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

5 Herstellung von Crossbar-Strukturen
Die Herstellung der Crossbar-Strukturen bestand im Wesentlichen aus vier
Teilschritten: Der Realisierung von Bottom-Elektroden, der anschließenden
Planarisierung der Oberfläche, der Abscheidung des resistiv schaltenden Materials und
der abschließenden Herstellung von Top-Elektroden. Die Herstellung der Top-
Elektroden bedingt dabei eine Alignment-Prozedur vor der Durchführung des Imprints,
in dem die Elektroden-Strukturen des Stempels orthogonal zu den Bottom-Elektroden
ausgerichtet wurden.
Die Planarisierung einer bereits strukturierten Probenoberfläche stellte sich im Verlauf
dieser Arbeit als notwendig heraus, um einen weiteren Top-Imprint erfolgreich
durchführen zu können. Probleme, welche durch das Fehlen eines Planarisierungsschrittes
entstehen, werden anhand des Crossbar-Prozesses dargestellt.
Im Folgenden werden die Teilschritte der Crossbar-Herstellung detailliert beschrieben.
Dabei soll allerdings auf die Abscheidung des funktionalen Materials zunächst
verzichtet werden, da diese für verschiedene Materialien in unterschiedlichen Verfahren
ausgeführt werden kann. Es soll ferner die Herstellung der Crossbar-Architektur als
Basisplattform vorgestellt werden, in der sämtliche, resistive Elemente integrierbar sind.
5.1 Herstellung der Bottom-Elektroden
Für die Herstellung der Bottom-Elektroden wurden 100 mm Si-Wafer als
Substratmaterial verwendet. Die Oberfläche der Wafer wurde in einem Nassverfahren
oxidiert, sodass eine ~ 450 nm dicke SiO 2 -Schicht entstand. Auf der Oxidschicht wurde
anschließend die Metallschicht abgeschieden, aus der später durch Strukturierungsmaßnahmen
die Elektroden generiert wurden. Die Metallschicht bestand standardmäßig
aus einer 30 nm-dicken Pt-Lage, die auf zuvor abgeschiedenem TiO 2 deponiert wurde.
TiO 2 diente dabei als Haftvermittler des Pt auf der SiO 2 -Oberfläche.
Die Strukturierung des Pt erfolgte durch einen UV-Nanoimprint Schritt und
anschließendem RIBE-Prozess [116]. Dazu wurde zunächst ein Haftvermittler (Ti-
Prime) und dann der UV-härtende Imprint-Lack (NXR-2010, 1,5 % Feststoffgehalt) mit
3000 rpm und 60 sec auf die Probe aufgeschleudert (Abbildung 5.1 a). In dem UV-
Imprint Prozess wurde der niedrig viskose Lack unter einem Druck von 550 psi mit
Hilfe des Glasstempels für 6 min geformt (Abbildung 5.1 b). Die Härtung des Lacks
geschah unter vierminütiger UV-Belichtung. Nach dem Imprint wurden Stempel und
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