Name: Yarıiletken Teknolojisi ile uyumlu Düşük Sıcaklık Karbon Nanotüp Dikey Bağlantıları Fabrikasyon (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-12-07T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 20 s
Description: Öğrenin, düşük sıcaklıkta dikey hizalı karbon nanotüpler yetiştirme ve yarıiletken teknikleriyle elektriksel test yapıları üretme yöntemini. Bu teknoloji entegre devrelerde uygulama potansiyeli sunar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Fransa, Almanya, Macaristan, Hollanda, Norveç ve İsveç'teki Kamu Otoriteleri ve ENIAC Ortak Teşebbüsü tarafından finanse edilen proje JEMSiP_3D'da çalışmanın bir kısmı gerçekleştirilmiştir. Yazarlar, işleme desteği için Dimes Teknoloji Merkezi personeline teşekkür eder.

Dikkat: Kullanmadan önce ilgili tüm malzeme güvenlik bilgi formlarını (MSDS) danışın. Bu üretim işleminde kullanılan kimyasalların çeşitli akut olarak toksik ve kanserojen bulunmaktadır. Nanomalzemeler onların toplu meslektaşı ile karşılaştırıldığında ek tehlikeler olabilir. Mühendislik kontrolleri (davlumbaz) ve kişisel koruyucu ekipman (koruyucu gözlük, eldiven, temiz oda giysiler) kullanımı da dahil olmak üzere, ekipman, kimyasal madde veya Nanomalzemelerin ile çalışırken tüm uygun güvenlik uygulamalarını kullanın. Litografi 1. Hizalama Marker Tanımı <ol><li> Ya n ya da p-tipi doping ile tek taraflı cilalı endüstriyel notu Si (100) gofret ile başlayın. </li><li> Coat pozitif Fotorezist 1.4 mikron ile gofret. Uygun bir hızda (3500 rpm) soğuk levha, spin-kaplama üzerinde gofretin soğutulması ve ardından ışığa, yapışmasını teşvik etmek için 130 ° C&#39;da bir 90 sn heksametildisilazan (HMDS) tedavisi gerçekleştirin ve 90 sn, yumuşak bir fırındat 95 ° C. </li><li> Bir foto-litografi maskesi kullanma ve pozlama aracı Hizalama işaretlerini açığa pozlama dozu 120 mJ / cm 2. </li><li> Tek bir su birikintisi gelişim süreci gerçekleştirin. Karşı tedavi 100 ° C&#39;de geliştirici ve 90 sn sabit fırında kullanarak 60 sn gelişimi ardından 90 sn 115 ° C maruziyet sonrası fırında, gerçekleştirin. </li><li> Karşı delikler doğru boyutları ise incelemek için mikroskop kullanın. </li><li> Si klor plazma aşındırma kullanılarak 120 nm aşındırma. Bu kalınlık Bu çalışmada kullanılan poz aracının otomatik hizalama sistemleri için iyi bir kontrast sağlar. 20/40 sccm O 2 / CF 4, 5 mTorr, 60/500 W merdane / ICP RF gücü, Cl 2 80/40 sccm&#39;lik ardından 10 sn oksit atılım dağlama, / HBr: endüktif birleştiğinde plazma (ICP) kullanılarak, örneğin 60 mTorr, 20/500 W merdane / ICP RF gücü, 35 sn Si etch. </li><li> Işığa (1 kW, endpo 400 sccm O 2 kaldırmak için bir oksijen plazma striptizci kullanınint algılama ve 2 dakika overetch). Fotorezist aseton gibi, plazma, normal bir çözücü ile tedavi gibi kullanılamaz. </li><li> Gofret temizleyin. Su direnci 5 M? (Organik temiz) olana kadar ilk DI su içinde durulama izledi% 99 HNO 3, 10 dakika boyunca koydu. Su direnci 5 M? (Temiz metal) olana kadar 110 ° C&#39;de 65% HNO 3 içinde 10 dakika süreyle gofret, bu temiz sonra DI su ile çalkalayın. Gofret kurutmak için rinser kurutma makinesi kullanın. </li></ol> 2. Alt Metal ve Interlayers Dielektrik Biriktirme <ol><li> Aracılığıyla testin alt metal tabaka yatırmak için manyetik alanda sıçratma kullanın. Ti 500 nm, TİN 50 nm ve 100 nm Ti üç metal katman yığını tevdi edilmesi gerekmektedir. İlk Ti katman yığınının direncini azaltmak için, TiN CNT büyüme için gerçek bir destek katmanı, ve SİO2 tabakası 12 gravür, üst Ti plazma hasara karşı korumaktır TİN </sup&gt;. Ti 350 ° C&#39;lik bir yüzey sıcaklığında Ar-plazma ile saf Ti hedef kullanarak püskürtme gerçekleştirin. TiN reaktif sıçratma için 350 ° C taban sıcaklığında yine Ar ve N2 bir arada kullanabilirsiniz. </li><li> Plazma geliştirilmiş kimyasal buhar birikimi (PECVD) kullanarak SiO2 bir 1 um kalınlığında bir katman bırakır. Burada tetraetil ortosilikat (TEOS), 350 ° C&#39;lik bir sıcaklıkta ön levha olarak kullanılmaktadır. <ol><li> Uygun bir alet kullanarak SiO2 tabakasının kalınlığı, örneğin, bir reflektometre ve elipsometre edin. </li></ol></li><li> Kaplama uygun bir hızda (3500 rpm) soğuk levha, spin-kaplama üzerinde gofretin soğutulması ve ardından 130 ° C de 90 sn HMDS tedavisi ile başlayan pozitif fotorezist 1,4 um, gofret ve yumuşak bir 90 sn 95 ° C &#39;de fırında. </li><li> Bir foto-litografi maskesi ve pozlama aracını kullanarak, daha sonra SiO 2 t kazınmış olacak açıklıkların istenilen desen, maruzo hizalama işaretleri hizalanmış VIAS oluşturmak, pozlama dozu 140 mJ / cm 2. </li><li> 100 ° C&#39;de geliştirici ve 90 sn sabit fırında kullanarak 60 sn gelişimi ardından 90 sn 115 ° C maruziyet sonrası fırında ile başlayan tek bir su birikintisi geliştirme süreci, gerçekleştirin. </li><li> Karşı delikler doğru boyutları ve hizalama işaretleri ile bindirme doğruysa eğer incelemek için mikroskop kullanın. </li><li> Plazma SiO 2 kişi açıklıklar etch. Örneğin, C 2 F 6 ile bir triyot plazma yakıcısı kullanmak / CHF 3 36/144 sccm 180 mTor ve 300 W RF güçte. Eğer gerekli ise, zaman içinde 5% -10% için asitlenir üzerinde en aza indirmek için bir test gofret aşındırma oranı testleri. Not: Ti, bu flor kimyasında reaktif aşındırma dirençli olmasına rağmen, plazma uzun süre maruz kalma Ti tabakası fiziksel aşındırma ile sonuçlanacaktır. Ince tabaka plazmaya maruz kalırsa, bu negatif bir influen olacaktırCNT 12 büyümesi üzerine ce. Bu açıklıkların çok genişlemesi neden olacaktır olarak kısmen 4. sorunlu üst metalizasyonun yapma, ıslak aşındırma kullanmayın. </li><li> 60 saniye boyunca% 0.55 HF ıslak aşındırma yoluyla kurban Ti katmanı kaldırın. Su direnç kadar DI suyla durulayın gofret dağlama sonra 5 M? Ve gofret kurutmak için rinser kurutma makinesi kullanın. Not: Ti metalik gri ise Ti tabakası kazınmış eğer kontrol edilebilir bir mikroskop kullanarak, TiN tabakası altın-kahverengi renk olacaktır. </li></ol> 3. Catalyst Biriktirme ve CNT Büyüme <ol><li> Bir e-ışın buharlaştırıcı kullanılarak Co 5 nm buharlaşır. En az 2x10 -6 Torr kadar aşağı Pompa ve herhangi bir su filmi kaldırmak için yatırma önce vakum altında lambalar kullanılarak 60 ° C&#39;ye kadar ısıtın gofret. Fotoğraf karşı kontakt açıklıklar sağlamak üzere kullanılan SiO 2 kişi açıklıklar katalizörün kendini uyum sağlamak için gofret tutulur. </li><li> Kaldırasansör-off temas açıklıklar dışında Co. Co için, tetrahidrofuran (THF), düşük sıcaklıklarda iyi kalkış sonuçları ve büyüme sağladığı bulunmuştur. Daha önce Fe buharlaştırmadan sonra bir hareket başlangıcı için kullanılan N-metil-2-pirolidon (NMP), hasar bulunmuştur Co da böyle bir ölçüde herhangi hizalanmış CNT büyümesini önlemek için. 35 ° C&#39;de, THF ile bir ultrasonik banyoda 15 dakika için gofret koyun. 5 dakika boyunca DI suyla durulayın ve bir dönücü veya azot tabancası kullanarak kurutun. </li><li> Mikroskop altında gofret kontrol edin ve artıkları karşı kontrol edin. Kalıntıları elle kalıntılarını silip için kalkış amaçlı özel bir yumuşak pamuklu bir bez kullanın, isteğe bağlı olarak THF uzun bir ultrasonik tedavi gerçekleştirmek ve kalırsa. </li><li> Düşük basınçlı kimyasal buhar çöktürme (LPCVD) ile CNT büyüme gerçekleştirin. 50 sccm C 2 H 2 ekleyerek CNT büyüme izledi 80 mbar, 700 sccm&#39;lik H 2 ile 350 ° C&#39;de 8 dakika ön tavlama: Aşağıdaki tarifi kullanın. 350 ° C&#39;de, 60büyüme dakika yaklaşık 1 um CNT verir. Gerekirse ayarlamak için bir test büyüme SiO 2 tabaka olarak aynı kalınlıkta olmalıdır yükseklik, gerçekleştirin. Reaktörü soğutun ve N 2 kullanarak temizlemek. </li><li> Ya da bir kesite hazırlanmasıyla 45 ° eğim altındaki çıkış bölümünün içinde CNT yüksekliğini kontrol etmek için bir tarama elektron mikroskopu kullanın. </li><li> CNT 18 kristalliğini belirlemek için Raman spektroskopisi kullanarak örnekleri inceleyin. </li></ol> 4. Borda Metalleştirme <ol><li> Üst metal yatırmak için manyetik alanda sıçratma kullanın. Ti CNT 19 temas etmek için iyi bir metal gibi, birinci vakum bozmadan Al (% 1 Si) 2 um, ardından Ti 100 nm, saçılırlar. </li><li> Kaplama 3000 rpm&#39;de soğuk levha, spin-kaplama üzerinde gofretin soğutulması ve ardından 130 ° C de 90 sn HMDS tedavisi ile başlayan yüksek bir viskoziteye sahip pozitif fotorezist 3,1 um, ve 90 sn, yumuşak fırında de gofret 95° C. </li><li> Bir foto-litografi maskesi ve pozlama aracını kullanarak hizalama işaretleri hizalanmış üst metal deseni, maruz kalma dozu 420 mJ / cm 2, -1 odağı maruz. </li><li> Tek bir su birikintisi gelişim süreci gerçekleştirin. Bu, 100 ° C de bir geliştirici ve 90 saniye sabit fırında kullanılarak 60 sn geliştirilmesi yolu ile, ardından 90 saniye 115 ° C maruziyet sonrası fırında ile başlar. </li><li> Karşı çizgiler doğru boyutları ve işaretlere bindirme doğruysa eğer incelemek için mikroskop kullanın. </li><li> Klor plazma aşındırma kullanarak Ti / Al yığını etch. Endüktif birleştiğinde plazma kullanılarak Örneğin: 30/40 sccm Cl 2 / HBr, 5 mTorr, uç nokta tespiti ve% 80 overetch ile 40/500 W Platen / ICP RF güç 15/30 sccm Cl 2 / HBr&#39;nin kullanarak. </li><li> Işığa (1 kW, uç nokta tespiti ve 2 dakika overetch 400 sccm O 2) kaldırmak için bir oksijen plazma striptizci kullanın. Metal kapsamı tam değilse (yani, iğne delikleri etrafında vardırCNT) CNT plazma hasar görmesini önlemek için, ışığa kaldırmak için bir organik çözücü (örneğin NMP) kullanın. </li><li> Gofret temizleyin. Su direnci 5 M? (Organik temiz) olduğu kadar DI su ile çalkalayın% 99 HNO 3, 10 dakika boyunca koyun. Gofret kurutmak için rinser kurutma makinesi kullanın. </li></ol> 5. Ölçümler <ol><li> Gofret üst metalleşme kontrol etmek için üreticinin talimatlarına göre taramalı elektron mikroskobu kullanın. Not:. Şekil 3 &#39;de gösterildiği gibi gofret mekanik görüntü ile sonuçlanan 90 °&#39; lik bir eğim kullanılarak örnek yoluyla tam CNT kontrol etmek için bölünebilen Gerektiğinde numuneleri, elektriksel olarak iletken olduğu için ek bir tedavi adım kullanılmak üzere ve Numuneler doğrudan SEM içine monte edilebilir. Genel olarak, 15 ya da 20 kV yüksek ivmeli voltajının, ancak SİO2 tabakası eğer çok fazla Bu azaltılabilir t kadar şarj edilir5 kV o. </li><li> 4-nokta gerçekleştirme Şekil 1 ve Vollebregt ve ark., 16 de tarif edildiği gibi bir yarı-iletken bir parametre analizörü ile bir arada bir prob istasyonu kullanılarak prob IV ölçümleri. Not: Bir ara bağlantısı üzerindeki potansiyel damla ideal küçük Normalde -0.5 V 0.5 bir gerilim süpürme, yeterlidir. 4-noktalı prob kurulumu kullanarak prob iğne ve kurulum tel dirençler temas direnci ihmal edilmiştir. </li></ol>

<ol><li>International Technology Roadmap for Semiconductors. , Available from:
 <a target="_blank" href="http://public.itrs.net">http://public.itrs.net</a> (2013).</li>
<li>Sun, S. C. Process technologies for advanced metallization and interconnect systems. Technical digest of the IEEE International Electron Devices Meeting. , 765-768 (1997).</li>
<li>Robertson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Growth+of+nanotubes+for+electronics%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Today%22%5BJournal%5D)">Growth of nanotubes for electronics.</a> Mater. Today. 10 (1-2), 36-43 (2007).</li>
<li>Wei, B. Q., Vajtai, R., Ajayan, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reliability+and+current+carrying+capacity+of+carbon+nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Reliability and current carrying capacity of carbon nanotubes.</a> Appl. Phys. Lett. 79 (8), 1172-1174 (2001).</li>
<li>Rossnagel, S. M., Wisnieff, R., Edelstein, D., Kuan, T. S. Interconnect issues post 45nm. Technical digest of the IEEE International Electron Devices Meeting. , 89-91 (2005).</li>
<li>Pop, E., Mann, D., Wang, Q., Goodson, K., Dai, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+Conductance+of+an+Individual+Single-Wall+Carbon+Nanotube+above+Room+Temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Thermal Conductance of an Individual Single-Wall Carbon Nanotube above Room Temperature.</a> Nano Lett. 6 (1), 96-100 (2006).</li>
<li>Chiodarelli, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+the+electrical+resistivity+and+contact+resistance+of+vertical+carbon+nanotube+bundles+for+application+as+interconnects%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Measuring the electrical resistivity and contact resistance of vertical carbon nanotube bundles for application as interconnects.</a> Nanotechnology. 22 (8), 085302(2011).</li>
<li>Choi, Y. -M., et al. Integration and Electrical Properties of Carbon Nanotube Array for Interconnect Applications. Proceedings of the Sixth IEEE Conference on Nanotechnology. , 262-265 (2006).</li>
<li>Dijon, J., et al. Ultra-high density Carbon Nanotubes on Al-Cu for advanced Vias. Technical digest of the IEEE International Electron Devices Meeting. , 33-34 (2010).</li>
<li>Kreupl, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon+nanotubes+in+interconnect+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Microelectron.+Eng%22%5BJournal%5D)">Carbon nanotubes in interconnect applications.</a> Microelectron. Eng. 64 (1-4), 399-408 (2002).</li>
<li>Vereecke, B., et al. Characterization of carbon nanotube based vertical interconnects. Extended Abstracts of the 2012 International Conference on Solid State Devices and Materials. , 648-649 (2012).</li>
<li>Vollebregt, S., Ishihara, R., Derakhshandeh, J., vander Cingel, J., Schellevis, H., Beenakker, C. I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrating+low+temperature+aligned+carbon+nanotubes+as+vertical+interconnects+in+Si+technology%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+11th+IEEE+Conference+on+Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Integrating low temperature aligned carbon nanotubes as vertical interconnects in Si technology.</a> Proceedings of the 11th IEEE Conference on Nanotechnology. , 985-990 (2011).</li>
<li>Yokoyama, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+Properties+of+Carbon+Nanotubes+Grown+at+a+Low+Temperature+for+Use+as+Interconnects%5BTitle%5D)+AND+%22Jpn+J.+App.+Phys%22%5BJournal%5D)">Electrical Properties of Carbon Nanotubes Grown at a Low Temperature for Use as Interconnects.</a> Jpn J. App. Phys. 47 (4), 1985-1990 (2008).</li>
<li>Van der Veen, M. H., et al. Electrical Improvement of CNT Contacts with Cu Damascene Top Metallization. Proceedings of the IEEE International Interconnect Technology Conference. , 193-195 (2013).</li>
<li>Istratov, A. A., Hieslmair, H., Weber, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Iron+contamination+in+silicon+technology%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+A%22%5BJournal%5D)">Iron contamination in silicon technology.</a> Appl. Phys. A. 70, 489-534 (2000).</li>
<li>Vollebregt, S., Tichelaar, F. D., Schellevis, H., Beenakker, C. I. M., Ishihara, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon+nanotube+vertical+interconnects+fabricated+at+temperatures+as+low+as+350+%C2%B0C%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Carbon nanotube vertical interconnects fabricated at temperatures as low as 350 °C.</a> 71, 249-256 (2014).</li>
<li>Kikkawa, T., Inoue, K., Imai, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cobalt+silicide+technology%5BTitle%5D)+AND+%22Silicide+Technology+for+Integrated+Circuits%22%5BJournal%5D)">Cobalt silicide technology.</a> Silicide Technology for Integrated Circuits. , The Institution of Engineering and Technology. 77-94 (2004).</li>
<li>Vollebregt, S., Ishihara, R., Tichelaar, F. D., Hou, Y., Beenakker, C. I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+the+growth+temperature+on+the+first+and+second-order+Raman+band+ratios+and+widths+of+carbon+nanotubes+and+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Carbon%22%5BJournal%5D)">Influence of the growth temperature on the first and second-order Raman band ratios and widths of carbon nanotubes and fibers.</a> Carbon. 50 (10), 3542-3554 (2012).</li>
<li>Lim, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contact+resistance+between+metal+and+carbon+nanotube+interconnects%3A+Effect+of+work+function+and+wettability%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Contact resistance between metal and carbon nanotube interconnects: Effect of work function and wettability.</a> Appl. Phys. Lett. 95 (26), 264103(2009).</li>
<li>Ferrari, A. C., Robertson, J. Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon. Phys. Rev. B. 61 (20), 14095-14107 (2000).</li>
<li>Awano, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon+nanotube+via+interconnect+technologies%3A+size-classified+catalyst+nanoparticles+and+low-resistance+ohmic+contact+formation%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Status+Solidi+%28a%29%22%5BJournal%5D)">Carbon nanotube via interconnect technologies: size-classified catalyst nanoparticles and low-resistance ohmic contact formation.</a> Phys. Status Solidi (a). 203 (14), 3611-3616 (2006).</li>
<li>Van der Veen, M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+characterization+of+CNT+contacts+with+Cu+Damascene+top+contact%5BTitle%5D)+AND+%22Microelectron.+Eng%22%5BJournal%5D)">Electrical characterization of CNT contacts with Cu Damascene top contact.</a> Microelectron. Eng. 106, 106-111 (2012).</li>
<li>Horibe, M., Nihei, M., Kondo, D., Kawabata, A., Awano, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+Polishing+Technique+for+Carbon+Nanotube+Interconnects+in+ULSIs%5BTitle%5D)+AND+%22Jpn+J.+App.+Phys%22%5BJournal%5D)">Mechanical Polishing Technique for Carbon Nanotube Interconnects in ULSIs.</a> Jpn J. App. Phys. 43 (9A), 6499-6502 (2004).</li>
<li>Vollebregt, S., Chiaramonti, A. N., Ishihara, R., Schellevis, H., Beenakker, C. I. M. Contact resistance of low-temperature carbon nanotube vertical interconnects. Proceedings of the 12th IEEE Conference on Nanotechnology. , 424-428 (2012).</li>
<li>Fiorentino, G., Vollebregt, S., Tichelaar, F. D., Ishihara, R., Sarro, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+the+atomic+layer+deposition+precursors+diffusion+on+solid-state+carbon+nanotube+based+supercapacitors+performances%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Impact of the atomic layer deposition precursors diffusion on solid-state carbon nanotube based supercapacitors performances.</a> Nanotechnology. 26 (6), 064002(2015).</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

Şekil 1, bu çalışmada imal yapısının şematik genel bakışını gösterir ve bu 4-nokta prob ölçümleri için kullanıldı. Potansiyel hiçbir akım taşıyan problar ile ölçülür gibi, merkezi CNT demeti ve metal olan kişiler üzerinde tam potansiyel damla (VH -V L) ölçülebilir. Büyük çaplı CNT demetleri akım zorlama problar için toplam direncini azaltmak ve merkezi CNT paket üzerindeki potansiyel düşüş maksimize etmek için, kontak pedleri gelen alt TiN katmanını temas için kullanılır. <p cl...

Bakır ve tungsten, şu anda devlet-of-the-art çok-büyük ölçekli entegrasyon (VLSI) teknolojisinde ara bağlantı için kullanılan metaller, güvenilirlik ve elektrik iletkenliği 1 açısından fiziksel sınırlarının yaklaşıyor. Aşağı-ölçekleme transistörler genellikle performansı artırır iken, aslında direnç ve interconnect&#39;lerdeki akım yoğunluğunu arttırır. Bu gecikme ve güç tüketimi 2 açısından entegre devre (IC) bir performans hakim ara bağlantı ile sonuçlanmıştır. Karbon nanotüpler (CNT) dikey interconnet CNT olarak (yollar,) kolayca 3 dikey büyümüş olabilir özellikle, Cu ve W madensel alternatif olarak ileri sürülmüştür. CNT Cu 4 den 1000 katı daha yüksek akım yoğunluğu bir ile tamamen mükemmel elektriksel güvenilirlik gösterilmiştir. Ayrıca, CNT yüzey ve tane sınırı saçılma muzdarip değil, hangi r artıyornanometre ölçeğinde 5 de Cu esistivity. Son olarak, CNT VLSI fiş ısı yönetimi yardımcı olabilir mükemmel termal iletken 6, olduğu gösterilmiştir. VLSI teknolojisi CNT başarılı entegrasyon için CNT büyüme süreçleri yarı iletken fabrikasyon uyumlu yapılmış olması önemlidir. Bu malzeme ve büyük ölçekli imalat uyumlu ve ölçeklenebilir kabul edilir ekipman kullanılarak CNT (&lt;400 ° C) düşük sıcaklık büyümesini gerektirir. CNT Test yolların bir çok örneği literatürde 7,8,9,10,11,12,13,14 gösterilmiştir olsa da, bunların çoğu IC kontaminant 15 imalat olarak kabul edilir, katalizör olarak Fe kullanımı. Bunun yanı sıra, bu çalışmaların birçoğunda kullanılan büyüme sıcaklığı 400 ° C üst sınırının çok daha yüksektir. Tercihen CNT hatta modern düşük κ yalıtkanların veya esnek ile entegrasyon sağlamak amacıyla, 350 ° C&#39;nin altında yetiştirilen olmalıdıryüzeyler. Burada katalizör 16 VR ile 350 ° C kadar düşük sıcaklıklarda CNT yetiştirmek için ölçeklenebilir bir yöntem sunulmaktadır. Bu yöntem, entegre devreler dik olarak sıralanmaktadır CNT oluşan farklı elektrik yapıların imal edilmesi, süper kondansatör ve alan emisyon cihazlara ara-bağlantısı ve elektrotların arasında değişen için ilgi çekmektedir. TiN sık kullanılan bariyer malzemesi 7 ise Co katalizör metal genellikle, silisid en 17 imalatı için IC imalat alanlarında kullanılmaktadır. Ayrıca, yalnızca standart yarıiletken imalat teknikleri kullanarak CNT Test VIAS imal edilmesi için bir işlem ortaya koymaktadır. Bu grubu, CNT testi yollar, elektron mikroskobu (SEM) ve Raman spektroskopisi ve elektriksel karakterize tarayarak tarafından denetlenir, imal edilir.

<table><tbody><tr><td>Si (100) gofret 4 "</td><td>Uluslararası Gofret Hizmeti</td><td></td><td>Direnç: 2-5 m & Omega; -cm, kalınlık: 525 & mikro; m&nbsp;</td></tr><tr><td>Ti-püskürtme hedefi (%99,995 saflık)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Al (%1 Si)-püskürtme hedefi (%99,999 saflık)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Co (%99,95 saflık)</td><td>Kurt J. Lesker</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SPR3012 pozitif fotorezist</td><td>Dow Electronic Materials</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MF-322 geliştiricisi</td><td>Dow Electronic Materials</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HNO3</ alt> (% 99,9)</td> <td>KMG Ultra Saf Kimyasallar</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HNO<alt>3< / alt> (% 69,5)</td><td>KMG Ultra Saf Kimyasallar</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HF% 0.55</td> <td>Honeywell</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tetrahidrofuran</td><td>JT Baker</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Aseton</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ECI3027 pozitif fotorezist</td><td>AZ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tetraetil ortosilikat (TEOS)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>N<alt>2</alt> (%99,9990)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>O<alt>2</alt> (%99,9999)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>CF<alt>4</alt> (%99,9970)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cl<alt>2</alt> (%99,9900)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HBr (%99,9950)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ar (%99,9990)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>C2F6 (%99,9990)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>CHF3 (%99,9950)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>H2 (%99,9950)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>C2H2 ( %99,6000)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>EVG 120 kaplayıcı/geliştirici</td><td>EVG</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ASML PAS5500/80 waferstepper</td><td>ASML</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SPTS & Omega; mega 201 plazma aşındırıcı</td><td>SPTS</td><td></td><td>Si ve metal aşındırma SPTS</td></tr><tr><td>& Sigma için kullanılır; igma püskürtme kaplayıcı</td><td>SPTS</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Novellus Concept One PECVD</td><td>LAM</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Drytek 384T plazma aşındırıcı</td><td>LAM</td><td></td><td>Oksit aşındırma için kullanılır</td></tr><tr><td>CHA Çözeltisi e-ışınlı evaporatör</td><td>CHA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>AIXTRON BlackMagic Pro CVD aracı</td><td>AIXTRON</td><td></td><td>Karbon nanotüp büyümesi</td></tr><tr><td>Philips XL50 taramalı elektron mikroskobu</td><td>FEI</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tepla 300</td><td>PVA TePla</td><td></td><td>Resist plazma sıyırıcı</td></tr><tr><td>Avenger durulama kurutucu</td><td>Microporcess Technologies</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Leitz MPV-SP refleksometre</td><td>Leitz</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Renishaw inVia Raman spektroskopu</td><td>Renishaw</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Agilent 4156C parametre spektrum analizörü</td><td>Agilent</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cascade Microtech prob istasyonu</td><td>Cascade Microtech</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

yarıiletken teknolojisi ile uyumlu düşük sıcaklık karbon nanotüp dikey bağlantıları fabrikasyon

Fabrication of Low Temperature Carbon Nanotube Vertical Interconnects Compatible with Semiconductor Technology

Elektriksel olarak iletken ince filmler üzerinde dikey olarak hizalanmış karbon nanotüp (CNT) demetlerinin düşük sıcaklık büyümesi (350 °C) için bir yöntem gösteriyoruz. Düşük büyüme sıcaklığı nedeniyle proses, modern düşük κ dielektrikler ve bazı esnek alt tabakalarla entegrasyona izin verir. İşlem, standart yarı iletken imalatı ile uyumludur ve dikey ara bağlantı test yapıları için elektrikli 4 noktalı prob test yapılarının imalatı için bir yöntem sunulmaktadır. Taramalı elektron mikroskobu kullanılarak, CNT'nin dikey hizalanmasını gösteren ve CNT büyüme süresini ayarlamak için kullanılabilen CNT demetlerinin morfolojisi araştırılmıştır. Raman spektroskopisi ile CNT'nin kristalliği incelenir. CNT'nin düşük büyüme sıcaklığı nedeniyle birçok kusuru olduğu bulundu. Test dikey ara bağlantılarının elektrik akımı-voltaj ölçümleri, CNT demeti ile üst ve alt metal elektrotlar arasında iyi bir omik temas sağlandığını gösteren doğrusal bir tepki gösterir. CNT demetinin elde edilen özdirençleri literatürdeki ortalama değerler arasında yer alırken, rekor düzeyde düşük bir CNT büyüme sıcaklığı kullanılmıştır.

Bu çalışmada kullanılan ölçüm yapısının tasarımı, Şekil 1 &#39;de bulunabilir. Prob, tel dirençleri atlatılabilir olarak CNT demeti direnci ve metal CNT dirençleri ölçümü doğru olarak belirlenebilir, böyle bir yapının kullanılması suretiyle. Demetin direnci CNT demetinin kalitesi ve yoğunluğu için bir ölçüdür. Farklı uzunluklarda temas direnci demetleri belirlemek için ölçülür. 45 ° hızıyla metalle önce üst alınan 60 dakika boyunca 350 ° C &#39;de yetiştirilen CNT tipik bir ...

Düşük sıcaklıkta dikey olarak hizalanmış karbon nanotüplerin büyümesi ve ardından yarı iletken fabrikasyonu kullanılarak dikey ara bağlantı elektrik test yapılarının imalatı için bir yöntem sunulmaktadır.

Yarıiletken Teknolojisi ile uyumlu Düşük Sıcaklık Karbon Nanotüp Dikey Bağlantıları Fabrikasyon

We demonstrate a method for the low temperature growth (350 &#176;C) of vertically-aligned carbon nanotubes (CNT) bundles on electrically conductive ...

Bu sürecin genel amacı, dikey olarak hizalanmış karbon nanotüpler büyütmek ve standart yarı iletken tekniklerini kullanarak elektriksel test yapıları üretmektir. Bu yöntem, mikro röntgen alanındaki "dikey olarak hizalanmış karbon nanotüpler, entegre devrelerde ara bağlantılar ve diğer uygulamalar için kullanılabilir mi?" gibi temel sorulara yanıt verebilir. Bu teknolojinin temel avantajı, standart yarı iletken üretimiyle uyumlu olması ve CMOS arka uç süreçleri ile belirli polimerlerle entegrasyona izin verecek kadar düşük bir üretim sıcaklığına sahip olmasıdır.Bu prosedüre başlamak için, testin alt metal tabakasını magnetron püskürtme yöntemiyle oluşturun. Titanyum nitrür için 350 °C altlık sıcaklığında, argon plazması ve saf titanyum hedef kullanılarak titanyum püskürtme işlemini gerçekleştirin. Reaktif püskürtme.Plazma destekli kimyasal buhar biriktirme yöntemiyle, 350 °C altlık sıcaklığında argon ve azot kombinasyonu kullanarak 1 µm kalınlığında bir silikon dioksit tabakası biriktirin. İşlem tamamlandığında, silikon dioksit tabakasının kalınlığını bir reflektometre ile kontrol edin; ardından, soğuk plaka üzerinde soğutma işleminin ardından 130 °C'de 92 saniyelik bir deksametazon işlemi gerçekleştirerek gofere 1,4 µm pozitif fotorezist kaplayın ve 3.500 RPM'de spin kaplama yapın. Daha sonra, bir fotolitografi maskesi ve pozlama aracı kullanarak gofere 95 °C'de 90 saniye boyunca yumuşak pişirme uygulayın.İstenilen açıklık desenini santimetrekare başına 140 milijoule'lük bir pozlama dozuna maruz bırakın. Bunun ardından, 115 °C'de 92 saniyelik pozlama sonrası pişirme (post-exposure bake) işlemi ile başlayan tek bir puddle geliştirme işlemi gerçekleştirin. Daha sonra, 100 °C'de 90 saniye boyunca sert pişirme (hard baking) yaptıktan sonra geliştirici kullanarak 62 saniyelik bir geliştirme işlemi uygulayın.Rezistteki açıklıkların doğru boyutlarda olup olmadığını ve hizalama işaretçileriyle olan örtüşmenin doğru olup olmadığını kontrol etmek için bir mikroskop kullanın. Ardından, bir triad plazma aşındırıcı kullanarak silikon dioksitteki kontak açıklıklarını plazma ile aşındırın. Titanyum nitrürün plazmaya maruz kalmaması çok önemlidir, aksi takdirde karbon tüplerin başarılı bir şekilde büyümesini engelleyecektir.Fedai titanyum tabakayı %0,55'lik hidrojen florür ile 60 saniye boyunca ıslak aşındırma yaparak kaldırın. Aşındırma sonrası, waferları su rezistivitesi beş mega ohm olana kadar deiyonize su ile durulayın. Ardından, waferları bir durulayıcı-kurutucu kullanarak kurutun.Bu aşamada, vakum seviyesi en az 2 × 10⁻⁶ tor değerine düşürülene kadar pompalama yaptıktan sonra, bir e-beam evaporatör kullanarak beş nanometre kobalt buharlaştırın. Herhangi bir su filmini uzaklaştırmak için, biriktirme işlemi öncesinde gofretleri vakum altında lambalarla 60 °C'ye ısıtın. Kontak açıklıklarının dışındaki kobaltı liftoff yöntemiyle uzaklaştırın.Wafer'ı, 35 °C'de tetra hydro Uran içeren bir ultrasonik banyoya 15 dakika boyunca yerleştirin. İşlem tamamlandığında, deiyonize su ile beş dakika boyunca durulayın ve bir spinner kullanarak kurulayın. Wafer'ı bir mikroskop altında inceleyin ve resist kalıntıları olup olmadığını kontrol edin.İsteğe bağlı olarak, kalıntıları manuel olarak silmek için kaldırma amaçlı özel yumuşak bir pamuklu çubuk kullanın. Eğer kalıntılar kalırsa, tetra hidro furan içerisinde daha uzun süreli bir ultrasonik işlem uygulayın.Bunu takiben, düşük basınçlı kimyasal buhar biriktirme yöntemini kullanarak karbon nanotüp veya CNT büyütme işlemini gerçekleştirin. Ardından reaktörü soğutun ve nitrojen kullanarak temizleyin.45 derecelik eğim altında, açıklıkların içindeki CNT yüksekliğini kontrol etmek için bir taramalı elektron mikroskobu veya SEM kullanın. Ardından, CNT'nin kristalinitesini belirlemek için raman spektroskopisi kullanarak numuneleri inceleyin. Vakumu bozmadan, önce 100 nanometre titanyum ve ardından iki mikrometre alüminyum püskürtmek için magnetron sıçratma yöntemini kullanın.Ardından, wafer'ı daha yüksek viskoziteye sahip 3,1 µm pozitif fotoğrafdirenci ile kaplayın; buna, wafer soğuk plaka üzerinde soğutulduktan sonra 130 °C'de 92 saniyelik bir heksa etil dilan işlemiyle başlayın, 95 °C'de 90 saniye boyunca yumuşak pişirme (soft baking) yaptıktan sonra 3000 RPM'de spin kaplama uygulayın, üst metal deseni bir fotolitografi maskesi ve pozlama cihazı kullanarak -1 odakla cm² başına 420 mJ'lik bir pozlama dozuna tabi tutun. 115 °C'de 92 saniyelik bir pozlama sonrası pişirme (post-exposure bake) işlemi ile başlayan tekli puddle geliştirme işlemini gerçekleştirin.Ardından, 100 °C'de 90 saniye boyunca sert pişirme (hard baking) işleminin ardından geliştirici kullanarak 62. geliştirme işlemini gerçekleştirin. Resist içindeki hatların doğru boyutlarda olup olmadığını ve işaretleyicilere göre üst üste binmenin (overlay) doğru olup olmadığını kontrol etmek için bir mikroskop kullanın. Bunu takiben.Fotoresistten kurtulmak için indüktif eşleşmiş plazma ile klor plazma aşındırma yöntemi kullanarak titanyum alüminyum yığınını aşındırın. Metal kaplama tam değilse oksijen plazma sökücü kullanın. Fotoresistten kurtulmak için N-metil-2-pirolidon gibi organik bir çözücü kullanın.CNT'nin plazma hasarına uğramasını önlemek için waferları 10 dakika boyunca %99'luk nitrik asit içinde bekleterek temizleyin. Waferın direnci beş mega ohm olana kadar deiyonize su ile durulayın.Son olarak, waferları durulayıcı kurutucu ile kurutun. Metalizasyon öncesi CNT'lerin tipik bir SEM görüntüsü burada gösterilmiştir ve büyüme süresinin, silikon dioksit tabakasının kalınlığıyla aynı uzunluğu elde edecek şekilde doğru ayarlanıp ayarlanmadığını kontrol etmek için yararlıdır. Metalizasyondan sonra aynı waferın SEM ile incelenmiş bir kesiti burada gösterilmiştir ve CNT'lerin hizalamasını ve yoğunluğunu belirlemek için kullanılabilir.Çaplarını belirlemek için yüksek çözünürlüklü bir SEM kullanılırsa, CNT ile metal katmanlar arasındaki temas alanı da incelenebilir. 350 °C'de kobalt büyütülmüş CNT'lerin Raman spektrumları burada gösterilmiştir ve en yüksek kaliteli CNT'leri elde etmek için kristaliniteyi incelemek ve CNT büyüme parametrelerini optimize etmek amacıyla kullanılabilir. Dört nokta prob yapıları kullanılarak IV ölçümleri gerçekleştirilmiştir. IV davranışı lineer olduğunda, bu durum CNT ile metal kontaklar arasında omik temas olduğunu gösterir.Demetlerin direncinden ve boyutlarından hareketle, özdirenç hesaplanabilir ve geliştirme işlemi sonrasında literatürle karşılaştırılabilir. Bu teknik, mikroelektronik alanındaki araştırmacıların, entegre devrelerde dikey hizalı karbon nanotüplerin uygulamasını keşfetmelerinin önünü açmıştır. Bu videoyu izledikten sonra, dikey ara bağlantılar için açıklıklar içerisinde kimyasal buhar biriktirme yöntemiyle dikey hizalı karbon nanotüplerin nasıl büyütüleceği konusunda kapsamlı bir bilgiye sahip olmalısınız.

fabrication-low-temperature-carbon-nanotube-vertical-interconnects

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Biz dikey hizalanmış karbon nanotüp (CNT), ve organize nano ölçekli yüzey dokusu ile polimer mikro üretimi için ana kalıp olarak kullanımı mikro desenli imalatı için yöntemler sunuyoruz. CNT ormanları önemli ölçüde ambalaj yoğunluğu artar ve 3D şekillerin kendi kendini yöneten oluşumunu sağlayan yüzey, üzerine çözücü yoğunlaşması ile yoğunlaştırılmış edilir.

3D Karbon Nanotube mikroyapılar, Üretimi, Yoğunlaştırma ve Replica Kalıp

Bu makale KVH'tan dikey hizalanmış karbon nanotüp diziler imal etmek ve akabinde tavlama veya kuru oksidasyon işlemi vakum onları teşhir ederek ıslatma özelliklerini ayarlamak için basit bir yöntem açıklanır.

Karbon Nanotube Dizilerin Islatma Özellikleri Tuning Tedaviler Tavlama Kuru Oksidasyon ve Vakum

Elektriksel adresli, yüksek boy oranı (&gt; 1000:1) 'nin üretim şablon olarak kurban alüminyum ve gümüş tabakaları veya kendini monte mono tabakaları kullanarak tek nanometre boşluklar ile ayrılmış metal nanotellerin açıklanmıştır. Bu nanogap yapılar nanoskiving olarak bilinen kenar litografi biçimi ile bir temiz oda veya herhangi bir fotoğraf ya da elektron-ışın taşbaskı süreçleri olmadan üretilmektedir.

Nanoskiving tarafından Nanogaps imalatı

Biz cihaz imalat ve karbon nanotüp tabanlı yüksek frekans biyosensörler için ölçü protokol açıklar. Yüksek frekans algılama tekniği temel iyonik (Debye) tarama etkisi azaltır ve geleneksel elektronik biyosensörler başarısız yüksek iyonik gücü çözümleri ameliyat olmak için nanotüp biyosensör sağlar. Teknolojimiz noktası bakım (POC) fizyolojik gerekli koşulların faaliyet gösteren elektronik biyosensör için benzersiz bir platform sağlar.

Yüksek İyonik Güç Çözümleri Algılama için karbon Nanotube Yüksek Frekans nanoelektronik Biyosensör Fabrikasyon

Biz dikey olarak sipariş küçük moleküler organik nanotellerin bir ultra yüksek yoğunluklu dizi imalatı için basit bir yöntem rapor. Bu yöntem ucuz keyfi yüzeylerde yetiştirilebilir karmaşık heterostructured hibrid nanotel geometri, sentezi sağlar. Bu yapılar organik elektronik, optoelektronik, kimyasal algılama, fotovoltaik ve spintronics potansiyel uygulamalar var.

Keyfi Yüzeyler üzerinde Dikey dizilmiş Küçük-moleküler Organik Nanoteller bir ultra yüksek Yoğunluk Dizi

Düzgün bir muhafazayı gerçekleştirmek için iki silikon gofretleri kalıcı olarak yapıştırmak için bir yöntem açıklanmıştır. Buna gofret hazırlama, temizleme, RT yapıştırma ve tavlama işlemleri dahildir. Elde edilen bağlı gofretler (hücreler) kasanın homojenliğine sahiptir ~%11,2. Elde edilen geometri, sınırlı sıvıların ve gazların ölçülerine izin verir.

Silikon Doğrudan Gofret Yapıştırma ile Tek tip Nano ölçekli Boşlukların İmalatı

Ortam koşullarında, paralel bir konfigürasyonda organik fotovoltaik tandem cihazları üretme yöntemi sunulmaktadır. Bu cihazlar, hava ile işlenmiş, yarı şeffaf, karbon nanotüp ortak bir katoda sahiptir.

Tandem Organik Güneş Pilleri bir iyonik Geçitli Karbon Nanotüp Ortak Katot Üretimi için ortam Yöntemi

Bu kağıt, yardımlı dielectrophoresis için gösterdi akışı nanowire cihazların kendinden montajlı. Bir silikon nanowire alan etkili transistör imalatı örnek olarak gösterilir.

Akış yoluyla Dielectrophoresis: Yüksek performanslı çözüm processable Nanowire cihazları imalatı için düşük maliyetli bir yöntem

Makaleyi gelecekteki düşük boyutlu nanoelektronik geliştirilmesi için bir standart ve güvenilir üretim yordamı tanıtmak amaçlanmaktadır.

İki boyutlu nanoelektronik imal etmek standart ve güvenilir bir yöntem

Burada, dikey olarak hizalanmış karbon nanofiberlerin (VACNF'ler) mikrofabrikasyon edilmesi, VACNF'lerin esnek substratlara aktarılması ve VACNF'lerin biyomolekül ve boya dağıtımı için bitkilere hem sert hem de esnek substratlar üzerinde uygulanması için yöntemleri açıklıyoruz.

Biyomoleküllerin ve boyaların bitkilere verilmesi için sert veya esnek substratlar üzerinde dikey olarak hizalanmış karbon nanofiber dizilerinin kullanılması

Bu makale, yüksek düzeyde ayarlanabilir, özel yapım bir transfer kurulumuna dayalı olarak modifiye edilmiş bir kuru transfer tekniği kullanan, hassas büküm açılarına sahip yüksek kaliteli grafen bazlı hareli süper kafes cihazları üretmek için optimize edilmiş, deneyime dayalı bir protokol sunmaktadır.

Yüksek Kaliteli Grafen Bazlı Moiré Superlattice Cihazları için Optimize Edilmiş Üretim Prosedürü

Öğrenin, düşük sıcaklıkta dikey hizalı karbon nanotüpler yetiştirme ve yarıiletken teknikleriyle elektriksel test yapıları üretme yöntemini. Bu teknoloji entegre devrelerde uygulama potansiyeli sunar.

Yarıiletken Teknolojisi ile uyumlu Düşük Sıcaklık Karbon Nanotüp Dikey Bağlantıları Fabrikasyon

Daha fazla video keşfet