RU2335033C1 - Method for producing of cabtilever of scanning probe microscope - Google Patents

Method for producing of cabtilever of scanning probe microscope Download PDF

Info

Publication number
RU2335033C1
RU2335033C1 RU2007103433/28A RU2007103433A RU2335033C1 RU 2335033 C1 RU2335033 C1 RU 2335033C1 RU 2007103433/28 A RU2007103433/28 A RU 2007103433/28A RU 2007103433 A RU2007103433 A RU 2007103433A RU 2335033 C1 RU2335033 C1 RU 2335033C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cantilever
needle
console
silicon
formation
Prior art date
Application number
RU2007103433/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Надежда Константиновна Матвеева (RU)
Надежда Константиновна Матвеева
Лариса Александровна Иванова (RU)
Лариса Александровна Иванова
Алексей Никифорович Шокин (RU)
Алексей Никифорович Шокин
Original Assignee
ФГУП "Научно-исследовательский институт физических проблем им. Ф.В. Лукина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ФГУП "Научно-исследовательский институт физических проблем им. Ф.В. Лукина" filed Critical ФГУП "Научно-исследовательский институт физических проблем им. Ф.В. Лукина"
Priority to RU2007103433/28A priority Critical patent/RU2335033C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2335033C1 publication Critical patent/RU2335033C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Weting (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention is related to the field of manufacture of micromechanical devices, namely to methods of formation of scanning probe microscope probes, in particular, cantilevers consisting of console and needle. In method of cantilever manufacture that includes formation of KDB on top surface of single-crystal silicic wafer with orientation (100) of cantilever needle by method of local anisotropic etching of silicon, formation of p-n transition on top side of wafer, local electrochemical etching of wafer from the back side to p-n transition with creation of silicic membrane, formation of cantilever console from the saidmembrane by means of local anisotropic etching of membrane from both sides of plate with application of mask that protects needle and top part of console, needle of cantilever is formed prior to formation of p-n transition. Depth of n-layer amounts to doubled thickness of console, and mask for local anisotropic etching of membrane is received by method of lift-off lithography with application of bottom "sacrificial" layer and top masking layer from chemically low-activity metal.
EFFECT: obtaining of cantilever with reproduced geometric parameters of console and higher resolution of needle.
3 cl, 15 dwg

Description

Изобретение относится к области изготовления микромеханических устройств, а именно к способам формирования зондов сканирующих зондовых микроскопов, в частности кантилеверов, включающих в себя консоль и иглу.The invention relates to the field of manufacturing micromechanical devices, and in particular to methods of forming probes of scanning probe microscopes, in particular cantilevers, including a console and a needle.

Известен способ изготовления кантилевера [1]. Он включает: формирование на верхней стороне кремниевой подложки с ориентацией 100 иглообразного выступа анизотропным травлением кремния через локальную нитридную маску, формирование на верхней стороне подложки р-диффузионного слоя диффузией бора, селективное по отношению к р-диффузионному слою анизотропное травление кремния с нижней стороны подложки через локальную маску из нитрида кремния, последующее формирование консолей кантилевера.A known method of manufacturing a cantilever [1]. It includes: the formation on the upper side of the silicon substrate with the orientation of a 100-needle protrusion by anisotropic etching of silicon through a local nitride mask, the formation of a p-diffusion layer on the upper side of the substrate by boron diffusion, and the anisotropic etching of silicon on the lower side of the substrate, selective with respect to the p-diffusion layer, through local mask of silicon nitride, the subsequent formation of cantilever consoles.

Недостатками способа является то, что для получения хорошей селективности при травлении кремния с разным типом проводимости, процесс диффузии бора необходимо проводить до высоких степеней легирования (не менее 1020 см-3). Высокая степень легирования приводит к появлению в кристаллической решетке кремния нескомпенсированных атомов бора и, следовательно, к дефектам при последующих операциях окисления кремния, что отрицательно сказывается на качестве вершины иглы кантилевера. На острие иглы появляются т.н. "рога" (двойные вершины) и "отвертки" (скосы вершин). Кроме того, при формировании р-слоя сформированная игла является маской для диффузии бора. Из-за этого на отражающей поверхности над иглой образуется лунка, которая приводит к потерям при отражении.The disadvantages of the method is that to obtain good selectivity when etching silicon with different types of conductivity, the process of boron diffusion must be carried out to high degrees of doping (at least 10 20 cm -3 ). A high degree of doping leads to the appearance of uncompensated boron atoms in the silicon crystal lattice and, consequently, to defects in subsequent silicon oxidation operations, which negatively affects the quality of the tip of the cantilever needle. On the tip of the needle appear the so-called "horns" (double peaks) and "screwdrivers" (bevels of peaks). In addition, when the p-layer is formed, the formed needle is a mask for boron diffusion. Because of this, a hole is formed on the reflective surface above the needle, which leads to reflection loss.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления кантилевера [2], который включает: формирование на нижней стороне кремниевой подложки защитного покрытия из нитрида кремния, диффузией фосфора с лицевой стороны подложки формирование глубоко залегающего р-n перехода, глубина которого задается равной сумме длины иглы и толщины консоли, удаление защитного покрытия с обратной стороны подложки, формирование на нижней и верхней сторонах кремниевой подложки защитного покрытия из нитрида кремния, формирование на верхней стороне подложки локальной нитридной маски, анизотропное травление кремния с верхней стороны подложки до формирования на ней иглообразного выступа, формирование локальной маски из нитрида кремния на нижней стороне подложки для глубинного травления кремния и локальной маски из нитрида кремния на верхней стороне подложки для защиты иглы и консоли кантилевера, формирование кремниевой мембраны из n-слоя путем электрохимического травления с обратной стороны пластины с остановкой на р-n переходе, формирование консоли кантилевера из указанной мембраны путем локального анизотропного травления мембраны с двух сторон пластины с использованием маски, защищающей иглу и верхнюю часть консоли, последующее удаление маски.The closest technical solution is the method of manufacturing a cantilever [2], which includes: forming a protective coating of silicon nitride on the bottom side of the silicon substrate, diffusion of phosphorus from the front side of the substrate forming a deep-lying pn junction, the depth of which is set equal to the sum of the length of the needle and thickness consoles, removing the protective coating from the back of the substrate, forming a protective coating of silicon nitride on the lower and upper sides of the silicon substrate, forming on the upper side the substrate of the local nitride mask, anisotropic etching of silicon from the upper side of the substrate to form a needle-like protrusion on it, the formation of a local mask of silicon nitride on the lower side of the substrate for deep etching of silicon and a local mask of silicon nitride on the upper side of the substrate to protect the needle and cantilever console , the formation of a silicon membrane from the n-layer by electrochemical etching on the back of the plate with a stop at the pn junction, the formation of the cantilever console from the specified m membranes by local anisotropic etching of the membrane on both sides of the plate using a mask protecting the needle and the upper part of the console, followed by removal of the mask.

В данном способе остановка процесса глубинного травления кремния осуществляется автоматически, так как используется электрохимическое травление, которое прекращается при достижении р-n перехода из-за возникающего скачка напряжения [3]. Достаточная степень легирования составляет величину 1015-1016 см-3, что допускает формирование активных структур.In this method, stopping the process of deep etching of silicon is carried out automatically, since electrochemical etching is used, which stops when the pn junction is reached due to a voltage surge [3]. A sufficient degree of doping is 10 15 -10 16 cm -3 , which allows the formation of active structures.

К недостаткам данного способа относятся: отсутствие автоматического контроля толщины консоли, что приводит к разбросу характеристик кантилеверов по пластине, необходимость проведения процесса диффузии фосфора на большие глубины (15-20) мкм, а также отсутствие надежной защиты иглы кантилевера (поскольку при фотолитографии кончик иглы не закрывается полностью фоторезистом), отражается на качестве вершины иглы, что приводит к снижению разрешающей способности кантилевера.The disadvantages of this method include: the lack of automatic control of the thickness of the console, which leads to a spread in the characteristics of the cantilevers on the plate, the need for phosphorus diffusion to large depths (15-20) microns, and the lack of reliable protection of the cantilever needle (since the tip of the needle does not completely closed by photoresist), affects the quality of the tip of the needle, which leads to a decrease in the resolution of the cantilever.

Цель изобретения состоит в получении кантилевера с воспроизводимыми геометрическими параметрами консоли и в повышении разрешающей способности иглы кантилевера.The purpose of the invention is to obtain a cantilever with reproducible geometric parameters of the console and to increase the resolution of the cantilever needle.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления кантилевера, включающем формирование на верхней поверхности монокристаллической кремниевой подложки КДБ с ориентацией (100) иглы кантилевера методом локального анизотропного травления кремния, локальное электрохимическое травление подложки с обратной стороны до р-n перехода с образованием кремниевой мембраны, формирование консоли кантилевера из указанной мембраны путем локального анизотропного травления мембраны с двух сторон пластины с использованием маски, защищающей иглу и верхнюю часть консоли, предусматриваются следующие отличия: иглу кантилевера формируют перед формированием р-n перехода, при этом глубина n-слоя составляет удвоенную толщину консоли, а маску для локального анизотропного травления мембраны получают методом "взрывной" литографии с использованием нижнего «жертвенного» слоя и верхнего маскирующего слоя из химически малоактивного металла.This goal is achieved by the fact that in the method of manufacturing a cantilever, including the formation on the upper surface of a single crystal silicon KDB substrate with the orientation of the (100) cantilever needle by local anisotropic etching of silicon, local electrochemical etching of the substrate from the back to the pn junction with the formation of a silicon membrane, the formation of the cantilever console from the specified membrane by local anisotropic etching of the membrane on both sides of the plate using a mask that protects the depth of the cantilever and the upper part of the cantilever, the following differences are foreseen: a cantilever needle is formed before the formation of the pn junction, the depth of the n-layer being twice the thickness of the cantilever, and the mask for local anisotropic etching of the membrane is obtained by explosive lithography using the lower “sacrificial” layer and upper masking layer of chemically inactive metal.

При этом при формировании локальной маски для иглы и консоли методом "взрывной" литографии в качестве "жертвенного" слоя используют поликристаллический кремний, а в качестве химически малоактивного металла используют платину.In this case, when forming a local mask for the needle and console using the method of "explosive" lithography, polycrystalline silicon is used as the "sacrificial" layer, and platinum is used as a chemically inactive metal.

Предлагаемый способ изготовления кантилевера сканирующего зондового микроскопа, основанный на процессе электрохимического стоп-травления, включает формирование на верхней стороне монокристаллической кремниевой пластины (КДБ) с ориентацией (100) локальной маски для анизотропного травления кремния, формирование иглы кантилевера анизотропным травлением кремния через вышеупомянутую локальную маску до полного удаления локальной маски. Высота иглы определяется размером локальной маски и составляет величину от 14 до 16 мкм. Далее диффузией фосфора с верхней стороны пластины формируется р-n переход. Степень легирования составляет величину 1015-1016 см-3. Глубина залегания р-n перехода соответствует двойной величине консоли кантилевера. Затем на верхней стороне подложки формируется защитная маска для иглы и консоли. Одновременно защитная маска осаждается на нижнюю сторону пластины для последующего глубинного травления кремния. Локальноя маска из защитного слоя для иглы и консоли формировалась методом взрывной литографии. Для этого на верхнюю сторону кремниевой пластины осаждается поликремний, который служит нижним, "жертвенным" слоем при взрывной литографии. Далее из поликремния формируется локальная маска, на которую осаждается химически малоактивный металл и проводится процесс взрывной литографии. Затем на верхней стороне пластины через полученную маску из металла формируется локальная маска из защитного слоя для иглы и консоли кантилевера. Одновременно на нижней стороне пластины формируют локальную маску для анизотропного травления кремния, проводят термическое осаждение алюминия на верхнюю сторону пластины для создания омического контакта к n-кремнию, осуществляют электрохимическое стоп-травление кремния с нижней стороны пластины. Травление прекращается автоматически при достижении n-слоя. При этом образуется кремниевая мембрана заданной толщины (двойная толщина консоли). Формирование консоли кантилевера осуществляют анизотропным травлением кремниевой мембраны с двух сторон пластины, затем удаление металлов и двухслойной защитной маски с иглы и консолей кантилевера.The proposed method for manufacturing a cantilever of a scanning probe microscope, based on the process of electrochemical stop etching, includes forming on the upper side of a single crystal silicon wafer (KDB) with a (100) orientation of a local mask for anisotropic silicon etching, forming a cantilever needle with anisotropic silicon etching through the aforementioned local mask to complete removal of the local mask. The height of the needle is determined by the size of the local mask and ranges from 14 to 16 microns. Further, a diffusion of phosphorus from the upper side of the plate forms a pn junction. The degree of doping is 10 15 -10 16 cm -3 . The depth of the pn junction corresponds to the double value of the cantilever cantilever. Then, a protective mask for the needle and console is formed on the upper side of the substrate. At the same time, a protective mask is deposited on the lower side of the plate for subsequent deep etching of silicon. The local mask of the protective layer for the needle and console was formed by explosive lithography. To do this, polysilicon is deposited on the upper side of the silicon wafer, which serves as the lower “sacrificial” layer in explosive lithography. Further, a local mask is formed from polysilicon, on which a chemically inactive metal is deposited and an explosive lithography process is carried out. Then, on the upper side of the plate, a local mask is formed from the protective layer for the needle and cantilever console through the resulting mask of metal. At the same time, a local mask is formed on the lower side of the wafer for anisotropic etching of silicon, thermal deposition of aluminum is carried out on the upper side of the wafer to create ohmic contact with n-silicon, and electrochemical silicon is etched on the underside of the wafer. Etching stops automatically when the n-layer is reached. In this case, a silicon membrane of a given thickness is formed (double thickness of the console). The cantilever cantilever is formed by anisotropic etching of the silicon membrane on both sides of the wafer, then the metals and two-layer protective mask are removed from the needle and cantilever consoles.

В предложенном изобретении цель достигается благодаря использованию в технологическом процессе метода взрывной литографии, позволяющего через промежуточную металлическую маску получить на игле и консоли кантилевера защитную локальную маску для анизотропного травления кремния. Прямой фотолитографией невозможно надежно защитить иглу кантилевера, так как фоторезист не закрывает кончик иглы, который подтравливается при дальнейших операциях травления. Однородность геометрических размеров консоли кантилевера в данном способе достигается возможностью контроля толщины консоли при анизотропном травлении с двух сторон пластины предварительно изготовленной кремниевой мембраны заданной толщины.In the proposed invention, the goal is achieved through the use of explosive lithography in the technological process, which allows to obtain a protective local mask for anisotropic etching of silicon on the needle and cantilever console through an intermediate metal mask. Direct photolithography cannot reliably protect the cantilever needle, since the photoresist does not cover the needle tip, which is etched during further etching operations. The uniformity of the geometric dimensions of the cantilever cantilever in this method is achieved by the ability to control the cantilever thickness during anisotropic etching on both sides of the plate of a prefabricated silicon membrane of a given thickness.

Способ изготовления кантилевера иллюстрируется фиг.1-15, где приведены поперечные структуры на разных этапах формирования кантилевера.A method for manufacturing a cantilever is illustrated in FIGS. 1-15, which shows transverse structures at different stages of cantilever formation.

На фиг.1 представлено сечение пластины (1) после нанесения на нее двухслойной маски на основе окисла (2) и нитрида кремния (3) с двух сторон пластины.Figure 1 shows the cross section of the plate (1) after applying a two-layer mask based on oxide (2) and silicon nitride (3) on both sides of the plate.

На фиг.2 представлено сечение пластины (1) со сформированной на верхней стороне локальной двухслойной маской из окисла (2) и нитрида кремния (3).Figure 2 shows the cross section of the plate (1) with a local double-layer mask of oxide (2) and silicon nitride (3) formed on the upper side.

На фиг.3 представлено сечение пластины (1) после формирования иглы кантилевера (4).Figure 3 presents the cross section of the plate (1) after the formation of the cantilever needle (4).

На фиг.4 представлено сечение пластины (1) после проведения процесса диффузии фосфора (5).Figure 4 presents the cross section of the plate (1) after the process of diffusion of phosphorus (5).

На фиг.5 представлено сечение пластины (1) после удаления с нижней стороны пластины нитрида кремния (3).Figure 5 shows the cross section of the plate (1) after removing silicon nitride (3) from the bottom side of the plate.

На фиг.6 представлено сечение пластины (1) с нанесенными на верхнюю сторону защитной двухслойной маски из окисла (2) и нитрида кремния (3) и слоя поликремния (6).Figure 6 shows a section of a plate (1) with a protective two-layer mask of oxide (2) and silicon nitride (3) and a layer of polysilicon (6) deposited on the upper side.

На фиг.7 представлено сечение пластины (1) с локальной маской из поликремния (6).Figure 7 shows a cross section of a plate (1) with a local polysilicon mask (6).

На фиг.8 представлено сечение пластины (1) с напыленным на верхнюю сторону металлом (7).On Fig presents a section of the plate (1) with a metal deposited on the upper side (7).

На фиг.9 представлено сечение пластины (1) после проведения процесса взрывной литографии.Figure 9 shows the cross section of the plate (1) after the explosive lithography process.

На фиг.10 представлено сечение пластины (1) после удаления через металлическую маску (7) защитных слоев из окисла (2) и нитрида кремния (3) с верхней стороны пластины и локальную маску с нижней стороны пластины.Figure 10 shows the cross section of the plate (1) after removing the protective layers of oxide (2) and silicon nitride (3) through the metal mask (7) on the upper side of the plate and a local mask on the lower side of the plate.

На фиг.11 представлено сечение пластины (1) с термически осажденным алюминием (8).Figure 11 shows a cross section of a plate (1) with thermally deposited aluminum (8).

На фиг.12 представлено сечение пластины (1) после проведения процесса электрохимического стоп-травления - формирования мембраны (5).On Fig presents a section of the plate (1) after the process of electrochemical stop etching - the formation of the membrane (5).

На фиг.13 представлено сечение пластины (1) после удаления металлических слоев.On Fig presents a section of the plate (1) after removal of metal layers.

На фиг.14 представлено сечение пластины (1) после удаления мембраны анизотропным травлением кремния с двух сторон пластины.On Fig presents a section of the plate (1) after removal of the membrane by anisotropic etching of silicon on both sides of the plate.

На фиг.15 представлено сечение пластины (1) с полученными иглой (4) и консолью (5) кантилевера после снятия защитной маски.On Fig presents a cross section of the plate (1) with the obtained needle (4) and cantilever console (5) after removing the protective mask.

Пример реализации способаAn example implementation of the method

Для изготовления кантилевера использовалась монокристаллическая кремниевая пластина КДБ-12 (1 на фиг.1) с ориентацией (100). Термическим окислением с двух сторон пластины формировался защитный слой окисла толщиной 0,3 мкм (2 на фиг.1). На него осаждением в газовой фазе наносился нитрид кремния (3 на фиг.1) толщиной 0,1 мкм. Фотолитографией из двухслойного покрытия формировалась локальная маска на верхней стороне пластины. В пересыщенном растворе гидроокиси калия при температуре 130°С проводилось анизотропное травление кремния с верхней стороны пластины до стравливания окисла кремния (нижний слой локальной маски). При этом нитрид кремния (верхний слой локальной маски) соскальзывает с полученной иглы высотой не менее 12 мкм (4 на фиг.3.). Далее диффузией фосфора с верхней стороны пластины в кремнии формировался n-слой с глубиной залегания фосфора 4 мкм и с поверхностной концентрацией 1016 см-3 (5 на фиг.4). Затем жидкостным травлением в ортофосфорной кислоте с нижней стороны пластины удалялся защитный слой нитрида кремния (фиг.5). Термическим окислением при температуре 1100°С на верхней стороне пластины формировался слой окисла кремния толщиной 0,3 мкм (2 на фиг.6). Осаждением в газовой фазе при пониженном давлении на обеих сторонах пластины формировался слой нитрида кремния толщиной 0,1 мкм (3 на фиг.6). Осаждением в газовой фазе на двухслойной маске на верхней стороне пластины формировался слой поликремния толщиной 0,6 мкм (6 на фиг.6).For the manufacture of a cantilever, a KDB-12 single crystal silicon wafer (1 in FIG. 1) with an orientation of (100) was used. Thermal oxidation on both sides of the plate formed a protective oxide layer with a thickness of 0.3 μm (2 in FIG. 1). On it by deposition in the gas phase was applied silicon nitride (3 in figure 1) with a thickness of 0.1 μm. Photolithography from a two-layer coating formed a local mask on the upper side of the plate. In a supersaturated potassium hydroxide solution at a temperature of 130 ° С, anisotropic etching of silicon was carried out from the upper side of the plate to etching silicon oxide (the lower layer of the local mask). In this case, silicon nitride (the upper layer of the local mask) slides from the obtained needle with a height of at least 12 μm (4 in Fig. 3.). Further, diffusion of phosphorus from the upper side of the plate in silicon formed an n-layer with a depth of phosphorus of 4 μm and with a surface concentration of 10 16 cm -3 (5 in Fig. 4). Then, by etching in phosphoric acid, the protective layer of silicon nitride was removed from the lower side of the plate (Fig. 5). Thermal oxidation at a temperature of 1100 ° C on the upper side of the plate formed a layer of silicon oxide with a thickness of 0.3 μm (2 in Fig.6). Precipitation in the gas phase under reduced pressure on both sides of the plate formed a layer of silicon nitride with a thickness of 0.1 μm (3 in Fig.6). Deposition in the gas phase on a two-layer mask on the upper side of the plate formed a layer of polysilicon with a thickness of 0.6 μm (6 in Fig.6).

Фотолитографией на верхней стороне пластины формировалась локальная маска из поликремния (6 на фиг.7). Магнетронным распылением на верхнюю сторону пластины наносился слой платины толщиной 0,2 мкм. (7 на фиг.8). Химическим травлением в 30% растворе гидроокиси калия на верхней стороне пластины формировалась локальная маска из платины (7 на фиг.9). Плазмохимически через локальную маску на верхней стороне пластины вскрывался n-кремний (удалялся слой нитрида и окисла кремния) (5 на фиг.10), и одновременно с нижней стороны пластины удалялся нитрид и окисел кремния (фиг.10) (вскрытие окон для глубинного травления кремния). Далее на верхнюю сторону пластины термически осаждался алюминий для получения омического контакта при электрохимическом травлении р-кремния (8 на фиг.11). Электрохимическим стоп-травлением в 30% водном растворе гидроокиси калия при температуре 90°С формировалась кремниевая мембрана толщиной 4 мкм (5 на фиг.12). Металлические слои с верхней стороны пластины удалялись химическим травлением в растворах соляной и азотной кислоты (фиг.13). Через полученную двухслойную маску из окисла и нитрида кремния на игле кантилевера проводилось анизотропное травление кремниевой мембраны с двух сторон пластины одновременно в 30% растворе гидроокиси калия до появления открытых отверстий (фиг.14). Затем жидкостным травлением сначала в ортофосфорной, затем в растворе, содержащем фтористоводородную кислоту, удалялась двухслойная локальная маска с двух сторон кремниевой пластины (фиг.15).By photolithography, a local polysilicon mask was formed on the upper side of the plate (6 in Fig. 7). Magnetron sputtering applied a 0.2 μm thick layer of platinum to the upper side of the wafer. (7 in FIG. 8). By chemical etching in a 30% potassium hydroxide solution, a local mask of platinum was formed on the upper side of the plate (7 in Fig. 9). Plasma-chemically, n-silicon was opened through a local mask on the upper side of the wafer (a layer of nitride and silicon oxide was removed) (5 in Fig. 10), and at the same time, nitride and silicon oxide were removed from the bottom of the wafer (Fig. 10) (opening windows for deep etching silicon). Next, aluminum was thermally deposited on the upper side of the plate to obtain ohmic contact during electrochemical etching of p-silicon (8 in Fig. 11). An electrochemical stop etching in a 30% aqueous potassium hydroxide solution at a temperature of 90 ° C formed a silicon membrane with a thickness of 4 μm (5 in Fig. 12). The metal layers on the upper side of the plate were removed by chemical etching in solutions of hydrochloric and nitric acid (Fig.13). Through the obtained two-layer mask of silicon oxide and nitride on the cantilever needle, anisotropic etching of the silicon membrane was carried out on both sides of the wafer simultaneously in a 30% potassium hydroxide solution until open holes appeared (Fig. 14). Then, by liquid etching, first in phosphoric, then in a solution containing hydrofluoric acid, a two-layer local mask was removed on both sides of the silicon wafer (Fig. 15).

В результате получен кантилевер с иглой, имеющей радиус скругления менее 10 нм, угол при вершине не более 22°, и точно воспроизводимыми геометрическими параметрами консоли. Кантилевер с такими параметрами обладает хорошим разрешением, что позволяет значительно расширить возможности применения сканирующих зондовых микроскопов, включая исследование объектов для нанотехнологии, молекулярной электроники, биологических систем.The result is a cantilever with a needle having a fillet radius of less than 10 nm, an apex angle of not more than 22 °, and accurately reproduced geometric parameters of the console. A cantilever with such parameters has a good resolution, which can significantly expand the possibilities of using scanning probe microscopes, including the study of objects for nanotechnology, molecular electronics, and biological systems.

ЛитератураLiterature

1. Патент RU №2121657, кл. G01В 15/00, H01J 37/28.1. Patent RU No. 2121657, cl. G01B 15/00, H01J 37/28.

2. Быков В.А. Микромеханика для сканирующей зондовой микроскопии и нанотехнологии. Микросистемная техника, N1, 2000, 21-32.2. Bykov V.A. Micromechanics for scanning probe microscopy and nanotechnology. Microsystem Technology, N1, 2000, 21-32.

3. Е.И.Иващенко, Ю.Б.Цветков. Микросистемная техника, N1, 2000, 16-20.3. E.I. Ivashchenko, Yu.B. Tsvetkov. Microsystem Technology, N1, 2000, 16-20.

Claims (3)

1. Способ изготовления кантилевера для сканирующего зондового микроскопа, включающий формирование на верхней поверхности монокристаллической кремниевой подложки КДБ с ориентацией (100) иглы кантилевера методом локального анизотропного травления кремния, формирование на верхней стороне подложки р-n перехода, локальное электрохимическое травление подложки с обратной стороны до р-n перехода с образованием кремниевой мембраны, формирование консоли кантилевера из указанной мембраны путем локального анизотропного травления мембраны с двух сторон пластины с использованием маски, защищающей иглу и верхнюю часть консоли, отличающийся тем, что иглу кантилевера формируют перед формированием р-n перехода, при этом глубина n-слоя составляет удвоенную толщину консоли, а маску для локального анизотропного травления мембраны получают методом «взрывной» литографии с использованием нижнего «жертвенного» слоя и верхнего маскирующего слоя из химически малоактивного металла.1. A method of manufacturing a cantilever for a scanning probe microscope, including forming on the upper surface of a single crystal silicon KDB substrate with a (100) needle orientation of the cantilever using local anisotropic silicon etching, forming a pn junction on the upper side of the substrate, local electrochemical etching of the substrate from the back to pn junction with the formation of a silicon membrane, the formation of a cantilever cantilever from the specified membrane by local anisotropic etching of the membrane from two sides of the plate using a mask protecting the needle and the upper part of the console, characterized in that the cantilever needle is formed before the formation of the pn junction, while the depth of the n-layer is twice the thickness of the console, and the mask for local anisotropic etching of the membrane is obtained by the method of "explosive" lithography using the lower “sacrificial” layer and the upper masking layer of a chemically inactive metal. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при формировании локальной маски для иглы и консоли методом «взрывной» литографии в качестве «жертвенного» слоя используют поликристаллический кремний.2. The method according to claim 1, characterized in that when forming a local mask for the needle and console using the method of "explosive" lithography, polycrystalline silicon is used as the "sacrificial" layer. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве химически малоактивного металла используют платину.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that platinum is used as a chemically inactive metal.
RU2007103433/28A 2007-01-29 2007-01-29 Method for producing of cabtilever of scanning probe microscope RU2335033C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007103433/28A RU2335033C1 (en) 2007-01-29 2007-01-29 Method for producing of cabtilever of scanning probe microscope

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007103433/28A RU2335033C1 (en) 2007-01-29 2007-01-29 Method for producing of cabtilever of scanning probe microscope

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2335033C1 true RU2335033C1 (en) 2008-09-27

Family

ID=39929106

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007103433/28A RU2335033C1 (en) 2007-01-29 2007-01-29 Method for producing of cabtilever of scanning probe microscope

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2335033C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2562164C1 (en) * 2014-02-25 2015-09-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт систем обработки изображений Российской академии наук (ИСОИ РАН) Fabrication of scanning probe microscope cantilever needle
RU2619811C1 (en) * 2015-12-22 2017-05-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Method of producing elements with nanostructures for local probe systems
RU2759415C1 (en) * 2020-12-20 2021-11-12 СканСенс ГмбХ Cantilever with silicon needle of complex shape

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
В.А.Быков. Микромеханика для сканирующей зондовой микроскопии и нанотехнологии. Микросистемная техника, №1, 2000, с.16-20. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2562164C1 (en) * 2014-02-25 2015-09-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт систем обработки изображений Российской академии наук (ИСОИ РАН) Fabrication of scanning probe microscope cantilever needle
RU2619811C1 (en) * 2015-12-22 2017-05-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Method of producing elements with nanostructures for local probe systems
RU2759415C1 (en) * 2020-12-20 2021-11-12 СканСенс ГмбХ Cantilever with silicon needle of complex shape

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Steiner et al. Micromachining applications of porous silicon
CN1866007B (en) Ultra trace detection sensor with integrated piezoresistance SiO2 cantilever, making method and application thereof
CN101580223B (en) Manufacturing method of a piezoelectric micro-cantilever beam probe
CN103378082A (en) Graphene pressure sensors
US8828243B2 (en) Scanning probe having integrated silicon tip with cantilever
RU2335033C1 (en) Method for producing of cabtilever of scanning probe microscope
US7767101B2 (en) Method for fabricating probe for use in scanning probe microscope
CN102496632B (en) Ultra-thin silicon PIN high energy particle detector based on bonding substrate and manufacturing method thereof
JPH0799326A (en) Micromechanic sensor and its preparation
US20120103087A1 (en) Flow rate detection device
CN104049112B (en) A kind of preparation method of silicon nanowires probe structure
JPS5944875A (en) Semiconductor device having beam structure
Sandoughsaz et al. Realization of complex three-dimensional free-standing structures on silicon substrates using controllable underetching in a deep reactive ion etching
Roppel et al. Thin film diamond microstructures
Berenschot et al. 3D-fractal engineering based on oxide-only corner lithography
Kuhl et al. Formation of porous silicon using an ammonium fluoride based electrolyte for application as a sacrificial layer
US6858541B2 (en) Etch stop control for MEMS device formation
US9013012B2 (en) Self-sealing membrane for MEMS devices
CN110203879A (en) A kind of preparation method of silicon nanowires
Jang et al. Fabrication of ordered silicon wire structures via macropores without pore wall by electrochemical etching
EP1716070B1 (en) Micromechanical sensor
RU2340963C2 (en) Method of composite cantilever production for scanning probe microscope
JPS6267880A (en) Manufacture of semiconductor device
TWI420808B (en) The Manufacturing Method of Bending Plate Wave Micro - sensor
CN113562688B (en) Method for preparing micro-electromechanical system sensor chip and prepared sensor chip

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160130