Новый метод в наноэлектронике: травление нанотрубками

Опубликовано Svidinenko в 28 май, 2007 - 10:55.

Одна из основных задач, стоящих перед современной нанотехнологией, связана с развитием возможности изготовления электронных схем, элементы которых имеют нанометровые размеры.

Простейший путь к реализации этой возможности состоит в разработке технологии травления поверхностей микросхем с поперечным размером траншеи на нанометровом уровне. Однако для этого необходимо иметь инструмент соответствующего размера, с помощью которого можно было бы создавать подобные траншеи. В настоящее время едва ли не единственным кандидатом на роль такого инструмента являются углеродные нанотрубки (УНТ), размеры которых составляют от одного до нескольких десятков нанометров.

До сих пор технические трудности, возникающие на пути использования УНТ в технологии получения микросхем, не позволяли реализовать описанную выше возможность. Однако недавно в одном из университетов Кореи была выполнена работа, внушающая оптимизм в отношении использования УНТ в качестве средства создания электронных схем с нанометровым разрешением. В этом случае в основе механизма травления диоксида кремния SiO₂ лежит химическая реакция восстановления кремния углеродом, входящим в состав однослойных УНТ:

SiO₂ + C → SiO + CO,

один из продуктов которой (СО) находится в газообразном состоянии. Однослойные УНТ были выращены стандартным CVD методом в присутствии небольшого количества кислорода с использованием в качестве катализатора частиц железа. Присутствие кислорода в процессе синтеза нанотрубок способствует процедуре травления. Форма, длина и траектория траншеи полностью определяются контактом УНТ с поверхностью оксида кремния.

При этом в процессе травления происходит выгорание наконечника УНТ, так что ее длина уменьшается. Наблюдения, выполненные с помощью атомного силового микроскопа над 13 образцами траншей, показывают, что средняя ширина траншеи составляет 9,8 ± 2,4 нм, что значительно превышает диаметр нанотрубок (около 1,7 нм). Это указывает на эффект дополнительного травления поверхности фрагментами разрушенных нанотрубок.

Полученные траншеи использовались для получения нанопроволочек из металлического хрома толщиной менее 10 нм. В этом случае протравленный слой оксида кремния использовался в качестве маски, через которую осаждались пары металла.