Нанолитография на основе АСМ

124 
нижнего угла к правому верхнему углу в течение 100 мс, для каждой линии. 
Видно, что глубина остается постоянной (2 нм), ширина линии увеличивается. 
Рис. 2.21. АСМ - изображение поверхности пластины арсенида галлия с линиями 
механической модификации (площадь сканирования 
2
3 3
мкм

)[6] 
Локальное анодное окисление
. Предпочтительно используется АСМ с 
проводящим зондом, чем СТМ., т.к. дает большую толщину окисла и 
одновременно диагностирует его диэлектрическую поверхность. Процесс 
локального анодного окисления применяется для модификации поверхности 
металлов 


,
,
Ti Ta Al
, полупроводников 


,
,
Si GaAs
и полупроводниковых 
гетероструктур, для изготовления активных элементов наноэлектроники. 
Принципиальная схема метода анодного окисления представлена на рис. 2.22. 
 
Рис. 2.22. Принципиальная схема метода локального анодного окисления: 1-соединяющий 
мениск, 2-зонд, 3- слой естественного окисла, 4-анодный окисел. [6] 
Процесс проводят в обычных атмосферных условиях, без погружения 
системы «зонд-подложка» в жидкость. Во влажной атмосфере на поверхностях 
зонда и подложки всегда имеется несколько монослоев адсорбированной воды. 
На рис. 2.22 показано, что монослои образуют соединяющий мениск 1 при 
сближении. Зонд 2 имеет отрицательный потенциал 
10
B
относительно 
подложки из анодоокисляемого материала. При наличии тока между 
металлическим 
Ме 
зондом и полупроводниковой 
Si
подложкой протекают 
электрохимические реакции анодирования подложки 
2
2
2
x
Me
xH O
MeO
xH
xe






, 
и реакция окисления кремния 

125 
2
4
2
2
Si
h
OH
SiO
H






, 
где 
e

- электроны, 
h

- дырки. 
3- слой естественного окисла. 4-анодный окисел, образующийся под зондом. На 
начальной стадии процесса электроны туннелируют с зонда на подложку через 
слой естественного окисла. Ионы 
H

и ионы 
OH

, которые образуются в 
мениске в результате гидролиза воды и двигаются сквозь оксид под действием 
электрического поля. На поверхности раздела 
2
/
Si SiO
ионы 
OH

реагируют с 
дырками 
h

. Доставка воды в зазор между зондом и подложкой осуществляется 
под действием электрического поля с напряженностью
7
10
/
E
B cm
. Поле 
оказывает ориентирующее действие на полярные молекулы воды, что приводит 
к локальному снижению давления насыщенны паров 
2
H O
, пресыщению паровой 
фазы и доставке воды в мениск. 
Процесс окисления идет вглубь подложки. Из-за присутствия кислорода 
объем окисленного вещества больше исходного объема. Окисленные линии 
разбухают и выступают над поверхностью на несколько нанометров. Это 
позволяет видеть окисление с помощью АСМ. 
Рис. 2.23. Надпись на поверхности кремния. 
а 
- выступы после анодного травления, б - 
впадины после избирательного травления окисла, в - массив точек окисла. [6] 
На рис. 2.23.а представлена надпись сделанная проводящим зондом АСМ. 
На рис. 2.23.

жүктеу/скачать 12,63 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: