11.3.7. Нанопечатная литография.

Метод нанопечатной литографии состоит в формировании изобра-жения путем физической деформации резиста пресс-формой (шаблоном), несущей изображение наноструктуры.

При этом не происходит модификации химической структуры резиста облучением, как в обычной литографии. Такой резист — это покрытие, достаточно мягкое для того, чтобы можно было нанести на него отпечаток более твердым штампом. Схема процесса изображена на рис. 11.3.14.

Т

Рис. 11.3.14. Схема этапов процесса литографической нанопечати.

рафарет с изображением наноструктуры вдавливается в тонкий слой резиста, покрывающего подложку (рис 11.3.14,a), создавая контрастное изображение на слое. После того как трафарет убран (рис. 11.3.14,б), для удаления слоя резиста в сжатых областях (участки резиста малой толщины) используется анизотропное реактивное используется анизотропное реактив-ное ионное травление (рис. 11.3.14,в). Таким образом осуществляется перенос изображения с пресс-формы на резист. Резистом является термо-пластичный полимер, размягчающийся при нагревании. Для размягчения его обычно нагревают выше температуры стеклования в процессе формирования изображения, облегчая точное воспроизведение шаблона. Трафаретом может быть штамп, изготовленный из металла, диэлектрика или полупроводника методом высокоточной литографии.

Метод нанопечатной литографии свободен от многих проблем, при-сущих стандартным методам литографии и связанных с диффузионным пределом, рассеянием излучения и химическими процессами. Этим методом можно недорого и с высоким выходом получать структуры размером менее 10 нм на больших площадях, что недоступно для всех существующих методов литографии.

Этим методом была получена периодическая структура в полиметил-метакрилате в виде сетки отверстий диаметром 10 нм, периодом 40 нм и глубиной 60 нм.

Нанопечатная литография (НПЛ) представляет собой новый высоко-эффективный подход к производству дешевой нанолитографической продук-ции с высокой скоростью, поскольку она не требует использования сложного облучающего оборудования. С методом НПЛ, возможно, будет связано раз-витие не только технологии создания наноструктур и интегральных схем, но и целых научных направлений (биология, химия, медицина, материаловеде-ние и др.).

11.3.8. Ионный синтез квантовых наноструктур.

Под ионным синтезом будем понимать ионно-стимулированное формирование наноразмерных упорядоченных структур.

Кремний является весьма перспективным материалом в наноэлектро-нике по той причине, что более половины элементов периодической таблицы Менделеева способны образовывать с кремнием силициды. Это прежде всего тугоплавкие металлы IV, V, VI групп, группы железа и платиновых металлов группы VIII. Одним из лучших материалов среди силицидов является CoSi₂, прежде всего, потому, что возможно выращивание эпитаксиальных слоев CoSi₂ на кремнии, возможна двойная гетероэпитаксия кремния на CoSi₂—Si, а также в силу простоты обработки и термодинамической стабильности та-ких систем.

Метод ионного синтеза позволяет синтезировать поверхностные или скрытые одиночные или многослойные структуры диэлектрических, проводящих или полупроводниковых соединений с резкими границами.

Рис. 11.3.15 иллюстрирует имплантацию ионов ⁷⁴Ge⁺ с дозой порядка 10¹⁷ см ^-2 и энергией 50кэВ в пластину кристаллического кремния p-типа.

Протяженность областей германия составляли несколько нм, а их высота — до 10 нм. Исследования таких структур показали, что по существу образовались квантовые точки, то есть в структурах типа GeSi можно формировать нанокластеры со свойствами квантовых точек.

М етод ионной модификации материалов позволяет формировать наноразмерные элементы и структуры типа квантовых точек и квантовых проволок. Исследования показали, что радиационные процессы являются эффективным технологическим инструментом самоорганизации нано-структур.

Методом ионного синтеза формируются слои карбида кремния на кремнии. С помощью ионного синтеза при внедрении С⁺ в кремниевую под-ложку и последующей термической обработки удается формировать эпитак-сиальные слои стехиометрического монокристаллического карбида кремния с кубической кристаллической структурой.

Итак, метод ионного синтеза обладает следующими достоинствами:

• возможен синтез поверхностных либо скрытых слоев проводящих, полу-проводниковых либо диэлектрических соединений с варьируемой толщи-ной и разным числом слоев;

• слои имеют совершенную структуру и резкие границы;

• возможен выбор определенной фазы при синтезе систем с набором фаз, например, силициды.