Dep. Eng. de Sistemas Eletrônicos Escola Politécnica da USP

Apresentação em tema: "Dep. Eng. de Sistemas Eletrônicos Escola Politécnica da USP"— Transcrição da apresentação:

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

2 Litografia por Raios-X
Hoje CAD Máscara(s) Litografia Óptica Litografia por Raios-X Escrita Direta Nanocarimbos Nanotecnologia

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

7 Litografia de Impressão por Passo e Flash (SFIL)

8 Nanoimpressão (SFIL) SFIL (Resnick, 2003)

9 As três Técnicas Principais de Nanoimpressão

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

11 Fabricação de nanoestruturas
Nanolitografia Nanocorrosão Nanodeposição

12 Corrosão E depois da litografia?

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

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

15 Anisotropia Tver FET tecnologia 65nm

16 Seletividade e Sobrecorrosão (overetching)
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 Tipos de Corrosão Corrosão Seca Corrosão Úmida Plasma
Bancadas Químicas ou Spray Corrosão Seca Plasma

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

22 Processo de Corrosão a Seco
Plasma

23 Reações Químicas (competição)

24 Gases de Processo

25 O Efeito da Polarização DC
Plasma neg. VDC

26 Litografia para Nanotecnologia
CAD Máscara(s) Litografia Óptica Nanotecnologia Escrita Direta Nanocarimbos Litografia por Raios-X MEMS

27 Litografia/corrosão para MEMS e NEMS

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

29 Litografia para Nanotecnologia
CAD Litografia por Raios-X Máscara(s) Litografia Óptica MEMS Nanotecnologia Escrita Direta Nanocarimbos

30 Litografia/corrosão ainda na Indústria de CIs...

31 Exemplo de Aplicação

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

33 Fabricação de nanoestruturas
Nanolitografia Nanocorrosão Nanodeposição

34 Deposição induzida por feixe
FIB • vários parâmetros: energia, corrente do feixe, substrato, dose, pressão… • alta taxa de deposição para elétrons de baixa energia (1-3 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)MeCpPt deposição óxido de silício PMCPS deposição 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
SiO2 usando XeF2 55 nm 40 nm

41 Estruturas tridimensionais
Nb CuNb Nb

42 Nanodeposição de contatos

43 Nanodeposição e nanorroteamento de contatos
Amostra com SiO2 e eletrodos de Au SWCNTs sobre SiO2 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: Pós-graduação em microeletrônica (mestrado e doutorado): Laboratório que atuo: Micro/Nanoeletrônica Microssensores e Sistemas Eletrônicos