Chapter11_181408401

Chapter11_181408401 - 1 2 1 <10 3 4 2 5 Bottom Up and Top...

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1 1 第十一章 纳电子工艺 2 纳电子工艺 z 第一节 纳电子工艺技术概述 z 第二节 自上而下工艺技术 z 第三节 自下而上工艺技术
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2 3 第一节 纳电子工艺技术概述 纳米器件一般是利用其中电子等的量 子效应来工作的,不仅要求尺寸很小 ( 入纳米尺度 ) ,而且尺寸的涨落也应当很 小(一般要求 <10% )。 4 微纳工艺技术进展
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3 5 纳电子工艺技术 纳米器件的制备,可采用两种技术途径: ①自上而下,即在传统的微细加工工艺基础 上加以变通和发展,以制作纳米结构,这是 实际纳米器件制造中采用的主要技术; ②自下而上,是指以原子、分子为基本单 元,根据人们的意愿进行设计和组装,从而 构筑成具有特定功能的产品。 6 “Bottom Up” and “Top Down” Top Down Approaching Bottom Up Bottom Up Approaching Approaching
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4 7 图形化加工技术 { 光学:波长 193nm 光源 + 浸入曝光 + 相移掩膜 z 无法实现 22nm 节点,需要下一代光刻技术 { 深紫外光:波长 13.5nm { X 光:波长为 1nm ,可实现 15nm 的分辨率 { 电子束: Electron-Beam Direct-Write Lithography { 离子束:如 He + Ga + { 纳米压印:被 ITRS 接受为 32nm 22nm 的候选工艺 { STM/AFM :深纳米级 8 图形转移技术 纳米曝光之后的图形转移技术主要是采 用原子层腐蚀技术 (ALE) 先在衬底表面上吸附反应气体分子,然 后用光、电子束或离子束去激发气体分 子,接着让气体分子与衬底原子发生反应 而腐蚀衬底表面。
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5 9 图形转移技术 例如,在 Si 衬底表面上首先吸附 F 自由基 ( 通过 CF 4 O 2 的混合气体进行微波放电来得到 ) ,然后 Ar 离子 ( ECR 等离子体来获得 ) 照射衬底表 面使产生 F Si 的反应物,就可去掉衬底表面的一 Si 原子;接着再让衬底表面吸附一层 F 自由基, 并再用 Ar 离子照射,这又通过形成 F-Si 反应物而 腐蚀掉一层 Si 原子。如此反复进行,即可去掉 Si 表面的数个原子层。 10 原子级的工艺技术 原子级的工艺技术主要是应用 STM( 扫描 隧道显微镜 ) 和类似的显微镜来进行原子的 装配。 STM 的工作是基于量子隧道效应:当探 针很靠近材料表面而达到双方原子外层的 电子云略有重叠时,在探针与材料之间施 加一小电压,便会引起隧道电流 (nm )
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6 11 此隧道电流随着探针与表面的间距而变 化,若让探针在同一高度扫描材料表面, 则表面原子排列形成的 凸凹不平 即造成隧 道电流变化,从而可以得知材料表面的原 子分布情况。 STM 相类似的显微镜还有原子力显微 (AFM) ,激光力显微镜 (LFM) ,磁力显微 (MFM) ,扫描隧道电位仪 (STP) 等。 12 利用 STM 等的细小探针 ( 针尖小到原子尺度 ) 相应的隧道效应,可实现对原子、分子的直接操
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This note was uploaded on 03/28/2011 for the course EE 40260112 taught by Professor Tianlingren during the Fall '10 term at Tsinghua University.

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