Процесс локального травления

В случае неправильного осаждения возможно проведение локального травления. Рассмотрим режим травления (рис. 10) на примере удаления атома вольфрама W. При удалении атома вольфрама в технологическую камеру напускаются молекулы травящего газа фтора F₂. Затем осуществляется позиционирование зонда над удаляемым атомом и достижение туннельно-прозрачного расстояния, происходит подача управляющего напряжения V₃. Под действием электрического поля, потока электронов и температуры в технологической камере происходит активация молекул фтора F₂, что стимулирует образование гексафторида вольфрама WF₆, которое является летучим соединением и удаляется из зоны реакции.

Pис. 10. Процесс травления (удаление атома W).

Напряжение U величиной более нескольких десятых Вольт позволяет фиксировать молекулу, атом в заданной точке поверхности подложки или перемещать их по поверхности, а напряжение более нескольких Вольт позволяет стимулировать атомно-молекулярные процессы синтеза или развала молекул, что позволяет осаждать заданные молекул и атомы или удалять их с поверхности. Основными техпроцессами в зондовой технологии являются процессы перемещения (фиксации), осаждения и травления. Рассмотрим эти процессы подробнее.

В процессе перемещения (фиксации)напускаемые в технологический модуль молекулы газа осаждаются на поверхность подложки и удерживаются в этом состоянии за счет межатомных сил. Однако вследствие слабой связи осажденных молекул с поверхностью подложки молекулы могут мигрировать по поверхности. При подаче электрического напряжения между зондом и подложкой формируется электрическое поле. Под воздействием электрического поля происходит поляризация молекулы, атома за счет деформации орбит электронов. Полученный таким образом диполь удерживается (фиксируется) под зондом или перемещается при перемещении зонда в определенном направлении по поверхности.

При проведении процесса осаждения, напускаемые в технологический модуль молекулы газообразного технологического вещества, адсорбируются на поверхности подложки в результате межатомного взаимодействия. После позиционирования и подвода зонда на туннельно-прозрачное расстояние к подложке на молекулы осуществляется технологическое воздействие в виде электрического поля, тока, нагрева, воздействия лазерным излучением. После проведения операции осаждения, правильность исполнения этой операции контролируется путем сканирования поверхности. Измерение геометрических размеров и энергетических характеристик, создаваемых наноструктур производится с помощью измерения методами сканирующей туннельной микроскопии (СТМ), обеспечивающей практически атомную разрешающую способность, и туннельной спектроскопии. При возникновении технологических ошибок, например, осаждении меньшего количества материала, режим повторяется с прежними или скорректированными параметрами. В случае неправильного осаждения производится режим локального травления.

Рассмотрим процесс травления на примере локального удаления атома вольфрама W. Для удаления атома вольфрама в технологическую камеру напускаются молекулы травящего газа типа фтора F₂. Затем осуществляется позиционирование зонда над удаляемым атомом, достижение туннельно-прозрачного расстояния между вершиной зонда и подложкой и осуществление технологического воздействия. В результате этого в технологическом модуле происходит летучего образование WF₆, удаляющегося из зоны реакции.

Локальность проводимых нанотехнологических процессов позволяет сочетать материалы с различными температурами плавления, исключить деградацию структур из-за диффузионных процессов, что значительно расширяет возможности синтеза материалов и структур с управляемым составом. Кроме того, в процессе проведения технологического цикла, возможен контроль создаваемой структуры и ее исправление, что практически невозможно даже в перспективных микроэлектронных технологиях. На рис. 11 показаны результаты формирования полевого нанотранзистора, проводившегося зондовым методом в 1995 году в НИИ МЭ и НТ «Дельта».

Pис. 11. Экспериментальные результаты формирования топологии полевого нанотранзистора.