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氮化矽之場致氧化研究
Thesis

氮化矽之場致氧化研究

張建文
Masters, 國立清華大學, 物理系
1998

Abstract

氮化矽 場致氧化 原子力顯微鏡 掃描探針微影術 Si3N4 Field induced oxidation AFM Scanning probe lithography
自從掃描探針顯微術(SPM)發明以來,就一直有人嘗試使用這種工具來改變樣本的表面,甚至是製作微小的結構。我們目前正在研究的「AFM掃描探針微影術」就是其中之一,它能夠以相對較低的儀器成本,達到很高的解析度(線寬100 A∼1000 A)。這種技術很適合一般實驗室製作奈米結構、研發奈米元件,並研究其物理特性。 本實驗室過去已經在n-type Si(110)基板上,成功地以AFM掃描探針寫入的氧化物圖樣作為負光阻,製作出一些結構。目前則是嘗試在Si3N4薄膜上,以導電探針寫入的氧化物圖樣為正光阻,製作微小結構。基本上,我們所使用的樣本是Si3N4/Si(100)薄膜,其厚度祇有25 A。這是為了要避免薄膜應力太大,以及考慮了樣本要導電的問題。實驗的主要步驟是:先使用AFM導電探針在樣本表面(以探針電場所引發的電化學反應)製作氧化物圖樣,然後再使用HF溶液去除氧化物,由於HF溶液對SiOX的蝕刻速率遠大於Si3N4薄膜,原來的圖樣會被保留下來,形成Si3N4蝕刻遮罩。再來就是利用KOH溶液對於Si3N4與Si兩者蝕刻速率的明顯差異,進行選擇性蝕刻(selective etching),最後完成圖樣的轉移(pattern transfer)。本研究之目的即是要檢驗這個構想的可行性,尤其著重於探討實驗過程中所遭遇的問題與現象,並提供一些可行的解決之道。

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