Nanoscale Etsning genom Att Använda ICP-System

Vid AZoNano

Bordlägga av Tillfredsställer

Inledning
Applikation av Nanotechnology
Överblick
ICP Bearbetar
Fördelar av KobraKällan
Svårigheter och Begränsar av Nanoscale Etsning
Nanoscale Etsning vid ICP
Nano-Imprint Lithography
     Stämpeln etsar
Descum NOLLresidual
NOLLNanoscale Etsning
Den Photonic Kristallen Spela golfboll i hål Etsning
Valet av Annan Nanoscale ICP Etsning Bearbetar
Avslutningar
Om Oxford Instrumenterar PlasmaTeknologi

Inledning

Nanotechnology kan definieras som kapaciteten exakt att behandla materien på nanoscale dimensionerar som är normalt inom spänna 1nm till 100nm. Denna kapacitet möjliggör f8orlängningen av kapaciteten av traditionella apparater (liksom CMOS-transistorn) och utvecklingen av fullständigt ny apparater och teknologi. Applikationen av nanotechnology har ökat väsentligen över de sist få åren, och det är viktigt att notera att det finns mycket få sätter in av människateknologi som inte har gynnats av det.

Applikation av Nanotechnology

Områden som gynnas av nanotechnology, inkluderar efter:

  1. Läkarundersökning - Exempel inkluderar nano labb-på-gå i flisor för diagnostik, drogleveransen, nano-silkespapper att iscensätta
  2. Kemiskt - Exempel inkluderar högt effektiv nanocatalysts och nanofiltration
  3. Energi - Exempel inkluderar nanotechnology i energieffektivitet, och isolering, tankar celler, uppladdningsbara batterier och photovoltaics
  4. Nanotech förhöjde materiellt för skurkrollbransch - Exempel inkluderar rymd och konstruktion
  5. Information och kommunikation som inkluderar minnen, den nya halvledaren och optoelectronic apparater, skärmar och quantumberäkning
  6. Konsumentmat, skönhetsmedel, hushåll, textilar, optik

Överblick

Detta pappers- på nanoscaleetsning är mest relevant till nanotechnologyområdet 5 men också fyndbruk i andra områden speciellt 3 och 1. Etsning är den selektiva borttagningen av fast materiellt till och med en maskera till jordbruksprodukter två, eller tredimensionellt strukturerar i fabriceringen av apparater. Klassikerexemplet är i etsning kliver krävt för monolitiskt inbyggt - gå runt fabriceringen som inkluderar kompletterande-belägga med metall-oxiden silikon (CMOS)transistorn gå i flisor med särdrag storleksanpassar på fjäll och nu mycket mindre för mikron. Sannerligen har CMOS-teknologi long efter fortskridit in i nanoscalen.

Figurera 1 som tas från LandskampTeknologiKretsschemat för Halvledare (ITRS) 2010 som uppdateringen indikerar att denna uppstod i stunderna för år som 2003 betraktar den halva gradpolysiliconen utfärda utegångsförbud för omkring bredder för prålig eller SUPteknologi.

Denna ska artikel fokuserar på det bästa besegrar teknik av ICP-etsning och ska tekniker och resultat för bruk i synnerhet för nano-imprint teknologi och photonic crystal fabricering, såväl som illustrera nanoscaleetsningkapaciteten för ett brett spänna av material och apparater. Alla resultaten uppnås i Oxford Instrumenterar ICP bearbetar och att visa en stark kapacitet i nanoscaleetsning.

Figurera 1. Från uppdateringen för ITRS som 2010 konspirerar produkthalva-graden, utfärda utegångsförbud för längden mot år av produktion [2]

ICP Bearbetar

ICPEN bearbetar använt för nanoscaleetsning bearbetar beskrivit i detta pappers- är all Oxford Instrumenterar liksom PlasmaPro System 100 som konfigureras med olika ICP-källor. Ett schematiskt av en ICP180 etsar kammaren ger sig in Figurerar 2, och en fotografera av ett PlasmaPro System 100 med Kobrakällan visas in Figurerar 3.

Figurera 2. Schematiskt av PlasmaProen System100 ICP180 bearbeta

Figurera 3. Kobra för ICP för Plasmapro System 100

ICP-källorna är av en cylindrisk design med en RF driver applicerat till en spole förutom en isolera apparat för att frambringa en kick - täthetplasma, jontätheten är allmänt mer än 10/cm113. Ett elektrostatiskt skyddar runt om ICP-röret ser till att ICPEN driver kopplas ihop renodlat inductively (dvs. ` riktig-ICP'). Detta avlägsnar kapacitivt koppla ihop, som kan resultera i att fräsa för rör och tillfälliga jontrajectories. Rånen klämmas fast endera mekaniskt eller elektrostatiskt till denkontrollerade lägre elektroden. Helium pressar appliceras till den bakre sidan av rånen för att ge bra termisk conductance mellan kasta och rånet. Mindre tar prov eller lappar som används normalt för nanoscale etsar forskning kan fästas till ett bärarerån med en termiskt ledande sammansättning.

Oxford Instrumenterar ICP-system ger en valfri bred temperaturelektrod som ofta är användbar i nanoscaleetsning. Elektrodtemperaturen är controllable över en spänna av -150°C till +400°. Systemen fungeras allmänt över en pressa spänner 0,1 till 100 som mT vid automatiskt pressar kontrollerar. Gases matas in till och med det bästa av källan, eller till och med en gasa ringa runt om rånelektroden.

Det PlasmaPro Systemet 100 ICP180 är passande för upp till 100 en mmdiameterrån. Oxford Instrumenterar erbjuder också en R&D bearbetar, PlasmaProen NGP 80 ICP65 som har den användbara en mmdiametern för område 50 och bearbetar med kapacitet för större diameter: Kobran för PlasmaPro System 100 (en mm 200), det PlasmaPro Systemet 133 ICP380 (en mm 300) och den PlasmaPro NGP1000 Huggormen (en mm 450). Kobrakällan är passande för R&D eller produktion, eftersom de andra två systemen är i första hand för produktion.

Fördelar av KobraKällan

Fördelarna av Kobrakällan är listat nedanfört:

  • Källan har ett stort användbart område, när den jämförs till källan ICP180,
  • Källan erbjuder ökande böjlighet till och med alternativ av en aktivavståndsmätare som låter vilde kontrollerar av jonfördelning, och optimerade erbjudanden bearbetar likformighet över elektroden.
  • Källan erbjuder att pulsera för ICP-källa, som minimerar rånet som laddar, för förhöjd etsning för kickaspektförhållande. Den kan också användas för justering av jonradikalförhållanden.
  • Snedhet driver att pulsera normalt med low - frekvens driver förminskar att göra hack i på har kontakt med isolatorer och förminskar etsning för anhörigen för aspektförhållandet (ARDE).
  • Ett kopplat ihop slut gasar fröskidan är användbart för gasar huggit av bearbetar liksom Bosch etsning för att förminska gasar blandning i den processaa kort stavelse kliver.

Svårigheter och Begränsar av Nanoscale Etsning

Resonerar därför nanoscaleetsning är tuff är listat nedanfört:

  • Svår transport av frilägeart i och ut ur någonsin mindre särdrag
  • Ökande verkställer av uppladdning vid joner och elektroner, som sidoväggar får mer nära tillsammans.

Fördriva planlägga mindre apparater, vanligt sidohjärnskrynklaren är mer stor än lodlinjehjärnskrynklaren så förhöjningarna för aspektförhållandet h/d, som visat in Figurera 4.

Figurera 4. Designen härskar diktat som det ökande aspektförhållandet (AR) som kritiskt dimensionerar D-hjärnskrynklare för nanoscaleapparater

Frilägeetsningarten och etsar produkter som flyttningen vid diffusion som är opåverkad vid den vinkelräta skidan, sätter in isotropically. Som förhöjningarna för aspektförhållande numrera av sammanstötningar med sidoväggförhöjningarna. Varje sammanstötning gör framsteg av etsningart långsamt in mot ytbehandla som ska anfallas och, saktar flykten av produktart. Dessutom skuggas den inkomma arten av det bästa tränga någon av diket, som visat in Figurera 5.

Figurera 5. Multipelsidoväggsammanstötningar av art för en gasa (med att klibba för low som är samverka) i ett HAR-särdrag

Optimalt, de klibba koefficienterna av etsning och passivatingart ska kontrolleras försiktigt. Figurera 6 ger verkliga exempel var de klibba koefficienterna och passivationen inte klaras av optimalt.

Figurera 6a. Klibba för Överskotts eller fel art: för mycket sidoväggpassivation.

Figurera 6b. Otillräcklig passivation: bugat profilera och underetching

Den huvudsakliga understödja resonerar för den ökande utmaningen av nanoscaleetsning är ökande verkställer av uppladdning vid joner och elektroner, som sidoväggar får mer nära tillsammans. Den Laddade arten erfar en sidostyrka (laddning q som multipliceras av elkraften, sätter in E) som är omvänt proportionell till kvadrera av distansera y från sidoväggarna:

qE∞ 1/y2

Proportionalitykonstanten är högre för ledande eller polar materiell danande upp sidoväggen. Hence avböjs jonflyttningen nästan vertikalt in mot sidoväggarna, och på högre aspektförhållande finns det en högre procentsats av joner som erfar viktig avböjning, som visat in Figurera 7.

Figurera 7. Avböjning av laddad art: Joner är nästan lodlinjen att närma sig men erfar på en sidostyrka.

Omvänt ytbehandlar elektroner med deras mycket mer stora rörlighet i plasmaflyttningen isotropically, både i det bulk plasmaet och nästan, och de ansar till uppbyggnad på munnarna av öppningar i ytbehandla, som visat in Figurera 8a. Denna negationladdning driver tillbaka mer ytterligare elektroner och avböjer realitetjoner upptill av särdrag som väl. Om substraten är ledande, då kan att balansera strömmar flöda för att lätta sådan laddningsuppbyggnad. Emellertid om substraten isolerar eller elektriskt isolerade lika silikon-på-isolatorer (SOI) då, ska laddningsuppbyggnad var värre, som visat in Figurera 8b.

Figurera 8. Riktnings verkställer av laddning

Figurera 9 ger exempel var realitetjonavböjning orsakar ”göra hack i” upptill eller botten av särdrag eller att ta bort passivationen i den mellersta orsaka stråkföringen.

Figurera 9a. Göra hack i på bästa av särdrag

Figurera 9b. Göra hack i på baserar av särdrag (SOI har kontakt),

Figurera 9c. Jonavböjning orsaka stråkföring i en mitt

Figurera 9d. Jonavböjning som orsakar också trenching på, baserar

Bestämda utmaningar som vändas mot med nanoscaleetsning, är listat nedanfört:

  • Nanoscale som etsar ställer ut vanligt, stadigt klassar lower,
  • Dessutom i apparater, var särdragbredden är variabeln, ska de mindre särdragen etsar mindre djupt än de breda särdragen. Detta är välkänt vid etsningen för anhörigen för benämnaaspektförhållandet (ARDE) och kan posera ett strängt problem för några apparater som necessitating revideringen.
  • En Annan följd av ARDE etsar djup som var non-linjär med etsar tid.
  • Slutligen, det processaa fönstret för nanoscaleetsning minimeras vanligt, och naturligtvis, blir metrology och analys någonsin mer tuff, som särdrag storleksanpassar hjärnskrynklare.

Nanoscale Etsning vid ICP

I detta dela upp många exempel av lyckad nanoscaleetsning vid ICP-system från Oxford Instrumenterar ska framläggas och diskuteras.

Nano-Imprint Lithography

Nano ImprintLithography (NIL) är ett mångsidigt, ekonomiskt, besegrar den böjlig och för kickgenomgång (parallella) metoden för fabricering av till 10nm (och krympning) strukturerar även över stora områden (rån). Den har applikationer i halvledareminnet, mikro och nano fluidics, Ljusdiod för optiska apparater e.g. och laser, vetenskaperna om olika organismers beskaffenhet, labb-på-en-gå i flisor e.g system, bio-avkännare, radiofrequencydelar, förnybar energi och nya nanotechapparater. Det grundläggande processaa flödet av NOLL visas in Figurerar 10.

Figurera 10 är ett enkelt schematiskt av den processaa NOLLEN.

Figurera 10. Schematiskt av den processaa NOLLEN

Stämpeln etsar

Krav för en bra stämpel etsar är lodlinjen eller mycket nära lodlinje profilerar, slätar sidoväggar, enhetliga djup, och kritiskt dimensionerar (CD). Det är också önskvärt att undvika trenching.

Figurera 11 shows som en krom (Cr) maskerad kvartstämpel etsade i kammaren ICP180 för System 100 genom att använda enbaserad48 plasmakemi. särdrag 30nm etsas till ett djup av 200nm på en klassa av 85nm/min ±<1% över ett rån 2inch. Selectivityen över CR var >170: 1. Profilera är 89-90°, slätar och dike-fritt på basera.

Figurera 11. Högkvalitativ nanoscalekvartetsning för NOLLstämpel.

Kvartarna profilerar optimerades, genom att använda den fastställda elektrodtemperaturen, som visat in Figurera 12, stundtrenching avlägsnades, genom att använda low nog DC-snedhet, som visat in Figurera 13.

Figurera 12. Enkelt profilera kontrollerar vid temperatur

Figurera 13. Diket kontrollerar vid DC-snedhetsförminskning

CR används ofta, som ett hårt maskerar för kvartstämpeln etsar. Figurera 14 shows som nanoscaleCR etsar med särdrag besegrar till 70nm.

Figurera 14. Nanoscale (70nm) CR maskerar etsar, för kvartar etsar (föreställa artighet av AMO),

Descum NOLLresidual

Understödjaområdet som kräver en processaa etsa, är descumen av NOLLresidualen. Något ”avskum” är närvarande efter stämpelpressarna in i NOLLpolymern och frigör. Lågt avskum föredras. Ett förhållande av H/HRl 0,1 är det ansedda ideal.

20nm av avskum för en polymer 200nm filmar visas in Figurerar 15.

Figurera 15. Den Resterande NOLLpolymern, når den har stämplat, kliver

Krav för en bra descum är att ta bort avskumstunden som förminskande ändringar profilerar in och CD. ICP ger den bäst kapaciteten för descum, pressar low att bearbeta förminskande isotropisk etsning, och förlust av profilerar, och CD kontrollerar.

Figurera 16 är ett exempel av en descum som är processaa av BCB-polymern som lämnar 10nm intakt genom att använda en processaa26 O-SF ICP.

Figurera 16. Nanoscale BCB fodrar descummed av ICP

NOLLNanoscale Etsning

Den förberedda imprinted polymern används den mestadels, som en etsa maskerar. Kraven till finalsubstraten etsar baseras på applikationen och så är mycket mer olik, än stämpeln etsar och descumen.

Den Photonic Kristallen Spela golfboll i hål Etsning

En photonic kristall är en periodisk ordning av spela golfboll i hål i 1 D, 2 D, eller 3 som D, som skapar ett photonic musikbandmellanrum, strukturerar som visat in, Figurerar 17. I en photonic crystal ` som förbjudas' våglängder för ljus förökning, energier för mycket uppstår lika förböd elektron inom en halvledarekristall. Emellertid storleksanpassar spela golfboll i hål måste vara proportionell med den ljusa våglängdλen.

Figurera 17. En photonic crystal apparat: detplana resonant hålet med 6 spela golfboll i hål avspeglar och dess rusade överföringstäppa (fodra = simulering),

Exempel av den tvådimensionella photonic kristallen spela golfboll i hål etsar visas in Figurerar 18 till 21. Dessa bearbetar naturligtvis kan användas för andra nanotechnologyapplikationer liksom de som kräver `-nanopores'.

Figurera 18. Den Photonic kristallen spela golfboll i hål etsat i InP genom att använda OI-Systemet 100 ICP180. Reproducerat med snäll tillåtelse av P Strasser, o.a. ETH Zurich)

Figurera 19. Spela golfboll i hål den Photonic Kristallen för Kickaspektförhållandet i Silikoner vid Lågtemperatur- ICP-etsning

Figurera 20. Den Photonic kristallen spela golfboll i hål etsat i SiO2 av ICP med CF-Honom48 kemi

Figurera 21. Den Photonic kristallen spela golfboll i hål etsat i TaO25 av ICP med CF--O482 kemi

Det bäst bearbetar använde en fri Cl/N/Ar kemi22 för polymer. Cl2 är etsa gasar, ger2 N sidoväggpassivation, och Ar används som en förtunningsmedel. OINA som den breda temperaturelektroden används med en fastställd temperatur ovanför 200°C, tar prov lappar limmas till en bärare pläterar, och att kyla för bakhelium används. Ett etsat djup av 2.9μm för diametern 180nm spela golfboll i hål storleksanpassar uppnåddes på ett aspektförhållande av 16:1. Etsa klassar var 1.75μm/min

Valet av Annan Nanoscale ICP Etsning Bearbetar

I Figurera 22 till 24, exempel ger sig av tre ICP-silikoner etsar bearbetar med kompletterande attribut för nanoscaleetsning. Första är en processaa rumstemperatur genom att använda en CF-SF486 gasar blandningen, som visat in Figurera 22. Understödja är det lågtemperatur- processaa genom att använda en SF-O62 gasar blandningen, som visat in Figurera 23. Det tredje processaa är en processaa HBr-2 Nolla som kan erbjuda mycket kickselectivity över SiO som2 är uppnåelig vid kontrollerad Nolla-2 ersättning, som visat in Figurera 24.

Figurera 22. 16nm Si fodrar etsat av processaa486 CF-SF ICP ((Artighet av AMO, Aachen). Profile kontrollerar vid CF%48 (rätten)

Figurera 23. breda Si diken för 22nm som etsas till djup 169nm (7.5:1aspektförhållande) som använder den processaa pulserade cryoen för LF ICP, och en ZEP520A maskerar.

Figurera 24. polySi 34nm utfärda utegångsförbud för etsar, maskerad HSQ och att stoppa på 3nm SiO2 (Artighet av AMO).

Avslutningar

En granska av ICP-etsning för nanotechnology har givits. Den ökande svårigheten av nanoscaleetsning har diskuterats, och det har påståtts att strömICP-teknologi är bra under flera år mer till den nedanföra halva graden för 20 nm. Nya maskinvaruutvecklingar kan gälla controllable frekvens och pulserade plasmer, kontrollerar den bättre substratetemperaturen, och avancerad programvara kontrollerar, for anföra som exempel återkoppling kretsar genom att använda spektroskopin för optiskt utsläpp och andra diagnostiska tekniker, ramping för parameter. Många exempel av högkvalitativ nanoscale etsar vid Oxford Instrumenterar ICP-system har givit sig, och vi tillfogar ständigt till vår `-portfölj' av etsade material och applikationer i det mer och mer viktiga området av nanotechnology.

Om Oxford Instrumenterar PlasmaTeknologi

Oxford Instrumenterar PlasmaTeknologi ger en spänna av kickkapaciteten som är böjlig bearbetar till halvledaren som bearbetar kunder som är involverade i forskning och utveckling och produktionen. De specialiserar i tre huvudsakliga områden:

  • Etsa
    • RIE ICP, DRIE, RIE/PE, Jon Strålar
  • Avlagring
    • PECVD ICP-CVD, Nanofab, ALD, PVD, IBD
  • Tillväxt
    • HVPE Nanofab

Denna information har varit sourced, granskat, och anpassat från material förutsatt att av Oxford Instrumenterar Plasmateknologi.

Behaga besök Oxford Instrumenterar Plasmateknologi För mer information på denna källa.

Date Added: Nov 2, 2011 | Updated: Jul 15, 2013

Last Update: 15. July 2013 16:40

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit