Este trabalho foi apoiado por um contrato de DARPA (N66001-08-C-2040) e por uma subvenção do Fundo de Tecnologia Emergente do Estado do Texas. Os autores gostariam de agradecer Jiyoung Kim, Greg Mordi, Angela Azcatl, e Tom Scharf por suas contribuições relacionadas com a camada de deposição selectiva atômica, assim como Wallace e Martin Gordon Pollock para o processamento da amostra ex-situ.

1. Ex-Situ Preparação de Amostras <ol><li> Prepare fichas <ol><li> Projete máscara etch apropriado para colocar identificar marcadores no Si (100) wafer. Usando litografia óptica padrão e RIE, gravar uma grade de linhas como pontos de referência para a bolacha a partir do qual serão colhidas amostras MCT. As linhas deve ser de 10 m de largura, profundidade de 1 um, e no campo de 500 um. Após o ataque, faixa restante photoresist de amostra. Nota: Os pontos de referência devem ser identificáveis ​​in-situ para a localização da ponta na amostra, bem como na AFM e SEM durante metrologia. </li><li> Proteger a superfície da bolacha aplicando aderência padrão fita azul corte em cubos, o lado brega para baixo. </li><li> Wafers dados em chips usando uma ponta de diamante em cubos de cerâmica viu em tamanhos adequados para a ferramenta UHV-STM específico que está sendo usado para executar HDL. Aqui, as amostras foram de 8,1 mm x 8,1 milímetros quadrados. </li></ol></li><li> Depois de cortar, preparar chip para inserção na ferramenta de padronização UHV-STM delicadamentedescascando para trás a fita para corte, tendo o cuidado para não tocar chip com todas as ferramentas que contém níquel que irá induzir uma reconstrução da superfície desfavorável após UHV prep na seção 2 abaixo. <ol><li> Limpo chips por lavagem da face frontal por 10 s cada, com fluxos de acetona, álcool isopropílico, metanol, e água desionizada, respectivamente, enquanto segurando os lados da amostra com politetrafluoretileno (PTFE) pinças. Por fim, seque com ultrapura N 2 ou Ar, ainda segurando com uma pinça de teflon. </li><li> Chip de amostra no suporte de amostras de montagem STM utilizando métodos adequados para a ferramenta de UHV-STM específico a ser utilizado para o HDL. <ol><li> Se a montagem em um suporte de amostras que contém níquel, tântalo cortar tiras de barreira folha (aprox. 4 milímetros por altura da amostra), utilizando uma tesoura de titânio. Tiras de folhas delgadas sonicar durante 5 min cada em acetona ultrapura, álcool isopropílico, metanol, e água Dl, respectivamente. Seque com ultrapura N 2 gás, cobrindo parcialmente um copo com folha de alumínio e injectaring uma N2 bico na abertura. Fluxo de gás até que todo o líquido tenha evaporado. Usando pinças de níquel livre, forma de folha em torno acaba de amostra, em seguida, apertar no porta-amostras para isolar os lados da frente e de trás de amostra de suporte de amostras. </li></ol></li><li> 28 Após a montagem, plasma amostra limpa e suporte de amostras em plasma de oxigênio para eliminar a contaminação de carbono. </li></ol></li></ol> 2. UHV Preparação de Amostras <ol><li> Introduzir amostra em sistema de UHV via load-lock ou outro método UHV-safe preferido para que o processamento UHV e HDL normalmente pode permanecer abaixo de 1.3 x 10 -9 mbar (exceto para a etapa 2.5.1.1 abaixo). </li><li> Degas O / N a 650 ° C, a monitorização da temperatura com um pirômetro. Assegure-se que a pressão da câmara é dentro de 25% do fundo. No caso aqui descrito, as pressões fundo típicos são cerca de 4,5 x 10 -10 mbar. </li><li> Desgaseifica hidrogénio tungsténio craqueamento filamento em 1500 ° C durante 5 min.Ativar bombas de sublimação de titânio, se possível. </li><li> Execute amostra ciclo &quot;Flash&quot;. <ol><li> Flash amostra por aquecimento a 1250 ° C durante 20 seg, com monitorização T e usando um pirómetro / seg gradiente de aquecimento de 10 ° C. Não exceda a pressão máxima de 7 x 10 -9 mbar. Fresco por remoção corrente de aquecimento em menos de 5 segundos. </li><li> Resto amostra a 350 ° C durante 5 min. para permitir que a pressão para recuperar a linha de base. 3x. </li></ol></li><li> Execute amostra passivation. <ol><li> Definir a temperatura da amostra a 350 ° C, usando um pirómetro para monitorar a temperatura. Introduzir 1,3 x 10 -6 mbar ultra-pura H 2 na câmara de prep usando válvula de escape. <ol><li> Coloque uma câmara de frio na linha H 2 muito perto de uma válvula de escape no sistema, a fim de purificar ainda mais H 2. </li><li> Se possível, o sistema de turbo-bomba com alta velocidade, em vez de uma bomba de iões de bombear. Isto é de modo que a bomba de iões não contaminar a amostra de ser exposed aos altos contaminantes pressionados e ejetar. As bombas são colocadas de volta no estado normal depois que a maioria do hidrogénio foi removido e a amostra ainda está quente (350 ° C). </li></ol></li><li> Ligue hidrogênio rachando tungstênio filamento a uma temperatura de 1.400 ° C durante 12 min, em seguida, desligue o filamento e H 2 fluxo de gás. Arrefecer até à TA amostra. </li></ol></li></ol> 3. Scanning Tunneling Microscopy e Litografia <ol><li> Transferir a amostra para STM, e trazer amostras e STM ponta na faixa de tunelamento. Usando uma câmera com resolução de potência de melhor do que um tamanho de ponto de 20 um, dê alta resolução de imagem óptico de junção ponta-amostra. Deskew e redimensionar a imagem óptico para que ele representa uma reprodução sem distorções dos pontos de referência. </li><li> Remova qualquer iluminação para reduzir instabilidades térmicas do sistema. Determine a qualidade da superfície. <ol><li> Usando técnicas convencionais MCT com viés de amostra de -2,25 V e 200 pA, identificar o entorpecidoer de defeitos na superfície. </li><li> Se os defeitos de superfície estão abaixo dos níveis aceitáveis, mover para a próxima etapa. Níveis máximos aceitáveis ​​de defeito são os seguintes: ligações pendentes de 1%; Si vagas de 3%; contaminantes de 1%. </li></ol></li><li> Padrões de projeto de HDL para ser produzido, incluindo ambos os padrões experimentais e grandes (1 mícron x 1 mm) padrões de identificação SERP. Os padrões SERP deve ser desenhado com um longo eixo de vetores perpendiculares ao esperado eixo varredura AFM rápido, usando um tom de 15-20 nm. Fratura padrão geral em formas fundamentais para definir o caminho seguido pela ponta ao aplicar condições de HDL 24. </li><li> Usando saídas do vetor da etapa anterior, execute HDL usando o modo FE litografia para grandes áreas com viés de amostra de 7-9 V, corrente de 1 nA, e 0,2 mC / cm e AP litografia modo para áreas pequenas ou aquelas áreas que exigem bordas de precisão atômica . 24 <ol><li> Determinar óptimas condições AP modo de litografia por performing HDL com uma variedade de condições de polarização com amostra de 3,5 a 4.5 V, corrente variando de 2 a 4 nA, e linha de dosagens que variam de 2 a 4 mC / cm. Escolha condições que produzem a mais estreita linha completamente depassivated. </li></ol></li><li> Execute STM metrologia em áreas de HDL modelado desejadas pela imagem latente em -2,25 viés amostra V e 0,2 nA corrente de tunelamento. <ol><li> [Opcional] Execute correção de erros. Depois STM metrologia, compare padrão despassivação nas imagens MCT com o padrão desejado a partir do passo 3.5. Se todas as áreas mostram a formação de ligações de oscilação insuficiente, repita o ciclo de litografia nessas áreas. </li></ol></li><li> Depois de completar STM HDL, desengatar dica de amostra, e mover amostra para carregar bloqueio. </li><li> Desabafar e remover amostra. Durante ventilação com ultrapura N 2, proteger amostra por contacto com inerte, substrato plano, como safira limpa. 29 Depois de proteção de superfície, fechar as válvulas para qualquer bombas em seguida, introduzir desabafar gás como quicKLY possível. Retirar da amostra a partir do sistema. </li></ol> Transportes 4. Amostra <ol><li> Remover amostra de bloqueio de carga. Solte amostra de suporte de amostras, incluindo a remoção dos pedaços de barreira folha, se possível. Usando PTFE (Ti) ou pinças, mover a amostra transportador, mantendo-se o lado da frente da amostra protegida, na tentativa de manter a exposição do ambiente para menos de 10 min. </li><li> Instale a tampa sobre a amostra e vagamente montar um transportador de amostras pressurizado. Lavar com Ar ultrapura durante 1 min. Não evacuar sistema em qualquer ponto, ou dano na superfície pode ocorrer. 29 Finalmente, transportador de amostras de vedação com uma pequena pressão positiva (~ 50-100 mbar) de Ar de modo a que a amostra permanece estável durante a um mês. </li></ol> 5. A deposição de camada atômica <ol><li> Assegurar o ALD está na temperatura adequada deposição (100 ° C). Lentamente, aumente a pressão de árgon na câmara ALD até que seja atingida a pressão atmosférica. </li><li> Abrir câmara de ALD. </li><li> Abrir transportador de amostras e rápida transferência para a câmara ALD usando um par de pinças de PTFE agarrando a amostra na borda, em seguida, fechar a câmara de ALD e limpar usando um fluxo de árgon a uma pressão de &lt;2 × 10 -1 mbar durante 1 h para os degas amostra. Definir um processo para realizar 80 ciclos repetidos de ALD a crescer 2,8 nm de óxido de titânio amorfo. <ol><li> Usando um sistema de ALD comercial não modificado a uma temperatura de amostra de 100-150 ° C, com tetracloreto de titânio (TiCl4) e água (H2O) como precursores realizar a deposição com reagentes a pressões de 0,3 mbar e 0,8 mbar, com tempos de pulso de 0,1 seg e 0,05 segundo, respectivamente. 27 </li><li> Após cada pulso gás, purgar o reactor com Ar durante 60 segundos a 0,2 mbar para garantir o mínimo de fundo devido à deposição de reagentes physisorbed. Para as máscaras neste trabalho, 80 ciclos ALD são usadas para crescer cerca de 2,8 nm de óxido de titânio amorfo a 100 ° C. </li></ol&gt; </li><li> Lentamente desabafar ALD câmara com gás Ar e aberto. Repita os passos 4.1 e 4.2 para o transporte da amostra. </li></ol> 6. Microscopia de Força Atômica (AFM) <ol><li> Garantir a calibração correcta do AFM de acordo com o protocolo do fabricante. Abrir transportador de amostras e remova cuidadosamente amostra usando uma pinça. </li><li> Após a remoção do transportador, instale firmemente a amostra para a AFM utilizando um método de montagem mecânica, tais como um sistema de fixação, se possível. Concentre a câmara AFM sobre a amostra, e localizar as marcas fiduciais na superfície da amostra para alinhar a ponta de AFM para o padrão de base sobre a metrologia óptica no passo 3.2. </li><li> Verifique se as configurações de AFM vai mostrar tanto a informação de altura e fase e definir o tamanho da digitalização para ser entre 20 e 40 m de largura. Envolver-se a ponta do AFM sobre a amostra. </li><li> Usando a altura ea fase de informação na mais alta resolução, digitalizar até a região de padrões de localizador são identificados. Ampliar a re modeladogião e localizar a região em que uma imagem é desejado. </li><li> Tome uma imagem das regiões desejadas usando a qualidade de imagem e resolução adequados (normalmente o mais alto possível). Uma vez que todas as regiões desejadas terem sido digitalizadas, desengatar a ponta da amostra. Descarregar a amostra. Repita os passos 4.1 e 4.2 para o transporte da amostra. </li></ol> 7. Reactive Ion Etching <ol><li> Refrigere acoplado capacitivamente reator RIE a -110 ° C, em seguida, coloque a amostra em sua câmara de introdução e bombear até 7,5 x 10 -6 mbar. <ol><li> Estabilizar a temperatura durante 3 min. Em seguida, vire o gás com taxas de fluxo de O 2 a 8 sccm (centímetros cúbicos padrão por minuto), Ar a 40 sccm, e SF 6 a 20 sccm. </li><li> Plasma greve usando uma descarga RF 150 W, em seguida, modificar o fluxo de gás para gravar durante 1 min usando SF 6 a 52 sccm e O 2 a 8 sccm. A interacção destes gases com Si etch a uma taxa de cerca de 20 nm / min 30. </sup&gt; </li><li> Bomba de vácuo para 7,5 x 10 -6 mbar. Desabafar sistema RIE. Repita os passos 4.1 e 4.2 para o transporte da amostra. </li></ol></li></ol> 8. Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) <ol><li> SEM Amostra de montagem e introdução de amostra para o sistema. <ol><li> Colocar a amostra não-adesivo de montagem para uma localização conveniente, para facilitar a montagem da amostra. </li><li> Abrir transportador de amostras e remova cuidadosamente amostra usando uma pinça para agarrar a amostra pelas bordas e com segurança instalar em SEM montagem, em seguida, introduzir a montagem de amostra para SEM. </li><li> Desabafar e aberto câmara SEM. Firmemente instale o conjunto de exemplo para o estágio da amostra SEM. Pump down SEM câmara. </li></ol></li><li> Localize os fiducials. <ol><li> Traga a ampliação para o menor valor possível. Selecione as configurações atuais de tensão e de feixe de aceleração que dariam boa resolução. Comece com configurações mais baixas aceitáveis. Sobe conforme necessário. </li><li> Ligue o feixe de elétrons. Traga a região geralde interesse para distância de trabalho recomendado e altura eucentric. </li><li> Localize e focar fiducials descritos no ponto 1.1. Ajuste a distância funcionando conforme necessário. Otimizar o foco, brilho e contraste. </li></ol></li><li> Localize e os padrões de imagem. <ol><li> Em relação aos fiducials, localize os padrões baseados na metrologia óptica da secção 3.2 e AFM metrologia da secção 6. Para minimizar a deposição de carbono sobre os padrões, otimizar o foco usando recursos não essenciais nas proximidades. Uma vez otimizado, mover-se para os padrões e adquirir planos de visualização de imagens e medições. </li><li> Se necessário, incline a amostra para imagens 3D e medidas de altura padrão. Para outros padrões, repetir de 8,3, conforme necessário. </li></ol></li><li> Execute SEM rotina de fechamento do sistema e desmontar amostra / s, como prescrito pelo fabricante SEM. Fixe a amostra de volta para o transportador. </li><li> Repita os passos 4.3 e 4.4 para o transporte e armazenamento de amostras. Neste ponto, as amostras são robustos e podeser armazenado por um período indeterminado de tempo. Realizar pós-imaging analisa se necessário. </li></ol>

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C., McDonnell, S., 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=Selectivity+of+metal+oxide+atomic+layer+deposition+on+hydrogen+terminated+and+oxidized+Si(001)-(2&#215;1)+surface.">Selectivity of metal oxide atomic layer deposition on hydrogen terminated and oxidized Si(001)-(2&#215;1) surface.</a> J. Vac. Sci Tech. B. 32 (3), 03D112 (2014).</li><li>Ruess, F. J., Oberbeck, L., 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=The+use+of+etched+registration+markers+to+make+four-terminal+electrical+contacts+to+STM-patterned+nanostructures.">The use of etched registration markers to make four-terminal electrical contacts to STM-patterned nanostructures.</a> Nanotechnology. 16 (10), 2446-2449 (2005).</li><li>Ruess, F. J., Pok, W., 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=Realization+of+Atomically+Controlled+Dopant+Devices+in+Silicon.">Realization of Atomically Controlled Dopant Devices in Silicon.</a> Small. 3 (4), 563-567 (2007).</li><li>Li, K., Namboodiri, P., 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=Controlled+formation+of+atomic+step+morphology+on+micropatterned+Si+(100).">Controlled formation of atomic step morphology on micropatterned Si (100).</a> J. Vac. Sci. Tech. B. 29 (4), 041806 (2011).</li><li>Ballard, J. B., Owen, J. H. G., 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=Pattern+transfer+of+hydrogen+depassivation+lithography+patterns+into+silicon+with+atomically+traceable+placement+and+size+control.">Pattern transfer of hydrogen depassivation lithography patterns into silicon with atomically traceable placement and size control.</a> Journal of Vacuum Science and Technology B. 32 (4), 041804 (2014).</li><li>Gusev, E. P., Cabral, C., Copel, M., D&#8217;Emic, C., Gribelyuk, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=U+ltrathin+HfO+2+films+grown+on+silicon+by+atomic+layer+deposition+for+advanced+gate+dielectrics+applications.">U ltrathin HfO 2 films grown on silicon by atomic layer deposition for advanced gate dielectrics applications.</a> Microelectronic Engineering. 69, 145-151 (2003).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Execução de metrologia nas nanoestruturas descritos acima requer a capacidade de construir uma ponte sobre o posicionamento da ponta durante HDL e padrão local usando outras ferramentas, como AFM e SEM. Em contraste com outras ferramentas de modelação bem desenvolvidas com posição alta-resolução de codificação, tal como a litografia por feixe de elétrons, a HDL realizadas aqui foi realizada com um STM sem posicionamento grosseiro bem controladas, de modo que foram utilizados protocolos de identificação de ...

Como a nanotecnologia se torna mais importante em uma ampla variedade de arenas, entendendo as estruturas sendo formado ganha importância, especialmente em domínios da litografia e eletrônica. Para enfatizar a importância da metrologia em nanoescala, especificamente em escalas inferiores a 10 nm, deve salientar-se que uma variação em termos de tamanho de apenas 1 nm indica uma variação fracionária, pelo menos, 10%. Essa variação pode ter implicações significativas para o desempenho do dispositivo e de caráter material de 1,2 -. 4 Utilizando métodos de síntese, características individuais muito precisamente formados, tais como pontos quânticos ou outras moléculas complexas podem ser fabricadas, 2,5,6, mas geralmente falta a mesma precisão na colocação de recursos e orientação, apesar do trabalho para melhorar o tamanho ea colocação de controle. Este artigo demonstra uma abordagem para a fabricação de nanoestruturas com perto de precisão do tamanho atômico e precisão atômica na colocação de recurso, bem comocom metrologia atômica na colocação recurso. Usando a precisão atômica de Scanning Tunneling Microscope (STM) Hydrogen induzida despassivação Litografia (HDL), padrões atomicamente precisas com contraste quimicamente sensíveis são formados sobre uma superfície. A deposição selectiva Atomic Layer (ALD), em seguida, aplica-se um material de óxido duro nas áreas modelado, com corrosão por íons reativos (RIE) em última análise, a transferência dos padrões para o material a granel, como se mostra esquematicamente na Figura 1. Combinando o processo de HDL altamente preciso com a norma ALD e RIE processa resulta em um método para a produção de nanoestruturas flexível sobre uma superfície com forma e posicionamento arbitrário. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/52900/52900fig1.jpg" /> Figura 1. Primária Nanofabricação Etapas do processo. Como um exemplo, um de 200 nm x 200 nm quadrado é mostrado. Cada seta indica circulada um passo de exposição atmosférica e tRANSPORTES entre sites. Depois de UHV amostra preparação, a amostra é modelado usando UHV HDL seguido por STM metrologia (superior esquerdo). ALD é então executado, seguido por AFM metrologia (à direita). RIE transfere os padrões em Si (100), seguido por SEM metrologia (canto inferior esquerdo). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52900/52900fig1large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> A litografia mais preciso até o momento geralmente envolve técnicas de sondas digitalizadas, padronização especificamente baseado no STM, onde foi demonstrada resolução atômica padronização e funcionalização para muitas aplicações. 7 nanoestruturas Anteriormente, manipulação átomo produziu com a máxima precisão, utilizando átomos individuais como blocos de construção, 8 , 9,10 mas as nanoestruturas necessárias condições criogênicas e, assim, faltava a longo prazo robustez. RT átomo de manipulação por remoção de átomos de hidrogénio a partir da superfície tem sido mostrado, especifily HDL. 11,12,13 HDL promete permitir novas classes de dispositivos eletrônicos e outros com base na localização espacial de contraste superfície. Usando HDL inalterado, várias arquiteturas de dispositivo são possíveis, incluindo pendurado fios de ligação ou dispositivos lógicos. 14,15,16 Além de proporcionar contraste elétrico, HDL pode introduzir contraste química na superfície onde a camada passivante H foi removido, com efeito a criação de um modelo para outras modificações químicas. Esta modificação química tem sido demonstrada em silício e em outras superfícies, mostrando selectividade para a deposição de metais, isoladores 17, 18 e mesmo semicondutores. 16,19 Cada um destes exemplos produz dois estruturas tridimensionais, para que outras etapas de processamento deve ser usado para produzir o verdadeiro três estruturas tridimensionais com o controle atomicamente resolvidas prometido pela HDL. Padronização repetida Anteriormente, este tem exigido, 19,20,21 recozimento, 22 </sup&gt; ou menos bem resolvido processos tais como a deposição induzida feixe electrónico baseada em ponta 23. Semelhante a litografia de feixe, HDL utiliza um fluxo localizada de electrões para expor um resistir. Várias semelhanças existem, tais como a capacidade de executar multi-modo de litografia com tamanho de ponto variável e eficiência padronização. 24 No entanto, o verdadeiro poder do HDL surge como ela difere da litografia por feixe de elétrons. Primeiro, a proteco do HDL é uma monocamada de hidrogénio atómico, de modo que resistir a exposição torna-se um processo digital; o átomo de resistir é ou não está presente. 25 Uma vez que a colocação átomo de H corresponde ao Si subjacente (100) látice o processo de HDL pode ser um processo preciso atomicamente, embora deva notar-se que neste documento a HDL tem como precisão nanométrica oposição a ter perfeição atômica e, portanto, não é digital neste caso. Desde que a fonte de elétrons em HDL é local para a superfície, os vários modos de operação STM facilitar tantootimização de taxa de transferência, bem como a verificação de erros. No preconceitos ponta-de exemplo abaixo ~ 4,5 V, litografia pode ser realizada a nível único átomo com precisão atômica, conhecido como modo preciso (modo AP) atomicamente. Em contraste, a vieses acima ~ 7 V, os elétrons são emitidos diretamente a partir da ponta para a amostra com linewidths largas e altas eficiências despassivação, conhecido aqui como modo de Field Emission (modo FE). Débitos de HDL pode ser otimizado por cuidadosa combinação destes dois modos, embora os débitos totais permanecem pequenas em relação ao e-litografia por feixe com padronização de até 1 mm 2 / minuto possível. Quando o viés é revertida para que a amostra é mantida a -2,25 V ~, os elétrons do túnel a partir da amostra para a ponta com baixíssima eficiência despassivação, permitindo assim a inspeção da estrutura atômica da superfície tanto para a correção de erros e para a metrologia escala atômica . Este processo de fabricação de nanoestrutura mostrado na Figura 1 </strong&gt; é iniciado com um passo de UHV-HDL, conforme descrito acima. Seguindo o HDL, da amostra é ventilado para a atmosfera, altura em que as áreas modelado ficam saturados com água, formando uma fina (isto é, ~ 1 monocamada) SiO2 26 Depois de camada de transporte., A amostra é introduzida numa câmara de deposição de ALD titânia (TiO 2), com espessuras de cerca de 2-3 nm depositada aqui, tal como medido por AFM e XPS. 27 Uma vez que a reacção de óxido de titânio depende de uma saturação de água da superfície, este processo é possível, apesar da exposição ambiente que satura a superfície com água . Em seguida, para transferir o padrão de máscara de ALD para a maior parte da amostra foi gravada usando RIE de modo a que 20 nm de Si é removido, com a profundidade determinada etch por AFM e SEM. A fim de facilitar passos de metrologia, um Si (100) wafer é padronizado com uma grade de linhas que são projetados para ser visível após a preparação UHV por um microscópio óptico longa distância de trabalho, plano de AFM-view imageamento óptico, ebaixa ampliação plano-view SEM imaging. Para ajudar a identificar as estruturas em nanoescala, os padrões de 1 um 2 serpentina (SERPs) são padronizados para as amostras com os nanopatterns mais isoladas situadas em locais fixos relativos ao SERPs. Esta combinação de HDL, ALD selectiva, e RIE pode ser um processo importante para a fabricação de nanoestrutura, e que inclui uma metrologia escala atómica como um subproduto natural do processo. Abaixo, vamos incluir uma descrição detalhada das etapas envolvidas para fabricar sub-10 nm nanoestruturas em Si (100) usando HDL, ALD seletiva, e RIE. Supõe-se que é um especialista em cada um destes processos, mas a informação será incluída relacionado com a forma de integrar os vários processos. Ênfase especial será dada a essas dificuldades inesperadas experimentados pelos autores, a fim de evitar que as mesmas dificuldades, especialmente relacionados com o transporte e metrologia.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Si Wafer</td>
			<td>VA Semiconductor</td>
			<td></td>
			<td>P type (Boron) Si&#60;100&#62; +/- 2 degrees, 280 mm +/- 25 mm thick, 0.01-0.02 ohm-cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ta foil</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>335</td>
			<td>0.025mm (0.001in) thick, 99.997% (metals basis)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>19393</td>
			<td>Semiconductor Grade, 99.9%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-Propanol</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>19397</td>
			<td>Semiconductor Grade, 99.5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>19392</td>
			<td>Semiconductor Grade, 99.5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Argon</td>
			<td>Praxair</td>
			<td></td>
			<td>Ultra high purity (grade 5.0)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Deionized water</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>Milli-Q Water Purification System</td>
			<td>&#62;18 MW resistance water produced on demand.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TiCl4</td>
			<td>Sigma Aldrigh</td>
			<td>254312</td>
			<td>&#8805;99.995% trace metals basis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>O2</td>
			<td>Matheson</td>
			<td>G2182101</td>
			<td>Research Grade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SF6</td>
			<td>Matheson</td>
			<td>G2658922</td>
			<td>Ultra high purity (grade 4.7)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blue Medium Tack Roll</td>
			<td>Semiconductor Equipment Corporation</td>
			<td>18074</td>
			<td>Thickness 75 um / .003&#8221;&#160; Length 200 M / 660&#8217;&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

atomically traceable nanostructure fabrication

Reducing the scale of etched nanostructures below the 10 nm range eventually will require an atomic scale understanding of the entire fabrication process being used in order to maintain exquisite control over both feature size and feature density. Here, we demonstrate a method for tracking atomically resolved and controlled structures from initial template definition through final nanostructure metrology, opening up a pathway for top-down atomic control over nanofabrication. Hydrogen depassivation lithography is the first step of the nanoscale fabrication process followed by selective atomic layer deposition of up to 2.8 nm of titania to make a nanoscale etch mask. Contrast with the background is shown, indicating different mechanisms for growth on the desired patterns and on the H passivated background. The patterns are then transferred into the bulk using reactive ion etching to form 20 nm tall nanostructures with linewidths down to ~6 nm. To illustrate the limitations of this process, arrays of holes and lines are fabricated. The various nanofabrication process steps are performed at disparate locations, so process integration is discussed. Related issues are discussed including using fiducial marks for finding nanostructures on a macroscopic sample and protecting the chemically reactive patterned Si(100)-H surface against degradation due to atmospheric exposure.

Nos casos descritos aqui, HDL é realizada utilizando multi-modo de litografia. 24 No modo FE, realizada com 8 V viés da amostra, 1 nA, e 0,2 mC / cm (equivalente a 50 nm / seg velocidade de ponta), a ponta se move sobre a superfície paralela ou perpendicular à estrutura de Si, a produção de linhas de despassivação. Enquanto este LineShape é muito dependente da ponta, no caso aqui, a porção completamente depassivated das linhas era de aproximadamente 6 nm de largura, com as caudas de despassivação...

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Atomically Traceable Nanostructure Fabrication

We report a protocol for combining the atomic metrology of the Scanning Tunneling Microscope for surface patterning with selective Atomic Layer Deposition and Reactive Ion Etching. Using a robust process involving numerous atmospheric exposures and transport, 3D nanostructures with atomic metrology are fabricated.

Atomicamente rastreável Fabrication Nanostructure

Reducing the scale of etched nanostructures below the 10 nm range eventually will require an atomic scale understanding of the entire fabrication process ...

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JoVE Journal

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8.6K visualizações.  Zyvex Labs. We report a protocol for combining the atomic metrology of the Scanning Tunneling Microscope for surface patterning with selective Atomic Layer Deposition and Reactive Ion Etching. Using a robust process involving numerous atmospheric exposures and transport, 3D nanostructures with atomic metrology are fabricated. 