Litografi Prosesleri.

... konulu sunumlar: "Litografi Prosesleri."— Sunum transkripti:

1 Litografi Prosesleri

2 Mikro-Üretim Örneği 4 mm boyunda deniz altı sıvı akrilikten kalıplanıp katılaştırılmış. Ergitme ve katılaşma bilgisayar kontrollü lazer demeti ile yapılmış. Mikroskobik seviyede insan bünyesinde tedavi amaçlı kullanılması düşünülmekte.

3 Nanolitografi Uygulamaları
Moleküler elektronik , Miroişlemciler (organik, biyo-organik devreler) Katı hal nano direnç elemanları Şifreleme (Kriotografi) Ultra küçük, hassas ve seçici sensörler Nano ve mikro akışkanlar Kristalizasyon (kolloidal kirstaller, biyo yapılar) Nano baskı katalizörler Ultra yüksek yoğunlukta çekirdekleştiriciler (gen devreleri, sıralayıcılar

4 Mikroişlemcilerde ilerleme
~ 10, 000 Tranzistör ~ 2 cm

5 Mikroişlemcilerde ilerleme
1993 1995 1998 2003 2005 AMD AMD dual core OpteronTM İşlemci Opteron ™ İşlemci r AMD Athlon ™ İşlemci AMD K6 - III İşlemci AMD Am486 İşlemci 90 nm 233 milyon tranzistör 199 mm2 0.35 mm 0.25 mm 180 nm 130 nm 1.2 milyon 9 milyon 37 milyon 100 milyon tranzistör tranzistör tranzistör tranzistör 35 mm2 78 mm2 120 mm2 193 mm2

6 Litografi ile Devre Yapımı
Işık Maske Lensler Rezist Si wafer

7 Litografi ile Devre Yapımı
source drain gate insulating layer resist coat insulating layer align, expose and develop insulating layer resist etch of the insulating layer and resist strip source drain gate

8 Litografinin temel basamakları
Radyasyona dayanıklı hassas polimer kaplamaların yapılması (spin kaplama vs.) Tabakanın maske veya maskesiz (İşleme bağlı) işleme maruz bırakılması Cihazı ortaya çıkarmak (geliştirmek) İstenmeyen bileşikleri dışarı atmak (dağlamak vs.) veya yeni malzeme biriktirmek (kaplama ile)

9 Litografi Proses Akışı
Si Altlık(Wafer) İnce film biriktirme (oksit, nitrür, vs.) Fotorezist kaplama Hafif pişirme Maskeleme Işık, XRD, vs uyg. Rezist malz. işleme Nihai pişirme Litografi sonu Litografi Proses Akışı

10 Litografi Yöntemleri Fotolitografi Temas Kalkan İz düşüm
Elektron Demet Litografisi X-Işını veya UV Litografisi İyon Demet Litografisi Dağlama (Kazıma) AFM Litografisi Nano Küre Litografisi

11 Fotolitografi Optik Kaynak Açıklık Işık Kesici (panjur) Maske
Dayanıklı wafer (pulcuk)

12

13 Fotolitografi Örnek (I)

14 Fotolitografi Örnek (II)

15 Fotolitografi ile üretilen bazı örnekler

16 Elektron Demet Litografisi

17 Elektron Demet Litografisi
Altlığın üstündeki rezist (Örnek. PMMA) içine nano paternleri transfer etmek için yüksek voltajlı elektronlar kullanılır (1 kV – 100 kV) Resist development Define pattern on spin coated E-beam resist RIE etching Cladding deposition

18 Litografi ve gölge buharlaştırma
ZEP 520 PMGI SF7 SiOx Si

19 Elektron demeti ile ışık saçma
Litografi ve gölge buharlaştırma Elektron demeti ile ışık saçma

20 İki katmanın seçici olarak ortaya çıkarılması:
Litografi ve gölge buharlaştırma İki katmanın seçici olarak ortaya çıkarılması: Üst katman: Alt katman:

21 Litografi ve gölge buharlaştırma
Al biriktirme

22 İlk katmanın oksitlenmesi
Litografi ve gölge buharlaştırma İlk katmanın oksitlenmesi

23 Ters açıdan Al biriktirme
Litografi ve gölge buharlaştırma Ters açıdan Al biriktirme

24 Rezist ve artan metalin uzaklaştırılması
Litografi ve gölge buharlaştırma Rezist ve artan metalin uzaklaştırılması Galeri bağlantıları

25 Elde edilen ürün Devre ve Josephson Tünel Bağlantıları

26 X-Işını Litografisi

27 Ayırma (Lift-off) Prosesi

28 Absorblayıcı

29 İyon Demeti Litografisi
Elektron demeti litografisi ile aynı ancak yüksek odaklı elektron demeti kullanan yöntem İyonlar W iğne içeren sıvı bir metal iyon kaynağından çıkarılan iyonlardır. Her biri 125 nm olan delikler bilgisayar kontrollü bir odaklanmış iyon demeti ile delinmiştir.

30 İyon Demeti Üretim Örnekleri
2 mikrometrelik bu dişli odaklı iyon demeti ile üretilmiştir. (Büyütme 50,000 x)

31 İyon Demeti Üretim Örnekleri
6 Adet mikroskobik dişli bir mikro motoru Rpm hızda döndürebilmektedir.

32 Litografi Prosesleri İlk adımda PVD, CVD veya lazer ile kaplama yapımı. Takiben maskeleme (paternleme ile beraber ) yapılıp kaplama dağlanması. Şekil. Paralel elektrodlu tepkime odasında plazmayla dağlama (kazıma).

33 Kimyasal/Fizikel Dağlama Kimyasal destekli iyon demeti dağlama
Kimyasal Dağlama Islak dağlama Plazma dağlama Fiziksel Dağlama Sputter dağlama İyon dağlama Kimyasal/Fizikel Dağlama Kimyasal destekli iyon demeti dağlama Reaktif iyon dağlama(RIE) Şekil. Silisyumdan kimyasal dağlama litografisi ile üretim

34 Dağlama İşlemi

35 Silisyum oksitin dağlanması Silisyumun dağlanması
Islak Dağlama Silisyum oksitin dağlanması SiO2 + 6HF → SiF6 + 2H2O + H2↑ Silisyumun dağlanması Si + HNO3 + 6HF → H2SiF6 + HNO2 + H2O +H2↑

36 Plazma Dağlama

37 Sputter Dağlama

38 İyon Dağlama

39 Reaktif İyon Dağlama

40 1.5 mm Bağlanma papuçları

41 Bağlantı şeritleri

42 Ferromagnetik - Normal metal tünel bağlantıları
Co To be able to measure we have to make contact, we can’t go in with our hands 100 nm Al Ferro magnet (Co) dan normal metal (Al) a dönme enjeksiyonunu ölçen devre

43 Bir çipteki şehir

44 Basitleştirilmiş karşılaştırmalı dağlama mekanizmaları: (a) iyon dağlama, (b) plazma dağlama ve (c) reaktif iyon dağlama

45 AFM Litografisi Undercut
The AFM ucu rezist malzeme tepesinden kazıma yapar. Bir geliştiriciye daldırma ile ara katman işlenir. Üst katman depozisyon için gölge maskesi olarak davranır. Rezist katmanın kaldırılmasından sonra depozit edilen nano yapı kalır. Takiben tema maskesi kaldırılır ve nano yapı elde edilir. AFM Bulldozing Developing Depositing Lift Off

46 AFM Derin Kalem Nanolitografisi
Kaleme benzer uç kullanan taramalı prop esaslı litografi tekniğidir. Uç kimyasal (mürekkep yapısı) içine daldırılıp uca atom ve moleküllerin yapışıp bir altlığa transferi hedeflenir. Çözünürlük: 15 nm veya daha iyidir

47 Termal Derin Kalem Nanolitografisi
Isıtıcı eleman uca entegre edilir. Nispeten yüksek sıcaklılarda katı olan mürekkep kullanımına imkan verir. Isıtma elemanı ayarı ile depozisyon kolaylıkla on/off by yapılabilir Kirlilik/ yüzeye absorblanma olmaz ise anında yüzey fotoğrafı da alınabilir.

48 Tiyol, antikor, polimerler içeren mürekkeplerden derin kalem litografi örnekleri
Tagged antibodies Thiol ‘Ink’ on gold (Friction Image) Chemical ‘Ink’ on glass (Confocal Images) 6 m Electroluminescent polymers Human Hair (80 mm width) Noy et al., Nano Letters (2002)

49 Nanoküre Lithografi Tekniği
Drop Nanosphere Solution 1. Clean Substrate 3. Dry 6. Image Nanostructures 5. Remove Nanospheres 4. Deposit Metal 5000 nm

50 Nanosphere (Diameter = 400 nm)
Atomic Force Microscope Image 125 nm Hole in Mask 5000 nm Nanosphere (Diameter = 400 nm)

51 Litografi ile üretilen Nanoçubuklardan örnekler

52 Litografi ile üretilen Nano örnekler