RU2268952C1 - Способ создания окисных пленок - Google Patents
Способ создания окисных пленок Download PDFInfo
- Publication number
- RU2268952C1 RU2268952C1 RU2004123698/02A RU2004123698A RU2268952C1 RU 2268952 C1 RU2268952 C1 RU 2268952C1 RU 2004123698/02 A RU2004123698/02 A RU 2004123698/02A RU 2004123698 A RU2004123698 A RU 2004123698A RU 2268952 C1 RU2268952 C1 RU 2268952C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- substrate
- electrode
- introducing
- pressure
- deformations
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 187
- 238000005421 electrostatic potential Methods 0.000 claims abstract description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 14
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000035515 penetration Effects 0.000 abstract description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 45
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 45
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 18
- 239000010407 anodic oxide Substances 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 6
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000006748 scratching Methods 0.000 description 2
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004373 HOAc Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004630 atomic force microscopy Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/02—Electroplating of selected surface areas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q80/00—Applications, other than SPM, of scanning-probe techniques
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
Изобретение относится к наноэлектронике, микроэлектронике и может быть использовано в микроэлектронных и микроэлектромеханических системах, а также для создания микро-, нанопроцессоров и нанокомпьютеров. Способ заключается в том, что электрод подводят к поверхности подложки, затем на электрод подают отрицательный относительно точки поверхности подложки электростатический потенциал в течение промежутка времени, причем предварительно подложку помещают во влажную атмосферу и формируют на поверхности подложки адсорбированную пленку воды, после чего электрод подводят к поверхности подложки таким образом, что адсорбированная пленка воды смачивает электрод, приводят электрод в контакт с поверхностью подложки, а затем одновременно с подачей электростатического потенциала на электрод осуществляют на электрод воздействие силовым давлением относительно поверхности подложки. Технический результат: увеличение глубины проникновения в объем подложки (от 10 нм до 50 нм) диэлектрических участков окисных пленок. 16 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к наноэлектронике, микроэлектронике и может быть использовано в микроэлектронных и микроэлектромеханических системах, а также для создания микро-, нанопроцессоров и нанокомпьютеров.
Известен способ создания окисных пленок (J.A.Dagata, J.Schneir, H.H.Harary, С.J.Evans, M.Т.Postek, and J.Bennett, Appl.Phys.Lett. 56, pp.2001-2003 (1990)), заключающийся в том, что электрод подводят к поверхности подложки, затем на электрод подают отрицательный относительно точки поверхности подложки электростатический потенциал в течение промежутка времени, причем подложка помещена в атмосферу воздуха или кислорода, а электрод подводят к поверхности подложки достаточно близко, чтобы обеспечить протекание электрического тока в системе электрод - подложка порядка 3 нА, осуществляя тем самым анодное окисление. Затем электрод подводят к поверхности подложки в следующей точке и осуществляют анодное окисление. Для формирования рельефа электрод перемещают от точки к точке относительно поверхности подложки, при этом получаемая величина разрешения составляет 0,1 мкм и меньше. Электрод подводят к поверхности подложки достаточно близко, но при этом не осуществляют его контактирования с поверхностью подложки. Величина подаваемого на электрод электростатического потенциала составляет 1,7÷3,5 В. После формирования рельефа, являющегося до данной операции скрытым, проводят травление материала поверхности подложки, а сформированная окисная пленка служит в качестве маски. В способе используют полупроводниковые подложки Si. Травление осуществляют в HNO3:HOAc:HF с соотношением (5:3:3).
Недостатком данного известного способа является то, что техническое решение позволяет получать окисные пленки с малой, до 5 нм глубиной проникновения в объем подложки диэлектрических участков. Незначительная глубина проникновения диэлектрических участков в объем подложки связана с двумя факторами. Во-первых, существованием естественного окисла на поверхности подложки (полупроводника или металла), который является диэлектриком и существенно ограничивает определяющий эффективность локального анодного окисления электрический ток в системе электрод - подложка. Во-вторых, возникновением механических напряжений в объеме подложки при разрастании анодного окисла вследствие разных молярных объемов вещества подложки и его окисла. Механические напряжения, возникающие в объеме подложки при разрастании анодного окисла, ограничивают диффузию и соответственно дрейф ионов в зону реакции локального анодного окисления. При увеличении механического напряжения величина энергии активации диффузии ионов в объеме подложки возрастает, а это приводит к уменьшению коэффициента диффузии ионов, определяющего скорость реакции образования анодного окисла в объеме подложки. По мере увеличения глубины проникновения в объем диэлектрических участков механические напряжения в объеме подложки растут, а процесс дальнейшего роста диэлектрических участков при локальном анодном окислении по направлению в объем подложки прекращается. Незначительная глубина проникновения диэлектрических участков окисных пленок в объем подложки снижает ценность известного технического решения в отношении практической реализации, поскольку требует создания ультратонких пленок, сопряженного с трудностями и не всегда возможного, что дает возможность преобразовывать и использовать только ограниченное количество структур на основе полупроводников и металлов. Глубина проникновения диэлектрических участков окисных пленок в объем подложки полупроводника или металла определяет глубину возможного воздействия на структуру и на электрофизические свойства подложки с целью их изменения для практического применения.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ создания окисных пленок (патент США №5785838, МПК: 6 С 25 D 11/02), заключающийся в том, что электрод подводят к поверхности подложки, затем на электрод подают отрицательный относительно точки поверхности подложки электростатический потенциал в течение промежутка времени, причем подложка помещена в атмосферу кислородсодержащего газа, при этом кислородсодержащий газ адсорбирован на поверхности подложки, а величина радиуса электрода составляет 100 нм и менее, и электрод подводят к поверхности подложки достаточно близко, чтобы обеспечить протекание электрического тока в системе электрод - подложка, осуществляя тем самым анодное окисление. Затем электрод подводят к поверхности подложки в следующей точке и осуществляют анодное окисление. Для формирования рельефа электрод перемещают от точки к точке относительно поверхности подложки, при этом величина разрешения составляет 0,1 мкм и меньше. В атмосферу кислородсодержащего газа вводят частично пары воды. Величину электрического тока в системе электрод - подложка в процессе анодного окисления устанавливают и поддерживают на постоянном уровне посредством контролирования положения электрода относительно поверхности подложки. В способе осуществляют режим проточной атмосферы кислородсодержащего газа, причем скорость натекания газа на поверхность подложки контролируют в процессе анодного окисления. В качестве материала, из которого изготовлен электрод, используют проводящий алмаз. Электрод подводят к поверхности подложки достаточно близко, но при этом не осуществляют его контактирования с поверхностью подложки. Величина подаваемого на электрод электростатического потенциала составляет 8 В. После формирования рельефа, являющегося до данной операции скрытым, проводят травление материала поверхности подложки, при этом сформированная окисная пленка служит в качестве маски. В способе используют полупроводниковые подложки Si, Ge, GaAs или InP.
Недостатком данного известного технического решения является то, что способ позволяет получать окисные пленки с небольшой глубиной (6÷8 нм) проникновения в объем подложки диэлектрических участков. Ограничение глубины проникновения диэлектрических участков в объем подложки обусловлено, во-первых, существованием естественного окисла на поверхности подложки (полупроводника или металла), который, являясь диэлектриком, существенно ограничивает электрический ток в системе электрод - подложка, определяющий эффективность локального анодного окисления, а во-вторых, возникновением механических напряжений в объеме подложки при разрастании анодного окисла вследствие разных молярных объемов вещества подложки и его оксида. Механические напряжения, возникающие в объеме подложки при разрастании анодного окисла, ограничивают диффузию и соответственно дрейф ионов в зону реакции локального анодного окисления. При увеличении механического напряжения величина энергии активации диффузии ионов в объеме подложки возрастает, а это приводит к уменьшению коэффициента диффузии ионов, определяющего скорость реакции образования анодного окисла в объеме подложки. По мере увеличения глубины проникновения в объем диэлектрических участков механические напряжения в объеме подложки растут, процесс дальнейшего роста диэлектрических участков при локальном анодном окислении по направлению в объем подложки прекращается. Глубина проникновения диэлектрических участков окисных пленок в объем подложки полупроводника или металла определяет глубину возможного воздействия на структуру и на электрофизические свойства подложки с целью их изменения для практического применения. Малая глубина дает возможность преобразовывать и использовать на практике только ограниченное количество структур на основе полупроводников и металлов, так как требует создания ультратонких пленок, что сопряжено с трудностями и не всегда возможно. Этим определяется низкая востребованность известного способа в целях создания наноразмерных полупроводниковых структур.
Техническим результатом изобретения является увеличение глубины проникновения в объем подложки (от 10 нм до 50 нм) диэлектрических участков окисных пленок.
Технический результат достигается тем, что в способе создания окисных пленок, заключающемся в том, что электрод подводят к поверхности подложки, затем на электрод подают отрицательный относительно точки поверхности подложки электростатический потенциал в течение промежутка времени, причем предварительно подложку помещают во влажную атмосферу и формируют на поверхности подложки адсорбированную пленку воды, после чего электрод подводят к поверхности подложки таким образом, что адсорбированная пленка воды смачивает электрод, приводят электрод в контакт с поверхностью подложки, а затем одновременно с подачей электростатического потенциала на электрод осуществляют на электрод воздействие силовым давлением относительно поверхности подложки.
В способе положение электрода изменяют относительно поверхности подложки, подводят его к поверхности подложки в других точках, формируя рельеф окисной пленки, состоящей из отдельных диэлектрических участков.
В способе в качестве подложки используют пластины из полупроводника Si или GaAs или металла Ti или Al, на поверхности которых присутствует пленка естественного окисла.
В способе величина потенциала составляет величину 4÷10 В, а промежуток времени, в течение которого данный потенциал подают на электрод, составляет величину 10-5÷10 с.
В способе воздействие силовым давлением осуществляют в постоянном или периодическом режиме путем прижима электрода к поверхности подложки с силой, больше необходимой для введения неупругих деформаций на данной поверхности или с силой, меньше необходимой для введения неупругих деформаций на данной поверхности, по величине, равной от 105 до 109 Н/м2.
В способе воздействие давлением осуществляют в постоянном режиме, то есть когда количество приведения электрода в контакт с поверхностью подложки в течение времени воздействия в данной точке равно 1, или периодическом режиме, то есть когда количество приведения электрода в контакт с поверхностью подложки в течение времени воздействия в данной точке равно 105÷107 с.
Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми фигурами:
Фиг.1 - схема локального анодного окисления поверхности подложки, инициируемого электростатическим полем острозаточенной иглы, находящейся под отрицательным относительно окисляемой поверхности потенциалом: а - на малом от поверхности подложки расстоянии, б - в прижатом к поверхности подложки состоянии с недеформирующей поверхность силой (воздействие давлением), в - в прижатом к поверхности подложки состоянии с деформирующей поверхность силой (воздействие давлением), где 1 - острозаточенная игла, 2 - пластина полупроводника или металла, 3 - естественный окисел, 4 - пленка адсорбированной воды, 5 - источник питания, 6 - сформированный локальный анодный окисел.
Фиг.2 - изображение рельефа на поверхности подложки GaAs, полученное атомно-силовой микроскопией, с линиями локального анодного окисления, сформированными при одном и том же электростатическом потенциале острозаточенной иглы относительно поверхности и одном и том же времени приложения этого потенциала в каждой точке, но при разных силах прижатия (воздействие силовым давлением) иглы к поверхности, где 7 - линия локального анодного окисления, полученная без приложения силы прижатия, 8 - линия локального анодного окисления, полученная с приложением силы прижатия в режиме царапания, когда и без приложения потенциала, за счет механической модификации имеет место формирование канавок на поверхности (неупругая деформация), 9 - линия локального анодного окисления, полученная с приложением силы прижатия, с упругодеформирующей поверхность силой, однако только в сочетании с приложением потенциала, вызывающей модификацию подложки с образованием локального анодного окисла.
Фиг.3 - блок-схема для реализации предлагаемого способа на основе использования сканирующего зондового микроскопа, например атомно-силового, зонд которого, а именно острозаточенную иглу используют как электрод, где 1 - острозаточенная игла, 5 - источник питания, 10 - зонд, 11 - система позиционирования, 12 - лазер, 13 - фотодетектор, 14 - система обратной связи, 15 - блок обработки информации, 16 - измеритель влажности, 17 - подложка, 18 - ячейка контроля влажности, 19 - ячейка защиты от электромагнитных полей, 20 - виброшумоизолирующая ячейка.
В основе предлагаемого способа создания окисных пленок лежит локальная электрохимическая модификация поверхности электродом, например острозаточенной иглой сканирующего зондового микроскопа. Данным способом, перемещая электрод от точки к точке относительно поверхности подложки, изготавливают наноразмерные диэлектрические участки на поверхности подложки из полупроводникового материала или металла посредством локального анодного окисления во влажной атмосфере, причем на электрод, в качестве которого используют острозаточенную иглу, относительно поверхности подложки прикладывают кроме электростатического потенциала также и механическое давление, что увеличивает глубину локального анодного окисления и в результате глубину проникновения в объем подложки диэлектрических участков.
При реализации известного способа создания окисных пленок (см. фиг.1,а) к факторам, лимитирующим глубину локального окисления, относятся, во-первых, наличие естественного окисла 3 на поверхности пластины полупроводника или металла 2, являющегося диэлектриком, который ограничивает электрический ток в системе электрод - подложка, определяющий эффективность локального окисления, во-вторых, наличие механических напряжений в объеме подложки при разрастании анодного окисла, возникающих по причине разных молярных объемов вещества подложки и его оксида. В связи с этим сформированный локальный анодный окисел 6 характеризуется глубиной окисления поверхности подложки, составляющей не более 5÷8 нм.
Для устранения влияния факторов, ограничивающих глубину локального окисления, анодное окисление поверхности подложки электродом - острозаточенной иглой зондового микроскопа - проводят в сочетании с одновременным механическим воздействием. На электрод прикладывают одновременно механическое и электрическое напряжение. Прямое механическое воздействие на поверхность подложки острозаточенной иглой во время роста анодного окисла, с одной стороны, увеличивает проводимость естественного окисла на поверхности подложки за счет разрушения его структуры, а с другой стороны, позволяет снять механические напряжения в объеме анодного окисла.
К поверхности подложки, являющейся пластиной из полупроводника или металла 2, изначально покрытой пленкой естественного окисла 3, с пленкой адсорбированной воды 4, во влажной атмосфере подводят электрод - острозаточенную иглу 1, прижимают его с силой меньше необходимой для инициирования неупругих деформаций на поверхности подложки, при этом имеет место смачивание электрода адсорбированной на поверхности подложки водой (фиг.1,б). Посредством согласованного источника питания 5 на электрод - острозаточенную иглу 1 - подают отрицательный относительно точки поверхности подложки электростатический потенциал в течение определенного промежутка времени, например секунды. В результате на поверхности подложки в зоне непосредственно под острозаточенной иглой происходит инициация процесса анодного окисления, в котором пленка естественного окисла в зоне непосредственно под электродом разбухает как навстречу электроду, так и в объем подложки (фиг.1,б). Сформированный локальный окисел 6 имеет параметры, по величине превосходящие в известных технических решениях. Глубина локального анодного окисления поверхности подложки составляет при этом величину более 30 нм.
В предлагаемом способе электрод - острозаточенную иглу - прижимают к поверхности подложки как с силой меньше необходимой для инициирования неупругих деформаций на поверхности подложки (фиг.1,б), так и с силой больше необходимой для инициирования неупругих деформаций на поверхности подложки (фиг.1,в). В последнем случае глубина локального анодного окисления поверхности подложки составляет величину более 50 нм.
Максимальной высоты линии локального анодного окисления 10 нм достигают в режиме царапания поверхности (фиг.2), то есть когда электрод прижимают к поверхности подложки с силой больше необходимой для инициирования неупругих деформаций на поверхности подложки (фиг.1,в). В этом случае электрод прижимают к поверхности подложки с такой силой, что и без приложения инициирующего локальное анодное окисление потенциала на поверхности подложки получают канавки глубиной 1÷2 нм в результате разрушения естественного окисла. Второй по высоте линии локального окисления (фиг.2) в данном случае достигают при приложении к электроду как инициирующего локальное анодное окисление потенциала на поверхности подложки, так и прижимной силы (фиг.1,в), однако величина этой прижимной силы меньше величины, когда имеет место неупругая деформация поверхности подложки без приложения, инициирующего локальное анодное окисление потенциала. Минимальную высоту линии локального анодного окисления достигают при реализации известного способа (фиг.1,а), то есть без приложения дополнительных механических воздействий. В данном случае она в 3,4 раза меньше по высоте линии локального анодного окисления с максимальной высотой и в 1,6 раза меньше линии второй по высоте. Данные линии локального окисления (фиг.2) получены при одинаковых значениях инициирующего локальное анодное окисление потенциала и одинаковых временах приложения потенциала в каждой точке на подложке GaAs.
Глубина локального окисления, как показали прямые и косвенные методы ее определения, в предлагаемом способе прямо пропорциональна высоте локального анодного окисления и гарантированно достигает величины 30 нм в глубину полупроводника.
Реализацию предлагаемого способа осуществляют на основе использования зонда сканирующего зондового микроскопа, в частности атомно-силового микроскопа, зонд которого используют в качестве электрода - острозаточенной иглы (фиг.3). К поверхности подложки 17 подводят острозаточенную иглу 1, являющуюся частью зонда 10 атомно-силового микроскопа. Зонд 10 атомно-силового микроскопа фиксируют системой позиционирования 11, которая позволяет изменять его положение как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости относительно поверхности подложки 17. Определение позиции острозаточенной иглы 1 относительно поверхности подложки 17 осуществляют посредством лазера 12, луч которого, отраженный от поверхности зонда 10, регистрируют фотодетектором 13. Сигнал фотодетектора 13 подают через систему обратной связи 14 в блок обработки информации 15, посредством которого на основании обработанного сигнала осуществляется управление системой позиционирования 11. Согласованным источником питания 5 и измерителем влажности 16 проводят управление и измерение разности электростатического потенциала острозаточенной иглы 1 и поверхности подложки 17 и влажности атмосферы в ячейке контроля влажности 18. Для уменьшения влияния электромагнитных и механических помех на работу устройства используют металлическую заземленную ячейку защиты от электромагнитных полей 19 и виброшумоизолирующую ячейку 20.
Для того чтобы выполнялось условие наличия адсорбированной пленки воды на поверхности подложки, влажность в ячейке контроля влажности 18 поддерживают на уровне от 10% до 95%.
В предлагаемом способе осуществляют режим постоянного давления острозаточенной иглой 1 на поверхность подложки 17 посредством управления системой позиционирования 11 зонда 10 атомно-силового микроскопа или режим периодического давления острозаточенной иглой 1 на поверхность подложки 17 посредством управления системой позиционирования 11 зонда 10 атомно-силового микроскопа, осциллирующего на частоте собственных колебаний.
В качестве сведений, подтверждающих реализацию предлагаемого способа с достижением указанного технического результата, приводим нижеследующие примеры.
Пример 1
Подложку 17, в качестве которой используют пластину арсенида галлия с присутствующим на ее поверхности тонким слоем естественного окисла, помещают в ячейку контроля влажности 18 во влажную атмосферу (фиг.3). Формируют на поверхности подложки 17 адсорбированную пленку воды. Затем электрод, которым является острозаточенная игла 1 зонда 10 атомно-силового микроскопа, подводят к поверхности подложки 17 таким образом, что адсорбированная пленка воды смачивает острозаточенную иглу 1, и приводят ее в контакт с поверхностью подложки 17. После этого согласованным источником питания 5 подают отрицательный относительно точки поверхности подложки электростатический потенциал 10 В в течение 10 с и одновременно осуществляют на электрод воздействие силовым давлением в постоянном режиме, то есть когда количество приведения иглы 1 в контакт с поверхностью подложки в течение времени воздействия в данной точке равно 1. Воздействие силовым давлением осуществляют путем прижима острозаточенной иглы 1 к поверхности подложки 17 с силой, которая по величине такова, что и без приложения на электрод инициирующего анодное окисление электростатического потенциала вызывает формирование на поверхности канавок глубиной 1÷2 нм, разрушая при этом слой естественного окисла, равной 109 Н/м2.
Положение электрода изменяют относительно поверхности подложки, подводят его к поверхности подложки в других точках, формируя рельеф окисной пленки, состоящей из отдельных диэлектрических участков (фиг.2, линия 8).
Глубина локального анодного окисления поверхности подложки составляет по величине 50 нм.
Пример 2
Подложку 17, в качестве которой используют пластину кремния с присутствующим на ее поверхности тонким слоем естественного окисла, помещают в ячейку контроля влажности 18 во влажную атмосферу (фиг.3). Формируют на поверхности подложки 17 адсорбированную пленку воды. Затем электрод, которым является острозаточенная игла 1 зонда 10 атомно-силового микроскопа, подводят к поверхности подложки 17 таким образом, что адсорбированная пленка воды смачивает острозаточенную иглу 1, и приводят ее в контакт с поверхностью подложки 17. После этого согласованным источником питания 5 подают отрицательный относительно точки поверхности подложки электростатический потенциал 4 В в течение 10-2 с и одновременно осуществляют на электрод воздействие силовым давлением в постоянном режиме, то есть когда количество приведения иглы 1 в контакт с поверхностью подложки в течение времени воздействия в данной точке равно 1. Воздействие силовым давлением осуществляют путем прижима острозаточенной иглы 1 к поверхности подложки 17 с силой меньше необходимой для введения неупругих деформаций на данной поверхности, равной 107 Н/м2.
Положение электрода изменяют относительно поверхности подложки, подводят его к поверхности подложки в других точках, формируя рельеф окисной пленки, состоящей из отдельных диэлектрических участков.
Глубина локального анодного окисления поверхности подложки составляет по величине 10 нм.
Пример 3
Подложку 17, в качестве которой используют пластину арсенида галлия с присутствующим на ее поверхности тонким слоем естественного окисла, помещают в ячейку контроля влажности 18 во влажную атмосферу (фиг.3). Формируют на поверхности подложки 17 адсорбированную пленку воды. Затем электрод, которым является острозаточенная игла 1 зонда 10 атомно-силового микроскопа, подводят к поверхности подложки 17 таким образом, что адсорбированная пленка воды смачивает острозаточенную иглу 1, и приводят ее в контакт с поверхностью подложки 17. После этого согласованным источником питания 5 подают отрицательный относительно точки поверхности подложки электростатический потенциал 7 В в течение 10 с и одновременно осуществляют на электрод воздействие силовым давлением в периодическом режиме, то есть когда количество приведения иглы 1 в контакт с поверхностью подложки в течение времени воздействия в данной точке равно 107. Воздействие силовым давлением осуществляют путем прижима острозаточенной иглы 1 к поверхности подложки 17 с силой меньше необходимой для введения неупругих деформаций на данной поверхности, равной 105 Н/м2.
Положение электрода изменяют относительно поверхности подложки, подводят его к поверхности подложки в других точках, формируя рельеф окисной пленки, состоящей из отдельных диэлектрических участков.
Глубина локального анодного окисления поверхности подложки составляет по величине 20 нм.
Пример 4
Подложку 17, в качестве которой используют пластину титана с присутствующим на ее поверхности тонким слоем естественного окисла, помещают в ячейку контроля влажности 18 во влажную атмосферу (фиг.3). Формируют на поверхности подложки 17 адсорбированную пленку воды. Затем электрод, которым является острозаточенная игла 1 зонда 10 атомно-силового микроскопа, подводят к поверхности подложки 17 таким образом, что адсорбированная пленка воды смачивает острозаточенную иглу 1, и приводят ее в контакт с поверхностью подложки 17. После этого согласованным источником питания 5 подают отрицательный относительно точки поверхности подложки электростатический потенциал 7 В в течение 10-5 с и одновременно осуществляют на электрод воздействие силовым давлением в постоянном режиме, то есть когда количество приведения иглы 1 в контакт с поверхностью подложки в течение времени воздействия в данной точке равно 1. Воздействие силовым давлением осуществляют путем прижима острозаточенной иглы 1 к поверхности подложки 17 с силой, которая по величине такова, что и без приложения на электрод инициирующего анодное окисление электростатического потенциала вызывает формирование на поверхности канавок глубиной 1÷2 нм, разрушая при этом слой естественного окисла, равной 109 Н/м2.
Положение электрода изменяют относительно поверхности подложки, подводят его к поверхности подложки в других точках, формируя рельеф окисной пленки, состоящей из отдельных диэлектрических участков (фиг.2, линия 8).
Глубина локального анодного окисления поверхности подложки составляет по величине 30 нм.
Пример 5.
Подложку 17, в качестве которой используют пластину алюминия с присутствующим на ее поверхности тонким слоем естественного окисла, помещают в ячейку контроля влажности 18 во влажную атмосферу (фиг.3). Формируют на поверхности подложки 17 адсорбированную пленку воды. Затем электрод, которым является острозаточенная игла 1 зонда 10 атомно-силового микроскопа, подводят к поверхности подложки 17 таким образом, что адсорбированная пленка воды смачивает острозаточенную иглу 1, и приводят ее в контакт с поверхностью подложки 17. После этого согласованным источником питания 5 подают отрицательный относительно точки поверхности подложки электростатический потенциал 10 В в течение 10 с и одновременно осуществляют на электрод воздействие силовым давлением в периодическом режиме, то есть когда количество приведения иглы 1 в контакт с поверхностью подложки в течение времени воздействия в данной точке равно 105. Воздействие силовым давлением осуществляют путем прижима острозаточенной иглы 1 к поверхности подложки 17 с силой меньше необходимой для введения неупругих деформаций на данной поверхности, равной 106 Н/м2.
Положение электрода изменяют относительно поверхности подложки, подводят его к поверхности подложки в других точках, формируя рельеф окисной пленки, состоящей из отдельных диэлектрических участков.
Глубина локального анодного окисления поверхности подложки составляет по величине 15 нм.
Claims (17)
1. Способ создания окисных пленок с наноразмерным рельефом, заключающийся в том, что электрод подводят к поверхности подложки, затем на электрод подают отрицательный относительно точки поверхности подложки электростатический потенциал в течение промежутка времени, отличающийся тем, что подложку предварительно помещают во влажную атмосферу и формируют на поверхности подложки адсорбированную пленку воды, после чего электрод подводят к поверхности подложки таким образом, что адсорбированная пленка воды смачивает электрод, приводят электрод в контакт с поверхностью подложки, а затем одновременно с подачей электростатического потенциала на электрод осуществляют на электрод воздействие силовым давлением относительно поверхности.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что положение электрода изменяют относительно поверхности подложки, подводят его к поверхности подложки в других точках, формируя рельеф окисной пленки, состоящей из отдельных диэлектрических участков.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве подложки используют пластину из полупроводника Si или GaAs или металла Ti или Al, на поверхности которых присутствует пленка естественного окисла.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве подложки используют пластину из полупроводника Si или GaAs или металла Ti или Al, на поверхности которых присутствует пленка естественного окисла.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что величина потенциала составляет от 4 до 10 В, а промежуток времени, в течение которого данный потенциал подают на электрод, составляет от 10-5 до 10 с.
6. Способ по п.2, отличающийся тем, что величина потенциала составляет от 4 до 10 В, а промежуток времени, в течение которого данный потенциал подают на электрод, составляет от 10-5 до 10 с.
7. Способ по п.3, отличающийся тем, что величина потенциала составляет от 4 до 10 В, а промежуток времени, в течение которого данный потенциал подают на электрод, составляет от 10-5 до 10 с.
8. Способ по п.4, отличающийся тем, что величина потенциала составляет от 4 до 10 В, а промежуток времени, в течение которого данный потенциал подают на электрод, составляет от 10-5 до 10 с.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздействие давлением осуществляют в постоянном или периодическом режиме путем прижима электрода к поверхности подложки с силой больше необходимой для введения неупругих деформаций на данной поверхности или с силой меньше необходимой для введения неупругих деформаций на данной поверхности, по величине, равной от 105 до 109 Н/м2.
10. Способ по п.2, отличающийся тем, что воздействие давлением осуществляют в постоянном или периодическом режиме путем прижима электрода к поверхности подложки с силой больше необходимой для введения неупругих деформаций на данной поверхности или с силой меньше необходимой для введения неупругих деформаций на данной поверхности, по величине, равной от 105 до 109 Н/м2.
11. Способ по п.3, отличающийся тем, что воздействие давлением осуществляют в постоянном или периодическом режиме путем прижима электрода к поверхности подложки с силой больше необходимой для введения непластических деформаций на данной поверхности или с силой меньше необходимой для введения неупругих деформаций на данной поверхности, по величине, равной от 105 до 109 Н/м2.
12. Способ по п.4, отличающийся тем, что воздействие давлением осуществляют в постоянном или периодическом режиме путем прижима электрода к поверхности подложки с силой больше необходимой для введения непластических деформаций на данной поверхности или с силой меньше необходимой для введения неупругих деформаций на данной поверхности, по величине, равной от 105 до 109 Н/м2.
13. Способ по п.5, отличающийся тем, что воздействие давлением осуществляют в постоянном или периодическом режиме путем прижима электрода к поверхности подложки с силой больше необходимой для введения непластических деформаций на данной поверхности или с силой меньше необходимой для введения неупругих деформаций на данной поверхности, по величине, равной от 105 до 109 Н/м2.
14. Способ по п.6, отличающийся тем, что воздействие давлением осуществляют в постоянном или периодическом режиме путем прижима электрода к поверхности подложки с силой больше необходимой для введения непластических деформаций на данной поверхности или с силой меньше необходимой для введения неупругих деформаций на данной поверхности, по величине, равной от 105 до 109 Н/м2.
15. Способ по п.7, отличающийся тем, что воздействие давлением осуществляют в постоянном или периодическом режиме путем прижима электрода к поверхности подложки с силой больше необходимой для введения непластических деформаций на данной поверхности или с силой меньше необходимой для введения неупругих деформаций на данной поверхности, по величине, равной от 105 до 109Н/м2.
16. Способ по п.8, отличающийся тем, что воздействие давлением осуществляют в постоянном или периодическом режиме путем прижима электрода к поверхности подложки с силой больше необходимой для введения непластических деформаций на данной поверхности или с силой меньше необходимой для введения неупругих деформаций на данной поверхности, по величине, равной от 105 до 109 Н/м2.
17. Способ по любому из пп.1-16, отличающийся тем, что воздействие давлением осуществляют в постоянном режиме, то есть когда количество приведения электрода в контакт с поверхностью подложки в течение времени воздействия в данной точке равно 1, или периодическом режиме, то есть когда количество приведения электрода в контакт с поверхностью подложки в течение времени воздействия в данной точке равно 105÷107.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004123698/02A RU2268952C1 (ru) | 2004-08-02 | 2004-08-02 | Способ создания окисных пленок |
| KR1020050070650A KR100707202B1 (ko) | 2004-08-02 | 2005-08-02 | 산화층 제조 방법 |
| US11/194,737 US20060065535A1 (en) | 2004-08-02 | 2005-08-02 | Method of fabricating oxide film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004123698/02A RU2268952C1 (ru) | 2004-08-02 | 2004-08-02 | Способ создания окисных пленок |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2268952C1 true RU2268952C1 (ru) | 2006-01-27 |
Family
ID=36047895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004123698/02A RU2268952C1 (ru) | 2004-08-02 | 2004-08-02 | Способ создания окисных пленок |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20060065535A1 (ru) |
| KR (1) | KR100707202B1 (ru) |
| RU (1) | RU2268952C1 (ru) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6658354B2 (ja) * | 2016-06-30 | 2020-03-04 | 株式会社Sumco | 試料表面の作製方法、試料表面の分析方法、電界支援酸化用プローブおよびこれを備えた走査型プローブ顕微鏡 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05267480A (ja) * | 1992-03-21 | 1993-10-15 | Ricoh Co Ltd | 半導体装置とその製造方法 |
| JP3163190B2 (ja) * | 1993-02-26 | 2001-05-08 | 科学技術振興事業団 | 酸化膜の製造方法と製造装置 |
| US5785838A (en) * | 1993-02-26 | 1998-07-28 | Nikon Corporation By Hiroyuki Sugimura | Method for producing an oxide film |
| JP3489334B2 (ja) * | 1996-05-27 | 2004-01-19 | ソニー株式会社 | 半導体装置の酸化膜形成方法および酸化膜形成装置 |
| TW436926B (en) * | 1999-12-01 | 2001-05-28 | Guo Shang Jr | Method for oxidizing a nitride thin film on a conducting substrate |
| EP1488193B1 (de) * | 2002-03-21 | 2013-06-12 | Vistec Electron Beam GmbH | Vorrichtung und verfahren zur maskenlosen afm mikrolithographie |
| JP2004119938A (ja) | 2002-09-30 | 2004-04-15 | Samco International Inc | 酸化シリコン膜製造方法及び装置 |
-
2004
- 2004-08-02 RU RU2004123698/02A patent/RU2268952C1/ru not_active IP Right Cessation
-
2005
- 2005-08-02 KR KR1020050070650A patent/KR100707202B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2005-08-02 US US11/194,737 patent/US20060065535A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20060049037A (ko) | 2006-05-18 |
| KR100707202B1 (ko) | 2007-04-13 |
| US20060065535A1 (en) | 2006-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI590341B (zh) | 晶圓永久結合之方法及裝置 | |
| TWI543237B (zh) | 永久接合晶圓的方法 | |
| CN105810615A (zh) | 通过晶振实现对刻蚀样品原位刻蚀监控的方法及系统 | |
| CN104701146B (zh) | 石墨烯纳米电子器件及其制备方法 | |
| He et al. | Precisely-controlled fabrication of single ZnO nanoemitter arrays and their possible application in low energy parallel electron beam exposure | |
| US20150303264A1 (en) | Method for coupling a graphene layer and a substrate and device comprising the graphene/substrate structure obtained | |
| RU2268952C1 (ru) | Способ создания окисных пленок | |
| WO2000042641A1 (fr) | Procede de fabrication d'un dispositif de silicium | |
| KR100973522B1 (ko) | 양극 산화 알루미늄과 원자층 증착 공정을 이용한 루테늄 나노 구조물의 제조방법 | |
| Polyakova et al. | A study of nanoscale profiling modes of a silicon surface via local anodic oxidation | |
| Lewis et al. | Patterning of silicon nanopillars formed with a colloidal gold etch mask | |
| US20090035525A1 (en) | Apparatus, system, and method for dna shadow nanolithography | |
| KR101207447B1 (ko) | 저진공 축전 결합형 플라즈마를 이용한 건식 식각 공정 | |
| US6702637B2 (en) | Method of forming a small gap and its application to the fabrication of a lateral FED | |
| KR102242524B1 (ko) | 전기화학적 물질 반응의 영역제한을 이용하는 패턴 형성 장치 및 방법 | |
| WO2020118365A1 (en) | Method of nanofabrication | |
| TW202111802A (zh) | 結構體的製造方法、結構體的製造裝置以及中間結構體 | |
| WO2006006466A1 (ja) | 炭化珪素単結晶及びそのエッチング方法 | |
| JP2002252202A (ja) | 半導体基材表面への微細構造形成方法およびその方法により微細構造を形成した半導体基材ならびにそれを用いたデバイス | |
| Mao et al. | In situ preparation of an ultra-thin nanomask on a silicon wafer | |
| WO2003015145A1 (fr) | Procede de micro-usinage utilisant un faisceau ionique | |
| JP2001326188A (ja) | 固体選択成長方法 | |
| Ishutkin et al. | Development of Technology Formation of the Optical Waveguide Structures Based on InP by Plasma Etching | |
| Alabrash | Damage Analysis of Reactive Ion and Atomic Layer Etched Silicon | |
| Yusoh et al. | Contact mode atomic force microscopy cantilever tips for silicon nanowires fabrication |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180803 |