Особенности процесса изготовления кремниевых игл для кантилеверов

Исследование поверхности образцов в атомно-силовой микроскопии проводится с применением кантилеверов, представляющих собой упругую консоль с острой иглой на свободном конце. Качество изображений, получаемых с помощью атомно-силового микроскопа, существенным образом зависит от степени остроты иглы. Широко используемыми являются кантилеверы из монокристаллического кремния, изготавливаемые на основе жидкостного анизотропного травления. В работе изучена зависимость формы и размеров формируемой иглы от концентрации KOH в растворе. Исследовано влияние пирогенного окисления и окисления в атмосфере сухого кислорода на остроту иглы при проведении процесса заострения. Определено, что при 70 %-ной концентрации KOH формируются иглы, имеющие наибольшее аспектное отношение и максимальную высоту. При этом форма иглы представляет собой восьмиугольную пирамиду, боковые грани которой образованы восемью кристаллографическими плоскостями из {311} и {131}. Показано, что при двухэтапном процессе заострения, состоящем из пирогенного окисления и окисления в атмосфере сухого кислорода, удается формировать достаточно острые зонды с радиусом острия 2-5 нм и углом при вершине 14-24°, в то время как одноэтапный процесс заострения игл на основе пирогенного окисления обеспечивает получение зондов с радиусом около 14 нм. Проведены сравнительные испытания изготовленных зондов. С помощью атомно-силового микроскопа получены изображения тестового образца пленки поликристаллического кремния с полусферическими зернами (HSG-Si). Определено, что такой статистический параметр, как относительное приращение площади поверхности S , является наиболее чувствительным к «степени остроты» зонда для поверхностей пленки типа HSG-Si.
Андрей Викторович Новак
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, Россия; ОАО «Ангстрем», г. Москва, Россия; ОАО «Ангстрем», г. Москва, Россия
Виктор Рудольфович Новак
ООО «НТ-МДТ», г. Москва, Россия
Александр Владимирович Румянцев
Национальный исследовательский университет «МИЭТ»
Поделиться