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Fabricação de nanoestruturas(Parte III)
Prof. Dr. Antonio Carlos SeabraDep. Eng. de Sistemas Eletrônicos
Escola Politécnica da USPacseabra@lsi.usp.br
Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 2
Hoje
CAD
Máscara(s)
LitografiaÓptica
Litografiapor Raios-X
Escrita Direta Nanocarimbos
Nanotecnologia
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Nanoimpressão (nanocarimbos)
Nanoimpressão é um tipo de impressão por contato onde as geometrias são geradas por deformação/transformação física ao invés de reações fotoquímicas
Potencial
Produtividade
Resolução
Dificuldades
Defeitos
Pouca capacidade de alinhamento
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Nanoimpressão por Microcontato (CP)
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Litografia por Nanoimpressão (NIL)
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Resultados por Nanoimpressão (NIL)
Linhas de 50nm Estruturas 3D
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Litografia de Impressão por Passo e Flash (SFIL)
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Nanoimpressão (SFIL)SFIL (Resnick, 2003)
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As três Técnicas Principais de Nanoimpressão
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Litografia por Varredura de Sonda
AFM, STM• Arraste
• Pinçagem
(Eigler, 1990)
• Exposição
• Dip-pen(Mirkin, 1999)
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Fabricação de nanoestruturas
Nanolitografia
Nanocorrosão
Nanodeposição
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Corrosão
E depois da litografia?
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Taxa de Corrosão e Uniformidade
Taxa de Corrosão• Filme• Resiste• Substrato
nm/sµm/s
Txmax — Txmin
Txmax + Txmin(%)Txmin
Txmin
Separadas de ½ lâmina
Uniformidade
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Anisotropia
Tx hor
TxvertA = 1 —
Tver
T ver
T hor
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Anisotropia
FET tecnologia 65nmTver
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Seletividade e Sobrecorrosão (overetching)
Seletividade• Filme/Resiste (Tx filme / Tx resiste ~ 4 : 1)• Filme/Substrato (Tx filme / Tx substrato ~4 : 1)
Sobrecorrosão• 30% ~ 50% a mais de tempo de corrosão do que o tempo
médio
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Tipos de Corrosão
Corrosão Úmida• Bancadas Químicas ou Spray
Corrosão Seca• Plasma
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Corrosão Úmida
Isotrópica ou Anisotrópica
Tensão Superficial
Consumo de Reagentes
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Corrosão Úmida
Silício: HNO3 ou HF (isotrópica)
KOH + IPA (anisotrópica)
Dióxido de Silício:HF diluído (BHF)
taxa depende do tipo de SiO2
Nitreto de Silício: H3PO4 conc. a 180°C
Alumínio:
80% fosf. + 5% nit. +5% acet. + 10% água
(45 °C, 10%–50% sobrecorrosão)
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Corrosão a Seco
Direcional (Anisotrópica)
Utiliza poucos insumos
Permite acompanhamento da evolução
Cara e complexa
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Corrosão a Seco
Resultados (saída)• Taxa• Seletividade• Grau de Anisotropia• Uniformidade
Gás / Fluxo
Potência
Vácuo
Lâminas
Eletrodo
Parâmetros (entrada)• Pressão (vácuo)• Fluxo• Potência• Tipo de Gás
Plasma
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Processo de Corrosão a Seco
Plasma
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Reações Químicas (competição)
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Gases de Processo
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O Efeito da Polarização DC
Plasma0
neg.VDC
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Litografia para Nanotecnologia
CAD
Máscara(s)
LitografiaÓptica
Escrita Direta Nanocarimbos
Nanotecnologia
Litografiapor Raios-X
MEMS
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Litografia/corrosão para MEMS e NEMS
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Litografia/corrosão para MEMS e NEMS
Dispositivos Ópticos
Digital Light Processor!(DLP)
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Litografia para Nanotecnologia
Escrita Direta Nanocarimbos
NanotecnologiaCAD
Litografiapor Raios-X
Máscara(s)
LitografiaÓptica
MEMS
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Litografia/corrosão ainda na Indústria de CIs...
http://www.labs.nec.co.jp/Eng/Overview/soshiki/kiso/nanotech2004.pdf
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Exemplo de Aplicação
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Pesando uma molécula de DNA
Bactéria (~1m): 665 fentogramasVirus (~100nm): 1,5 fentogramasDNA (~500nm): 995.000 Daltons (~1 attograma)
~90nm
~10m
~40nm
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Fabricação de nanoestruturas
Nanolitografia
Nanocorrosão
Nanodeposição
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Deposição induzida por feixe
• vários parâmetros: energia, corrente do feixe, substrato, dose, pressão…
• alta taxa de deposição para elétrons de baixa energia (1-3 kV) @ alto brilho
FIB
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Deposição induzida por feixe
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Deposição induzida por feixe
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Precursores
• fluoreto de Xe XeF2 corrosão de Si, SiO2
• água H2O corrosão de C
material/ precursor processo/ aplicação
• tungstênio W(CO)6 deposição
• platina (Me3)MeCpPt deposição• óxido de silício PMCPS deposição
TEOS deposição
• carbono, ouro, cobre, cobalto, …. deposição
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Superpontas
Superponta de AFM• Raio da ordem de 5nm
100 nm 50°C
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Deposição de isolantes
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Corrosão de trincheiras
SiO2
usandoXeF2
55 nm 40 nm
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Estruturas tridimensionais
Nb CuNb Nb
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Nanodeposição de contatos
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Amostra com SiO2 e eletrodos de Au
Nanodeposição e nanorroteamento de contatos
Poswicionamento aleatório de SWCNTs ( = 1.3 nm) sobre o SiO2
Mapeamento por AFM dos SWCNTs de interesse
SWCNTs sobre SiO2SWCNTs sobre SiO2
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Preparação das rotas de nanoconexão
Nanodeposição…
Nanodeposição e nanorroteamento de contatos
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Resultados…
Nanodeposição e nanorroteamento de contatos
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Prof. Dr. Antonio Carlos SeabraDep. Eng. de Sistemas EletrônicosEscola Politécnica da USP
Contato: acseabra@lsi.usp.br
Pós-graduação em microeletrônica (mestrado e doutorado): www.poli.usp.br
Laboratório que atuo: • Micro/Nanoeletrônica• Microssensores e Sistemas Eletrônicos