Patrones a menos de 5 nm con FE-SPL
Todas las técnicas litográficas tienen una resolución dependiente del coste. Al aumentar la resolución, los costos pueden crecer enormemente. nano analytik GmbH desarrolló un nuevo y rentable sistema de litografía con sonda de exploración (SPL) que funciona en condiciones ambientales o de vacío.
Esta herramienta de litografía de sonda de exploración de emisión de campo se basa en la emisión de campo de electrones de Fowler-Nordheim (FN) de baja energía de puntas de sonda de exploración ultra nítidas colocadas muy cerca de una muestra cubierta con material protector. FE-SPL tiene ventajas significativas sobre la litografía tradicional con haz de electrones, incluido (I) efecto de proximidad reducido; (II) resolución lateral inferior a 5 nm; (III) bajo costo de implementación; (IV) funcionamiento ambiental; (V) sin columna de electrones ni óptica; y (VI) la capacidad de exposición e imagen con la misma sonda de una manera no destructiva.
Por lo tanto, la resolución espacial se define principalmente por el haz primario y los electrones secundarios inducidos a partir del mismo. Como resultado, se reduce la retrodispersión, se aumentan la eficiencia de exposición y la sensibilidad de la resistencia y se suprimen el daño por radiación y los efectos de calentamiento. Además, existe evidencia de que los electrones primarios y secundarios en EBL, así como la exposición ultravioleta (UV) en la litografía óptica, pueden dañar considerablemente los materiales ultradelgados, desde el grafeno hasta las películas de TMDC.
La combinación de diferentes enfoques y las capacidades sobresalientes de la litografía con sonda de exploración de emisión de campo (FE-SPL) de circuito cerrado con otras técnicas de litografía como la litografía óptica o por haz de electrones (EBL) revela una forma prometedora de mejorar la reproducibilidad, resolución y rendimiento en combinación con excelente superposición y precisión de colocación. Este enfoque se denomina litografía de “mezclar y combinar”.
En particular, las capacidades de resolución litográfica de imágenes AFM y FE-SPL proporcionadas por los métodos de microscopía de sonda de barrido (SPM) tocan el nivel atómico, que expresa el límite teórico de la construcción de dispositivos nanoelectrónicos.
El nuevo enfoque es capaz de crear características rutinariamente por debajo de 5 nm en superficies no planas. Los patrones reproducibles a una escala inferior a 5 nm constituyen el principal cuello de botella tecnológico en la próxima generación de fabricación de dispositivos electrónicos. Debido a estas limitaciones litográficas, la creación de prototipos de nuevos conceptos de dispositivos se convierte en un desafío. A diferencia de EBL, utilizamos electrones de baja energía de <100 eV. Aquí, la energía de los electrones está cerca de la excitación litográficamente relevante y el volumen de penetración de electrones se minimiza. En consecuencia, se habilitó una interacción litográfica confinada a nanoescala y se estableció tecnológicamente la ablación directa del material resistivo (el llamado “tono positivo).
FE-SPL se ha utilizado para la fabricación de transistores de un solo electrón (SET) que funcionan a temperatura ambiente (RT-SET). Estos SET son un punto de partida para la realización de dispositivos a escala atómica. Especialmente, aprovechamos el confinamiento del pozo potencial, creado por un átomo dopante incrustado (P, As o B) en un aislante, debido a las altas barreras de túnel de SiO2.
