应用于纳米制造的新型电子束抗蚀剂Calixarene的工艺研究

为了满足电子束光刻(EBL)对高分辨率、性能优秀抗蚀剂的需求,研究了将Calixarene衍生物作为电子束抗蚀剂在胶液配制、电子束曝光及显影等工艺过程中的相关技术.其中电子束曝光实验在JEOL JBX-5000LS系统上进行.实验结果表明,在入射电子能量50 keV、束流50 pA的条件下,Calixarene可以方便地形成50 nm的单线、50nm等线宽与间距的图形结构.通过与常用电子束抗蚀剂的对比,总结了Calixarene在电子束光刻性能上的优缺点,并分析了其成因.作为一种新型的高分辨率电子束光刻抗蚀剂,Calixarene有望应用在纳米结构制造、纳米尺寸器件及电路的研制等领域.

纳米电子器件及其集成

对基于Top-Down加工技术的纳米电子器件如:单电子器件、共振器件、分子电子器件等的研究现状、面临的主要挑战等进行了讨论.采用CMOS兼容的工艺成功地研制出单电子器件,观察到明显的库仑阻塞效应;在半绝缘GaAs衬底上制作了AlAs/GaAs/In0.1 Ga0.9As/GaAs/AlAs双势垒共振隧穿二极管,采用环型集电极和薄势垒结构研制的共振隧穿器件,在室温下测得其峰谷电流比高达13.98,峰电流密度大于89kA/cm2;概述了交叉阵列的分子存储器的研究进展.

新型抗蚀剂的电子束曝光性能研究

为了满足越来越多的特殊结构纳米电子器件的制作要求,亟需进一步提高电子束光刻的分辨率与质量,选择适合的高分辨率电子束抗蚀剂材料显得尤为重要。从曝光剂量以及显影与烘烤过程中具体工艺条件的影响等方面对三种新型抗蚀剂材料HSQ,Calixarene和ARN7520进行了电子束曝光性能的研究,同时也对三者的优缺点进行了讨论。通过实验可知,三种新型抗蚀剂均有小于50 nm的高曝光分辨率。HSQ与衬底有更好的附着力,具有较高的机械强度和对比度,在小面积密集图形的制作中具有较好的性能。而ARN7520具有较高的灵敏度,受电子束邻近效应的影响较小,更适合复杂版图的制作。Calixarene虽然也具有较高的曝光分辨率,但过低的灵敏度严重限制了其实用性。

阻变存储器及其集成技术研究进展

在各种新型非挥发性存储器中,阻变存储器(RRAM)具有成为下一代存储器的潜力。介绍了RRAM器件的基本结构,分类总结了常用的材料以及制备工艺,对RRAM阵列的集成方案进行了比较,并讨论了目前存在的问题;最后,对RRAM的研究趋势进行了展望。

LCoS反射层的实验研究

LCoS技术是硅基CMOS半导体集成电路技术和液晶显示技术相结合的新技术。铝膜作为LCoS的反射电极,要求有较高的反射率和电导率。采用电子束蒸发的方法,以高纯度的Al为靶材,硅片为衬底,制备了不同厚度的Al反射膜,并测量了在可见光范围内反射率曲线,分析了薄膜的致密性和电导率。实验结果表明,当Al层很薄时,膜的连续性较差,呈岛状或网状结构,膜的导电性不好;如果沉积较厚(1μm以上)则容易形成“铝丘”,即出现多晶态的A1分布,一方面使A1膜表面粗糙,降低其镜面反射率,同样也将严重影响Al膜的电学性能。选定50nm厚度Al膜作为LCoS的反射层为最佳。

ICP等离子体刻蚀系统射频偏压的实验研究

对于上下电极双射频源的电感耦合(ICP)等离子体刻蚀设备的关键工艺参数——下电极射频偏压的变化特性进行了实验与物理定性分析.实验以氧气作为反应气体,采用可满足300mm硅晶片刻蚀的ICP刻蚀设备的射频系统进行实验数据测定.结果表明,下电极射频偏压与其他工艺参数在可适用的工艺窗口中(改变上下电极功率和气体压力)不再是平常认为的简单的比例关系,而是随着条件的改变,对应的趋势比例关系会发生转折性变化,这种变化在高上电极射频、低下电极射频功率和低气压的条件下很容易发生.

一种提取电子束光刻中电子散射参数的新方法(英文)

在电子散射能量沉积为双高斯分布的前提下,提出了一种提取电子束光刻中电子散射参数α,β和η的新方法.该方法使用单线条作为测试图形.为了避免测定光刻胶的显影阈值,在实验数据处理中使用归一化方法.此外,用此方法提取的电子散射参数被成功地用于相同实验条件下的电子束临近效应校正.

ZEP520正性电子抗蚀剂的工艺研究

详细研究了ZEP520在Si衬底上的对比度、灵敏度、分辨率,并分析了曝光剂量、抗蚀剂厚度对ZEP520线条和圆孔尺寸的影响;同时还初步研究了ZEP520在GaAs衬底上的曝光工艺。实验结果表明,ZEP520的灵敏度远高于PMMA,在Si和GaAs上用ZEP520能分别制作出100nm和130nm宽的细线条,通过预烘GaAs衬底,可以消除ZEP520中的裂纹,因此用ZEP520制作器件或电路中各种细小凹槽图形是十分有利的。

电子散射参数提取的新方法

准确提取电子散射参数是确保纳米级电子束光刻邻近效应校正精度的关键。采用了一种不基于线宽测量和非线性曲线拟合的电子散射参数提取的方法。邻近效应校正的近似函数采用双高斯分布,其中η的提取是基于设计线宽变化与相应曝光剂量之间的线性关系进行拟合而得;α和β的提取则是分别根据前散射和背散射的范围设计特定的提取版图,并根据电子束邻近效应产生的特殊现象进行参数值的确定。根据此方法提取了150nm厚负性HSQ抗蚀剂层在50kV入射电压下的散射参数,并将其应用于邻近效应校正曝光实验中,很好地克服了电子束邻近效应的影响,验证了此方法提取电子束曝光邻近效应校正参数的实用性及准确性。

电子束光刻制备5000line/mm光栅掩模关键技术研究

为了制备高线密度X射线透射光栅掩模,分析了电子束光刻中场拼接对高线密度光栅图形的影响;利用几何校正技术和低灵敏度的950 k的PMMA电子束抗蚀剂,克服了电子束的邻近效应对厚胶图形曝光的影响。采用电子束光刻和微电镀的方法制备了5000 line/mm X射线透射光栅的掩模,并将栅线宽度精确控制在100 nm^110 nm,为X射线光刻复制高线密度X射线透射光栅创造了有利条件。

纳米晶非挥发性存储器研究进展

介绍了纳米晶非挥发性存储器的发展状况和基本工作原理,比较了纳米晶非挥发性存储器所涉及到的各种不同的电荷输运机制,系统介绍了纳米晶非挥发性存储器在纳米晶材料设计、纳米晶晶体生长控制方法、隧穿/控制介质层工程和新型存储器器件结构等方面的一些最新研究进展,对纳米晶非挥发性存储器的研究趋势进行了展望。

纳米结构在新型太阳电池中的应用进展

介绍了应用低维纳米结构提高转换效率的新型太阳电池的研究现状,分别说明了基于量子点、量子线、量子阱结构新型太阳电池的工作原理、制备工艺、存在的问题及最新进展。同时,给出了这些太阳电池未来的发展方向,指出其在太阳电池领域中的重要地位。

基于I-V特性的阻变存储器的阻变机制研究

随着器件尺寸的缩小,阻变存储器(RRAM)具有取代现有主流Flash存储器成为下一代新型存储器的潜力。但对RRAM器件电阻转变机制的研究在认识上依然存在很大的分歧,直接制约了RRAM的研发与应用。通过介绍阻变存储器的基本工作原理、不同的阻变机制以及基于阻变存储器所表现出的不同I-V特性,研究了器件的阻变特性;详细分析了阻变存储器的五种阻变物理机制,即导电细丝(filament)、空间电荷限制电流效应(SCLC)、缺陷能级的电荷俘获和释放、肖特基发射效应(Schottky emission)以及普尔-法兰克效应(Pool-Frenkel);同时,对RRAM器件的研究发展趋势以及面临的挑战进行了展望。

电子束抗蚀剂图形结构的倒塌与粘连

首先从实验现象出发,阐述了纳米级高密度、高深宽比电子抗蚀剂图形结构发生倒塌与粘连的主要几何因素及其关系。除了结构的几何因素外,结合"Beam Sway"模型分析了抗蚀剂微细结构在制作过程中的受力情况。在上述工作的基础上,提出了克服纳米级高密度、高深宽比电子抗蚀剂图形结构倒塌与粘连的相应措施。其中,通过实验验证了超临界CO2干燥技术对于电子束抗蚀剂ZEP520A用于制作周期200nm及150nm、深宽比超过4的光栅图形结构具有良好的效果。

软X光谱学光子筛衍射特性的实验表征

概述了谱学光子筛的设计原理,计算了其透射率,并对设计的软X光谱学光子筛的衍射模式在光学波段进行了模拟计算和实验表征。结果表明,这种新型色散元件具有良好的、与设计预期一致的单级衍射特性,3级及以上的高级衍射能被有效抑制。与传统的透射光栅和以前设计的单级衍射光栅相比,新设计的软X光谱学光子筛更易于实现自支撑,可望在极紫外和软X光谱测量过程中得到广泛应用。

复杂掩模图数据处理与转换的研究

将数字图像处理理论和算法引入到掩模版图数据处理与转换系统中,开发了相应的数据处理与转换软件模块。实现了bmp图像文件的输入、图像的灰度量化、对比度拉伸、反转、边缘检测、多边形近似及版图文件的输出。实验结果证明,该软件能将含有较复杂图形的bmp文件成功地转换为GDSII版图文件。

193 nm光刻散射条技术研究

介绍了193nm光刻中的散射条技术,并利用标量衍射和傅里叶光学理论,对掩模和光瞳平面上衍射图形的空间频率进行了深入的分析,从理论上解释了散射条的工作原理。通过商用光刻模拟软件PROLITH,对散射条的参数进行了优化,并总结出193nm光刻中孤立线散射条的优化方法。

“阳”加速器Z箍缩实验用透射光栅谱仪

研制的透射光栅谱仪配备了高线密度金透射光栅作为分光元件,使用X光CCD记录时间积分光谱图像。在谱仪结构中引入了两个相互垂直的狭缝,一个用于实现光谱图像的1维空间分辨;另一个与光栅相配合后具有准直入射X光的作用,用来提高谱仪的分辨力。使用该谱仪对"阳"加速器Z箍缩实验的X光辐射进行了测量。当使用铝丝阵作为负载时,测得了铝的K壳层辐射和类锂离子的线谱辐射,并且通过将光谱图像与X光针孔相机的测量结果相比较,观察到了"热点"区域放出的较强的K壳层辐射。

电子束零宽度线曝光及其应用

为了提高电子束光刻的图形质量及光刻分辨率,从入射束能和束流密度等方面探讨了克服邻近效应影响的途径,在制备亚30 nm结构图形时采用零宽度线曝光的方法。该方法把版图上线条的宽度设为零,因此该线条的光刻尺寸取决于电子束束斑大小、曝光剂量与显影条件。在400 nm厚HSQ抗蚀剂层上通过零宽度线曝光技术制作出了线宽20 nm网状结构的抗蚀剂图形,实验证明采用零宽度线曝光技术可以比较容易地制作出密集线以及高深宽比的抗蚀剂图形。将该技术应用到扫描电镜放大倍率校准标准样品的制备,取得了较好的效果。零宽度线曝光技术是实现电子束直写曝光极限分辨率的有效方法。