Кинетика процесса локального зондового окисления полупроводников и сверхтонких металлических пленок

Для повышения разрешающей способности метода ло­кального зондового окисления было предложено использовать импульсы на­пряжения, подаваемого на кантилевер, с противоположной полярностью. Обосновывают это тем, что состав анодных оксидов изменяется по тол­щине пленки. Как правило, вблизи границы раздела металл/оксид пленка обогащена металлом, а внешняя граница — кислородом или гидроксильными группами. Возникающее при этом встроенное электрическое поле снижает общую напряженность поля в оксиде, уменьшая максимально достижимую толщину пленки. В этой связи применение импульсов про­тивоположной полярности позволяет повысить эффективность зондового окисления. На рис. 3 представлено изображение оксидных островков, сформированных зондовым окислением в импульсном режиме с постоян­ной и переменной полярностью сигнала.

Рис. 3. Оксидные островки, сформиро­ванные зондовым окислением кремния в режиме постоянной (слева) и переменной (справа) полярности импульсов тока.

Одна из принципиальных проблем, сдерживающих широкое исполь­зование процесса локального зондового окисления, например в нанолитографии, связана с низкой его производительностью. В первую очередь это обусловлено требованием уменьшения длительности импульсов на­пряжения, обеспечивающих тем не менее эффективное протекание про­цесса зондового окисления.

Метод формирования диэлектрической пленки, модулированной по толщине

Была предпринята попытка развития процесса локаль­ного зондового окисления для создания диэлектрической пленки, модули­рованной по толщине, имеющей многофункциональное назначение.

Очевидным является тот факт, что если необходимо получить диэлектрическую маску с различной толщиной в различных ее участках, то этого можно достичь вариацией параметров им­пульсов напряжения в различных точках растра. Следует отметить, что дан­ный подход позволяет обеспечить создание диэлектрической маски как с дискретно меняющейся толщиной в различных ее частях, так и с непрерыв­но меняющейся толщиной. По сути, модуляция толщины маски в данном случае определяется задаваемой функцией изменения параметров импульса напряжения в различных точках растра.

Локальное химическое осаждение из газовой фазы

Зондовое локальное химическое осаждение материалов из газовой фазы обычно осуществляют при комнатной температуре в сканирующих туннельных микроскопах, оснащенных газовым инжектором, сопло которого располагают в непосредственной близости от острия зонда. Метод опробован на металлах и полупроводниках. В качестве исходных реагентов обычно используют те же соединения, что и при традиционном осаждении материалов из газообразных металлорганических соединений.

Процесс осаждения материала под зондом регулируется несколькими механизмами, связанными с действием электрического поля в зазоре зонд-подложка. Вначале происходит диссоциация исходных реагентов в сильном электрическом поле или за счет электронной бомбардировки. Молекулы газа могут также ионизироваться за счет присоединения электронов. Продукты диссоциации адсорбируются на поверхности подложки исключительно под острием зонда, поскольку неоднородное электрическое поле под зондом заставляет их мигрировать в область максимальной напряженности поля, т.е. к проекции оси зонда на подложку. Этот метод обеспечивает нанесение полосок материала толщиной в несколько нанометров при их ширине 3–5 нм. Скорость осаждения составляет порядка 3 нм/с.

Нанотехнологические методы, использующие сканирующие зонды, достаточно перспективны для создания наноразмерных элементов из различных материалов. Они обеспечивают формирование твердотельных элементов–квантовых шнуров и квантовых точек, размерами порядка 10 нм и менее. Существенным ограничением в их широком применении является скорость обработки подложек. Она остается недостаточной для массового производства. Между тем, малые размеры зондов позволяют интегрировать их в многозондовые блоки для одновременной параллельной обработки значительных поверхностей.