Technologia wytwarzania sub-mikrometrowych diod tunelowych typu MIM

• Autorzy: Stonio Bartłomiej , Wiśniewski Piotr , Haras maciej , Sochacki Mariusz

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2022.02.25

Warianty tytułu

EN

Technology of sub-micrometer MIM tunnel diodes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Rozwój układów scalonych wymaga od współczesnej mikroelektroniki opracowania, wytwarzania oraz weryfikacji przyrządów półprzewodnikowych o coraz lepszych parametrach. Rozwój można podzielić na wiele współczesnych trendów takich jak: (i) zwiększenie częstotliwości pracy, (ii) miniaturyzacja, (iii) obniżenie zużycia energii oraz (iv) redukcja ceny. Dla każdego z prezentowanych trendów mikroelektronika wykonała bezprecedensowy postęp, dzięki któremu możliwe było osiągnięcie poziomu rozwoju charakterystycznego dla aktualnego stanu Przemysłu 4.0. Wraz z pojawieniem się nowych urządzeń dla Internetu Rzeczy (IoT) czy komunikacji terahercowej (THz), pracujących na bardzo wysokich częstotliwościach, powstała naturalna potrzeba konstrukcji (i)tanich, (ii)kompatybilnych z masową produkcją oraz (iii) w pełni zintegrowanych urządzeń na ultra-wysokie częstotliwości. W tym kontekście diody MIM (ang. Metal-Insulator-Metal) budżą coraz większe zainteresowanie. W pracy zaprezentowano poszczególne etapy wytwarzania struktur MIM na potrzeby diod tunelowych. Proces jest w pełni kompatybilny z technologią CMOS i składa się z wielu procesów m.in: wytwarzania warstw dielektrycznych, osadzania warstw metalicznych, odwzorowania kształtów, trawienia warstw oraz proces typu lift-off. Otrzymane struktury MIM zostały scharakteryzowane elektrycznie.

EN

Development of integrated circuits put modern microelectronics in position of constantly providing devices with better performances. This development is manifested by multiple indicators and trends including: (i) operational frequency, (ii) miniaturization, (iii) minimization of losses, (iv) falling price, etc. In each of the aforementioned trends the microelectronics marked unprecedented progress, making the 3rd and 4th industrial revolution possible. With emerging new markets e.g. Internet of Things (IoT) or Terahertz communication (THz), both operating at very high frequencies, enormous need of (i) cheap; (ii) industrially compatible; (iii) operating at high frequencies and (iii) fully integrated devices appeared. In this context MIM (Metal Insulator Metal) diodes are gaining more and more interest. In this work we demonstrate the fabrication process flow of MIM structure acting as tunneling diodes. Presented fabrication technology is fully CMOS-compatible and consists sequence of processes including: dielectric layer deposition, metal layer sputtering, electron beam lithography, etching and metal lift-off. Subsequently after fabrication the MIM diodes were electrically characterized.

Słowa kluczowe

PL

metal-dielektryk-metal; trawienie warstw metalicznych; elektronolitografia

EN

metal-insulator-metal; metallic layers etching; electron beam lithography

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 98, nr 2
• Strony: 114--116
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys.

Twórcy

autor

Stonio Bartłomiej

• Politechnika Warszawska, Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa
• Politechnika Warszawska, Centrum Zaawansowanych Materiałów i Technologii ul. Poleczki 19, 02-822 Warszawa
• Centrum Badań i Zastosowań Terahercowych (CENTERA) Instytut Wysokich Ciśnień Polskiej Akademii Nauk

• https://orcid.org/0000-0001-7141-8357

autor

Wiśniewski Piotr

• Politechnika Warszawska, Centrum Zaawansowanych Materiałów i Technologii ul. Poleczki 19, 02-822 Warszawa
• Centrum Badań i Zastosowań Terahercowych (CENTERA) Instytut Wysokich Ciśnień Polskiej Akademii Nauk

• https://orcid.org/0000-0003-0280-3555

autor

Haras maciej

• Politechnika Warszawska, Centrum Zaawansowanych Materiałów i Technologii ul. Poleczki 19, 02-822 Warszawa
• Centrum Badań i Zastosowań Terahercowych (CENTERA) Instytut Wysokich Ciśnień Polskiej Akademii Nauk

• https://orcid.org/0000-0002-0170-4988

autor

Sochacki Mariusz

• Politechnika Warszawska, Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0001-5389-8588

Bibliografia

• [1] I. E. Hashem, N. H. Rafat, and E. A. Soliman, “Theoretical study of metal-insulator-metal tunneling diode figures of merit,” IEEE J. Quantum Electron., 49 (2013), no. 1, pp. 72–79
• [2] C. Fumeaux, W. Herrmann, F. K. Kneubühl, and H. Rothuizen, “Nanometer thin-film Ni-NiO-Ni diodes for detection and mixing of 30 THz radiation,” Infrared Physics and Technology, 39(1998), no. 3. Elsevier, pp. 123–183
• [3] E. G. Arsoy, M. Inac, A. Shafique, M. Ozcan, and Y. Gurbuz, “The metal-insulator-metal diodes for infrared energy harvesting and detection applications,” Infrared Technology and Applications XLII, 9819 (2016), p. 98190F
• [4] S. Krishnan, S. Bhansali, E. Stefanakos, and Y. Goswami, “Thin Film Metal-Insulator-Metal Junction for Millimeter Wave Detection,” Procedia Chemistry, 1 (2009), no. 1, pp. 409–412
• [5] G. Jayaswal, A. Belkadi, A. Meredov, B. Pelz, G. Moddel, and A. Shamim, “Optical rectification through an Al2O3 based MIM passive rectenna at 28.3 THz,” Mater. Today Energy, 7 (2018), pp. 1–9
• [6] L. Lutiani Silva, V. Almeida, N. A. S Gomes, N. Adriano dos Santos Gomes, and V. Rosa Almeida, “Metal-insulator-metal tunnel diodes on micro/nano antennas for energy harvesting and detector applications.” SBMO/IEEE MTT-S International Microwave and Optoelectronics Conference (IMOC), 2017, pp. 1-5