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

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5 HERSTELLUNG VON

5 HERSTELLUNG VON CROSSBAR-STRUKTUREN wurden gleichzeitig mit den Bottom-Elektroden hergestellt und bestanden demzufolge aus 30 nm hohem Pt. Die Marker des Stempels waren, wie auch die Elektroden- Strukturen, in den Glaswafer geätzt (vgl. Kapitel 4.2.1). Abbildung 5.8: Optische Mikroskopaufnahme der Alignment- Marker nach der Nanoimprint- Lithographie. Anhand der Moiré-Strukturen konnte ein Versatz der Strukturen zueinander von ~ 200 nm gemessen werden. Dies entsprach zugleich der maximalen Positionierungsgenauigkeit einer Top-Lage auf einer vorhandenen Struktur mit Hilfe des verwendeten Systems und der entworfenen Marker. Die ermittelte Positionierungs-Genauigkeit von < 500 nm war aufgrund des Elektrodenlayouts für eine erfolgreiche Herstellung von Crossbar-Arrays ausreichend. Im Stempellayout wurde eine Alignment-Toleranz von 5 μm vorgesehen. Diese Toleranz ergab sich aus der Distanz, welche zwischen dem Nano-Array und dem Beginn der abgewinkelten Zuleitungsperipherie bei einem exakten Alignment im Layout vorgesehen wurde (siehe Kapitel 4.2.1, Abbildung 4.12). 5.3 Herstellung der Top-Elektroden Für die Herstellung der Top-Elektroden wurden im Wesentlichen zwei Metalle benötigt. Bei der Realisierung von Crossbar-Elementen, bei denen inerte Metalle erfordert waren, diente 30 nm dickes Pt als Elektrodenmaterial. Dies war beispielsweise bei der 77

5 HERSTELLUNG VON CROSSBAR-STRUKTUREN Integration von resistiv schaltendem TiO 2 der Fall (vgl. Kapitel 3.1). Bei der Herstellung von Crossbar-Elementen, bei denen oxidierbare Metalle benötigt wurden, fiel die Wahl auf einen Metallstapel aus 50 nm Ag, worauf 10 nm Pt deponiert wurde. Das Pt diente dem Schutz des Ag bei der späteren elektrischen Kontaktierung. Die Verwendung von Ag bedarf es beispielsweise bei der Herstellung resistiv schaltender GeSe- oder SiO 2 -Speicher (vgl. Kapitel 3.1). Die Herstellungsprozesse beider Top-Elektroden-Arten waren unter der Verwendung jener Metalle gleich. Lediglich die Ätzzeit der Metallstrukturierung variierte geringfügig (siehe Prozessparameter Anhang), was jedoch in der Elektrodenform keinen signifikanten Unterschied ausmachte. Abbildung 5.9 zeigt den Prozessablauf zur Herstellung der Top-Elektroden. a) b) c) d) Abbildung 5.9: Prozessablauf der Top-Elektroden: a) UV-Lack auf deponiertem Top- Metall b) UV NIL, c) Residual Ätzschritt, d) Metall- Strukturierung. Auf die planarisierten Bottom-Elektroden wurde das Metall der Top-Elektroden deponiert. Auf die Abscheidung des funktionalen Speichermaterials wurde an dieser Stelle verzichtet, da zunächst die Herstellung der reinen Crossbar-Architektur, welche als Integrations-Plattform sämtlicher Materialen dienen sollte, im Fokus stand. Nach der Top-Metallisierung wurde der UV-Lack für den Nanoimprint in gleicher Weise wie für die Bottom-Elektroden aufgeschleudert (Abbildung 5.9 a). Mit Hilfe des Mask-Aligners erfolgte die Ausrichtung des Imprint-Stempels bezüglich der Bottom-Elektroden (Abbildung 5.9 b). Die Prozessparameter der anschließenden Nanoimprint-Lithographie zur Strukturierung des Lacks waren die gleichen wie bei der Herstellung der Bottom- Elektroden. Nach dem Imprint und der Separation von Stempel und Substrat wurde der Residual-Layer in einem CF 4 -Prozess entfernt (Abbildung 5.9 c). Abschließend wurden die Lackstrukturen in das darunter liegende Metall mit Hilfe eines Ar-Sputterprozesses übertragen (Abbildung 5.9 d). Es entstanden orthogonal gekreuzte Linien, Crossbar- 78