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

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Apresentação em tema: "Fabricação de nanoestruturas (Parte III) Prof. Dr. Antonio Carlos Seabra Dep. Eng. de Sistemas Eletrônicos Escola Politécnica da USP"— Transcrição da apresentação:

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

2 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 2 Hoje CAD Máscara(s) Litografia Óptica Litografia por Raios-X Escrita DiretaNanocarimbos Nanotecnologia

3 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 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 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 4 Nanoimpressão por Microcontato (CP)

5 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 5 Litografia por Nanoimpressão (NIL)

6 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 6 Resultados por Nanoimpressão (NIL) Linhas de 50nm Estruturas 3D

7 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 7 Litografia de Impressão por Passo e Flash (SFIL)

8 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 8 Nanoimpressão (SFIL) SFIL (Resnick, 2003)

9 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 9 As três Técnicas Principais de Nanoimpressão

10 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 10 Litografia por Varredura de Sonda AFM, STM Arraste Pinçagem (Eigler, 1990) Exposição Dip-pen (Mirkin, 1999)

11 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 11 Fabricação de nanoestruturas Nanolitografia Nanocorrosão Nanodeposição

12 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 12 Corrosão E depois da litografia?

13 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 13 Taxa de Corrosão e Uniformidade Taxa de Corrosão Filme Resiste Substrato nm/s µm/s Tx max Tx min Tx max + Tx min (%) Txmin Separadas de ½ lâmina Uniformidade

14 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 14 Anisotropia Tx hor Tx vert A = 1 Tver T hor

15 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 15 Anisotropia FET tecnologia 65nm Tver

16 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 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 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 17 Tipos de Corrosão Corrosão Úmida Bancadas Químicas ou Spray Corrosão Seca Plasma

18 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 18 Corrosão Úmida Isotrópica ou Anisotrópica Tensão Superficial Consumo de Reagentes

19 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 19 Corrosão Úmida Silício: HNO 3 ou HF (isotrópica) KOH + IPA (anisotrópica) Dióxido de Silício:HF diluído (BHF) taxa depende do tipo de SiO 2 Nitreto de Silício: H 3 PO 4 conc. a 180°C Alumínio: 80% fosf. + 5% nit. + 5% acet. + 10% água (45 °C, 10%–50% sobrecorrosão)

20 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 20 Corrosão a Seco Direcional (Anisotrópica) Utiliza poucos insumos Permite acompanhamento da evolução Cara e complexa

21 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 21 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

22 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 22 Processo de Corrosão a Seco Plasma

23 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 23 Reações Químicas (competição)

24 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 24 Gases de Processo

25 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 25 O Efeito da Polarização DC Plasma 0 neg. V DC

26 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 26 Litografia para Nanotecnologia CAD Máscara(s) Litografia Óptica Escrita DiretaNanocarimbos Nanotecnologia Litografia por Raios-X MEMS

27 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 27 Litografia/corrosão para MEMS e NEMS

28 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 28 Litografia/corrosão para MEMS e NEMS Dispositivos Ópticos Digital Light Processor! (DLP)

29 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 29 Litografia para Nanotecnologia Escrita DiretaNanocarimbos Nanotecnologia CAD Litografia por Raios-X Máscara(s) Litografia Óptica MEMS

30 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 30 Litografia/corrosão ainda na Indústria de CIs...

31 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 31 Exemplo de Aplicação

32 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 32 Pesando uma molécula de DNA Bactéria (~1m): 665 fentogramas Virus (~100nm): 1,5 fentogramas DNA (~500nm): Daltons (~1 attograma) ~90nm ~10m ~40nm

33 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 33 Fabricação de nanoestruturas Nanolitografia Nanocorrosão Nanodeposição

34 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 34 Deposição induzida por feixe vários parâmetros: energia, corrente do feixe, substrato, dose, pressão… alta taxa de deposição para elétrons de baixa energia (1-3 alto brilho FIB

35 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 35 Deposição induzida por feixe

36 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 36 Deposição induzida por feixe

37 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 37 Precursores fluoreto de XeXeF 2 corrosão de Si, SiO 2 águaH 2 Ocorrosão de C material/ precursorprocesso/ aplicação tungstênioW(CO) 6 deposição platina(Me3)MeCpPt deposição óxido de silícioPMCPSdeposição TEOSdeposi ção carbono, ouro, cobre, cobalto, ….deposi ção

38 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 38 Superpontas Superponta de AFM Raio da ordem de 5nm 100 nm 50°C

39 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 39 Deposição de isolantes

40 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 40 Corrosão de trincheiras SiO 2 usando XeF 2 55 nm 40 nm

41 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 41 Estruturas tridimensionais Nb CuNb Nb

42 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 42 Nanodeposição de contatos

43 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 43 Amostra com SiO 2 e eletrodos de Au Nanodeposição e nanorroteamento de contatos Poswicionamento aleatório de SWCNTs ( = 1.3 nm) sobre o SiO 2 Mapeamento por AFM dos SWCNTs de interesse SWCNTs sobre SiO 2

44 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 44 Preparação das rotas de nanoconexão Nanodeposição… Nanodeposição e nanorroteamento de contatos

45 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 45 Resultados… Nanodeposição e nanorroteamento de contatos

46 Prof. A.C. Seabra VI Escola do CBPF: Nanofabricação 17 a 21/07/04 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


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