Dreilagensystem CSAR 62 / PMMAcoMA / PMMA

T-Gate-Strukturen werden häufig für die Realisierung elektronischer Bauelemente (MEMS, HEMTs) benötigt. Entsprechende Nanostrukturen können mittels E-Beamlithografie in Mehrlagenprozessen realisiert werden. Üblicherweise werden Resistschichten verschiedener Empfindlichkeiten, z.B. PMMA’s unterschiedlicher Molmassenverteilungen, übereinander beschichtet, mit Elektronen bestrahlt und anschließend in einem Schritt entwickelt. Für die Erzeugung besser definierter Architekturen ist es aber von Vorteil verschiedenartige Resists zu kombinieren, da zum einen im Beschichtungsprozess eine Vermischung der unterschiedlichen Schichten vermieden werden kann und zum anderen der Einsatz selektiver Entwickler möglich wird. Dadurch können hohe Kontraste sowie ein exakter Unterschnitt realisiert werden.

An der Martin Luther Universität in Halle (AG Prof. G. Schmidt) wurde folgende Resistkombination sehr erfolgreich evaluiert:

Resistarchitektur-T-Gates

Abb. 1: Resistarchitektur zur Herstellung von T-Gates

Als obere Schicht wurde CSAR 62 verwendet, die Entwicklung erfolgte mit AR 600-546 (Amylacetat). In diesem kontrastreichen Entwickler besitzen CSAR 62 und auch die untere Schicht aus 950k PMMA (AR-P 679.03) eine relative geringe Empfindlichkeit. Im intensiv bestrahlten (30kV), zentralen Bereich gelingt dennoch eine vollständige Entwicklung aller Schichten.

In einem zweiten Entwicklungsschritt mit X AR 600-50/2 kann nachfolgend der Unterschnitt in der mittleren Schicht (PMMAcoMA 33, AR-P 617) hergestellt werden.

 

Prinzipskizze-T-Gates

Abb. 2: Prinzipskizze der Entwicklungsschritte 1. und 2.

3D-Resistprofil

Abb. 3: 3D Resistprofil nach  der  Entwicklung, vor dem Metallisierungschritt

Der Spezialentwickler X AR 600-50/2 entwickelt selektiv die mittlere Schicht. Der beschriebene Dreilagenprozess ermöglicht der Herstellung dreidimensionaler Nanostrukturen mit hohem Kontrast, ausgehend von nur einer Elektronenbestrahlung. Das Prozessfenster ist breit, die Ausprägung des Unterschnitts, als auch die Geometrie der unteren PMMA-Schicht kann leicht modifiziert werden.

Nach erfolgter Metallisierung und lift-off konnten sowohl T-Gate Architekturen als auch nanoskalige Metallbrücken realisiert werden.

T-Gate-nach-Lift-off

Abb. 4: T-Gate nach lift-off

Metallische-ueberbrueckte-Strukturen

Abb. 5: Metallische überbrückte Strukturen

Folie 1

Abb. 6: Poster der MLU Halle von der MNE 2017