en W metallisatie,....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
Let op: Gelieve alle relevante veiligheidsinformatiebladen (VIB) te raadplegen voor gebruik. Een aantal van de chemicaliën die bij dit fabricageproces acuut giftig en carcinogeen. Nanomaterialen kunnen extra risico's hebben in vergelijking met hun bulk tegenhanger. Gelieve alle nodige veiligheidsvoorschriften bij het werken met apparatuur, chemicaliën of nanomaterialen, waaronder het gebruik van technische controles (zuurkast) en persoonlijke beschermingsmiddelen (veiligheidsbril, handschoenen, cleanroom kleding).
1. Alignment Marker Definitie voor Lithography
- Begin met enkelzijdig gepolijst industriële kwaliteit Si (100) w....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Het ontwerp van de meting constructie die in dit werk zijn te vinden in figuur 1. Door toepassing van een dergelijke structuur het meten van de CNT bundel weerstand en de metaal-CNT overgangsweerstanden nauwkeurig kan worden bepaald, als probe en draad weerstanden worden omzeild. De weerstand van de bundel is een maat voor de kwaliteit en dichtheid van de CNT bundel. Om de contactweerstand bundels van verschillende lengte te bepalen worden gemeten.
Een typische SEM afbeeldin.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Figuur 1 toont een schematisch overzicht van de structuur opgebouwd in dit werk, en dat werd gebruikt voor de 4-sonde metingen. Aangezien de potentiaal is gemeten met probes dragen geen stroom, kan de exacte potentiaaldaling (VH-VL) via centrale CNT bundel en de contactpunten aan het metaal te meten. Grotere diameter CNT bundels worden gebruikt om contact met de onderste tinlaag van de contactvlakken, zodat de totale weerstand voor de huidige forceren probes verminderen en het maximaliseren v.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dankbetuigingen
Een deel van het werk is uitgevoerd in het project JEMSiP_3D, dat wordt gefinancierd door de overheidsinstanties in Frankrijk, Duitsland, Hongarije, Nederland, Noorwegen en Zweden, evenals door de ENIAC Joint Undertaking. De auteurs willen het personeel van het Dimes Technology Centre bedanken voor de verwerkingsondersteuning.
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Si (100) wafer 4" | International Wafer Service | Resistiviteit: 2-5 mΩ-cm, dikte: 525 µm | |
| Ti-sputterdoel (99.995% zuiverheid) | Praxair | ||
| Al (1% Si)-sputterdoel (99.999% zuiverheid) | Praxair | ||
| Co (99.95% zuiverheid) | Kurt J. Lesker | ||
| SPR3012 positieve fotoresist | Dow Electronic Materials | ||
| MF-322 ontwikkelaar | Dow Electronic Materials | ||
| HNO3 (99,9%) | KMG Ultra Pure Chemicals | ||
| HNO3 (69,5%) | KMG Ultra Pure Chemicals | ||
| HF 0,55% | Honeywell | ||
| Tetrahydrofuran | JT Baker | ||
| Aceton | Sigma-Aldrich | ||
| ECI3027 positieve fotoresist | AZ | ||
| Tetraethylorthosilicaat (TEOS) | Praxair | ||
| N2 (99,9990%) | Praxair | ||
| O2 (99,9999%) | Praxair | ||
| CF4 (99,9970%) | Praxair | ||
| Cl2 (99,9900%) | Praxair | ||
| HBr (99,9950%) | Praxair | ||
| Ar (99,9990%) | Praxair | ||
| C2F6 (99,9990%) | Praxair | ||
| CHF3 (99,9950%) | Praxair | ||
| H2 (99,9950%) | Praxair | ||
| C2H2 (99,6000%) | Praxair | ||
| EVG 120 coater/ontwikkelaar | EVG | ||
| ASML PAS5500/80 waferstepper | ASML | ||
| SPTS Ωmega 201 plasma etser | SPTS | Gebaten voor Si en metaal etsen | |
| SPTS Σigma sputter coater | SPTS | ||
| Novellus Concept One PECVD | LAM | ||
| Drytek 384T plasma etser | LAM | Gebaten voor oxide etsen | |
| CHA Solution e-beam verdamper | CHA | ||
| AIXTRON BlackMagic Pro CVD tool | AIXTRON | Koolstofnanobuis groei | |
| Philips XL50 scanning elektronenmicroscoop | FEI | ||
| Tepla 300 | PVA TePla | Resist plasma stripper | |
| Avenger spoeldrogen | Microporcess Technologies | ||
| Leitz MPV-SP reflectometer | Leitz | ||
| Renishaw inVia Raman spectroscoop | Renishaw | ||
| Agilent 4156C parameter spectrum analyzer | Agilent | ||
| Cascade Microtech probe station | Cascade Microtech |
Referenties
- International Technology Roadmap for Semiconductors. , Available from: http://public.itrs.net (2013).
- Sun, S. C. Process technologies for advanced metallization and interconnect systems. Technical digest of the IEEE International Electron Devices Meeting. , 765-768 (1997).
- Robertson, J. Growth of nanotubes for electronics. Mater. Today. 10 (1-2), 36-43 (2007).
- Wei, B. Q., Vajtai, R., Ajayan, P. M.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
