研究目的
研究金属辅助等离子体刻蚀(MAPE)在硅纳米加工中的机制与能力,重点关注界面接触与催化增强的作用。
研究成果
MAPE通过金属与硅的直接界面接触,能显著提升硅的刻蚀速率(超过1000%),这与MACE及以往的等离子体刻蚀机制不同。它为无液体纳米制造提供了可能,但需进一步发展以控制粒子运动并完全理解其底层机制。
研究不足
该研究仅限于特定等离子体条件(SF6/O2混合气体)、金属类型(金、铬、银、铂、铜)及基底类型;等离子体中不受控的颗粒运动可能影响精度;相关机制尚未完全阐明,且未探索其在其他体系或工业规模中的适用性。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用图案化金属纳米结构系统研究SF6/O2等离子体中的金属辅助等离子体刻蚀(MAPE),并与金属辅助化学刻蚀(MACE)进行对比。
2:样品选择与数据来源:
使用电阻率为1–10 Ω cm的n型和p型(100)硅晶圆,通过电子束和相移光刻技术制备Au、Cr、Ag、Pt和Cu薄膜图案。
3:实验设备与材料清单:
设备包括RAITH 150 TWO电子束光刻系统、Edwards A500-FL500电子束金属蒸发器、PlasmaPro NGP90等离子体加工系统,以及用于成像的Zeiss XB1540和LEO Gemini 1525 FEGSEM。材料包括聚甲基丙烯酸甲酯光刻胶、金属(Au、Cr、Ag、Pt、Cu)及SF6/O2气体。
4:实验流程与操作步骤:
在硅基底上制备图案,沉积金属薄膜,剥离后,在特定条件(如175 mTorr、50 W功率、40 sccm总气体流量)下进行反应离子刻蚀(RIE),并改变O2浓度。通过扫描电镜(SEM)观察和分析刻蚀效果。
5:数据分析方法:
使用ImageJ软件测量刻蚀深度,以对照条件为基准计算增强效果;统计分析包括多次测量的中位数和范围计算。
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plasma processing system
PlasmaPro NGP90
Oxford Instruments
Performing reactive ion etching (RIE) with SF6/O2 plasmas
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scanning electron microscope
Zeiss XB1540
Carl Zeiss AG
Imaging etched structures and nanostructures
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surface profilometer
DektakXT
Bruker Corporation
Confirming uniformity of deposited metal films
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electron beam lithography system
RAITH 150 TWO
Raith GmbH
Patterning nanostructures on silicon substrates
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electron beam metal evaporator
Edwards A500-FL500
Edwards High Vacuum International
Depositing thin metal films (e.g., Au, Cr) on substrates
暂无现货
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scanning electron microscope
LEO Gemini 1525 FEGSEM
LEO Electron Microscopy Inc
Imaging etched structures, including tilting for side views
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mask aligner
Quintel Q4000-6
Neutronix Quintel
Performing phase shift lithography for microstructure patterning
暂无现货
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plasma generator
Diener plasma generator
Diener electronic GmbH & Co. KG
Treating substrates with oxygen plasma to remove photoresist scum
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