Fabrication of junctionless silicon nanowire transistors via mix and match patterning based on field emission scanning probe lithography
Alan-salımlı tarama probu litografisine dayalı karıştır ve eşleştir modelleme ile bağlantısız silisyum nanotel transistörlerin üretimi
- Tez No: 753835
- Danışmanlar: PROF. DR. BURHANETTİN ERDEM ALACA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 84
Özet
Silisyum nanoteller, geniş uygulama alanları ve çeşitli yetkinlikleri sayesinde yarı iletken endüstrisinin umut verici odak noktası olan tek boyutlu nano mimarilerdir. Nano Newton seviyesindeki yüksek hassasiyetleriyle harekete geçirme ve algılama konusundaki olağanüstü yetenekleri sayesinde, mikro elektromekanik sistemlere ve nano elektromekanik sistemlere entegrasyon için oldukça uygundurlar. Ayrıca, bağlantısız silisyum nanotel transistörler olarak molekül algılama gibi farklı gelişmiş uygulamalarda son yıllarda büyük bir cazibe kazanmışlardır. Bu çalışmada, mevcut nano-üretim teknolojilerinin erişilemezliğinin ve diğer zorluklarının üstesinden gelmek amacıyla, bağlantısız silisyum nanotel transistörlerin üretimi için alternatif ve uygun maliyetli bir çözüm olarak alan-salımlı tarama probu litografisi kullanılmıştır. Alan-salımlı tarama probu litografisi, ardından uygulanan kriyojenik reaktif iyon aşındırma ile 10 nm'nin altında kritik boyutlara sahip nano yapıların modellenmesini ve anizotropik olarak üretilmesine olanak sağlar. Ayrıca, alan-salımlı tarama probu litografisinde düşük enerjili ikincil elektronlar aracılığıyla gerçekleşen maruz bırakma sayesinde litografideki yakınlık etkileri azaltılır. Bu çalışmada, 12 nm kalınlığında silisyum cihaz katmanı ve 25 nm kalınlığında gömülü oksit katmanına sahip, yüzey yönelimli ve yüksek oranda p-tipi katkılı olan yalıtkan üstü silisyum substrat kullanılmıştır. İlk olarak, fotolitografi ve reaktif iyon aşındırma kullanılarak, numunenin cihaz katmanında, dörde dört dizide 16 ayrı cihaz merkez bölgeleri ve temas bölgeleri ile birlikte oluşturuldu. İkinci olarak, maskesiz ve hizalı fotolitografi ve reaktif iyon aşındırma gerçekleştirilerek, tasarımın mikro ölçekli şekilleri modellendirilerek numuneye aktarıldı. Kritik proses olarak, alan-salımlı tarama probu litografisi, yönü boyunca silisyum nanotelleri ve yanal kapı elektrotlarını 25 nm'den daha az bir kalınlıkta kaplanan AZ Barli II fotorezisti üzerinde modellemek için gerçekleştirildi. Son işlem olarak, nano ölçekli yapıların aşındırılması kriyojenik reaktif iyon aşındırma ile gerçekleştirildi. Bu çalışmanın amacı, bağlantısız silisyum nanotel transistörlerin alan-salımlı tarama probu litografisine dayalı karıştır ve eşleştir üretimi olarak yeni ve ileri düzey bir üretim teknolojisi geliştirmekti. Bu teknolojinin uygulanabilirliği sayesinde, bağlantısız silisyum nanotel transistörlerin performans parametreleri, kanal geometrisi ve katkılama konsantrasyonunda çeşitli tasarım olanakları ile çalışılabilir. Ayrıca, gömülü oksit tabakanın HF buharıyla aşındırılması ile nanotelleri serbest bırakarak, bağlantısız bir rezonatör ve bir elektromekanik anahtar olarak çalıştırılabilen bu nanotelleri mekanik ve elektronik olarak karakterize etmek mümkün ve umut vericidir.
Özet (Çeviri)
Silicon nanowires (Si NWs) are one-dimensional nano-architectures that have been the promising focus of the semiconductor industry thanks to their broad application areas and various competencies. Due to their remarkable capabilities in actuating and sensing with high sensitivity in the nano-Newton range, they are highly favorable for integration into microelectromechanical systems (MEMS) and nanoelectromechanical systems (NEMS). Moreover, in the last decades, they have gained a great attraction as junctionless (JL) Si NW transistors in different advanced applications such as molecular detection. In this study, to overcome the inaccessibility and difficulties of current nanofabrication technologies, field-emission scanning probe lithography (FE-SPL) was utilized as the alternative and cost-effective solution for the fabrication of JL Si NW transistors. FE-SPL, followed by cryogenic reactive-ion etching (RIE), facilitates the patterning of nanostructures and their fabrication anisotropically with a critical dimension (CD) of below 10 nm. Furthermore, proximity effects in lithography are diminished thanks to the exposure taking place through low-energy secondary electrons in FE-SPL. In this study, a p-type highly doped silicon-on-insulator (SOI) substrate was utilized with a Si device layer (DL) thickness of 12 nm, buried oxide (BOX) layer thickness of 25 nm, and surface orientation. Firstly, by employing conventional photolithography and RIE, 16 separate devices with their center regions and contact pads were formed in a four-to-four array on the DL of the SOI sample. Secondly, by performing maskless and aligned photolithography and RIE, the micro-scale features of the design were patterned and transferred into the sample. As the critical process, FE-SPL was performed to pattern Si NWs along the direction and their lateral gate electrodes on a very thin photoresist (PR), AZ Barli II, with a thickness of less than 25 nm. As the final process, the etching of nano-scale features was carried out through cryogenic RIE. The purpose of this study was to develop a novel and advanced fabrication technology, FE-SPL-based mix-and-match fabrication of JL Si NW transistors. Thanks to the feasibility of this technology, the performance parameters of JL Si NW transistors can be studied with various design possibilities in geometry and doping concentration of the NW channel. Furthermore, it is possible and promising to characterize mechanically and electronically these NWs fabricated as a junctionless resonator and an electromechanical switch by releasing the NWs with HF vapor etching of the BOX layer.
Benzer Tezler
- Fabrication of single-walled carbon nanotube transparent conductive thin films
Geçirgen ve iletken tek duvarlı karbon nanotüp ince filmlerin hazırlanması
FATMA ÇOLAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ
- Cu/MgB2 süper iletken tellerin ekstrüzyon-haddeleme sürecinde üretimi ve üretim parametrelerinin ürün özelliklerine etkilerinin incelenmesi
Fabrication of Cu/MgB2 superconductor wires by using extrusion-rolling process and investigation of the effect of manufacturing parameters on product properties
MEHMET CENGİL
Doktora
Türkçe
2016
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FEHMİ NAİR
- AAO şablonlar içerisine nikel biriktirme ile yüksek kapasiteli hibrit kapasitör elektrotlarının üretimi
Fabrication of high capacity hybrid capacitor elecrodes via nickel deposition into AAO templates
BURAG HAMPARYAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KAMİL ÜRGEN
- Işıkla tetiklenen ters elektron gereksinimli Diels-Alder reaksiyonu ile tek zincir polimer nanoparçacıkların hazırlanması
Fabrication of single-chain polymer nanoparticles by light-induced electron demand Diels-Alder reaction
ADALET NUR ALTUNKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHAMMET ÜBEYDULLAH KAHVECİ
- MEMS ile entegre mikro ısıtıcı ve IDE mikro sistemlerin fabrikasyonu ve nano kompozit yarı iletken gaz sensör uygulaması
Fabrication of integrated micro heater and ide micro systems with MEMS and application of nano composite semiconductor GAS sensor
HALİME İLBEYİİLİNGİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BERNA MOROVA
DOÇ. DR. CİHAT TAŞALTIN