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

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5 HERSTELLUNG VON

5 HERSTELLUNG VON CROSSBAR-STRUKTUREN unterschiedlich lang ausfallen. Wie in Abbildung 4.12 dargestellt, bildet der Array-Rand eine Dreiecksform aufgrund verschieden langer Nanoleitungen im Zentrum. Diese Form war notwendig, um die Zuleitungsperipherie in definierten Winkeln vom Zentrum nach Außen (zu den Kontaktflächen) möglichst Platz sparend zu führen. Die Kenntnis der Leitungswiderstände war für die spätere Anwendung der Crossbar- Arrays als Architektur-Plattform resistiver Speicher von Bedeutung, um Speicherzellenwiderstände von denen der Elektroden differenzieren zu können. 5.4 Alternative Herstellung der Zuleitungsperipherie Wie in Kapitel 4.2.3 erwähnt wurde, birgt das Nanoimprint-Verfahren das Risiko, bei der Herstellung von Elektroden im sub-50 nm Bereich, die Zuleitungen und die Kontaktflächen der Crossbar-Arrays zu verlieren. Demzufolge werden bei sehr kleinen Arrays entweder zusätzliche Imprint-Schritte oder alternative Verfahren zur Herstellung der Zuleitungsperipherie benötigt. Eine alternative Möglichkeit bietet die Realisierung der Leiterbahnen mittels optischer Lithographie und Lift-Off-Technik. Abbildung 5.12 stellt den Prozessverlauf des Verfahrens dar. UV Maske Lack Substrat a) b) c) d) Abbildung 5.12: Herstellungsprozess alternativer Zuleitungen mittels optischer Lithographie und Lift-Off-Technik. Ein belacktes Substrat wird durch eine mit Chrom strukturierte Lithographiemaske belichtet (Abbildung 5.12 a). Die Flächen des Lacks, welche sich nicht unter einer Chromschicht der Maske befinden, können durch die UV-Strahlung erreicht werden. 83

5 HERSTELLUNG VON CROSSBAR-STRUKTUREN Durch die Belichtung werden die Polymerketten des UV-empfindlichen Photolacks aufgebrochen und können in einem Entwickler gelöst werden (Abbildung 5.12 b). Der unbelichtete Lack wird durch den Entwickler nicht angegriffen. Die Probe wird nun ganzflächig mit Metall bedampft (Abbildung 5.12 c). Dabei scheidet sich das Metall an den freientwickelten Stellen direkt auf der Probe ab. In einem Lösungsmittelbad kann anschließend der restliche Lack entfernt werden (Abbildung 5.12 d). Mit ihm wird der Metallanteil entfernt, welcher auf den Lackstrukturen und somit nicht direkt auf der Probenoberfläche deponiert wurde. Mit Hilfe des Lift-Off-Prozesses wurden die Zuleitungen und die Kontaktflächen von Bottom-Elektroden realisiert. Dazu wurden zunächst Proben verwendet, bei denen der Imprint mit dünnem UV-Lack durchgeführt wurde, die Peripherie also lediglich unzureichend existierte (vgl. Kapitel 4.2.3, Abbildung 4.17). Die defektbehafteten Zuleitungen wurden infolgedessen mit einer 50 nm dicken Pt-Schicht übermetallisiert. In einer Alignment-Prozedur wurden dazu die Zuleitungsstrukturen der Lift-Off-Maske über die Zuleitungen der Bottom-Elektroden gelegt. Die Lift-Off-Maske enthielt darin die Kontaktflächen und die Zuleitungsstrukturen ab einer Breite von 20 μm. Somit wurde die Peripherie nicht direkt bis an die Nanoleitungen übermetallisiert, sondern nur zum Teil erneuert (Abbildung 5.13). erneuerter Peripheriebereich 0,5 mm Abbildung 5.13 REM-Aufnahme einer Bottom Elektrode, deren Zuleitungsperipherie partiell in alternativer Herstellungsweise realisiert wurde. Die Funktionalität der Leiterbahnen konnte anhand von Widerstandsmessungen nachgewiesen werden. Abbildung 5.14 zeigt einen Vergleich der Bottom-Elektroden, die in einem Standard-Prozess hergestellt wurden, zu denen, welche mit einer alternativen Zuleitungsperipherie realisiert wurden. Ein 8 bit-Elektroden-Layout mit 84