Fabricação de nanoestruturas (Parte III) Prof. Dr. Antonio Carlos Seabra

1. Fabricação de nanoestruturas (Parte III) Prof. Dr. Antonio Carlos Seabra Dep. Eng. de Sistemas Eletrônicos Escola Politécnica da USP acseabra@lsi.usp.br

2. CAD Nanotecnologia Máscara(s) Escrita Direta Nanocarimbos LitografiaÓptica Litografiapor Raios-X Hoje

3. 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

4. Nanoimpressão por Microcontato (mCP)

5. Litografia por Nanoimpressão (NIL)

6. Estruturas 3D Linhas de 50nm Resultados por Nanoimpressão (NIL)

7. Litografia de Impressão por Passo e Flash (SFIL)

8. Nanoimpressão (SFIL) SFIL (Resnick, 2003)

9. As três Técnicas Principais de Nanoimpressão

10. (Eigler, 1990) (Mirkin, 1999) Litografia por Varredura de Sonda • AFM, STM • Arraste • Pinçagem • Exposição • Dip-pen

11. Fabricação de nanoestruturas • Nanolitografia • Nanocorrosão • Nanodeposição

12. Corrosão • E depois da litografia?

13. nm/s µm/s Separadas de ½ lâmina Txmax — Txmin (%) Txmax + Txmin Txmin Txmin Taxa de Corrosão e Uniformidade • Taxa de Corrosão • Filme • Resiste • Substrato • Uniformidade

14. T ver T hor Tx hor Txvert A = 1— Tver Anisotropia

15. FET tecnologia 65nm Tver Anisotropia

16. 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

17. Corrosão Seca • Plasma Tipos de Corrosão • Corrosão Úmida • Bancadas Químicas ou Spray

18. Corrosão Úmida • Isotrópica ou Anisotrópica • Tensão Superficial • Consumo de Reagentes

19. 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)

20. Corrosão a Seco • Direcional (Anisotrópica) • Utiliza poucos insumos • Permite acompanhamento da evolução • Cara e complexa

21. Gás / Fluxo Lâminas Eletrodo Potência Corrosão a Seco • Resultados (saída) • Taxa • Seletividade • Grau de Anisotropia • Uniformidade • Parâmetros (entrada) • Pressão (vácuo) • Fluxo • Potência • Tipo de Gás Plasma Vácuo

22. Processo de Corrosão a Seco Plasma

23. Reações Químicas (competição)

24. Gases de Processo

25. 0 VDC neg. O Efeito da Polarização DC Plasma

26. CAD Nanotecnologia Máscara(s) Escrita Direta Nanocarimbos MEMS LitografiaÓptica Litografiapor Raios-X Litografia para Nanotecnologia

27. Litografia/corrosão para MEMS e NEMS

28. Litografia/corrosão para MEMS e NEMS Dispositivos Ópticos Digital Light Processor! (DLP)

29. CAD Nanotecnologia Máscara(s) Escrita Direta Nanocarimbos MEMS LitografiaÓptica Litografiapor Raios-X Litografia para Nanotecnologia

30. http://www.labs.nec.co.jp/Eng/Overview/soshiki/kiso/nanotech2004.pdfhttp://www.labs.nec.co.jp/Eng/Overview/soshiki/kiso/nanotech2004.pdf Litografia/corrosão ainda na Indústria de CIs...

31. Exemplo de Aplicação

32. ~90nm ~40nm ~10mm Pesando uma molécula de DNA Bactéria (~1m): 665 fentogramas Virus (~100nm): 1,5 fentogramas DNA (~500nm): 995.000 Daltons (~1 attograma)

33. Fabricação de nanoestruturas • Nanolitografia • Nanocorrosão • Nanodeposição

34. FIB 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

35. Deposição induzida por feixe

36. Deposição induzida por feixe

37. Precursores • material/ precursor processo/ aplicação • tungstênio W(CO)6 deposição • platina (Me3)MeCpPtdeposição • óxido de silício PMCPSdeposição • TEOS deposição • carbono, ouro, cobre, cobalto, …. deposição • fluoreto de Xe XeF2 corrosão de Si, SiO2 • água H2O corrosão de C

38. Superpontas 100 nm 50°C • Superponta de AFM • Raio da ordem de 5nm

39. Deposição de isolantes

40. Corrosão de trincheiras • SiO2usandoXeF2 55 nm 40 nm

41. Estruturas tridimensionais Nb CuNb Nb

42. Nanodeposição de contatos

43. Nanodeposição e nanorroteamento de contatos SWCNTs sobre SiO2 Amostra com SiO2 e eletrodos de Au Poswicionamento aleatório de SWCNTs ( f = 1.3 nm) sobre o SiO2 Mapeamento por AFM dos SWCNTs de interesse

44. Nanodeposição e nanorroteamento de contatos Preparação das rotas de nanoconexão Nanodeposição…

45. Nanodeposição e nanorroteamento de contatos Resultados…

46. Prof. Dr. Antonio Carlos Seabra • Dep. Eng. de Sistemas Eletrônicos • Escola 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