Granice i bariery rozwoju
Nanotechnologie – Granice i bariery rozwojuPrzyczyny nasycania się krzywej logistycznej: brak wiedzy, zmiana zainteresowań, ograniczenia technologiczne, ograniczenia ekonomiczne
Hierarchia ograniczeń: fundamentalne, przyrządowe, materiałowe, układowe, systemowe
Problemy skalowania tranzystora MOS:
(a) upływność prądu w stanie wyłączenia Ioff I drenu, I bramki)
(b) niewspółmierny do skalowania wzrost prądu nasycenia Idsat (małe ruchliwości nośników, rezystancje szeregowe)
(c) rozrzut wartości VT
(d) niewspółmierny do skalowania wzrost szybkości (C i R pasożytnicze, parametry transportu nośników)
Ograniczenia fundamentalne: im większa szybkość działania sprzętu, tym bliżej musi być umiejscowiona pamięć, z której układ będzie korzystał, w pewnym momencie wymagana odległość okaże się mniejsza niż wielkość chipu, w którym znajduje się układ; wykonanie pojedynczej operacji logicznej wymaga energii; zatem w ciągu sekundy można wykonać maksymalnie: operacji; do ograniczeń należy też ilość zużywanej mocy przez komputer, w pewnym momencie okaże się, że obecne systemy chłodzenia nie dadzą rady odprowadzić ilości ciepła wytwarzanej w układach;
Ograniczenia przyrządowe: zastosowanie w tranzystorach warstwy krzemu SOI pozwala na zmniejszenie długości bramki; jednak wymaga się aby warstwa krzemu była w jak największym stopniu gładka, co już jest zadaniem niełatwym; innymi sposobami jest budowa tranzystora trójbramkowego lub tranzystora trójwymiarowego (bramka i metal są owinięte wokół rurki, która jest drenem i źródłem)
12.12.2008. 11:26
Modyfikacje warstw
MODYFIKACJE:- PLE (Phase-Locked Epitaxy) warstwy GaAs i AlAs nanoszone na przmian.
-Surfactant Assisted Growth - w celu minimalizacji temp podłożą wspomaga się wzrost związkami powierzchniowo czynnymi.
- MOMBE (Metalorganic MBE), - CBE (Chemical Beam Epitaxy),
- MEE (Migration Enhanced Epitaxy), -ALE (Atomic Layer Epitaxy),
-OMCVD (Organometallic CVD) – Związki organometaliczne: związki, w których atomy metalu są bezpośrednio związane z atomami węgla.
- MOCVD (Metalorganic CVD) – Związki metaloorganiczne: zasadniczo związki zawierające atomy metalu przyłączone do organicznych rodników. Wariant krystalizacji warstw z fazy gazowej wykorzystujący jako prekursory związki metaloorganiczne. Synteza materiału (w postaci mono-, polikrystalicznej bądź amorficznej) następuje w wyniku reakcji chemicznych pomiędzy lotnymi reagentami metaloorganicznymi zawierającymi składniki krystalizowanej warstwy.
MOZLIOWSCI: - diody (tunelowe, Gunna, PIN, rezonansowo-tunelowe, Schottky’ego, elektroluminescyjne), tranzystory polowe (np.HEMT), tranzystory bipolarne (np.HBT), układy scalone, lasery, fotokatody, baterie słoneczne, detektory podczerwieni.
OBNIŻONE CIŚNIENIE pozwala na: - redukcję prawdopodobieństwa zderzeń skutecznych między molekułami reagentów w trakcie ich transportu do komory reakcyjnej, - ograniczenie zjawiska konwekcji -epitaksja kontrolowana jest przez kinetykę procesów powierzchniowych.
PYROLIZA PREKURSORÓW>>adsorpcja reagentów na powierzchni podłoża>>reakcje chemiczne prowdzące do krystalizacji warstwy>>wzrost warstwy>> desorpcja zbędnych produkótw reakcji.
GRUBOŚĆ WARSTWY GRANICZNEJ – zależy od współczynnika dyfuzji, lepkości gazu i prędkośći gazu w reaktorze.
GŁÓWNY PROBLEM: niska stabilność termiczna i czasowa związków metaloorganicznych (polimeryzacja, hydroliza itp.)
MODYFIKACJE: 1. MO CVD ze źródeł jednoskładnikowych: proszki, pręty, roztwory (w rozpuszczalnikach organicznych, np. w heksanie) odparowywanie „błyskowe” niewielkich ilości prekursora w rozgrzanych do wysokich temperatur parownikach
2. Pulsed Injection MOCVD: impulsowe dozowanie niewielkich (~ mg) dawek roztworów prekursorów do parownika
12.12.2008. 11:23
Ultracienkie warstwy
Przykłady procesów wytwarzania ultracienkich warstw:_ MBE (Molecular Beam Epitaxy), Proces krystalizacji warstw z wiązek molekularnych (lub atomowych), padających w ultrawysokiej próżni (p < 10-7 Pa) na podgrzewane podłoże. Bardzo ważnym parametrm jest czystość, którą zapewnia duża próżnia. Procesy dyfuzja powierzchniowa, dyfuzja międzywarstwowa, desorpcja.
KOMORKI EFUZYJNE:
*odpowiedni dobór materiałów
*kontrola tempretatury
*geometria stożkowa
-bardziej stabilny rozkład kątowy wiązki w miarę zużywania wsadu
-redukuje samoogniskowanie się wiązki
-przy wiekszych plytkach wymagana jest wieksza odleglosc od źródła.
EFUZYJNE MODUŁOWE:
*wytwarzanie wiazek z matriałów o dużej prężności par
*wytwarzanie wiązek gdy potrzebny jest nadmiar koncentracji danego związku.
2-MODUŁOWE
*moduł z wsadem – na zewnątrz układu próżniowego
*moduł z dyszą w obszarze próżni.
PRZESŁONY: odpowiedni dobór materiału, odpowiednia odległość od wylotu komórki efuzyjnej, ułożenie pod odpowiednim kątem.
MONTAŻ PŁYTEK PODŁOŻOWYCH:
>>Kontakt In zalety: - dobre sprzężenie cieplne podłoże-grzejnik,- ciekły,- niska prężność par dla T < 600oC
wady: - wzrost prężności par dla T > 600oC;- konieczność czyszczenia spodu podłoży z In po procesie epitaksji;
>>mocowania i grzejniki o specjalnej geometrii z przekładkami BN
POMIAR TEMPERATURY: termopary, pirometry optyczne IR
RÓWNOMIERNY ROZKŁAD wiązki dzięki rotacji panelu z podłożami.
KONTROLA PROCESU EPITAKSJI >>>> RHEED
- monitorowanie tempa wzrostu warstwy,
- badanie morfologii powierzchni,
- badanie struktury powierzchni
- ze względu na duży kąt padania wiązki e` nie zakłóca toru wiązek molekularnych, ale: niewskazane dłuższe naświetlanie rosnącej warstwy >> stosowanie podłoży kontrolnych
12.12.2008. 11:21
Rozdzielczość układów optycznych
Rozdzielczość układów optycznych: Przyczyną skończonej rozdzielczości układow optycznych jest falowa natura promieniowania elektromagnetycznego (a więc i światła). Skutkiem tego jest jego dyfrakcja (ugięcie), gdy przechodzi w pobliżu krawędzi, a także przez otwory o rozmiarach porownywalnych z lambda. W rezultacie obraz krawędzi oraz takich otworow ma charakter prążkow lub pierścieni dyfrakcyjnych, przez co staje się rozmyty.Poprawa parametrów fotolitografi projekcyjnej przez:
-obniżanie k1 - w ogólności zależy od własności układu projekcyjnego (techniki projekcji, parametrów elementów optycznych, własności fotorezystu, ...)
-zwiększanie NA, ale maleje DOF. Można to zrobić przez zwiększanie n (parametr ośrodka przez który naświetlamy). Osiągamy to w fotolitografii imersyjenej w której zamiast powietrza zastosowano wode.
-redukcja lambdy – zastosowanie nowych lamp rtęciowych.
Epitaksja: warstwa narasta tylko w jednym kierunku, w „górę”, poczynając od powierzchni podłoża.
Endotaksja: warstwa narasta w dwóch kierunkach, od podłoża (jak w epitaksji), ale również w jego głąb.
Techniki PVD: Proces syntezy materiału w wyniku reakcji/procesów chemicznych zachodzących pomiędzy lotnymi prekursorami. Reakcje te to dysocjacja i/lub reakcje chemiczne aktywowane termicznie, promieniowaniem elektromagnetycznym bądź w środowisku plazmy. Mają one charakter homogeniczny (przebiegają w objętości gazu) i/lub heterogeniczny (zachodzą na lub w bezpośrednim sąsiedztwie (zazwyczaj grzanego) podłoża). Wymagane jest odpowiedznio niskie ciśnienie.
Powierzchnia wicynalna – powierzchnia tarasowa powstała wskutek cięcia lub polerowania podłoża pod kątem nieco innym (dziesiąte części stopnia) do płaszczyzny krystalograficznej – praktycznie każda powierzchnia. Celowe wprowadzanie wicynalności, bo • proces bardziej efektywny • lepsza jakość warstw. Najkorzystniejszym energetycznie miejscem wbudowywania się atomów jest krawędź tarasu. Im węzszy taras, tym mniej absorbowanych atomów na jednostke czasu, to wolniejszy i bardziej stabilny rozrost progu. Im wiekszy to analogicznie, ale wystepuje nukleacja wysp.
12.12.2008. 11:18
Techniki litograficzne
a) fotolitografia klasyczna,Podłoże, naniesienie warstwy (SiO2), naniesienie fotorezystu (pozytywowy-zaświtlone obszary ulegają wypłukaniu pod wpływem wywoływacza, negatywowy – obszary zaświetlone ulegają utwardzeniu), suszenie wstępne (60-100st), centrowanie maski, naświetlanie fotorezystu (tryb kontaktowy, zbliżeniowy, projekcyjny), wywołanie fotorezystu, hartowanie (120-180st), inne procesy, usunięcie fotorezystu.
b) fotolitografia w głębokim i bardzo głębokim ultrafiolecie
c) modyfikacje fotolitografii klasycznej:
- litografia z korekcją efektów bliskości – uwzględnie na poziomie projektowania masek efektów związanych z odwzorywaniem obiektów porównywalnych z lambda (wskutek dyfrakcji krawędzie obrazów ulegają rozmyciu),
- litografia z przesunięciem fazowym – wykorzystanie masek poprawiających kontrast wykorzystując zjawisko destruktywnej interferencji fal.
- litografia pozaosiowa – polega na zbieraniu części prążków dyfrakcyjnych wyższych rzędów, które są tracone w osiowej. Bardzo ważna jest tu orientacja maski względem źródła światła oraz konieczne są obroty masek i wilokrotne naświetlanie lub stosowanie apertur o różnych kształtach (pierscieniowa, kwadrapulowa, dipolowa, custom).
- litografia immersyjna – polega na wprowadzeniu pomiędzy maske a plytke wody, która zwiększa rozdzielczość..
d) litografia wiązką elektronów – przy dużych napieciach przyspieszających mamy długość fali znacznie mniejsza od anksztrema; wiązkę trzeba skupiać; finalna średnica wiązki – kilka nm o owalnym kształcie, ale stosując przesłony można ją modyfikować; odchylanie elektrostatyczne lub magnetyczne; wiążka elektronów uszkadza strukturę fotorezystu; naświetlanie rastrowe (wszystko piksel po piksel) lub wektorowe (tylko obszar odwzorowywany); układy naświetlające: o kształtowanej wiązce, o zmiennie kształtowanej wiązce, system projekcyjny; należy dobrać odpowiednią energię elektronów, aby zminimalizować efekty niedoświetlenia oraz prześwietlenia.
e) litografia rentgenowska , - długośc fali rzędu pojedynczych anksztremów. Ograniczenia wynikają z quasi-punktowego charakteru źródeł (efekty przesunięć i półcienia).
f) litografia wiązką jonów – żródła jonów: gazowe, ciekłe metaliczne i plazmowe. Wiązka jonów pozwala na obróbkę dowolnego materiału. Analogicznie do elektronowej.
g) atomowa litografia optyczna.
Miękka litografia: Druk mikrokontaktowy, Nanowdrukowywanie, Odciskanie, Druk nanotransferowy.
Techniki wykorzystujące mikroskopię bliskich oddziaływań.
Fotorezyst pozytywny:
ZALETY :
- wysoka rozdzielczość,
- niektore z fotorezystow (np. DQN) są odporne na działanie plazmy,
- wywoływacze oparte na roztworach wodnych (ale związkow alkalicznych, więc mogą działać drażniąco na skórę, są też agresywne dla metali)
- powszechnie dostępne
WADY: - często nienajlepsza adhezja, - słaba fotoczułość, - fotorezysty PMMA mało odporne na działanie plazmy (częściowo można temu zaradzić nanosząc je grubiej); - droższe od negatywowych
Fotorezyst negatywny:
ZALETY:
- wysoka fotoczułość, - dobra adhezja do podłoży, - bardziej odporne chemicznie, - tanie,
WADY :- gorsza rozdzielczość niż pozytywowych (> 1,5 mm),
- toksyczne wywoływacze,
- w trakcie wywoływania „puchną”,
- zabrudzenia na maskach generują dodatkowe obszary cienia powodujące po działaniu wywoływacza powstawanie „pinholi”.
UWAGI DODATKOWE:
-rożne fotorezysty dla rożnych długości fali promieniowania naświetlającego (UV, DUV, EUV, wiązka elektronow, jonow)
- ważny parametr – kontrastowość (zdolność do rozrożniania obszarow przeźroczystych i nieprzeźroczystych maski)
- czułość na parametry procesow suszenia wstępnego, wywoływania, hartowania oraz dalszych procesow, w których służą jako maski,
- stopień jednorodności grubości fotorezystu (niejednorodności mogą skutkować prześwietleniem lub niedoświetleniem fotorezystu, a więc i zniekształceniem odwzorowania).
12.12.2008. 11:15
Nad tym rewelacyjnym serwisem na pewno przesiedzisz bardzo wiele czasu: kredyt hipoteczny kalkulator. Chodząc po globalnej sieci można wypatrzyć wiele różnorodnych witryn internetowych. Uważam, że ta Ci się spodoba: Randka. Niedawno kumpel nakłonił mnie do obejrzenia tej strony: Przemyśl gdzie Aplikacje internetowe. Buszując po globalnej sieci da się wynaleźć dużo wielorakich witryn internetowych. Wydaje mi się, że ta będzie perfekcyjna: prepaid phone cards. Nie zapomnij odwiedzić moją zaprzyjaźnioną stronę internetową: Najlepsze chwilówki od ręki dla każdego.Spis treści
- Granice i bariery rozwoju
- Modyfikacje warstw
- Ultracienkie warstwy
- Rozdzielczość układów optycznych
- Techniki litograficzne