I.1 Equazione di Tunneling...2

Ai miei genitori con affetto

INDICE

CAPITOLO I: ELEMENTI DI ELETTRONICA A SINGOLO ELETTRONE

I Formula Generale per l’Effetto Tunnel

I.1 Equazione di Tunneling...2

I.2 Relazione Corrente-Tensione...4

I.3 Barriera rettangolare...8

I.3.1 Basse Tensioni...9

I.3.2 Tensioni Intermedie...10

I.3.3 Tensioni Alte...10

I.3.4 Resistività di Tunneling...12

I.4 Dipendenza dalla Temperatura...13

Bibliografia...14

II Giunzione Tunnel Singola II.1 Visione globale e locale...15

II.2 Teoria della Singola Giunzione...18

II.2.1 Descrizione dell’Ambiente...18

II.2.2 Frequenza di Tunneling...19

II.2.3 Caratteristica Tensione-Corrente...21

Bibliografia...22

III Doppia Giunzione Tunnel

III.1 Analisi intuitiva del comportamento del Sistema...23

III.2 Frequenze di Tunneling...26

III.2.1 Ambiente di Bassa Impedenza...27

III.2.2 Ambiente di Alta Impedenza...29

III.3 Caratteristica Tensione-Corrente...31

Bibliografia...34

CAPITOLO II: ATTACCO IONICO IN PLASMA I Il Plasma I.1 Fisica dei Plasmi RF...37

I.2 Circuito Equivalente...40

II Attacco ionico II.1 Resa di Sputtering...43

II.2 Selettività...44

II.3 Profili di Attacco...44

II.3.1 Faceting...45

II.3.2 Trenching...45

II.3.3 Rideposizione...46

III Caratterizzazione dell’Attacco Ionico in Plasma III.1 Sistema per la Litografia a Fascio di Elettroni...49

III.2 Passi di Processo...52

III.2.1 Preparazione dei Campioni...52

III.2.2 Litografia a Fascio di Elettroni...52

III.2.3 Evaporazione e lift-off...54

III.2.4 Attacco Ionico in Plasma...55

III.2.5 Attacco dell’Al e Misura degli Spessori...57

III.2.6 Riepilogo del Processo...57

III.3 Ripetibilità e Precisione dell’Evaporazione Termica...60

III.4 Conclusioni sull’Attacco Ionico...61

III.4.1 Spessori Ottenuti...63

III.4.2 Selettività...63

Bibliografia...68

CAPITOLO III: ATTACCO ANISOTROPO IN KOH I Relazioni geometriche tra i piani cristallini nel Si   ¹¹⁰ ...70

II L’Idrossido di Potassio II.1 Meccanismo di Reazione...72

II.2 Anisotropia...76

II.3 Attacco in KOH di Wafer (110)...77

II.4 Mascheramento...78

II Caratterizzazione dell’Attacco in KOH III.1 Passi di Processo...81

III.1.1 Preparazione dei Campioni...81

III.1.2 Taglio dei Campioni...81

III.1.3 Litografia...82

III.1.4 Attacco dell’Ossido...84

III.1.5 Attacco in KOH...85

III.1.6 Allineamento...87

III.1.7 Misura degli Spessori...88

III.1.8 Riepilogo del Processo...90

III.2 Dipendenza dalla Temperatura...92

III.2.1 Attacco in KOH  H O IPA

 ...92

III.2.2 Attacco in KOH  H O

...93

III.2.3 Conclusioni...94

III.3 Influenza di Composizione e Concentrazione...96

III.3.1 Determinazione di f([KOH])...97

III.3.2 Fitting dell’Equazione di Seidel...99

III.4 Rugosità superficiale...101

Bibliografia...103

CAPITOLO IV: REALIZZAZIONE DELLA DOPPIA GIUNZIONE TUNNEL I Tecniche di Realizzazione I.1 Metodo dell’Evaporazione Ombra...104

I.2 Processo Self Aligned in Line (SAIL)...106

I.3 Processo Step Edge Cut Off (SECO)...109

Bibliografia...113

II Il Processo Dry II.1 Realizzazione del dispositivo di test...115

II.2 Caratterizzazione della Giunzione Tunnel...125

II.3 Conclusioni...129

III Il Processo Wet III.1 Realizzazione della Doppia Giunzione Tunnel...131

III.2 Conclusioni sul Processo Wet...138

III.2.1 Riduzione della Larghezza dello Scavo...139

III.2.2 Riduzione della Larghezza di Al...139