DE102004040504B4 - Test arrangement for molecular components - Google Patents
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Abstract
Testanordnung
für molekulare
Bauelemente,
– bei
welcher eine erste oder untere Kontakteinrichtung (14) mit einem
Oberflächenbereich
(14a) ausgebildet ist,
– bei
welcher eine zweite oder obere Kontakteinrichtung (18) mit einem
Oberflächenbereich
(18a) ausgebildet ist,
– bei
welcher ein Testmaterialbereich (16) als eine Anordnung (16') einer
Mehrzahl Moleküle
(16-1) zwischen der ersten Kontakteinrichtung (14) und der zweiten
Kontakteinrichtung (18) ausgebildet ist,
– bei welcher die erste und
die zweite Kontakteinrichtung (14, 18) als erste und zweite Elektrode
in direktem elektrischen Kontakt mit dem Testmaterialbereich (16)
ausgebildet sind,
– bei
welcher eine obere Messsondeneinrichtung (30) in einem Abgreifbereich
(18A) der zweiten Kontakteinrichtung (18) mechanisch aufsetzbar
und dadurch mit der zweiten Kontakteinrichtung (18) mechanisch und
elektrisch kontaktierbar ausgebildet ist,
– bei welcher ein elektrisch
isolierender Puffermaterialbereich (40) auf dem Oberflächenbereich
(14a) der ersten Kontakteinrichtung (14) mit mindestens einer Ausnehmung (42)
ausgebildet ist,
– bei
welcher der...Test arrangement for molecular components,
In which a first or lower contact device (14) is formed with a surface region (14a),
In which a second or upper contact device (18) is formed with a surface region (18a),
In which a test material region (16) is formed as an arrangement (16 ') of a plurality of molecules (16-1) between the first contact device (14) and the second contact device (18),
In which the first and the second contact device (14, 18) are in the form of first and second electrodes in direct electrical contact with the test material region (16),
- In which an upper probe device (30) in a Abgreifbereich (18A) of the second contact device (18) mechanically placed and thereby mechanically and electrically contacted with the second contact device (18),
In which an electrically insulating buffer material region (40) is formed on the surface region (14a) of the first contact device (14) with at least one recess (42),
- at which the ...
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Testanordnung für molekulare Bauelemente.The The present invention relates to a molecular assay Components.
Neuere Entwicklungen für elektronische Bauelemente und elektronische Baugruppen verwenden vermehrt Anordnungen mit oder aus molekularen Schichten organischer Materialien. Diese bieten ein großes Potenzial an denkbaren Anwendungsmöglichkeiten. Dabei kommen neben molekularen Halbleiterspeichern, bei welchen die Speicherelemente oder Speicherzellen auf der Grundlage organischer Halbleitermaterialien ausgebildet sind und werden, auch Sensorikbauelemente in Frage.newer Developments for use electronic components and electronic assemblies Increased number of arrangements with or from molecular layers of organic Materials. These offer a great deal of potential Applications. In addition to molecular semiconductor memories, in which the memory elements or memory cells based on organic Semiconductor materials are and will be, including sensor components in question.
Häufig tritt bei der Entwicklung derartiger elektronischer Bauelemente oder Baugruppen auf der Grundlage molekularer Schichten organischer Materialien das Problem auf, dass entsprechende molekulare Bauelemente im Hinblick auf ihre physikalischen und insbesondere elektrischen/elektronischen Eigenschaften getestet werden müssen. Dazu werden z. B. zwischen Kontakteinrichtungen entsprechende Materialbereiche eines zu testenden Materials eingebracht. Zur Untersuchung der elektrischen und elektronischen Eigenschaften der zwischen den Kontakteinrichtungen eingebrachten Testmaterialien ist es notwendig, die Kontakteinrichtungen selbst mit entsprechenden Messsonden zu kontaktieren. Diese werden z. B. auf jeweilig vorgesehene Oberflächen der Kontakteinrichtungen mechanisch aufgebracht und mit einer bestimmten Kraft oder mit einem bestimmten Druck mechanisch mit den Oberflächenbereichen kontaktiert. Dabei ist problematisch, dass durch das mechanische Kontaktieren auch ein Druck zwischen den Kontakteinrichtungen aufgebaut und somit auf das dazwischen vorgesehene Testmaterial ausgeübt wird. Dies kann zum einen zu einer Veränderung des zwischen den Kontakteinrichtungen vorgesehenen Testmaterials und insbesondere zu dessen Zerstörung führen. Andererseits kann nach einer entsprechenden Veränderung oder Zerstörung des Testmaterials lokal auch eine Berührung zwischen den Kontakteinrichtungen in direkter Art und Weise die Folge sein, so dass es zu einem Kurzschluss zwischen den Kontakteinrichtungen kommt.Often occurs in the development of such electronic components or assemblies based on molecular layers of organic materials the problem on that appropriate molecular devices with regard to on their physical and in particular electrical / electronic Properties must be tested. These are z. B. between contact devices corresponding material areas a material to be tested introduced. To study the electrical and electronic properties of the between the contact devices introduced test materials, it is necessary to contact devices even contact with appropriate measuring probes. These will z. B. on respectively provided surfaces of the contact devices mechanically applied and with a certain force or with a certain pressure mechanically contacted with the surface areas. It is problematic that by the mechanical contacting also a pressure between the contact devices constructed and thus is exercised on the interposed test material. This can lead to a change of the test material provided between the contact devices and in particular to its destruction to lead. On the other hand, after a corresponding change or destruction of the test material locally also a touch between the contactors in a direct way the Be consequential, causing a short circuit between the contactors comes.
Die
Die
Die
Die Publikation "Optimizing Polymer Field-Effect Devices", The Ohio State University, Summer Physics REU, September 2003 von Carter et al. offenbart Feldeffekttransistoren auf der Grundlage organischer Materialien zur Erzeugung aktiver Materialbereiche.The Publication "Optimizing Polymer Field-Effect Devices ", The Ohio State University, Summer Physics REU, September 2003 by Carter et al. discloses field effect transistors on the basis organic materials for creating active material areas.
Aus
der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Testanordnung für molekulare Bauelemente bereitzustellen, bei welcher entsprechende Testmaterialien auf der Grundlage molekularer Materialbereiche auf besonders einfache und gleichwohl zuverlässige Art und Weise unter Vermeidung von Kurzschlüssen getestet werden können.Of the Invention is based on the object, a test arrangement for molecular To provide components in which appropriate test materials based on molecular material areas on particularly simple and yet reliable Way, while avoiding short circuits can be tested.
Gelöst wird die Aufgabe bei einer Testanordnung für molekulare Bauelemente erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Testanordnung für molekulare Bauelemente sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Is solved the task in a test arrangement for molecular devices according to the invention with the Characteristics of the independent Claim 1. Advantageous developments of the test arrangement according to the invention for molecular Components are the subject of the dependent claims.
Vorgeschlagen wird eine Testanordnung für molekulare Bauelemente, bei welcher eine erste oder untere Kontakteinrichtung mit einem Oberflächenbereich ausgebildet ist, bei welcher eine zweite oder obere Kontakteinrichtung mit einem Oberflächenbereich ausgebildet ist, bei welcher ein Testmaterialbereich als eine Anordnung einer Mehrzahl Moleküle zwischen der ersten Kontakteinrichtung und der zweiten Kontakteinrichtung ausgebildet ist, bei welcher die erste und die zweite Kontakteinrichtung als erste und zweite Elektrode in direktem elektrischen Kontakt mit dem Testmaterialbereich ausgebildet sind, bei welcher eine obere Messsondeneinrichtung in einem Abgreifbereich der zweiten Kontakteinrichtung mechanisch aufsetzbar und dadurch mit der zweiten Kontakteinrichtung mechanisch und elektrisch kontaktierbar ausgebildet ist, bei welcher ein elektrisch isolierender Puffermaterialbereich auf dem Oberflächenbereich der ersten Kontakteinrichtung mit mindestens einer Ausnehmung ausgebildet ist, bei welcher der Puffermaterialbereich mit oder aus einem fotostrukturierbaren oder fotostrukturierten Fotolack aus einem Polymermaterial ausgebildet ist, bei welcher die Ausnehmung im Puffermaterialbereich jeweils bis auf den Oberflächenbereich der ersten Kontakteinrichtung reichend ausgebildet ist, bei welcher der Testmaterialbereich den Oberflächenbereich der ersten Kontakteinrichtung nur im Bereich der jeweiligen Ausnehmung im Puffermaterialbereich in einem Kontaktbereich der ersten Kontakteinrichtung direkt mechanisch und elektrisch kontaktierend ausgebildet ist und bei welcher der Abgreifbereich der zweiten Kontakteinrichtung zu einem zur jeweiligen Ausnehmung im Puffermaterialbereich und zum jeweiligen Kontaktbereich der ersten Kontakteinrichtung korrespondierenden Kontaktbereich der zweiten Kontakteinrichtung lateral beabstandet im oder auf dem Oberflächenbereich der zweiten Kontakteinrichtung ausgebildet ist.proposed becomes a test arrangement for molecular Components in which a first or lower contact device with a surface area is formed, in which a second or upper contact device with a surface area is formed, in which a test material area as an arrangement a plurality of molecules between the first contact device and the second contact device is formed, wherein the first and the second contact device as first and second electrode in direct electrical contact formed with the test material area, in which an upper Measuring probe device in a Abgreifbereich the second contact device mechanically placed and thereby with the second contact device is formed mechanically and electrically contactable, in which an electrically insulating buffer material area on the surface area the first contact device is formed with at least one recess is where the buffer material area with or from a photoimageable or photostructured photoresist formed from a polymeric material is, in which the recess in the buffer material area respectively down to the surface area the first contact device is formed reaching, in which the test material area the surface area of the first contact device only in the region of the respective recess in the buffer material area in a contact region of the first contact device directly mechanically is formed and electrically contacting and in which the Tapping range of the second contact device to one for each Recess in the buffer material area and the respective contact area the first contact device corresponding contact area the second contact means laterally spaced in or on the surface area the second contact device is formed.
Bei der erfindungsgemäßen Testanordnung für molekulare Bauelemente ist es also unter anderem vorgesehen, dass eine erste oder untere Kontakteinrichtung mit einem Oberflächenbe reich ausgebildet ist, dass eine zweite oder obere Kontakteinrichtung mit einem Oberflächenbereich ausgebildet ist, dass ein Testmaterialbereich als eine Anordnung einer Mehrzahl Moleküle zwischen der ersten Kontakteinrichtung und der zweiten Kontakteinrichtung ausgebildet ist, dass eine obere Messsondeneinrichtung in einem Abgreifbereich der zweiten Kontakteinrichtung mechanisch aufsetzbar und dadurch mit der zweiten Kontakteinrichtung mechanisch und elektrisch kontaktierbar ausgebildet ist, dass ein elektrisch isolierender Puffermaterialbereich auf dem Oberflächenbereich der ersten Kontakteinrichtung mit mindestens einer Ausnehmung ausgebildet ist, dass die Ausnehmung im Puffermaterialbereich jeweils bis auf den Oberflächenbereich der ersten Kontakteinrichtung reichend ausgebildet ist, dass der Testmaterialbereich den Oberflächenbereich der ersten Kontakteinrichtung nur im Bereich der jeweiligen Ausnehmung im Puffermaterialbereich in einem Kontaktbereich der ersten Kontakteinrichtung direkt mechanisch und elektrisch kontaktierend ausgebildet ist und dass der Abgreifbereich der zweiten Kontakteinrichtung zu einem zur jeweiligen Ausnehmung im Puffermaterialbereich und zum jeweiligen Kontaktbereich der ersten Kontakteinrichtung korrespondierenden Kontaktbereich der zweiten Kontakteinrichtung lateral beabstandet ausgebildet ist, insbesondere im oder auf dem Oberflächenbereich der zweiten Kontakteinrichtung.at the test arrangement according to the invention for molecular It is thus provided inter alia that a first or lower contact device is formed rich with a Oberflächenbe, that a second or upper contact device with a surface area is formed such that a test material area as an arrangement a plurality of molecules between the first contact device and the second contact device is formed, that an upper probe device in a Abgreifbereich the second contact device mechanically placed and thereby with the second contact device mechanically and electrically is formed contactable that an electrically insulating Buffer material area on the surface region of the first contact device with at least one recess is formed, that the recess in the buffer material area, except for the surface area the first contact device is designed reaching that the test material area the surface area the first contact device only in the region of the respective recess in the buffer material region in a contact region of the first contact device is formed directly mechanically and electrically contacting and that the tapping range of the second contact device to a to the respective recess in the buffer material area and to the respective Contact area of the first contact device corresponding Contact region of the second contact device laterally spaced is formed, in particular in or on the surface area the second contact device.
Vorgeschlagen wird also eine Testanordnung für molekulare Bauelemente, bei welcher also unter anderem zwischen einer ersten Kontakteinrichtung und einer zweiten Kontakteinrichtung ein Testmaterialbereich als eine Anordnung einer Mehrzahl Moleküle vorgesehen ist. Des Weiteren ist eine Messsondeneinrichtung in einem Abgreifbereich der zweiten Kontakteinrichtung mechanisch und elektrisch kontaktierbar. Zur mechanischen Entlastung ist ein elektrisch isolierender Pufferbereich auf dem Oberflächenbereich der ersten Kontaktein richtung mit einer Ausnehmung so vorgesehen, dass der Abgreifbereich lateral beabstandet ausgebildet ist zum Bereich der Ausnehmung, in welchem allein der Testmaterialbereich zu einem direkten mechanischen und elektrischen Kontakt zwischen der ersten Kontakteinrichtung und der zweiten Kontakteinrichtung führt.proposed So is a test arrangement for molecular components, in which therefore inter alia between a first contact device and a second contact device a test material area is provided as an array of a plurality of molecules is. Furthermore, a probe device is in a tapping range the second contact device mechanically and electrically contacted. For mechanical relief is an electrically insulating buffer area on the surface area the first Kontaktin direction provided with a recess so in that the tapping region is formed laterally spaced apart from Area of the recess, in which alone the test material area to a direct mechanical and electrical contact between the first contact device and the second contact device leads.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Testanordnung ist der Puffermaterialbereich mit oder aus einem fotostrukturierbaren oder fotostrukturierten Fotolack ausgebildet.at a preferred embodiment The test arrangement is the buffer material area with or out of one formed photoimageable or photo-structured photoresist.
Ferner kann es vorgesehen sein, dass der Puffermaterialbereich mit oder aus einem Silizium enthaltenden Fotolack ausgebildet ist, insbesondere mit hohem Siliziumanteil, bevorzugt im Bereich von etwa 3 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-%, weiter bevorzugt im Bereich von etwa 7 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%.Further it can be provided that the buffer material area with or is formed from a silicon-containing photoresist, in particular with high silicon content, preferably in the range of about 3 wt .-% to about 20% by weight, more preferably in the range of about 7% by weight to about 10% by weight.
Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass der Puffermaterialbereich mit oder aus einem CARL-Fotolack ausgebildet ist.alternative or additionally it can be provided that the buffer material area with or is formed from a CARL photoresist.
Ferner ist es möglich, dass der Puffermaterialbereich mit oder aus einem Einlagenfotolack ausgebildet ist.Further Is it possible, that the buffer material area with or from a Einlagenfotolack is trained.
Alternativ dazu kann es vorgesehen sein, dass der Puffermaterialbereich mit oder aus einem Mehrlagenfotolack ausgebildet ist.alternative For this purpose, it may be provided that the buffer material area with or is formed from a multilayer photoresist.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Testanordnung ist es vorgesehen, dass die Unterseite der zweiten Kontakteinrichtung mit einer der Topographie der Anordnung aus dem Puffermaterialbereich und der ersten Kontakteinrichtung und deren Oberflächen vollständig komplementären Topographie ausgebildet ist und unter Berücksichtigung einer Schichtstärke für den Testmaterialbereich in formschlüssiger Art und Weise.According to another preferred embodiment of the test arrangement according to the invention, it is provided that the underside of the second contact device with one of the topography of An order from the buffer material region and the first contact device and their surfaces fully complementary topography is formed and taking into account a layer thickness for the test material area in a positive manner.
Ferner ist es denkbar, dass die Unterseite der zweiten Kontakteinrichtung mit einer Topographie ausgebildet ist, durch welche der Testmaterialbereich mit einem vollständig konformen Verlauf zu der Topographie der Anordnung aus Puffermaterialbereich und erstem Kontaktbereich und deren Oberflächen ausgebildet ist und unter Berücksichtigung einer Schichtstärke für den Testmaterialbereich in formschlüssiger Art und Weise.Further it is conceivable that the underside of the second contact device is formed with a topography through which the test material area with one completely compliant course to the topography of the arrangement of buffer material area and first contact area and their surfaces is formed and under consideration a layer thickness for the Test material area in positive fit Way.
Darüber hinaus ist es möglich, dass der jeweilige Kontaktbereich der ersten Kontakteinrichtung jeweils mit einem an der Unterseite der ersten Kontakteinrichtung hervorstehenden Kontaktelement zum zumindest teilweisen Eingriff in eine jeweils zugeordnete Ausnehmung im Puffermaterialbereich ausgebildet ist und unter Berücksichtigung einer Schichtstärke für den Testmaterialbereich in formschlüssiger Art und Weise.Furthermore Is it possible, that the respective contact region of the first contact device respectively with a projecting at the bottom of the first contact device Contact element for at least partial engagement in each case associated recess is formed in the buffer material area and considering a layer thickness for the Test material area in positive fit Way.
Denkbar ist auch, dass das Kontaktelement der zweiten Kontakteinrichtung jeweils mit einer zur Form einer jeweils zugeordneten Ausnehmung im Puffermaterialbereich komplementären Form ausgebildet ist und unter Berücksichtigung einer Schichtstärke für den Testmaterialbereich in formschlüssiger Art und Weise.Conceivable is also that the contact element of the second contact device each with a shape of a respective associated recess is formed in the buffer material region complementary shape and considering a layer thickness for the Test material area in a positive manner and way.
Alternativ oder zusätzlich ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Monoschicht jeweils als im Wesentlichen selbstorga nisierende Monoschicht bzw. als so genannter self-assembled monolayer ausgebildet ist.alternative or additionally is it inventively provided that the monolayer is in each case as essentially self-organizing Monolayer or designed as a so-called self-assembled monolayer is.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die jeweilige Monoschicht aus im Wesentlichen gleichen Molekülen ausgebildet ist, weil sich dann in besonders geeigneter Art und Weise die Selbstorganisation der Monoschicht und eine stabile Struktur mit kohärenten Eigenschaften einstellt.Especially It is advantageous if the respective monolayer consists essentially same molecules is formed, because then in a particularly suitable way and Monolayer self-assembly and stable structure with coherent properties established.
Vorteilhaft ist insbesondere die Verwendung organischer Moleküle bei der Ausbildung der Monoschichten.Advantageous is in particular the use of organic molecules in the Formation of monolayers.
Zur Realisierung der Monoschichten bietet es sich insbesondere an, dass die Moleküle mit mindestens einer ersten funktionellen Gruppe ausgebildet sind. Diese funktionelle Gruppe ist insbesondere eine Endgruppe. Es kann jedoch auch daran gedacht werden, dass bei im Wesentlichen linear sich erstreckenden Molekülen mehrere funktionelle Gruppen vorgesehen werden, insbesondere neben einer ersten Endgruppe eine zweite Endgruppe, wobei die beiden Endgruppen an den Molekülen oder Endbereichen der Moleküle angeordnet und ausgebildet sind.to Realization of the monolayers, it is particularly appropriate that the molecules are formed with at least a first functional group. This functional group is in particular an end group. It can However, it should also be remembered that at substantially linear extending molecules several functional groups are provided, in particular next to a first end group a second end group, wherein the two end groups at the molecules or end regions of the molecules are arranged and formed.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die funktionelle Gruppe mit der ersten oder unteren Kontakteinrichtung, insbesondere mit einem Oberflächenbereich davon, in Wechselwirkung ausgebildet ist, insbesondere in Form einer chemischen Bindung oder dergleichen. Zusätzlich oder alternativ ist eine entsprechende Wechselwirkung auch mit der zweiten oder oberen Kontakteinrichtung denkbar. Besonders vorteilhaft wäre z. B., dass zwei Endgruppen in einem linearen Molekül vorgesehen sind, wobei jede der Endgruppen jeweils einer der Kontakteinrichtungen zugeordnet ist und mit diesen in Wechselwirkung tritt. Auf diese Art und Weise kann sich eine besonders stabile selbstorganisierende Monoschicht als Testmaterialbereich ausbilden.Especially It is advantageous if the functional group with the first or lower contact device, in particular with a surface area of which is formed in interaction, in particular in the form of a chemical bonding or the like. Additionally or alternatively a corresponding interaction with the second or upper Contact device conceivable. Particularly advantageous would be z. B., that two end groups are provided in a linear molecule, each the end groups each associated with one of the contact devices is and interacts with them. In this way can be a particularly stable self-organizing monolayer form as a test material area.
Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Testanordnung ist es vorgesehen, dass die funktionelle Gruppe als Thiolgruppe oder als SH-Gruppe, als S-Acetylgruppe oder S-COCH3-Gruppe, als Disulfidgruppe oder S-S-Gruppe und/oder als Trisulfidgruppe oder S-S-S-Gruppe ausgebildet ist.In another advantageous development of the test arrangement according to the invention, it is provided that the functional group can be used as thiol group or as SH group, as S-acetyl group or S-COCH 3 group, as disulfide group or SS group and / or as trisulfide group or SSS- Group is trained.
Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Testanordnung ist es vorgesehen, dass die erste oder untere Kontakteinrichtung oder ein Teil davon und/oder die zweite oder obere Kontakteinrichtung oder ein Teil davon mit oder aus mindestens einem Edelmetall ausgebildet ist, insbesondere aus oder mit Gold, Silber und/oder Platin.at another advantageous embodiment of the test arrangement according to the invention it is envisaged that the first or lower contact device or a part thereof and / or the second or upper contact device or a part thereof formed with or from at least one precious metal is, in particular from or with gold, silver and / or platinum.
Diese
und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend
weiter erläutert:
Die
Erfindung betrifft insbesondere eine Testanordnung für molekulare
Bauelemente unter Verwendung des CARL-Verfahrens und ferner insbesondere
eine Testanordnung für
molekulare Bauelemente unter Verwendung siliziumhaltiger Fotolacke.These and other aspects of the present invention are further explained below:
More particularly, the invention relates to a test device for molecular devices using the CARL method, and more particularly to a molecular device test device using silicon-containing photoresists.
Elektronische
Bauelemente auf der Grundlage organischer molekularer Schichten
sind für
eine Vielzahl von Anwendungen von Interesse. Ein Beispiel sind molekulare
Halbleiterspeicher, bei denen die einzelnen Speicherzellen beispielsweise
durch eine selbstorganisierte Monolage (SAM) organischer Moleküle mit entsprechender
elektronischer Funktionalität
realisiert werden. Im Falle eines molekularen Bauelements erfolgt
die elektrische Kontaktierung der elektroaktiven Moleküle durch
zwei elektrisch leitfähige
Elektroden, wobei die beiden Elektroden unterhalb bzw. oberhalb
der molekularen Schicht angeordnet sind, wie schematisch in
Um elektronische Bauelemente, wie zum Beispiel molekulare Speicherzellen, zu testen, das heißt ihre elektronische Funktionalität während oder nach dem Herstellungsprozess zu prüfen, ist es in der Regel notwendig, beide Elektroden gleichzeitig zu kontaktieren. Dies erfolgt im einfachsten Falle durch das Aufsetzen metallischer Messsonden auf die Elektroden. Im Fall der oberen Elektrode kann jedoch die erhebliche mechanische Belastung durch die Messsonde zu einer Zerstörung der molekularen Schicht im Bereich der aufgesetzten Messsonde führen. Erfolgt die Kontaktierung durch die obere Messsonde unmittelbar am Bauelement, das heißt in dem Bereich, in dem sich unterhalb der molekularen Schicht die untere Elektrode befindet, dann führt die Zerstörung der molekularen Schicht unweigerlich zur Zerstörung des Bauelements und einem Kurzschluss zwischen oberer und unterer Elektrode. Eine sichere elektrische Messung ist dann unmöglich.To electronic components, such as For example, to test molecular memory cells, that is, to test their electronic functionality during or after the manufacturing process, it is usually necessary to contact both electrodes simultaneously. This is done in the simplest case by placing metallic probes on the electrodes. In the case of the upper electrode, however, the considerable mechanical load by the measuring probe can lead to a destruction of the molecular layer in the region of the attached measuring probe. If the contacting by the upper measuring probe takes place directly on the component, that is to say in the region in which the lower electrode is located below the molecular layer, the destruction of the molecular layer inevitably leads to the destruction of the component and a short circuit between the upper and lower electrodes. A safe electrical measurement is then impossible.
Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Testanordnung, bei der die molekulare Schicht vor der erheblichen mechanischen Belastung durch herkömmliche Messsonden geschützt wird, ohne dass eine Strukturierung der unteren Elektrode notwendig ist. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Testanordnung ist, dass die Fläche des molekularen Bauelements durch fotolithographische Methoden gezielt eingestellt werden kann.The The present invention describes a test arrangement in which the molecular layer before the considerable mechanical stress through conventional Protected probes is, without structuring of the lower electrode is necessary. Another advantage of the test arrangement according to the invention is that the area of the molecular device targeted by photolithographic methods can be adjusted.
Prinzipiell ist die elektrische Charakterisierung molekularer Schichten mittels Rastersondenmikroskopie möglich. Zum Beispiel kann ein Rastertunnelmikroskop ("scanning tunneling microscope," STM) oder ein Atomkraftmikroskop ("atomic force microscope," AFM) durch Verwendung einer elektrisch leitfähigen Sonde so konfiguriert werden, dass das Gerät elektrische Messungen an molekularen Bauelementen erlaubt. Im Falle der Rastersondenmikroskopie kann die mechanische Belastung der molekularen Schicht extrem gering gehalten werden, so dass eine Beschädigung oder Zerstörung des zu testen den Bauelements in der Regel vermieden werden kann. Allerdings sind der zeitliche und der finanzielle Aufwand bei der Rastersondenmikroskopie extrem hoch, besonders wenn die Rastersondenmikroskopie in Verbindung mit elektrischen Messungen betrieben wird, und demzufolge ist der mögliche Durchsatz an zu testenden Proben extrem gering.in principle is the electrical characterization of molecular layers by means of Scanning probe microscopy possible. For example, a scanning tunneling microscope ("STM") or an atomic force microscope ("atomic force microscope," AFM) by use an electrically conductive Probe can be configured to allow the device to take electrical measurements allowed molecular components. In the case of Scanning Probe Microscopy The mechanical stress of the molecular layer can be extremely low be held so that damage or destruction of the To test the device can usually be avoided. Indeed are the time and cost of scanning probe microscopy extremely high, especially when scanning probe microscopy communicates is operated with electrical measurements, and consequently is the possible Throughput of samples to be tested extremely low.
Bei der Rastersondenmikroskopie ist die Fläche, auf der die molekulare Schicht kontaktiert wird, theoretisch durch den Querschnitt an der Spitze der Rastersonde vorgegeben. Dies hat zwar generell den Vorteil, dass extrem kleine Flächen (zum Beispiel wenige Quadratnanometer) kontaktiert und elektrisch charakterisiert werden können. Allerdings ist eine gezielte Einstellung verschiedener Kontaktflächen schwierig oder unmöglich. Für den Test der elektrischen Funktionalität molekularer Bauelemente ist es aber in der Regel erforderlich oder wünschenswert, die elektrischen Eigenschaften der Zellen als Funktion der Kontaktfläche zu untersuchen.at scanning probe microscopy is the area on which the molecular Layer is contacted, theoretically by the cross section at the Tip of the scanning probe given. Although this generally has the advantage that extremely small areas (For example, a few square nanometers) contacted and electrically characterized can be. However, a targeted adjustment of different contact surfaces is difficult or impossible. For the Test of the electrical functionality of molecular devices is but it is usually required or desirable to use the electrical To investigate properties of the cells as a function of the contact surface.
Die Alternative zur Rastersondenmikroskopie ist die Verwendung herkömmlicher metallischer Messsonden, wie sie zum Beispiel beim Test gewöhnlicher Silizium-Transistoren verwendet werden. Zu diesem Zweck werden Metallnadeln, an denen die Messkabel angeschlossen sind, mechanisch abgesenkt und auf die zu kontaktierenden Elektroden aufgesetzt. In diesem Fall ist jedoch die mechanische Belastung der Elektroden relativ hoch und kann im Falle des Tests an molekularen Schichten leicht zu deren Zerstörung führen. Erfolgt die Kontaktierung unmittelbar am Bauelement, das heißt im Bereich der unteren Elektrode, dann führt die Zerstörung der molekularen Schicht unweigerlich zu einem Kurzschluss zwischen den Elektroden und zur Zerstörung der Speicherzelle.The An alternative to scanning probe microscopy is the use of conventional metallic probes, as they are more common in the test, for example Silicon transistors are used. For this purpose, metal needles, where the measuring cables are connected, lowered mechanically and placed on the electrodes to be contacted. In this Case, however, the mechanical stress on the electrodes is relative high and can easily in case of testing on molecular layers to their destruction to lead. If the contacting takes place directly on the component, that is in the area the lower electrode, then leads the destruction The molecular layer inevitably leads to a short between the electrodes and for destruction the memory cell.
Grundsätzlich kann
eine Beschädigung
molekularer Schichten bei der Verwendung herkömmlicher metallischer Messsonden
ver mieden werden, wenn die untere Elektrode strukturiert wird, wie
schematisch in
Durch
Strukturierung der unteren Elektrode gemäß
Ein
Nachteil dieser Anordnung ist die Notwendigkeit, die untere Elektrode
zu strukturieren. Eine Strukturierung der unteren Elektrode ist
in vielen Fällen
zwar prinzipiell möglich,
jedoch sehr aufwendig, weshalb es gerade für Testzwecke in der Regel wünschenswert
ist, wenn eine Strukturierung der unteren Elektrode vermieden werden
kann. Ein weiterer Nachteil der in
Bei
der erfindungsgemäßen Testanordnung wird
die molekulare Schicht vor der mechanischen Belastung durch die
Messsonden durch eine inerte, elektrisch isolierende Pufferschicht
geschützt.
Die Pufferschicht wird auf der unteren Elektrode abgeschieden und
fotolithografisch strukturiert, wodurch das aktive Gebiet des molekularen
Bauelements definiert wird. Nach der Definition der Pufferschicht
und einer eventuell notwendigen Reinigung des entstandenen Kontaktloches
wird die molekulare Schicht abgeschieden, gefolgt von der Abscheidung
der oberen Elektrode (siehe
Eine wichtige Anforderung an die Pufferschicht ist deren chemische und mechanische Stabilität gegenüber organischen Lösungsmitteln und gegenüber Sauerstoffplasmaätzschritten. Diese Anforderung ergibt sich aus der Tatsache, dass in vielen Fällen die Oberfläche der unteren Elektrode nach der Prozessierung der Pufferschicht gereinigt werden muss, um die Abscheidung der molekularen Schicht vorzubereiten, da die Ausbildung qualitativ hochwertiger molekularer Schichten in der Regel eine hinreichend reine Oberfläche der unteren Elektrode voraussetzt.A important requirement for the buffer layer is its chemical and mechanical stability across from organic solvents and opposite Sauerstoffplasmaätzschritten. This requirement stems from the fact that in many cases the surface the lower electrode cleaned after processing the buffer layer must be prepared to prepare the deposition of the molecular layer, since the formation of high quality molecular layers usually requires a sufficiently pure surface of the lower electrode.
Prinzipiell
ist die Realisierung molekularer Testanordnungen gemäß
Statt einer anorganischen Pufferschicht kann bei der erfindungsgemäßen Testanordnung insbesondere ein fotostrukturierbarer Fotolack zum Einsatz kommen.Instead of an inorganic buffer layer can in the test arrangement according to the invention in particular, a photo-structurable photoresist be used.
Der Fotolack wird z. B. durch Aufschleudern auf das Substrat appliziert und je nach gewünschter Größe des Kontaktloches entweder mit ultraviolettem Licht (Wellenlänge zum Beispiel 365 nm, minimale Kontaktlochgröße etwa 1 μm), mit tiefem ultraviolettem Licht (Wellenlänge zum Beispiel 248 nm, minimale Kontaktlochgröße etwa 0.3 μm) oder mit Elektronenstrahlen (minimale Kontaktlochgröße etwa 10 nm) belichtet.Of the Photoresist is z. B. applied by spin coating on the substrate and depending on the desired size of the contact hole either with ultraviolet light (wavelength for example 365 nm, minimum contact hole size approximately 1 μm), with deep ultraviolet light (wavelength for example 248 nm, minimum Contact hole size about 0.3 μm) or with electron beams (minimum contact hole size approximately 10 nm).
Als
Fotolacke können
dabei insbesondere die so genannten CARL-Fotolacke verwendet werden
(CARL: "chemical
amplification of resist lines," siehe
z. B.
Alternativ oder zusätzlich können als Fotolacke auch alle siliziumhaltigen Ein- und Mehrlagenfotolacke verwendet werden. Bevorzugt wird ein Fotolack mit hohem Siliziumanteil verwendet (z. B. mit einem Fotolackpolymer basierend auf Polysiloxanderivaten).alternative or additionally can as photoresists also all silicon-containing single and multilayer photoresists be used. A photoresist with a high silicon content is preferred used (eg, with a photoresist polymer based on polysiloxane derivatives).
Nach der Belichtung bei der entsprechenden Wellenlänge und dem gegebenenfalls notwendigen nachfolgenden Heizschritt ("post exposure bake," PEB) wird das Substrat in ein basisches Entwicklerbad getaucht; dabei werden die im CARL-Lack belichteten Gebiete gelöst und so die gewünschten Kontaktlöcher geöffnet.To the exposure at the appropriate wavelength and optionally necessary subsequent heating step ("post-exposure bake," PEB), the substrate is in a basic Developer bath dipped; while the exposed in CARL paint Areas solved and so the desired contact holes open.
Weiterverarbeitung bei CARL-FotolackenFurther processing of CARL photoresists
Nach der Entwicklung des CARL-Fotolacks wird das Substrat mit der reaktiven CARL-Silylierungslösung behandelt. Dabei handelt es sich in der Regel um Bis-amino-alkyl-Siloxane, die zum Beispiel in Isopropanol oder Hexanol gelöst werden; diese Lösungen sind als kommerzielle CARL-Silylierungsreagenzen bekannt und zum Beispiel in den oben genannten Patenten beschrieben.To The development of the CARL photoresist becomes the substrate with the reactive CARL-silylation treated. These are usually bis-amino-alkyl-siloxanes, which are dissolved, for example, in isopropanol or hexanol; these solutions are known as commercial CARL silylation reagents and, for example described in the above patents.
Die Behandlung mit der reaktiven CARL-Silylierungslösung beeinflusst den auf dem Substrat befindlichen CARL-Fotolack in zweifacher Form:
- 1) In den Fotolack wird Silizium durch eine Quervernetzungsreaktion chemisch fest eingebunden. Der Lack erhält in Abhängigkeit von der Silylierdauer, das heißt in Abhängigkeit von der zeitlichen Dauer des durchgeführten Silyierungsschritts, einen mit steigender Reaktionszeit größer werdenden Silicon-artigen Charakter. Damit erhöht sich gleichzeitig die Stabilität gegenüber Lösungsmitteln.
- 2) Durch den Einbau des Siliziums verändert sich der Fotolack auch in seiner Geometrie: Er weitet sich lateral aus, das heißt das erzeugte Kontaktloch wird – ebenfalls abhängig von der Silylierzeit – kontrolliert immer weiter verkleinert. Diese geometrische Verkleinerung ist in sehr weiten Bereichen linear von der Silylierdauer abhängig und somit gut kontrollierbar.
- 1) Silicon is firmly bound to the photoresist by a cross-linking reaction. Depending on the duration of silylation, that is, depending on the time duration of the silylation step carried out, the varnish acquires an increasing silicone-like character with increasing reaction time. This simultaneously increases the stability to solvents.
- 2) As a result of the incorporation of silicon, the photoresist also changes in its geometry: it expands laterally, meaning that the generated contact hole is continuously reduced in size, also depending on the silylation time. This geometric reduction is linearly dependent on the Silylierdauer in very wide ranges and thus easily controlled.
Dank der hervorragenden Stabilität des CARL-Fotolacks nach der Silylierung erlaubt die erfindungsgemäße Pufferschicht die gezielte Reinigung der Kontaktlöcher (z. B. durch Verwendung aggressiver organischer Lösungsmittel oder durch Plasmaätzen) und die nachfolgende Abscheidung molekularer Schichten aus verschiedenen organischen Lösungen, ohne dass die Pufferschicht beschädigt wird.thanks excellent stability of the CARL photoresist after silylation allows the buffer layer according to the invention the targeted cleaning of the contact holes (eg by using aggressive organic solvent or by plasma etching) and the subsequent deposition of molecular layers from different ones organic solutions, without damaging the buffer layer.
Weiterverarbeitung bei siliziumhaltigem FotolackFurther processing with silicon-containing photoresist
Nach der Entwicklung wird das Substrat kurz einem Sauerstoff-Plasma ausgesetzt werden, was zu einer kontrollierten Oxidation des Siliziums im Bereich der Lackoberfläche führt. Ein hoher Siliziumgehalt in der Fotolackmatrix ist dabei besonders vorteilhaft. Als Ergebnis bildet sich auf der Oberfläche eine wenige Nanometer dicke Siliziumoxidschicht, die eine erhöhte chemische und mechanische Stabilität der Pufferschicht, zum Beispiel gegenüber organischen Lösungsmitteln in nachfolgenden nasschemischen Prozessen oder gegenüber weiteren Plasmaätzschritten gewährleistet.To During development, the substrate is briefly exposed to an oxygen plasma become, leading to a controlled oxidation of the silicon in the range the paint surface leads. A high silicon content in the photoresist matrix is particular advantageous. As a result, a few forms on the surface Nanometer-thick silicon oxide layer containing an increased chemical and mechanical stability of the Buffer layer, for example against organic solvents in subsequent wet-chemical processes or over others plasma etching steps guaranteed.
Dank der hervorragenden Stabilität des siliziumhaltigen Lacks erlaubt die erfindungsgemäße Pufferschicht die gezielte Reinigung der Kontaktlöcher (z. B. durch Verwendung aggressiver organischer Lösungsmittel oder durch Plasmaätzen) und die nachfolgende Abscheidung molekularer Schichten aus verschiedenen organischen Lösungen, ohne dass die Pufferschicht beschädigt wirdthanks excellent stability of the silicon-containing paint allows the buffer layer according to the invention the targeted cleaning of the contact holes (eg by using aggressive organic solvent or by plasma etching) and the subsequent deposition of molecular layers from different ones organic solutions, without damaging the buffer layer
Eine Kernidee der Erfindung ist die Verwendung eines fotostrukturierbaren Polymers als Pufferschicht für die Herstellung von Testanordnungen zur sicheren elektrischen Charakterisierung molekularer Bauelemente. Die erfindungsgemäße Pufferschicht ist fotolithographisch strukturierbar und stabil gegenüber organischen Lösungsmitteln und Plasma reinigungsprozessen. Die Fläche des molekularen Bauelements wird durch die Größe des Kontaktloches (also allein durch den Belichtungsvorgang) eindeutig und reproduzierbar definiert.A The core idea of the invention is the use of a photo-structurable Polymer as a buffer layer for the production of test arrangements for safe electrical characterization molecular devices. The buffer layer according to the invention is photolithographic structurable and stable organic solvents and plasma cleaning processes. The area of the molecular device is determined by the size of the contact hole (ie only by the exposure process) clearly and reproducibly Are defined.
Ausführungsform unter Verwendung von CARL-FotolackenEmbodiment using from CARL photoresists
Abscheidung der unteren Elektrode:Deposition of the lower electrode:
Auf einem gereinigten Glassubstrat wird als untere Elektrode mittels thermischen Verdampfens zunächst eine 10 nm dicke Schicht Aluminium als Haftvermittler gefolgt von einer 20 nm dicken Schicht Gold abgeschieden. Um die Haftung des CARL-Fotolacks auf der Goldoberfläche zu verbessern, erfolgt gegebenenfalls die Abscheidung eines molekularen Haftvermittlers.On a cleaned glass substrate is used as the lower electrode thermal evaporation first a 10 nm thick layer of aluminum as adhesion promoter followed by deposited a 20 nm thick layer of gold. To the liability of CARL photoresist on the gold surface to improve, if necessary, the deposition of a molecular coupling agent takes place.
Belackung des Substrates:Lacquering of the substrate:
Ein CARL-Fotolack wird durch Aufschleudern bei 2000 Umdrehungen pro Minute für 20 Sekunden als Lackschicht auf das Substrat aufgebracht. Anschließendes Erhitzen auf 140°C für 60 Sekunden lässt das Lösungsmittel verdampfen; es resultiert eine feste Fotolackschicht.One CARL photoresist is spin-coated at 2000 rpm Minute for Applied as a lacquer layer on the substrate for 20 seconds. Subsequent heating to 140 ° C for 60 seconds lets that go solvent evaporate; This results in a solid photoresist layer.
Strukturierung mittels Elektronenstrahllithographie:Structuring by electron beam lithography:
Auf das belackte Substrat werden unter Verwendung eines Elektronenstrahls mit einer Energie von 40 keV und einer Dosis von 10 μC/cm2 die Kontaktlöcher geschrieben, zum Beispiel mit Abmessungen von 100 bis 400 nm Durchmesser. Danach wird das Substrat für 60 Sekunden auf 140°C erhitzt ("post exposure bake"). Im folgenden Entwicklungsschritt werden die polaren Polymerketten bzw. Polymerfragmente durch den wässrigen, alkalischen Entwickler herausgelöst. Dazu wird das belichtete Substrat durch Tauchentwicklung in einer Glasschale mit einem Entwickler auf Tetramethylammoniumhydroxidbasis behandelt. Die Entwicklungszeit beträgt 60 Sekunden. Anschließend wird das Substrat 20 Sekunden lang mit Wasser gespült und mit Stickstoff trocken geblasen.The contact holes are written on the coated substrate using an electron beam with an energy of 40 keV and a dose of 10 μC / cm 2 , for example with dimensions of 100 to 400 nm diameter. Thereafter, the substrate is heated to 140 ° C for 60 seconds ("post-exposure bake"). In the following development step, the polar polymer chains or polymer fragments are dissolved out by the aqueous, alkaline developer. For this purpose, the exposed substrate is treated by immersion in a glass dish with a tetramethylammonium hydroxide based developer. The development time is 60 seconds. The substrate is then rinsed with water for 20 seconds and blown dry with nitrogen.
CARL-Silylierung des Fotolackes:CARL silylation of the photoresist:
Das Substrat wird in einem Tauchprozess 60 Sekunden lang mit einer Reaktionslösung bestehend aus 2 Gewichtsprozent Diaminopropyl(oligosiloxan) und 98 Gewichtsprozent Hexanol, behandelt. Anschließend wird das Substrat 20 Sekunden lang mit Isopropanol gespült und anschließend mit Stickstoff trocken geblasen. Während dieses Silylierungsschrittes wird in die obere Fotolackschicht eine große Menge Silizium chemisch stabil eingebaut, die dem Lack gegenüber Folgeprozessen eine sehr hohe Stabilität verleiht.The Substrate is immersed in a dipping process for 60 seconds with a reaction solution consisting of 2 weight percent diaminopropyl (oligosiloxane) and 98 weight percent Hexanol, treated. Subsequently The substrate is rinsed for 20 seconds with isopropanol and then with Nitrogen blown dry. While This silylation step becomes an upper photoresist layer size Amount of silicon chemically stable, which the paint over subsequent processes gives a very high stability.
Erzeugung der molekularen Schicht und der oberen Elektrode:Generation of the molecular layer and the upper electrode:
Anschließend wird das Substrat mit einem kurzen Sauerstoffplasmaschritt, in einem Lösungsmittelbad und gegebenenfalls in einem UV-Ozon-Reaktor gereinigt, um die Goldoberfläche für die Abscheidung der elektroaktiven Thiole zu präparieren. Letztere werden sofort im Anschluss an die Reinigung der Goldoberfläche aus einer Lösung aufgebracht, so dass es durch spontane Ausbildung von Gold-Schwefel-Bindungen zur Bildung einer selbstorganisierten Monolage im Bereich der Kontaktlöcher kommt. Abschließend werden die oberen Elektroden durch Abscheidung einer 10 nm dicken Schicht Gold erzeugt.Subsequently, will the substrate with a short oxygen plasma step, in one Solvent bath and optionally in a UV-ozone reactor to remove the gold surface for deposition to prepare the electroactive thiols. Latter Immediately after cleaning the gold surface a solution Applied so that it through spontaneous formation of gold-sulfur bonds to form a self-assembled monolayer in the contact holes comes. Finally For example, the top electrodes are made to be 10 nm thick by deposition Layer of gold produced.
Ausführungsform unter Verwendung von siliziumhaltigem Fotolackembodiment using silicon-containing photoresist
Abscheidung der unteren Elektrode: Deposition of the lower electrode:
Auf einem gereinigten Glassubstrat wird als untere Elektrode mittels thermischen Verdampfens zunächst eine 10 nm dicke Schicht Aluminium als Haftvermittler gefolgt von einer 20 nm dicken Schicht Gold abgeschieden. Um die Haftung des siliziumhaltigen Fotolacks auf der Goldoberfläche zu verbessern, erfolgt gegebenenfalls die Abscheidung eines molekularen Haftvermittlers.On a cleaned glass substrate is used as the lower electrode thermal evaporation first a 10 nm thick layer of aluminum as adhesion promoter followed by deposited a 20 nm thick layer of gold. To the liability of Silicon-containing photoresist on the gold surface to improve takes place optionally the deposition of a molecular adhesion promoter.
Belackung des Substrates:Lacquering of the substrate:
Ein siliziumhaltiger Fotolack, der auch Bilayer oder bimolekulare Schichten bildet, wird durch Aufschleudern bei 2000 Umdrehungen pro Minute für 20 Sekunden als Lackschicht auf das Substrat aufgebracht: Anschließendes Erhitzen auf 130°C für 60 Sekunden lässt das Lösungsmittel verdampfen. Es resultiert eine feste Fotolackschicht mit einer Schichtdicke von etwa 130 nm.One silicon-containing photoresist, which also includes bilayer or bimolecular layers is formed by spin coating at 2000 revolutions per minute for 20 seconds applied as a lacquer layer on the substrate: then heating to 130 ° C for 60 seconds lets that go solvent evaporate. The result is a solid photoresist layer with a layer thickness of about 130 nm.
Strukturierung mittels Elektronenstrahllithographie:Structuring by electron beam lithography:
Auf das belackte Substrat werden unter Verwendung eines Elektronenstrahls mit einer Energie von 40 keV und einer Dosis von 10 μC/cm2 die Kontaktlöcher geschrieben, zum Beispiel mit Abmessungen von 100 bis 400 nm Durchmesser. Danach wird das Substrat für 60 Sekunden auf 140°C erhitzt ("post exposure bake"). Im folgenden Entwicklungsschritt werden die polaren Polymerketten bzw. Polymerfragmente durch den wässrigen, alkalischen Entwickler herausgelöst. Dazu wird das belichtete Substrat durch Tauchentwicklung in einer Glasschale mit einem Entwickler auf Tetramethylammoniumhydroxidbasis behandelt. Die Entwicklungszeit beträgt 60 Sekunden. Anschließend wird das Substrat 20 Sekunden lang mit Wasser gespült und mit Stickstoff trocken geblasen.The contact holes are written on the coated substrate using an electron beam with an energy of 40 keV and a dose of 10 μC / cm 2 , for example with dimensions of 100 to 400 nm diameter. Thereafter, the substrate is heated to 140 ° C for 60 seconds ("post-exposure bake"). In the following development step, the polar polymer chains or polymer fragments are dissolved out by the aqueous, alkaline developer. For this purpose, the exposed substrate is treated by immersion in a glass dish with a tetramethylammonium hydroxide based developer. The development time is 60 seconds. The substrate is then rinsed with water for 20 seconds and blown dry with nitrogen.
Oberflächenmodifikation mittels Sauerstoffplasma:surface modification by means of oxygen plasma:
Nach der Entwicklung wird das Substrat kurz einem Sauerstoff-Plasma ausgesetzt werden, was zu einer kontrollierten Oxidation des Siliziums im Bereich der Lackoberfläche führt. Als Ergebnis bildet sich auf der Oberfläche eine wenige Nanometer dicke Siliziumoxidschicht.To During development, the substrate is briefly exposed to an oxygen plasma become, leading to a controlled oxidation of the silicon in the range the paint surface leads. As a result, a few nanometers thick forms on the surface Silicon oxide layer.
Erzeugung der molekularen Schicht und der oberen Elektrode:Generation of the molecular layer and the upper electrode:
Anschließend wird das Substrat in einem Lösungsmittelbad und gegebenenfalls in einem UV-Ozon-Reaktor gereinigt, um die Goldoberfläche für die Abscheidung der elektroaktiven Thiole zu präparieren. Letztere werden sofort im Anschluss an die Reinigung der Goldoberfläche aus einer Lösung aufgebracht, so dass es durch spontane Ausbildung von Goldschwefelbindungen zur Bildung einer selbstorganisierten Monolage im Bereich der Kontaktlöcher kommt. Abschließend werden die oberen Elektroden durch Abscheidung einer 10 nm dicken Schicht Gold erzeugt.Subsequently, will the substrate in a solvent bath and optionally in a UV-ozone reactor to remove the gold surface for deposition to prepare the electroactive thiols. The latter are immediately after the cleaning of the gold surface a solution applied, so it by spontaneous formation of gold sulfur bonds to form a self-assembled monolayer in the contact holes comes. Finally For example, the top electrodes are made to be 10 nm thick by deposition Layer of gold produced.
Diese und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren erläutert, welche exemplarisch Ausführungsformen der Erfindung zeigen:These and further aspects of the present invention will be discussed below with the attached Figures explained, which exemplary embodiments of the invention show:
Nachfolgend werden strukturell und/oder funktionell ähnliche oder äquivalente Strukturen oder Verfahrensschritte mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall ihres Auftretens wird eine Detailbeschreibung der strukturellen Elemente oder Verfahrensschritte wiederholt.following become structurally and / or functionally similar or equivalent Structures or method steps denoted by the same reference numerals. Not in every case of their appearance is a detailed description the structural elements or process steps repeated.
Die
Auf
einem vorgesehen Substrat
Um
die elektrischen Eigenschaften des dem Testmaterialbereich
Im
Betrieb muss nun zur Kontaktierung, insbesondere der ersten Messsondeneinrichtung
Bei
der Ausführungsform
der
Die
Ausführungsform
der
Die
Testanordnung
Eine
Vermittlung des elektrischen Kontakts zwischen der ersten oder unteren
Kontakteinrichtung
Erfindungsgemäß ist der
Abgreifbereich
In
Bei
der in
- 1010
- Testanordnung für molekulare Bauelemente gemäß der vorliegenden Erfindungtest arrangement for molecular Components according to the present invention
- 10'10 '
- Testanordnung für molekulare Bauelemente aus dem Stand der Techniktest arrangement for molecular Components of the prior art
- 1414
- erste oder untere Kontakteinrichtung, erster oder unterer Kontaktfirst or lower contact device, first or lower contact
- 14a14a
- Oberflächenbereichsurface area
- 14A14A
- AbgreifbereichAbgreifbereich
- 14K14K
- Kontaktbereichcontact area
- 1616
- TestmaterialbereichTest material area
- 16a16a
- Oberflächenbereichsurface area
- 16'16 '
- Anordnung von Molekülenarrangement of molecules
- 16-116-1
- Molekülmolecule
- 16-216-2
- erste oder untere Endgruppe, erste oder untere funktionelle Gruppefirst or lower end group, first or lower functional group
- 16-316-3
-
linearer
Bereich des Moleküls
16-1 linear region of the molecule16-1 - 16-416-4
- zweite oder obere Endgruppe, zweite oder obere funktionelle Gruppesecond or upper end group, second or upper functional group
- 16-516-5
- Monoschicht, MonolageMonolayer monolayer
- 1818
- zweite oder obere Kontakteinrichtung, zweiter oder oberer Kontaktsecond or upper contactor, second or upper contact
- 18a18a
- Oberflächenbereichsurface area
- 18b18b
- Unterseitebottom
- 18A18A
- AbgreifbereichAbgreifbereich
- 18E18E
- Kontaktelementcontact element
- 18K18K
- Substratsubstratum
- 2020
- Substratsubstratum
- 20a20a
- Oberflächenbereichsurface area
- 3030
- erste Messsondefirst probe
- 3232
- zweite Messsondesecond probe
- 5050
- Messkreismeasuring circuit
- 5252
- Messeinrichtungmeasuring device
- 5454
- StromversorgungseinrichtungPower supply means
- XX
- Abstanddistance
Claims (16)
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| DE102004040504A1 (en) | 2006-03-02 |
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Owner name: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE |
|
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
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