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Entwicklung einer Nanotechnologie-Plattform für die ... - JuSER

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4 DIE

4 DIE HERSTELLUNGSTECHNOLOGIEN ergaben einen Kontaktwinkel von durchschnittlich 110°, welches eine sehr gute Oberflächenqualität für Nanoimprint-Anwendungen darstellt (Abbildung 4.10). Die Stempelherstellung war mit Abschluss der Silanisierung komplettiert. a) O O H 2 O OH OH OH Wafer Wafer b) c) Polymerisierung -H 2 O Abbildung 4.9: Silanisierungsprozess (in Jülich eingeführt von S. Gilles [108]): a) Aktivierung der SiO 2 -Wafer-Oberfläche durch Bildung von OH-Gruppen in Wasserdampfatmosphäre, b) Verlinken der Silanmoleküle über kovalente Bindungen mit den OH-Gruppen, c) Polymerisierung des Silans durch Ausheizen des Wafers. 43

4 DIE HERSTELLUNGSTECHNOLOGIEN Abbildung 4.10: Kontaktwinkelmessung der silanisierten Stempeloberfläche. Um die Imprint-Stempel von Partikeln zu befreien, wurden diese vor und nach jedem Imprint-Prozess in Isopropanol gereinigt. Dabei wurde in dem Lösungsmittelbad ein reinraumtauglicher Q-Tipp behutsam über die Stempeloberfläche gezogen. Für den UV-Nanoimprint-Prozess zur Herstellung von Crossbar-Strukturen wurden transparente 100 mm SiO 2 -Wafer der Firma Crystec verwendet (Abbildung 4.11). Das Design der auf dem Stempel realisierten Crossbar-Strukturen wurde mit einem CAD- Programm erstellt. Abbildung 4.11 zeigt eine beispielhafte Elektroden-Struktur. Ausgehend von „großen“ Kontaktflächen (100 μm x 100 μm), die zur elektrischen Kontaktierung benötigt wurden, führen Leiterbahnen in das Zentrum der Struktur (Abbildung 4.12 links). Die Leiterbahnen werden dabei in ihrer Breite sukzessiv verringert, sodass schließlich im Zentrum Strukturen im Nanometerbereich entstehen (Abbildung 4.12 vergrößerter Bereich rechts). Die Länge der gesamten Elektrode beträgt ca. 5 mm, wohingegen im Zentrum die Leiterbahnenlängen von 10 bis 74 μm, je nach Design, variieren. Es wurden Elektroden unterschiedlicher Breite und Anzahl für je einen Stempel entworfen [109]. Elektroden einer Breite von 30 nm bis 500 nm und einer Anzahl von 8 bit bis 64 bit waren unter anderem Gegenstand eines Crossbar-Array Designs (Tabelle 4.1). - Da Speicher hergestellt wurden, wird hier von „Bits“ anstelle von „Anzahl der Elektroden bzw. Kreuzungspunkte“ gesprochen. 500 nm / 64 bit 200 nm / 64 bit 100 nm / 64 bit 50 nm / 64 bit 30 nm / 64 bit 500 nm / 32 bit 200 nm / 32 bit 100 nm / 32 bit 50 nm / 32 bit 30 nm / 32 bit 500 nm / 16 bit 200 nm / 16 bit 100 nm / 16 bit 50 nm / 16 bit 30 nm / 16 bit 500 nm / 8 bit 200 nm / 8 bit 100 nm / 8 bit 50 nm / 8 bit 30 nm / 8 bit Tabelle 4.1: Übersicht der Elektrodenvariation und –kombination zur Herstellung verschiedener Crossbar-Array-Strukturen 44