纳米器件的表面预处理和成品率

　　近来，各种“后CMOS时代”的器件不断涌现，它们的用途广泛且发展潜力巨大。1针对这些器件的性能、表现学术界已经进行了大量的研讨，但是在器件生产制造以及提升成品率方面的研究却没有得到应有的重视。然而，如果期望在未来10年内这些器件能够由最初的研究阶段迈入发展阶段的话，相应的包括成品率提升、材料表面处理技术以及清洗技术等在内的可制造性研究会变得日益重要。

　　在IC制造领域，污染和缺陷引发的问题占总成品率损失的75%以上。2在总数为400步的工艺流程中，用于去除污染、缺陷的相关工序达到了80-100步。当我们开始制造包括纳米内存、分子内存和离子内存等在内的各种新型纳米器件时，由于其工艺的特殊性，表面预处理和清洗技术将不同于以往的传统IC工艺。

　　用于纳米器件的表面清洗技术需要确保能够去除1nm甚至更细小的颗粒。为了能够满足这一要求，目前我们使用的许多技术都必须进行优化、改良。这是因为目前的表面清洗技术只能非选择性的去除污染物，这意味着当采用定向装配纳米管或其它纳米器件时，目前的清洗技术会将污染物与器件结构一起移除。那么怎样才能克服困难，从而能够确保纳米器件能够顺利量产呢？这就需要确实做

　　到：
　　
　　■ 研发新一代的清洗技术，能够对纳米器件和污染物具有选择性
　　
　　■ 研发新一代的清洗技术，在清洗时能够避免损伤纳米器件

　　其结果就是，化学试剂将扮演更为重要的角色，此外为了能够更好的达成目标，需要进一步深刻的理解颗粒污染物和纳米器件的黏附机理。

　　化学试剂可以通过选择性刻蚀、溶解或采用其它方式去除污染物。但是如果污染物和纳米器件材料相同，这些技术就英雄无用武之地了。在这种情况下，物理化学处理以及物理清洗技术就能大展拳脚了。这种技术能通过以下几种方式发挥作用：通过静电增强纳米器件的黏附力；在器件定向装配前后改变表面能；采用具有易于激活的可逆表面能的衬底等。而且，黏附力能够通过选择不同的衬底材料进行控制。另一方面，可以采用经过改良的清洗技术对污染物实现选择性地施加外力作用，这项技术已经得到验证，它能够尽可能的减少清洗过程中器件的损伤。

　　定向装配纳米器件过程中的清洗控制 — 依靠电泳效应聚苯乙烯乳液（PSL）纳米颗粒被吸附在导电金线上。相对于硅材料而言，金材料对PSL颗粒的黏附力更强。沉积在金线上的颗粒能够通过清洗技术加以去除（使用高频液体冲洗）。下图为纳米颗粒清洗前后对比图，左图为没有使用清洗处理的金线，可以看见在线间存在大量的颗粒；右图为经过清洗处理的金线，大部分的颗粒已经被去除了。这些只有深入理解纳米颗粒对不同表面的黏附力差异，并控制去除颗粒的清洗工艺，才能够得以实现。

　　从碳纳米管薄膜上选择性去除碳纳米颗粒— 在碳纳米管（CNT）制造过程中会同步产生许多碳纳米颗粒和污染物。如果使用标准半导体清洗技术移除上述颗粒和污染物的话，CNT薄膜也会被彻底破坏。因此，就需要对黏附力、酸碱性以及离化能等方面进行深入、细致的研究，新一代的清洗技术能够在移除无定形碳颗粒的同时对CNT薄膜不产生任何损伤。

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