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

7.6K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/53260

⸱

7 december 2015

 , 

In dit artikel

Samenvatting

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.

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

  1. 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

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Si (100) wafer 4"International Wafer ServiceResistiviteit: 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 fotoresistDow Electronic Materials
MF-322 ontwikkelaarDow Electronic Materials
HNO3 (99,9%)KMG Ultra Pure Chemicals
HNO3 (69,5%)KMG Ultra Pure Chemicals
HF 0,55%Honeywell
TetrahydrofuranJT Baker
AcetonSigma-Aldrich
ECI3027 positieve fotoresistAZ
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/ontwikkelaarEVG
ASML PAS5500/80 waferstepperASML
SPTS Ωmega 201 plasma etserSPTSGebaten voor Si en metaal etsen
SPTS Σigma sputter coaterSPTS
Novellus Concept One PECVDLAM
Drytek 384T plasma etserLAMGebaten voor oxide etsen
CHA Solution e-beam verdamperCHA
AIXTRON BlackMagic Pro CVD toolAIXTRONKoolstofnanobuis groei
Philips XL50 scanning elektronenmicroscoopFEI
Tepla 300PVA TePlaResist plasma stripper
Avenger spoeldrogenMicroporcess Technologies
Leitz MPV-SP reflectometerLeitz
Renishaw inVia Raman spectroscoopRenishaw
Agilent 4156C parameter spectrum analyzerAgilent
Cascade Microtech probe stationCascade Microtech

Referenties

  1. International Technology Roadmap for Semiconductors. , Available from: http://public.itrs.net (2013).
  2. Sun, S. C. Process technologies for advanced metallization and interconnect systems. Technical digest of the IEEE International Electron Devices Meeting. , 765-768 (1997).
  3. Robertson, J. Growth of nanotubes for electronics. Mater. Today. 10 (1-2), 36-43 (2007).
  4. Wei, B. Q., Vajtai, R., Ajayan, P. M.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Meer artikelen verkennen

Groei van koolstofnanobuisjeslaagtemperatuur-CVDsemiconductorcompatibiliteitscanningelektronenmicroscopieRaman-spectroscopievierpuntsmetingmagnetronsputterenplasma-etsenfotolithografieproces