研究人員發(fā)現(xiàn)了一種非破壞性的方法來(lái)測(cè)量經(jīng)刻蝕的氮化硅 (SiNx) 薄膜的倒角 (Undercut) 現(xiàn)象。這種方法借助了原子力顯微鏡的納米力學(xué)測(cè)量技術(shù)，且其測(cè)量值與理論值誤差僅為5%。
微電子器件MEMS的制備通常都會(huì)用到刻蝕工藝，而在刻蝕工藝中，倒角 (Undercut) 現(xiàn)象是很難避免的，也就是說(shuō)得到的結(jié)構(gòu)通常會(huì)比預(yù)計(jì)多刻蝕掉一些材料。所以為了保證產(chǎn)品的參數(shù)及性能合規(guī)，找到一種可以準(zhǔn)確地檢測(cè)倒角現(xiàn)象的方法是至關(guān)重要的。然而，目前能做到同時(shí)具備非破壞性以及高空間分辨率的檢測(cè)方法是十分罕見(jiàn)的。
來(lái)自位于合肥的中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究人員成功地利用AFM原子力顯微鏡在納米量級(jí)對(duì)刻蝕的倒角現(xiàn)象進(jìn)行了測(cè)量。測(cè)試所用樣品為硅基底上的氮化硅 (SiNx) 薄膜，并通過(guò)各向同性的濕法刻蝕技術(shù)得到了圓環(huán)以及長(zhǎng)方形圖樣。
原子力顯微鏡的納米力學(xué)測(cè)試圖可以清晰的看到有硅基底支撐的區(qū)域與懸空的區(qū)域具有明顯的對(duì)比度，并且證實(shí)了隨著刻蝕時(shí)間的增長(zhǎng)倒角現(xiàn)象也會(huì)更加的嚴(yán)重。通過(guò)這些測(cè)試結(jié)果研究人員可以識(shí)別出倒角的邊緣并測(cè)量倒角的長(zhǎng)度。他們還利用了AFM原子力顯微鏡的譜學(xué)測(cè)試手段測(cè)量了刻蝕速率，其結(jié)果與原子力顯微鏡的圖像結(jié)果相吻合。經(jīng)過(guò)理論計(jì)算，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果與理論值相比其誤差僅為5%左右。
以上結(jié)果表明了一種可以在納米量級(jí)實(shí)時(shí)原位檢測(cè)倒角現(xiàn)象的方法，這一方法對(duì)于多種微米、納米制造工藝具有很高的價(jià)值。
參考文獻(xiàn): K. Bose, C. J. Lech, B. Heddi, and A. T. Phan, High-resolution AFM structure of DNA G-wires in aqueous solution. Nat. Commun. 9, 1959 (2018). https://doi.org/10.1038/s41467-018-04016-y
Citation: W. Wang, C. Ma, and Y. Chen, Measurement of undercut etching by contact resonance atomic force microscopy. Appl. Phys. Lett. 117, 023103 (2020). https://doi.org/10.1063/5.0013479