Alan-salımlı tarama probu litografisine dayalı karıştır ve eşleştir modelleme ile bağlantısız silisyum nanotel transistörlerin üretimi

Silisyum nanoteller, geniş uygulama alanları ve çeşitli yetkinlikleri sayesinde yarı iletken endüstrisinin umut verici odak noktası olan tek boyutlu nano mimarilerdir. Nano Newton seviyesindeki yüksek hassasiyetleriyle harekete geçirme ve algılama konusundaki olağanüstü yetenekleri sayesinde, mikro elektromekanik sistemlere ve nano elektromekanik sistemlere entegrasyon için oldukça uygundurlar. Ayrıca, bağlantısız silisyum nanotel transistörler olarak molekül algılama gibi farklı gelişmiş uygulamalarda son yıllarda büyük bir cazibe kazanmışlardır. Bu çalışmada, mevcut nano-üretim teknolojilerinin erişilemezliğinin ve diğer zorluklarının üstesinden gelmek amacıyla, bağlantısız silisyum nanotel transistörlerin üretimi için alternatif ve uygun maliyetli bir çözüm olarak alan-salımlı tarama probu litografisi kullanılmıştır. Alan-salımlı tarama probu litografisi, ardından uygulanan kriyojenik reaktif iyon aşındırma ile 10 nm'nin altında kritik boyutlara sahip nano yapıların modellenmesini ve anizotropik olarak üretilmesine olanak sağlar. Ayrıca, alan-salımlı tarama probu litografisinde düşük enerjili ikincil elektronlar aracılığıyla gerçekleşen maruz bırakma sayesinde litografideki yakınlık etkileri azaltılır. Bu çalışmada, 12 nm kalınlığında silisyum cihaz katmanı ve 25 nm kalınlığında gömülü oksit katmanına sahip, <100> yüzey yönelimli ve yüksek oranda p-tipi katkılı olan yalıtkan üstü silisyum substrat kullanılmıştır. İlk olarak, fotolitografi ve reaktif iyon aşındırma kullanılarak, numunenin cihaz katmanında, dörde dört dizide 16 ayrı cihaz merkez bölgeleri ve temas bölgeleri ile birlikte oluşturuldu. İkinci olarak, maskesiz ve hizalı fotolitografi ve reaktif iyon aşındırma gerçekleştirilerek, tasarımın mikro ölçekli şekilleri modellendirilerek numuneye aktarıldı. Kritik proses olarak, alan-salımlı tarama probu litografisi, <110> yönü boyunca silisyum nanotelleri ve yanal kapı elektrotlarını 25 nm'den daha az bir kalınlıkta kaplanan AZ Barli II fotorezisti üzerinde modellemek için gerçekleştirildi. Son işlem olarak, nano ölçekli yapıların aşındırılması kriyojenik reaktif iyon aşındırma ile gerçekleştirildi. Bu çalışmanın amacı, bağlantısız silisyum nanotel transistörlerin alan-salımlı tarama probu litografisine dayalı karıştır ve eşleştir üretimi olarak yeni ve ileri düzey bir üretim teknolojisi geliştirmekti. Bu teknolojinin uygulanabilirliği sayesinde, bağlantısız silisyum nanotel transistörlerin performans parametreleri, kanal geometrisi ve katkılama konsantrasyonunda çeşitli tasarım olanakları ile çalışılabilir. Ayrıca, gömülü oksit tabakanın HF buharıyla aşındırılması ile nanotelleri serbest bırakarak, bağlantısız bir rezonatör ve bir elektromekanik anahtar olarak çalıştırılabilen bu nanotelleri mekanik ve elektronik olarak karakterize etmek mümkün ve umut vericidir.