Part of the work has been performed in the project JEMSiP_3D, which is funded by the Public Authorities in France, Germany, Hungary, The Netherlands, Norway and Sweden, as well as by the ENIAC Joint Undertaking. The authors would like to thank the Dimes Technology Centre staff for processing support.

זהירות: יש להתייעץ בכל גיליונות הנתונים של בטיחות חומרים הרלוונטיים (MSDS) לפני השימוש. כמה מהכימיקלים המשמשים בתהליך ייצור זה הוא בחריפות רעילה ומסרטנים. ייתכן שיש לי ננו מפגעים נוספים בהשוואה לעמיתו בתפוצה רחבה שלהם. אנא השתמש בכל נהלי הבטיחות המתאימים בעת עבודה עם ציוד, כימיקלים או ננו, כולל השימוש בפקדי הנדסה (מנדף) וציוד מגן אישי (משקפי מגן, כפפות, בגדי חדר נקי). הגדרת 1. מערך מרקר ליתוגרפיה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התחל עם Si (100) הוופלים כיתה תעשייתית מלוטשת-צדדי יחידה עם שני n או סימום מסוג p. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעיל הרקיק עם 1.4 מיקרומטר של photoresist החיובי. בצע hexamethyldisilazane 90 שניות טיפול (HMDS) ב 130 מעלות צלזיוס כדי לקדם את ההידבקות של photoresist, ואחרי הקירור של הרקיק על צלחת קרה, ספין-ציפוי במהירות המתאימה (3,500 סל&quot;ד), ולאפות רך 90 שניותC ° T 95. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש במסכת תמונה-ליתוגרפיה וכלי חשיפה לחשוף את סמני היישור, מינון חשיפה 120 mJ / 2 סנטימטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע תהליך פיתוח שלולית אחת. בצע לאפות 90 שניות 115 ° C לאחר חשיפה, ואחריו פיתוח שניות 60 באמצעות מפתח ולאפות קשה 90 שניות ב 100 מעלות צלזיוס לרפא להתנגד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במיקרוסקופ כדי לבדוק אם הפתחים בלהתנגד הם בממדים הנכונים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחרוט 120 ננומטר של Si באמצעות תחריט פלזמה כלור. עובי זה נותן ניגוד טוב למערכות יישור האוטומטית של כלי החשיפה המשמש בעבודה זו. לדוגמא באמצעות פלזמה אינדוקטיביים שילוב (ICP): 20/40 2/4 CF, 5 mTorr, 60/500 גליל דיו W / כוח ICP RF, תחריט פריצת דרך תחמוצת 10 שניות, ואחריו 80/40 SCCM Cl 2 / HBr O SCCM , 60 mTorr, 20/500 גליל דיו W / כוח ICP RF, 35 שניות Si לחרוט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש חשפנית פלזמה חמצן כדי להסיר את photoresist (1 קילוואט, 400 SCCM O 2 עם endpoזיהוי int ו -2 overetch דקות). כphotoresist הוא נרפא על ידי ממס הפלזמה רגילה כמו אצטון לא ניתן להשתמש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה את הוופלים. ראשון לשים אותם במשך 10 דקות ב -99% HNO 3, ואחריו שטיפה במי DI עד ההתנגדות של המים היא 5 MΩ (נקי אורגני). אחרי זה הוופלים במשך 10 דקות ב -65% HNO 3 ב 110 מעלות צלזיוס נקיות, ואחריו שטיפה עם מים די עד ההתנגדות של המים היא 5 MΩ (מתכת נקייה). השתמש במייבש rinser לייבש את הוופלים. </li></ol> 2. מתכת תחתונה וInterlayer דיאלקטרי הפקדת <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש המקרטעת magnetron להפקיד את שכבת המתכת התחתונה של הבדיקה באמצעות. ערימה של שלוש שכבות מתכת צריכה להיות מופקדת: 500 ננומטר של Ti, 50 ננומטר של פח, ו- 100 ננומטר Ti. שכבת Ti הראשונה היא להפחית את ההתנגדות של הערימה, הפח הוא שכבת התמיכה בפועל לצמיחת CNT, וטי העליון הוא להגן מפני נזק פח פלזמה כאשר תחריט SiO 2 השכבה 12 </sup&gt;. בצע Ti המקרטעת באמצעות יעד Ti טהור עם Ar-פלזמה בטמפרטורת מצע של 350 מעלות צלזיוס. למקרטע תגובתי פח להשתמש בשילוב של Ar ו- N 2, שוב בטמפרטורת מצע C ° 350. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש בתצהיר משופר פלזמה אדים כימיים (PECVD), להפקיד בשכבה עבה 1 מיקרומטר של SiO 2. כאן orthosilicate tetraethyl (TEOS) משמש כמבשר בטמפרטורת גליל דיו של 350 מעלות צלזיוס. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את עובי השכבה SiO 2 שימוש בכלי מתאים, למשל reflectometer או ellipsometer. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעיל הרקיק עם 1.4 מיקרומטר של photoresist החיובי, מתחיל עם טיפול 90 שניות HMDS ב 130 מעלות צלזיוס, ואחריו קירור של הרקיק על צלחת קרה, ספין-ציפוי במהירות המתאימה (3,500 סל&quot;ד), ושנייה 90 רכה לאפות ב 95 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש במסכת תמונה-ליתוגרפיה וכלי חשיפה, לחשוף את התבנית הרצויה של פתחים, אשר יהיה חרוטה בהמשך ללא SiO 2o טופס פיאז, מיושר לסמני היישור, מינון חשיפה 140 mJ / 2 סנטימטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע תהליך יחיד פיתוח שלולית מתחיל עם לאפות לאחר החשיפה C ° 115 90 שניות, ואחריו פיתוח שניות 60 באמצעות מפתח ולאפות קשה 90 שניות ב 100 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במיקרוסקופ כדי לבדוק אם הפתחים בלהתנגד הם של ממדים הנכונים ואם את השכבה לסמני היישור היא נכונה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פלזמה לחרוט פתחי הקשר בSiO 2. לדוגמא, השתמש חרט פלזמה טריודה עם C 2 F 6/36/144 CHF 3 SCCM ב 180 mTorr ו -300 כוח RF W. במידת הצורך, לבצע בדיקות שיעור לחרוט על רקיק בדיקה על מנת למזער על התחריט עד 5% -10% בזמן. הערה: למרות שTi הוא עמיד לתחריט תגובה בכימיה פלואור זה, חשיפה ממושכת לפלזמה תגרום תחריט פיזי של שכבת טי. אם שכבת הפח חשופה לפלזמה זה יהיה influen שליליCe על הצמיחה של 12 CNT. אל תשתמש בתחריט רטוב כמו זה יגרום יותר מדי הרחבת הפתחים, מה שהופך את metallization העליון בחלק 4 בעייתי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להסיר את שכבת טי ההקרבה ידי תחריט רטוב בHF 0.55% למשך 60 שניות. לאחר התחריט לשטוף הוופלים עם מים די עד התנגדות המים הוא 5 MΩ ולהשתמש במייבש rinser לייבש את הוופלים. הערה: שימוש במיקרוסקופ זה ניתן לבדוק אם שכבת טי חקוק, שכבת טין תהיה צבע זהב-חום ואילו Ti הוא אפור מתכתי. </li></ol> 3. Catalyst הפקדת וCNT צמיחה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתאדות 5 ננומטר של Co באמצעות מאייד קורה אלקטרוני. לשאוב למטה עד לפחות 2x10 -6 Torr, ולחמם את הוופלים עד 60 ° C באמצעות מנורות תחת ואקום לפני ההפקדה כדי להסיר כל סרט מים. הצילום להתנגד משמש להגדרת פתחי הקשר נשמר על פרוסות סיליקון לספק יישור עצמי של הזרז לפתחי הקשר בSiO 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לְהַסִירCo מחוץ לפתחי המגע ידי ההמראה. לCo נמצא כי tetrahydrofuran (THF) נותן את התוצאות הטובות ביותר ההמראה וצמיחה בטמפרטורות נמוכות. N -methyl-2-pyrrolidone (תמ&quot;א), ששימש בעבר להמראה לאחר אידוי פה, נמצא נזק מידת שיתוף כזה גם כדי למנוע כל צמיחת CNT מיושרת. שים את הרקיק במשך 15 דקות באמבטיה קולית עם THF ב 35 מעלות צלזיוס. יש לשטוף במי DI במשך 5 דקות ולייבש באמצעות אקדח ספינר או חנקן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את הרקיק מתחת למיקרוסקופ ולבדוק להתנגד שאריות. אם שאריות יישארו לבצע טיפול קולי כבר בTHF, ולחלופין להשתמש במטלית כותנה רכה מיוחדת למטרות ההמראה לנגב שאריות ידנית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע צמיחת CNT באמצעות תצהיר בלחץ נמוך אדים כימיים (LPCVD). השתמש במתכון הבא: 8 דקות לפני לחשל ב 350 ° C עם 700 SCCM H 2 ב 80 mbar, ואחריו צמיחת CNT על ידי הוספת 50 C SCCM 2 H 2. ב 350 ° C, 60דקות של צמיחה נותנת בערך 1 מיקרומטר של CNT. אם יש צורך לבצע בדיקת צמיחה לכוון את הגובה, שאמורה להיות באותו העובי כמו השכבה SiO 2. להתקרר הכור ולטהר באמצעות N 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במיקרוסקופ אלקטרונים סורקים כדי לבדוק את הגובה של CNT בתוך הפתחים מתחת לגיל 45 ° הטיה, או על ידי הכנת חתך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את הדגימות באמצעות ספקטרוסקופיית ראמאן כדי לקבוע את crystallinity של CNT 18. </li></ol> 4. למעלה Metallization <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש המקרטעת magnetron להפקיד המתכת העליונה. כTi הוא מתכת טובה ליצירת קשר עם CNT 19, גמגום הראשון של Ti 100 ננומטר, ואחריו 2 מיקרומטר של אל (1% Si) בלי לשבור את הוואקום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעיל הרקיק עם 3.1 מיקרומטר של photoresist החיובי עם צמיגות גבוהה יותר, החל בטיפול 90 שניות HMDS ב 130 מעלות צלזיוס, ואחריו קירור של הרקיק על צלחת קרה, ספין-ציפוי ב3,000 סל&quot;ד, ולאפות רך 90 שניות ב 95מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש במסכת תמונה-ליתוגרפיה וכלי חשיפה לחשוף את הדפוס העליון מתכת מיושרת לסמני היישור, מינון חשיפה 420 mJ / 2 סנטימטר, מוקד -1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע תהליך פיתוח שלולית אחת. זה מתחיל עם לאפות לאחר החשיפה C ° 115 90 שניות, ואחרי 60 שניות פיתוח באמצעות מפתח ולאפות קשה 90 שניות ב 100 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במיקרוסקופ כדי לבדוק אם הקווים בלהתנגד הם של ממדים הנכונים ואם את השכבה לסמנים היא נכונה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחרוט את ערימת Ti / אל באמצעות תחריט פלזמה כלור. לדוגמא באמצעות פלזמה בשילוב אינדוקטיבי: 30/40 SCCM Cl 2 / HBr, 5 mTorr, 40/500 כוח W פלטון / ICP RF עם זיהוי נקודות קצה וoveretch 80% באמצעות SCCM 15/30 Cl 2 / HBr. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש חשפנית פלזמה חמצן כדי להסיר את photoresist (1 קילוואט, 400 SCCM O 2 עם זיהוי נקודות קצה וoveretch 2 דקות). אם כיסוי המתכת אינו שלם (כלומר, יש חורים סביבCNT) להשתמש ממס אורגני (למשל, תמ&quot;א) כדי להסיר את photoresist כדי למנוע נזק לפלזמת CNT. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה את הוופלים. שים אותם במשך 10 דקות ב -99% HNO 3, ואחריו שטיפה עם מים די עד ההתנגדות של המים היא 5 MΩ (נקי אורגני). השתמש במייבש rinser לייבש את הוופלים. </li></ol> 5. מדידות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במיקרוסקופ אלקטרונים סורק לפי הוראות יצרן כדי לבדוק metallization העליון של הוופלים. ואם יש צורך הרקיק ניתן ביקע מכאני על מנת לבדוק CNT המלא באמצעות שימוש בהטית מדגם של 90 מעלות, וכתוצאה מכך תמונות כפי שמוצג באיור 3 כדוגמאות מוליך חשמלית יש כדי לשמש שום צעדי טיפול נוספים: הערה. הדגימות יכולות להיות מותקן ישירות לתוך SEM. באופן כללי, ניתן להשתמש במתחים גבוהה ההאצה של 15 או 20 קילו וולט, אבל אם שכבת SiO 2 טעינה עד לא יותר מדי זה יכול להיות מופחתo 5 קילו וולט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע 4 נקודות מדידות IV הבדיקה באמצעות בדיקה בתחנה בשילוב עם מנתח פרמטר מוליכים למחצה, כמתואר באיור 1 ובet al Vollebregt. 16. הערה: בדרך כלל לטאטא מתח מ-0.5 ל -0.5 V מספיק, כמו הירידה הפוטנציאלית על קישוריות באופן אידיאלי היא קטנה. באמצעות התקנת בדיקה 4 נקודות מגע ההתנגדות של מחטי הבדיקה והתנגדויות החוט של ההתקנה מושמטת. </li></ol>

<ol>
	<li>Sun, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Process+technologies+for+advanced+metallization+and+interconnect+systems.">Process technologies for advanced metallization and interconnect systems.</a> Technical digest of the IEEE International Electron Devices Meeting. , 765-768 (1997).</li><li>Robertson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+of+nanotubes+for+electronics.">Growth of nanotubes for electronics.</a> Mater. Today. 10 (1-2), 36-43 (2007).</li><li>Wei, B. Q., Vajtai, R., Ajayan, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reliability+and+current+carrying+capacity+of+carbon+nanotubes.">Reliability and current carrying capacity of carbon nanotubes.</a> Appl. Phys. Lett. 79 (8), 1172-1174 (2001).</li><li>Rossnagel, S. M., Wisnieff, R., Edelstein, D., Kuan, T. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interconnect+issues+post+45nm.">Interconnect issues post 45nm.</a> Technical digest of the IEEE International Electron Devices Meeting. , 89-91 (2005).</li><li>Pop, E., Mann, D., Wang, Q., Goodson, K., Dai, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+Conductance+of+an+Individual+Single-Wall+Carbon+Nanotube+above+Room+Temperature.">Thermal Conductance of an Individual Single-Wall Carbon Nanotube above Room Temperature.</a> Nano Lett. 6 (1), 96-100 (2006).</li><li>Chiodarelli, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+the+electrical+resistivity+and+contact+resistance+of+vertical+carbon+nanotube+bundles+for+application+as+interconnects.">Measuring the electrical resistivity and contact resistance of vertical carbon nanotube bundles for application as interconnects.</a> Nanotechnology. 22 (8), 085302 (2011).</li><li>Choi, Y. -. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integration+and+Electrical+Properties+of+Carbon+Nanotube+Array+for+Interconnect+Applications.">Integration and Electrical Properties of Carbon Nanotube Array for Interconnect Applications.</a> Proceedings of the Sixth IEEE Conference on Nanotechnology. , 262-265 (2006).</li><li>Dijon, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-high+density+Carbon+Nanotubes+on+Al-Cu+for+advanced+Vias.">Ultra-high density Carbon Nanotubes on Al-Cu for advanced Vias.</a> Technical digest of the IEEE International Electron Devices Meeting. , 33-34 (2010).</li><li>Kreupl, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+nanotubes+in+interconnect+applications.">Carbon nanotubes in interconnect applications.</a> Microelectron. Eng. 64 (1-4), 399-408 (2002).</li><li>Vereecke, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+carbon+nanotube+based+vertical+interconnects.">Characterization of carbon nanotube based vertical interconnects.</a> Extended Abstracts of the 2012 International Conference on Solid State Devices and Materials. , 648-649 (2012).</li><li>Vollebregt, S., Ishihara, R., Derakhshandeh, J., vander Cingel, J., Schellevis, H., Beenakker, C. I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrating+low+temperature+aligned+carbon+nanotubes+as+vertical+interconnects+in+Si+technology.">Integrating low temperature aligned carbon nanotubes as vertical interconnects in Si technology.</a> Proceedings of the 11th IEEE Conference on Nanotechnology. , 985-990 (2011).</li><li>Yokoyama, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+Properties+of+Carbon+Nanotubes+Grown+at+a+Low+Temperature+for+Use+as+Interconnects.">Electrical Properties of Carbon Nanotubes Grown at a Low Temperature for Use as Interconnects.</a> Jpn J. App. Phys. 47 (4), 1985-1990 (2008).</li><li>Van der Veen, M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+Improvement+of+CNT+Contacts+with+Cu+Damascene+Top+Metallization.">Electrical Improvement of CNT Contacts with Cu Damascene Top Metallization.</a> Proceedings of the IEEE International Interconnect Technology Conference. , 193-195 (2013).</li><li>Istratov, A. A., Hieslmair, H., Weber, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Iron+contamination+in+silicon+technology.">Iron contamination in silicon technology.</a> Appl. Phys. A. 70, 489-534 (2000).</li><li>Vollebregt, S., Tichelaar, F. D., Schellevis, H., Beenakker, C. I. M., Ishihara, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+nanotube+vertical+interconnects+fabricated+at+temperatures+as+low+as+350+&#176;C.">Carbon nanotube vertical interconnects fabricated at temperatures as low as 350 &#176;C.</a> 71, 249-256 (2014).</li><li>Kikkawa, T., Inoue, K., Imai, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cobalt+silicide+technology.">Cobalt silicide technology.</a> Silicide Technology for Integrated Circuits. , 77-94 (2004).</li><li>Vollebregt, S., Ishihara, R., Tichelaar, F. D., Hou, Y., Beenakker, C. I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+the+growth+temperature+on+the+first+and+second-order+Raman+band+ratios+and+widths+of+carbon+nanotubes+and+fibers.">Influence of the growth temperature on the first and second-order Raman band ratios and widths of carbon nanotubes and fibers.</a> Carbon. 50 (10), 3542-3554 (2012).</li><li>Lim, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contact+resistance+between+metal+and+carbon+nanotube+interconnects:+Effect+of+work+function+and+wettability.">Contact resistance between metal and carbon nanotube interconnects: Effect of work function and wettability.</a> Appl. Phys. Lett. 95 (26), 264103 (2009).</li><li>Awano, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+nanotube+via+interconnect+technologies:+size-classified+catalyst+nanoparticles+and+low-resistance+ohmic+contact+formation.">Carbon nanotube via interconnect technologies: size-classified catalyst nanoparticles and low-resistance ohmic contact formation.</a> Phys. Status Solidi (a). 203 (14), 3611-3616 (2006).</li><li>Van der Veen, M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+characterization+of+CNT+contacts+with+Cu+Damascene+top+contact.">Electrical characterization of CNT contacts with Cu Damascene top contact.</a> Microelectron. Eng. 106, 106-111 (2012).</li><li>Horibe, M., Nihei, M., Kondo, D., Kawabata, A., Awano, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+Polishing+Technique+for+Carbon+Nanotube+Interconnects+in+ULSIs.">Mechanical Polishing Technique for Carbon Nanotube Interconnects in ULSIs.</a> Jpn J. App. Phys. 43 (9A), 6499-6502 (2004).</li><li>Vollebregt, S., Chiaramonti, A. N., Ishihara, R., Schellevis, H., Beenakker, C. I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contact+resistance+of+low-temperature+carbon+nanotube+vertical+interconnects.">Contact resistance of low-temperature carbon nanotube vertical interconnects.</a> Proceedings of the 12th IEEE Conference on Nanotechnology. , 424-428 (2012).</li><li>Fiorentino, G., Vollebregt, S., Tichelaar, F. D., Ishihara, R., Sarro, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+the+atomic+layer+deposition+precursors+diffusion+on+solid-state+carbon+nanotube+based+supercapacitors+performances.">Impact of the atomic layer deposition precursors diffusion on solid-state carbon nanotube based supercapacitors performances.</a> Nanotechnology. 26 (6), 064002 (2015).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

איור 1 מציג סקירה סכמטי של המבנה המפוברק בעבודה זו, ואשר שימש למדידות בדיקה 4 נקודות. כפוטנציאל נמדד באמצעות בדיקות שנשאו לא נוכחית, הירידה המדויקת פוטנציאלית (L -V H V) על חבילת CNT המרכזית והקשר שלו למתכת ניתן למדוד. חבילות CNT קוטר גדול יותר נמצאות בשי...

נחושת וטונגסטן, המתכות שמשמשות כיום לחיבורים במדינה של טכנולוגיה-the-art-מאוד בקנה מידה גדול אינטגרציה (VLSI), מתקרבים הגבולות הפיזיים שלהם במונחים של אמינות ומוליכות חשמלית 1. בעוד טרנזיסטורים למטה דרוג בדרך כלל משפר את הביצועים שלהם, זה למעשה מגדיל את ההתנגדות וצפיפות נוכחית של החיבורים. זה הביא חיבורים שולטים ביצועי מעגל משולב (IC) במונחים של עיכוב וצריכת חשמל 2. צינורות פחמן (CNT) הוצעו כחלופה לCu וmetallization W, במיוחד לחיבורים אנכיים (vias) כCNT יכולים בקלות כבר גדלו אנכיים 3. CNT הוכח לי אמינות חשמלית מעולה, המאפשר עד צפיפות זרם גבוהה פי 1,000 מ -4 Cu. יתר על כן, CNT אינו סובל ממשטח ופיזור גבול תבואה, שגדל resistivity של Cu בקנה המידה ננומטרי 5. לבסוף, CNT הוכח להיות מנצחים מצוינים תרמית 6, אשר יכול לסייע בניהול התרמי בשבבי VLSI. לשילוב מוצלח של CNT בטכנולוגית VLSI חשוב שתהליכי הצמיחה לCNT עשויים תואמים ייצור מוליכים למחצה. זה מחייב את הצמיחה בטמפרטורה הנמוכה של CNT (&lt;C 400 מעלות) תוך שימוש בחומרים וציוד שנחשבים תואם וניתן להרחבה לייצור בקנה מידה גדולה. בעוד דוגמאות רבות של פיאז מבחן CNT הוכחו בספרות 7,8,9,10,11,12,13,14, רוב אלה להשתמש פה כזרז אשר נחשב מזהם בייצור IC 15. חוץ מזה, טמפרטורת הצמיחה בשימוש ברבות מיצירות אלה היא הרבה יותר גבוהה מהגבול העליון של 400 מעלות צלזיוס. רצוי CNT צריך גם להיות מבוגר מתחת 350 מעלות צלזיוס, על מנת לאפשר אינטגרציה עם חומרים דיאלקטריים הנמוך κ מודרניים או גמישמצעים. כאן אנו מציגים שיטה להרחבה לגידול CNT בטמפרטורות נמוכות כמו 350 מעלות צלזיוס באמצעות Co כזרז 16. שיטה זו היא עניין לבודת מבנים חשמליים שונים בהיקף של CNT מיושר אנכי במעגלים משולבים, הנעים בין קישוריות ואלקטרודות לקבלי סופר והתקני פליטת שדה. מתכת זרז Co משמשת לעתים קרובות בייצור מעגלים משולבים עבור הייצור של silicide של 17, ואילו פח הוא חומר המשמש לעתים קרובות מכשול 7. יתר על כן, אנחנו מדגימים תהליך עבור בודה vias מבחן CNT תוך שימוש בטכניקות מייצור מוליכים למחצה רגיל בלבד. עם זה, vias מבחן CNT מיוצרים, נבדק על ידי סריקת מיקרוסקופ אלקטרונים (SEM) וספקטרוסקופיית ראמאן, וחשמלי מאופיין.

<table><tbody><tr><td>Si (100) wafer 4&quot;</td><td>International Wafer Service</td><td></td><td>Resisitivity: 2-5 m&amp;Omega;-cm, thickness: 525 &amp;micro;m&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Ti-sputter target (99.995% purity)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Al (1% Si)-sputter target (99.999% purity)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Co (99.95% purity)</td><td>Kurt J. Lesker</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SPR3012 positive photoresist</td><td>Dow Electronic Materials</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MF-322 developer</td><td>Dow Electronic Materials</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HNO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt; (99.9%)</td><td>KMG Ultra Pure Chemicals</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HNO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt; (69.5%)</td><td>KMG Ultra Pure Chemicals</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HF 0.55%</td><td>Honeywell</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tetrahydrofuran</td><td>JT Baker</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Acetone</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ECI3027 positive photoresist</td><td>AZ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tetraethyl orthosilicate (TEOS)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>N&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; (99.9990%)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>O&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; (99.9999%)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>CF&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt; (99.9970%)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; (99.9900%)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HBr (99.9950%)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ar (99.9990%)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>C&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;F&lt;sub&gt;6&lt;/sub&gt; (99.9990%)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>CHF&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt; (99.9950%)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; (99.9950%)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>C&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; (99.6000%)</td><td>Praxair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>EVG 120 coater/developer</td><td>EVG</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ASML PAS5500/80 waferstepper</td><td>ASML</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SPTS &amp;Omega;mega 201 plasma etcher</td><td>SPTS</td><td></td><td>Used for Si and metal etching</td></tr><tr><td>SPTS &amp;Sigma;igma sputter coater</td><td>SPTS</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Novellus Concept One PECVD</td><td>LAM</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Drytek 384T plasma etcher</td><td>LAM</td><td></td><td>Used for oxide etching</td></tr><tr><td>CHA Solution e-beam evaporator</td><td>CHA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>AIXTRON BlackMagic Pro CVD tool</td><td>AIXTRON</td><td></td><td>Carbon nanotube growth</td></tr><tr><td>Philips XL50 scanning electron microscope</td><td>FEI</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tepla 300</td><td>PVA TePla</td><td></td><td>Resist plasma stripper</td></tr><tr><td>Avenger rinser dryer</td><td>Microporcess Technologies</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Leitz MPV-SP reflecometer</td><td>Leitz</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Renishaw inVia Raman spectroscope</td><td>Renishaw</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Agilent 4156C parameter spectrum analyzer</td><td>Agilent</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cascade Microtech probe station</td><td>Cascade Microtech</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

fabrication of low temperature carbon nanotube vertical interconnects compatible with semiconductor technology

We demonstrate a method for the low temperature growth (350 &#176;C) of vertically-aligned carbon nanotubes (CNT) bundles on electrically conductive thin-films. Due to the low growth temperature, the process allows integration with modern low-&#954; dielectrics and some flexible substrates. The process is compatible with standard semiconductor fabrication, and a method for the fabrication of electrical 4-point probe test structures for vertical interconnect test structures is presented. Using scanning electron microscopy the morphology of the CNT bundles is investigated, which demonstrates vertical alignment of the CNT and can be used to tune the CNT growth time. With Raman spectroscopy the crystallinity of the CNT is investigated. It was found that the CNT have many defects, due to the low growth temperature. The electrical current-voltage measurements of the test vertical interconnects displays a linear response, indicating good ohmic contact was achieved between the CNT bundle and the top and bottom metal electrodes. The obtained resistivities of the CNT bundle are among the average values in the literature, while a record-low CNT growth temperature was used.

ניתן למצוא את העיצוב של מבנה המדידה המשמש בעבודה זו באיור 1. על ידי שימוש במבנה כזה מדידת התנגדות חבילת CNT והתנגדויות מגע מתכת-CNT ניתן לקבוע במדויק, כהתנגדויות בדיקה ותילם לעקוף. ההתנגדות של החבילה היא מדד לאיכות והצפיפות של חבילת CNT. על מנת לקבוע את חבילות התנ?...

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Low Temperature Carbon Nanotube Vertical Interconnects Compatible with Semiconductor Technology at JoVE.com

Fabrication of Low Temperature Carbon Nanotube Vertical Interconnects Compatible with Semiconductor Technology

A method for the growth of low temperature vertically-aligned carbon nanotubes, and the subsequent fabrication of vertical interconnect electrical test structures using semiconductor fabrication is presented.

המצאה של טמפרטורה נמוכה חיבורים אנכיים-צינורות פחמן תואם עם סמיקונדקטור טכנולוגיה

We demonstrate a method for the low temperature growth (350 &#176;C) of vertically-aligned carbon nanotubes (CNT) bundles on electrically conductive ...

fabrication-low-temperature-carbon-nanotube-vertical-interconnects

Research

JoVE Journal

Engineering

7.6K Views.  Delft University of Technology. A method for the growth of low temperature vertically-aligned carbon nanotubes, and the subsequent fabrication of vertical interconnect electrical test structures using semiconductor fabrication is presented.

Video: Fabrication of Low Temperature Carbon Nanotube Vertical Interconnects Compatible with Semiconductor Technology

Fabrication, Densification, and Replica Molding of 3D Carbon Nanotube Microstructures

The introduction of new materials and processes to microfabrication has, in large part, enabled many important advances in microsystems, lab-on-a-chip devices, and their applications. In particular, capabilities for cost-effective fabrication of polymer microstructures were transformed by the advent of soft lithography and other micromolding techniques 1, 2, and this led a revolution in applications of microfabrication to biomedical engineering and biology. Nevertheless, it remains challenging to fabricate microstructures with well-defined nanoscale surface textures, and to fabricate arbitrary 3D shapes at the micro-scale. Robustness of master molds and maintenance of shape integrity is especially important to achieve high fidelity replication of complex structures and preserving their nanoscale surface texture. The combination of hierarchical textures, and heterogeneous shapes, is a profound challenge to existing microfabrication methods that largely rely upon top-down etching using fixed mask templates. On the other hand, the bottom-up synthesis of nanostructures such as nanotubes and nanowires can offer new capabilities to microfabrication, in particular by taking advantage of the collective self-organization of nanostructures, and local control of their growth behavior with respect to microfabricated patterns. 
Our goal is to introduce vertically aligned carbon nanotubes (CNTs), which we refer to as CNT "forests", as a new microfabrication material. We present details of a suite of related methods recently developed by our group: fabrication of CNT forest microstructures by thermal CVD from lithographically patterned catalyst thin films; self-directed elastocapillary densification of CNT microstructures; and replica molding of polymer microstructures using CNT composite master molds. In particular, our work shows that self-directed capillary densification ("capillary forming"), which is performed by condensation of a solvent onto the substrate with CNT microstructures, significantly increases the packing density of CNTs. This process enables directed transformation of vertical CNT microstructures into straight, inclined, and twisted shapes, which have robust mechanical properties exceeding those of typical microfabrication polymers. This in turn enables formation of nanocomposite CNT master molds by capillary-driven infiltration of polymers. The replica structures exhibit the anisotropic nanoscale texture of the aligned CNTs, and can have walls with sub-micron thickness and aspect ratios exceeding 50:1. Integration of CNT microstructures in fabrication offers further opportunity to exploit the electrical and thermal properties of CNTs, and diverse capabilities for chemical and biochemical functionalization 3.

We present methods for fabrication of patterned microstructures of vertically aligned carbon nanotubes (CNTs), and their use as master molds for production of polymer microstructures with organized nanoscale surface texture. The CNT forests are densified by condensation of solvent onto the substrate, which significantly increases their packing density and enables self-directed formation of 3D shapes.

ייצור, Densification, העתק דפוס של Microstructures Nanotube 3D פחמן

The introduction of new materials and processes to microfabrication has, in large part, enabled many important advances in microsystems, lab-on-a-chip ...

Fabricating Nanogaps by Nanoskiving

There are several methods of fabricating nanogaps with controlled spacings, but the precise control over the sub-nanometer spacing between two electrodes-and generating them in practical quantities-is still challenging. The preparation of nanogap electrodes using nanoskiving, which is a form of edge lithography, is a fast, simple and powerful technique. This method is an entirely mechanical process which does not include any photo- or electron-beam lithographic steps and does not require any special equipment or infrastructure such as clean rooms. Nanoskiving is used to fabricate electrically addressable nanogaps with control over all three dimensions; the smallest dimension of these structures is defined by the thickness of the sacrificial layer (Al or Ag) or self-assembled monolayers. These wires can be manually positioned by transporting them on drops of water and are directly electrically-addressable; no further lithography is required to connect them to an electrometer.

The fabrication of electrically addressable, high-aspect-ratio (> 1000:1) metal nanowires separated by gaps of single nanometers using either sacrificial layers of aluminum and silver or self-assembled monolayers as templates is described. These nanogap structures are fabricated without a clean room or any photo- or electron-beam lithographic processes by a form of edge lithography known as nanoskiving.

בודה Nanogaps ידי Nanoskiving

There are several methods of fabricating nanogaps with controlled spacings, but the precise control over the sub-nanometer spacing between two ...

Chemistry

Dry Oxidation and Vacuum Annealing Treatments for Tuning the Wetting Properties of Carbon Nanotube Arrays

In this article, we describe a simple method to reversibly tune the wetting properties of vertically aligned carbon nanotube (CNT) arrays. Here, CNT arrays are defined as densely packed multi-walled carbon nanotubes oriented perpendicular to the growth substrate as a result of a growth process by the standard thermal chemical vapor deposition (CVD) technique.1,2 These CNT arrays are then exposed to vacuum annealing treatment to make them more hydrophobic or to dry oxidation treatment to render them more hydrophilic. The hydrophobic CNT arrays can be turned hydrophilic by exposing them to dry oxidation treatment, while the hydrophilic CNT arrays can be turned hydrophobic by exposing them to vacuum annealing treatment. Using a combination of both treatments, CNT arrays can be repeatedly switched between hydrophilic and hydrophobic.2 Therefore, such combination show a very high potential in many industrial and consumer applications, including drug delivery system and high power density supercapacitors.3-5
The key to vary the wettability of CNT arrays is to control the surface concentration of oxygen adsorbates. Basically oxygen adsorbates can be introduced by exposing the CNT arrays to any oxidation treatment. Here we use dry oxidation treatments, such as oxygen plasma and UV/ozone, to functionalize the surface of CNT with oxygenated functional groups. These oxygenated functional groups allow hydrogen bond between the surface of CNT and water molecules to form, rendering the CNT hydrophilic. To turn them hydrophobic, adsorbed oxygen must be removed from the surface of CNT. Here we employ vacuum annealing treatment to induce oxygen desorption process. CNT arrays with extremely low surface concentration of oxygen adsorbates exhibit a superhydrophobic behavior.

This article describes a simple method to fabricate vertically aligned carbon nanotube arrays by CVD and to subsequently tune their wetting properties by exposing them to vacuum annealing or dry oxidation treatment.

חמצון ואבק יבש חישול טיפולים לכוונון מאפייני ההרטבה של מערכי פחמן

In this article, we describe a simple method to reversibly  tune the wetting properties of vertically aligned carbon nanotube (CNT) arrays.  Here, CNT ...

Ultrahigh Density Array of Vertically Aligned Small-molecular Organic Nanowires on Arbitrary Substrates

In recent years &pi;-conjugated organic semiconductors have emerged as the active material in a number of diverse applications including large-area, low-cost displays, photovoltaics, printable and flexible electronics and organic spin valves. Organics allow (a) low-cost, low-temperature processing and (b) molecular-level design of electronic, optical and spin transport characteristics. Such features are not readily available for mainstream inorganic semiconductors, which have enabled organics to carve a niche in the silicon-dominated electronics market. The first generation of organic-based devices has focused on thin film geometries, grown by physical vapor deposition or solution processing. However, it has been realized that organic nanostructures can be used to enhance performance of above-mentioned applications and significant effort has been invested in exploring methods for organic nanostructure fabrication.	
A particularly interesting class of organic nanostructures is the one in which vertically oriented organic nanowires, nanorods or nanotubes are organized in a well-regimented, high-density array. Such structures are highly versatile and are ideal morphological architectures for various applications such as chemical sensors, split-dipole nanoantennas, photovoltaic devices with radially heterostructured "core-shell" nanowires, and memory devices with a cross-point geometry. Such architecture is generally realized by a template-directed approach. In the past this method has been used to grow metal and inorganic semiconductor nanowire arrays. More recently &pi;-conjugated polymer nanowires have been grown within nanoporous templates. However, these approaches have had limited success in growing nanowires of technologically important &pi;-conjugated small molecular weight organics, such as tris-8-hydroxyquinoline aluminum (Alq3), rubrene and methanofullerenes, which are commonly used in diverse areas including organic displays, photovoltaics, thin film transistors and spintronics.	
Recently we have been able to address the above-mentioned issue by employing a novel "centrifugation-assisted" approach. This method therefore broadens the spectrum of organic materials that can be patterned in a vertically ordered nanowire array. Due to the technological importance of Alq3, rubrene and methanofullerenes, our method can be used to explore how the nanostructuring of these materials affects the performance of aforementioned organic devices. The purpose of this article is to describe the technical details of the above-mentioned protocol, demonstrate how this process can be extended to grow small-molecular organic nanowires on arbitrary substrates and finally, to discuss the critical steps, limitations, possible modifications, trouble-shooting and future applications.

We report a simple method for fabricating an ultrahigh density array of vertically ordered small-molecular organic nanowires. This method allows for synthesis of complex heterostructured hybrid nanowire geometries, which can be inexpensively grown on arbitrary substrates. These structures have potential applications in organic electronics, optoelectronics, chemical sensing, photovoltaics and spintronics.

מערך צפיפות ultrahigh של nanowires אורגני קטן מולקולרי בציר אנכי על מצעים שרירותיים

In  recent years &pi;-conjugated  organic semiconductors have emerged as the active material in a number of  diverse applications including large-area, ...

Manufacturing of Three-dimensionally Microstructured Nanocomposites through Microfluidic Infiltration

Microstructured composite beams reinforced with complex three-dimensionally (3D) patterned nanocomposite microfilaments are fabricated via nanocomposite in&#64257;ltration of 3D interconnected microfluidic networks. The manufacturing of the reinforced beams begins with the fabrication of microfluidic networks, which involves layer-by-layer deposition of fugitive ink filaments using a dispensing robot, filling the empty space between filaments using a low viscosity resin, curing the resin and finally removing the ink.&#160;Self-supported 3D structures with other geometries and many layers (e.g.&#160;a few hundreds layers) could be built using this method. The resulting tubular micro&#64258;uidic networks are then infiltrated with thermosetting nanocomposite suspensions containing nanofillers (e.g.&#160;single-walled carbon nanotubes), and subsequently cured. The infiltration is done by applying a pressure gradient between two ends of the empty network (either by applying a vacuum or vacuum-assisted microinjection). Prior to the infiltration, the nanocomposite suspensions are prepared by dispersing nanofillers into polymer matrices using ultrasonication and three-roll mixing methods. The nanocomposites (i.e.&#160;materials infiltrated) are then solidified under UV exposure/heat cure, resulting in a 3D-reinforced composite structure. The technique presented here enables the design of functional nanocomposite macroscopic products for microengineering applications such as actuators and sensors.

Three-dimensional (3D) microstructured composite beams are fabricated through the directed and localized infiltration of nanocomposites into 3D porous microfluidic networks. The flexibility of this manufacturing method enables the utilization of different thermosetting materials and nanofillers in order to achieve a variety of functional 3D reinforced nanocomposite macroscopic products.

ייצור של Nanocomposites microstructured תלת ממדי באמצעות Microfluidic הסתננות

Microstructured composite beams reinforced with complex three-dimensionally (3D) patterned nanocomposite microfilaments are fabricated via nanocomposite ...

Fabrication of Uniform Nanoscale Cavities via Silicon Direct Wafer Bonding

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned and bonded silicon wafers. Unlike confinements in porous materials often used for these types of experiments3, bonded wafers provide predesigned uniform spaces for confinement. The geometry of each cell is well known, which removes a large source of ambiguity in the interpretation of data.
Exceptionally flat, 5 cm diameter, 375 &#181;m thick Si wafers with about 1 &#181;m variation over the entire wafer can be obtained commercially (from Semiconductor Processing Company, for example). Thermal oxide is grown on the wafers to define the confinement dimension in the z-direction. A pattern is then etched in the oxide using lithographic techniques so as to create a desired enclosure upon bonding. A hole is drilled in one of the wafers (the top) to allow for the introduction of the liquid to be measured. The wafers are cleaned2 in RCA solutions and then put in a microclean chamber where they are rinsed with deionized water4. The wafers are bonded at RT and then annealed at ~1,100 &#176;C. This forms a strong and permanent bond. This process can be used to make uniform enclosures for measuring thermal and hydrodynamic properties of confined liquids from the nanometer to the micrometer scale.

A method for permanently bonding two silicon wafers so as to realize a uniform enclosure is described. This includes wafer preparation, cleaning, RT bonding, and annealing processes. The resulting bonded wafers (cells) have uniformity of enclosure ~1%1,2. The resulting geometry allows for measurements of confined liquids and gasses.

ייצור חללים ננומטריים אחידים באמצעות מליטה וופל ישיר סיליקון

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned ...

Fabrication of Carbon Nanotube High-Frequency Nanoelectronic Biosensor for Sensing in High Ionic Strength Solutions

The unique electronic properties and high surface-to-volume ratios of single-walled carbon nanotubes (SWNT) and semiconductor nanowires (NW) 1-4 make them good candidates for high sensitivity biosensors. When a charged molecule binds to such a sensor surface, it alters the carrier density5 in the sensor, resulting in changes in its DC conductance. However, in an ionic solution a charged surface also attracts counter-ions from the solution, forming an electrical double layer (EDL). This EDL effectively screens off the charge, and in physiologically relevant conditions ~100 millimolar (mM), the characteristic charge screening length (Debye length) is less than a nanometer (nm). Thus, in high ionic strength solutions, charge based (DC) detection is fundamentally impeded6-8.
We overcome charge screening effects by detecting molecular dipoles rather than charges at high frequency, by operating carbon nanotube field effect transistors as high frequency mixers9-11. At high frequencies, the AC drive force can no longer overcome the solution drag and the ions in solution do not have sufficient time to form the EDL. Further, frequency mixing technique allows us to operate at frequencies high enough to overcome ionic screening, and yet detect the sensing signals at lower frequencies11-12. Also, the high transconductance of SWNT transistors provides an internal gain for the sensing signal, which obviates the need for external signal amplifier.
Here, we describe the protocol to (a) fabricate SWNT transistors, (b) functionalize biomolecules to the nanotube13, (c) design and stamp a poly-dimethylsiloxane (PDMS) micro-fluidic chamber14 onto the device, and (d) carry out high frequency sensing in different ionic strength solutions11.

We describe the device fabrication and measurement protocol for carbon nanotube based high frequency biosensors. The high frequency sensing technique mitigates the fundamental ionic (Debye) screening effect and allows nanotube biosensor to be operated in high ionic strength solutions where conventional electronic biosensors fail. Our technology provides a unique platform for point-of-care (POC) electronic biosensors operating in physiologically relevant conditions.

המצאה של Biosensor Nanotube פחמן בתדירות גבוהה Nanoelectronic לחישה בפתרוני כוח יוניים גבוהים

The unique electronic properties and high surface-to-volume ratios of single-walled carbon nanotubes (SWNT) and semiconductor nanowires (NW) 1-4 make them ...

Bioengineering

Flow-assisted Dielectrophoresis: A Low Cost Method for the Fabrication of High Performance Solution-processable Nanowire Devices

Flow-assisted dielectrophoresis (DEP) is an efficient self-assembly method for the controllable and reproducible positioning, alignment, and selection of nanowires. DEP is used for nanowire analysis, characterization, and for solution-based fabrication of semiconducting devices. The method works by applying an alternating electric field between metallic electrodes. The nanowire formulation is then dropped onto the electrodes which are on an inclined surface to create a flow of the formulation using gravity. The nanowires then align along the gradient of the electric field and in the direction of the liquid flow. The frequency of the field can be adjusted to select nanowires with superior conductivity and lower trap density. 
In this work, flow-assisted DEP is used to create nanowire field effect transistors. Flow-assisted DEP has several advantages: it allows selection of nanowire electrical properties; control of nanowire length; placement of nanowires in specific areas; control of orientation of nanowires; and control of nanowire density in the device. 
The technique can be expanded to many other applications such as gas sensors and microwave switches. The technique is efficient, quick, reproducible, and it uses a minimal amount of dilute solution making it ideal for the testing of novel nanomaterials. Wafer scale assembly of nanowire devices can also be achieved using this technique, allowing large numbers of samples for testing and large-area electronic applications.

In this paper, flow assisted dielectrophoresis is demonstrated for the self-assembly of nanowire devices. The fabrication of a silicon nanowire field effect transistor is shown as an example.

בסיוע זרימת Dielectrophoresis: שיטה בעלות נמוכה עבור הזיוף של התקני ננו-חוט processable-פתרון ביצועים גבוהים

Flow-assisted dielectrophoresis (DEP) is an efficient self-assembly method for the controllable and reproducible positioning, alignment, and selection of ...

A Standard and Reliable Method to Fabricate Two-Dimensional Nanoelectronics

Two-dimensional (2D) materials have attracted huge attention due to their unique properties and potential applications. Since wafer scale synthesis of 2D materials is still in nascent stages, scientists cannot fully rely on traditional semiconductor techniques for related research. Delicate processes from locating the materials to electrode definition need to be well controlled. In this article, a universal fabrication protocol required in manufacturing nanoscale electronics, such as 2D quasi-heterojunction bipolar transistors (Q-HBT), and 2D back-gated transistors are demonstrated. This protocol includes the determination of material position, electron beam lithography (EBL), metal electrode definition, et al. A step by step narrative of the fabrication procedures for these devices are also presented. Furthermore, results show that each of the fabricated devices has achieved high performance with high repeatability. This work reveals a comprehensive description of process flow for preparing 2D nano-electronics, enables the research groups to access this information, and pave the way toward future electronics.

The article aims to introduce a standard and reliable fabrication procedure for the development of future low dimensional nanoelectronics.

שיטה סטנדרטית ואמינה כדי לפברק Nanoelectronics דו מימדי

Two-dimensional (2D) materials have attracted huge attention due to their unique properties and potential applications. Since wafer scale synthesis of 2D ...

Fabrication of Micro-Patterned Chip with Controlled Thickness for High-Throughput Cryogenic Electron Microscopy

A major limitation for the efficient and high-throughput structure analysis of biomolecules using cryogenic electron microscopy (cryo-EM) is the difficulty of preparing cryo-EM samples with controlled ice thickness at the nanoscale. The silicon (Si)-based chip, which has a regular array of micro-holes with graphene oxide (GO) window patterned on a thickness-controlled silicon nitride (SixNy) film, has been developed by applying microelectromechanical system (MEMS) techniques. UV photolithography, chemical vapor deposition, wet and dry etching of the thin film, and drop-casting of 2D nanosheet materials were used for mass-production of the micro-patterned chips with GO windows. The depth of the micro-holes is regulated to control the ice thickness on-demand, depending on the size of the specimen for cryo-EM analysis. The favorable affinity of GO toward biomolecules concentrates the biomolecules of interest within the micro-hole during cryo-EM sample preparation. The micro-patterned chip with GO windows enables high-throughput cryo-EM imaging of various biological molecules, as well as inorganic nanomaterials.

A newly developed micro-patterned chip with graphene oxide windows is fabricated by applying microelectromechanical system techniques, enabling efficient and high-throughput cryogenic electron microscopy imaging of various biomolecules and nanomaterials.