Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Evaluation of CMP Processes for Spintronic Devices
KTH, School of Electrical Engineering and Computer Science (EECS).
2018 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

During the last 20 years every other year according to Moore the complementary metal oxide semiconductor (CMOS) devices had been shrunk down to half the size. Recently, however, this "happy shrinking" had faced a serious deceleration due to the complexity in the process optimization of the next steps. In order to be able to continue pushing down Moore’s law, many different researches had started, one of the most promising ones is the field of Spintronics. It is a field of science which focuses on exploring the properties of materials in which spin-polarized currents play a key role, as well as developing devices and materials for advanced nano-electronic applications [1].Between many of the spintronics devices, spin-valves are flexible enough to be used from memories (magnetoresistive random access memory MRAM) to latches (flip-flop) to microwave oscillator applications. An insulator is needed to surround them both for electrical and for mechanical stability purposes. The material chosen is SiO2, which is conformally deposited all over the wafer. The aim of this project is a chemical mechanical polishing (CMP) planarization of this silicon dioxide layer in order to reach the tip of spin-valves and have a contact hole at the top.The possibility of opening contact holes just by a single CMP process all across the wafer, without any need for an alignment step, it is becoming more and more attractive. In fact, this alignment can be a serious challenge since a spin-valve is on the order of 50x100 nm2 and it is becoming more andmore critical even in standard CMOS production as smaller and smaller features sizes are patterned. The process developed during the thesis work resulted in a 5 % non-uniformity for up to 100 s runs and a degree of planarization of 93 % step residue for a 100 s run. Dummy spin-valves had been patterned using nickel as the only material, and a 0.60 µm resolution was achieved by exposing with a stepper and etching with an ion beam etching (IBE) technique. To get the precision required in spintronic devices, further development is necessary together with finer pad and slurry for CMPprocess.

Abstract [sv]

Vartanat år de senaste tjugo åren har komplement2ar metall-oxid-halvledarkomponenter (CMOS) skalat ned till halva sin storlek enligt Moores lag. Denna ”lyckliga” skalning har bromsat in grund av den ökandekomplexiteten i process optimering. Många nya forskningsområde utforskas för att kunna förlänga Moores lag, och ett av dem mest lovande fälten är spinntronik. Detta forskingngsfält studerar egenskaper hos material där spinnpoläriserad ström har en nyckelroll och utvecklar komponenter och material för avancerade nanoelektronikapplikationer.

Bland de många spinntronikkomponenterna är spinnventilen mångsidig nog för att kunna användas både som bistabil vippa och i oscillatortillämpningar. Processen som har utvacklats kan vara användbar för att kunna få en plan och slät yta för att kunna placera komponenter på och för att kunna öppna kontakthål med endast ett steg av kemisk-mekanisk polering över en hel skiva utan att behöva att passningssteg. Att få bra passning kan vara en utmening för spinnventiler, som har enstorlekt på 50x100 nm2, och det blir mer och mer kritiskt även för standar CMOS produktion närdess möster blir mindare och mindare.

Målet för detta project var att planarisera en kiseldioxidfilm för att kunna nå toppen på en spinnventil och öppna ett kontakthål till toppen. CMP användes för attnå detta mål, med det uppnåda resultatet av htt ha 5 % icke-uniformitetet och en palnariseringsgrad på 93 % efter 100 sekunders polering. Modellspinnventiler med en upplösning på 0.60 µm gjordes i nickel som mönstrades med stepperfotolitografi ochetsades med jonstråleets. Ytterligare utvecklig med en finare poleringsdyna och slurry är nödvändegt för att nå den procision som krävs för spinntronikkomponenter.

Place, publisher, year, edition, pages
2018. , p. 53
Series
TRITA-EECS-EX ; 2018:420
Keywords [en]
spintronics, spin electronics, chemical mechanical planarization
Keywords [sv]
spinntronik, spinnelektronik, kemisk-mekanisk polering
National Category
Nano Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-254337OAI: oai:DiVA.org:kth-254337DiVA, id: diva2:1330838
Subject / course
Engineering Physics
Educational program
Master of Science - Nanotechnology
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-06-26 Created: 2019-06-26 Last updated: 2019-06-26Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

By organisation
School of Electrical Engineering and Computer Science (EECS)
Nano Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 67 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf