研究人員發(fā)現(xiàn)了一種非破壞性的方法來測量經(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)測量技術(shù)，且其測量值與理論值誤差僅為5%。

微電子器件MEMS的制備通常都會用到刻蝕工藝，而在刻蝕工藝中，倒角 (Undercut) 現(xiàn)象是很難避免的，也就是說得到的結(jié)構(gòu)通常會比預(yù)計多刻蝕掉一些材料。所以為了保證產(chǎn)品的參數(shù)及性能合規(guī)，找到一種可以準確地檢測倒角現(xiàn)象的方法是至關(guān)重要的。然而，目前能做到同時具備非破壞性以及高空間分辨率的檢測方法是十分罕見的。

來自位于合肥的中國科學(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對刻蝕的倒角現(xiàn)象進行了測量。測試所用樣品為硅基底上的氮化硅 (SiNx) 薄膜，并通過各向同性的濕法刻蝕技術(shù)得到了圓環(huán)以及長方形圖樣。

原子力顯微鏡的納米力學(xué)測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)域具有明顯的對比度，并且證實了隨著刻蝕時間的增長倒角現(xiàn)象也會更加的嚴重。通過這些測試結(jié)果研究人員可以識別出倒角的邊緣并測量倒角的長度。他們還利用了AFM原子力顯微鏡的譜學(xué)測試手段測量了刻蝕速率，其結(jié)果與原子力顯微鏡的圖像結(jié)果相吻合。經(jīng)過理論計算，實驗測得的結(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實時原位檢測倒角現(xiàn)象的方法，這一方法對于多種微米、納米制造工藝具有很高的價值。

參考文獻: 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