Block Copolymer Nanolithography for Sub-50 nm Structure Applications

När de kritiska mönsterdimensionerna för högteknologiska enheter fortsätter krympa och mönstertätheten fortsätter öka, behöver även litografin att gå i samma riktning. En lovande teknologi är sampolymerlitografi, som har en upplösning under 10 nm, en mönsterperiodicitet omkring 7-200 nm, och lätt kan skalas upp till större ytor till en låg kostnad. Användandet av sampolymerer där de ingående blocken är oblandbara, material med så kallat högt chi, möjliggör mindre mönsterdimensioner och är därför speciellt intressanta. För att litografiteknologier ska vara applicerbara är det dock också nödvändigt att integrera dem i existerande nanofabrikationsprocesser. Dessutom möjliggör utvecklingen av tekniker att utföra mönsteröverföring av storlekar under 10 nm också vidareutvecklingen av högteknologiska enheter. Denna avhandling ger först en överblick över sampolymerlitografiområdet, för att därefter studera sekventiell infiltrationssyntes av aluminiumoxid i poly(styren)-block-maltoheptaos, med högt chi och 12 nm periodicitet. Infiltrationen studeras med hjälp av neutronreflektometri och efterföljande mönsteröverföring i kisel, med mindre än 10 nm mönsterstorlek. Avhandlingen studerar även ytrekonstruktion av poly(styren)-block-poly(4-vinylpyridin), med högt chi och 50 nm periodicitet, särskilt hur tid och temperatur påverkar pordiametern. Därutöver demonstreras mönsteröverföring i kiselnitrid av den ytrekonstruerade sampolymeren, med riktad självorganisation, samt metallorganisk ångfasepitaxi från utvalda områden, för att erhålla vertikala nanotrådar av indiumarsenid på en kiselplattform. Genom att rikta självorganisationen längs olika kristallriktningar hos substratet, kan två olika typer av nanotrådskonfigurationer erhållas. Därefter demonstreras deponering av oxid- och metallstack för grind runtom (eng. gate all-around) för de tätpackade nanotrådskonfigurationerna. Resultaten har bidragit till kunskapen om sampolymerlitografi och mönsteröverföring för storlekar under 50 nm, vilket möjliggör nya angreppssätt för applikationer såsom transistorer av vertikala nanotrådar eller fenor.