Исследование и разработка методов формирования устройств наноэлектроники с применением технологии наноимпринт литографии

• Автор: Зайцев, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 125 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
Глава 1. Обзор основных методов литографии, методов создания Т-образных затворов и принципов работы СВЧ транзисторов
1.1 Основные методы литографии в микро и наноэлектронике
1Л Л Фотолитография на основе БЦУ и ЕЦУ источников излучения
1Л .2 Литография, основанная на заряженных пучках частиц
1Л .3 Наноимпринт литография
1.2 Принципы работы СВЧ транзисторов с высокой подвижностью носителей
заряда. Методы формирования Т-образных затворов с использованием технологий нанолитографии
1.2.1. Принципы работы и конструкция СВЧ транзисторов
1.2.2 Методы формирования Т-образных затворов транзисторов
1.4 Выводы по главе
Глава 2. Исследование технологии наноимпринт литографии
2.1 Особенности вязкоупругого течения полимеров
2.1.1. Теоретические основы вязкоупругого поведения полимеров при сжатии
2.1.2. Исследование процесса формирования микрометровых элементов и наноразмерных периодических структур в технологии наноимпринт литографии
2.2 Исследование и оптимизация параметров нанесения антиадгезионных слоев в наноимпринт литографии
2.3 Выводы по главе
Глава 3. Формирование СВЧ транзисторов с Т-образным затвором методом наноимпринт литографии и исследование их электрофизических характеристик
3.1. Формирование штампа для наноимпринт литографии
3.2 Технология формирования СВЧ транзисторов с Т-образным затвором методом наноимпринт литографии
3.2.1. Гетероструктуры для СВЧ транзисторов
3.2.2. Формирование наноразмерных областей Т-образных затворов методом наноимпринт литографии
3.2.3. Плазмохимическое травление элементов Т-образных затворов в слое нитрида кремния
3.2.4. Формирование омических контактов
3.2.5. Изоляция активных областей транзисторов
3.2.6. Формирование Т-образного затвора транзистора
3.2.7. Формирование металлизации 1-го уровня разводки
3.3 Исследование БС- и ЯЕ-параметров сформированных СВЧ транзисторов

Выводы по главе
Глава 4. Формирование и исследование встречно-штыревых и островковых наноструктур, созданных с применением наноимпринт литографии
4.1. Встречно-штыревые структуры, формируемые методом наноимпринт литографии на пьезоэлектрических подложках
4.2. Формирование каталитических островковых структур для роста вертикально ориентированных углеродных нанотрубок
Выводы по главе
Заключение
Список использованных источников
ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение
Актуальность темы
Прогресс в микроэлектронике, начало которого датируется серединой ХХ-го века, основан на достижениях в различных областях фундаментальных и прикладных наук. Одной из характеристик данного прогресса является постоянное уменьшение характерных размеров элементов интегральных схем (ИС) и связанное с этим улучшение их рабочих характеристик. Предпосылками к этому послужило много факторов, однако одним из основных является совершенствование технологии изготовления полупроводниковых приборов. Несомненно, что ключевой технологией во всем процессе формирования ИС является литография. На сегодняшний день промышленно создаются устройства с топологическими нормами 22 нанометра. Существует несколько разновидностей литографии, позволяющих создавать элементы с такими размерами.
Одной из наиболее развитых методик является фотолитография. Её суть заключается в воздействии излучения на слой фоточувствительного материала (резиста), нанесенного на полупроводниковую пластину. Для формирования заданного рисунка используются специальные маски, за счет которых воздействию подвергаются лишь определенные области резиста. Для 22-нм техпроцесса применяется излучение с длиной волны 193 нм (БЕГУ фотолитография). При этом используются несколько методик, таких как водная иммерсия, фазосдвигающие маски, внеосеовое излучение и других, позволяющих добиться улучшения разрешения фотолитографии. На следующих этапах техпроцесса предполагается переход к ЕЦУ фотолитографии с длиной волны излучения 13,5 нанометра. Стоимость современного фотолитографического оборудования позволяет использовать его только крупным компаниям для массового производства ИС.
Электронно-лучевая литография наряду с БЕГУ фотолитографией также является одной из технологий, позволяющих достичь сверхвысокого разрешения. В отличие от фотолитографии, воздействие на резист осуществляется фокусированным пучком электронов. Экспонирование резиста производится посредством отклонения пучка и не требует применения масок, что является основным преимуществом данной методики. Так как длина волны де Бройля для электронов мала, то эффекты дифракции не влияют на создаваемые структуры

схематическое изображение транзистора, сформированного на основе гетероструктуры с высокой подвижностью носителей заряда. Ток между контактами стока и истока протекает по каналу, которым является двумерный электронный газ, формирующийся на границе слоев гетероструктуры вследствие различия ширины запрещенной зоны между ними. Затвор транзистора образует переход металл-полупроводник со слоями гетероструктуры. Управление током происходит за счет изменения концентрации носителей заряда в канале и связанного с этим изменения его проводимости при изменении потенциала затвора. Технология изготовления НЕМТ транзисторов во многом схожа с технологией формирования МЕБЕЕТ транзистора, однако есть также и существенные различия, обусловленные гетероструктурной природой таких транзисторов.
Затвор
Исток
Контактный слой /Буферный слой /Донорный слой ^Спсйсср
пеисер ^ДСанал "''-Буферный слой "'"'Подложка
Рисунок 1.10. Схематическое изображение транзистора, созданного на основе гетероструктуры с высокой подвижностью носителей заряда.
СВЧ транзисторы могут формироваться как на основе арсенид-галлиевых, так и других типов гетероструктур [60]. В настоящее время большой интерес вызывают транзисторы, формируемые на основе гетероструктур нитрида галлия [61]. Такие гетероструктуры выращиваются на подложках сапфира, кремния и карбида кремния. Благодаря высоким значениям теплопроводности таких подложек, а также высоким напряжениям пробоя в ваЕ!, транзисторы на основе гетероструктур нитрида галлия обладают превосходными характеристиками по мощности транзисторов. Выходная мощность нитрид-галлиевых транзисторов может достигать десятков и сотен ватт [62].
Другим материалом, пригодным для формирования СВЧ транзисторов является фосфид индия 1пР [63]. Несмотря на превосходные транспортные характеристики носителей заряда в 1пР, транзисторы, формируемые на основе таких