| dc.description.abstract | Denne master går gjennom produksjonsprosessen for ein liten ALD reaktor for "in situ" studie i eit TEM mikroskop. Innfallsvinkel er prosessopptamilersing og fabrikkering blir evaluert etter repeterbarhet, kostnad, tid, og kvalitet. Hensikten med det overordnede prosjektet er å bedre forstå hvordan ALD prosessen fungerer og at denne nye informasjonen skal kunne brukes til forbedre ALD maskiner. ALD er en mye brukt teknikk innenfor produksjon av integrerte kretser, solceller, og mer. ALD brukes til å lage tynn filmer med materialer fra rundt 1 nm opptil rundt 50nm. Prosessen er brukt når kravene til kvaliteten er høye og det er nødvendig å ha nøyaktig tykkelse. Denne master går ut på å lage reaktoren og er ein del av et større PhD prosjekt. Teksten går først gjennom relevant teori om de prosessene som er brukt for å lage rektoren og deretter gå gjennom fabrikerinsk prosessen. For at reaktor brikken skal fungere i TEM er små dimensjoner en nødvendighet og dimensjonene på strukturene ligger i nanometer til noen få mikrometer. Det derfor både tidkrevende og mange ulike prosesser som må brukes. I prosjektet er det laget 7 prøver, fordelt på tre batcher, med flere reaktorer per prøve, og dei ulike stega som er nødvendig for en mikro rektor er blitt utviklet og testet. Det originale designet og forandringer på designet blir beskrevet. Alle prosess stega har blitt testet og vist seg å fungere med unntak av tetting av tunnel hull etter xenon difluoride etsing. Reaktoren har frittstående tunneler som er hullet ut med xenon difluoride, og åpninger inn til tunnelen for å la elektroner i TEM lett gå igjennom prøven. Hver individuelle reaktor er også laget slik at den passer inn i en TEM holder. Strukturene er laget ved flere steg med tynn film deponering, fotolitografi, etsing, CMP, og karakterisering for å verifisere resultatet. | |
| dc.description.abstract | ALD is a thin-film deposition technique allowing to challenge the limits of manufacturing with sub nanometer precision. By using gas to produce high-quality pinhole-free thin films for integrated circuits, solar cells, and many more. Understanding of the nucleation regime, i.e. the first 10nm is indispensable for approaching the limits of thin film devices. The limited possibilities for characterization and observation of growth mechanism in the first 10 nm of deposition makes it necessary to open up new characterization possibilities such as in situ study in Transmission Electron Microscope. Where TEM produces images with high enough resolution to distinguish between individual atoms. Understanding the growth regime is crucial for improving the ALD process.
Microrector size is crucial so electrons pass through the sample, and still fit a TEM sample holder, length and width can not exceed more than a few millimeters and the thickness must be 100 nm or lower. Each chip needs a compartment for the chemical reaction to occur, and this is achieved by making tunnel-like structures. The structures are made in a sequential fabrication process with thin film deposition, photolithography to make temporary patterns, and etching to permanently remove the material in the lithography pattern. The thin films are multipurpose, serving as etch stop layers, membranes, sacrificial layer, stabilization layers, and is the structural element of the microstructure itself
In this thesis, process optimization for the fabrication of a novel microreactor for thin-film characterization in a Transmission Electron Microscope(TEM) were conducted, and is part of a larger project involving a PhD student. Development and process optimization for manufacturing a disposable micro reactor involves exploring possible fabrication steps, characterizing each process step in regards to process parameters, process time, and limiting the failure rate in each process step to a minimum. Processes used in manufacturing and each fabrication step in depth. Seven reactors in 3 batches with different design and fabrication sequences were made. The individual fabrication steps for the reactor were tested and shown to work, except for filling the holes after xenon difluoride etching. During the fabrication, the etch rates, the deposition rates, and manufacturing times for individual processes have been found, and working fabrication processes to make the final product. Changes to the original design during the project increase chip output and reduce damage to chips. Important process data such as process time and cost, etch rates, and deposition rates were collected. The microreactor is disposable with limited volume for film deposition, a cost-effective manufacturing with low cycle time, and this can help to finalize a working ALD-TEM microreactor and increase process speed. | |
