纳米尺度栅线结构的线边缘粗糙度分析和表征

为了对线边缘粗糙度(LER)和线宽粗糙度(LWR)进行分析和表征,采用电子束光刻工艺和感应耦合等离子体刻蚀工艺制备了两种纳米尺度栅线结构,用扫描电子显微镜(SEM)对所制备结构进行了检测和定性分析.基于离线SEM图像分析法提取了纳米栅线结构的线边缘轮廓.将所提取的线边缘轮廓视为随机信号,分别采用均方根偏差σ、偏斜度Sk、峭度Ku、高高相关函数和功率谱密度函数表征了LER/LWR的幅度特征、形状特征和空间特征,研究了LER/LWR各参数从光刻图形到刻蚀图形的变化,实现了LER/LWR的定量分析和表征.     

用SPM纳米刻蚀方法在Ti表面制备纳米结构的研究

本文用导电原子力显微镜 (AFM)针尖诱导局域氧化反应的方法 ,在Ti膜表面制备了TiO2 纳米结构。实验结果表明 ,Ti膜的氧化阈值为 - 7伏 ,制备的TiO2 纳米线的最小线宽达到 10nm ,TiO2 纳米线的高度和宽度随针尖偏压的增大而增大。在优化的氧化刻蚀条件下 ,通过控制针尖偏压和扫描方式制备出了图形化的TiO2 结构 ,本研究表明基于导电AFM的纳米刻蚀技术将成为构筑纳米电子器件的重要工具     

基于Motif参数的线边缘粗糙度评定方法研究

针对现有线边缘粗糙度（line edge roughhess,LER）表征参数的不足,提出采用基于Motif参数的LER表征方法。对Motif参数的基本概念和评定流程进行了介绍,并以多层薄膜沉积技术制备的纳米线宽样板的LER评定为例进行了实验。结果表明：Motif参数无需评定基准,可以在轮廓全域内表征LER的幅度和间距特性,评定结果具有一定的鲁棒性。     

软膜紫外光固化纳米压印中Amonil光刻胶的刻蚀参数优化(英文)

报道了反应离子刻蚀转移图形过程中对Amonil光刻胶的刻蚀参数优化的结果.利用软膜紫外光固化纳米压印技术,首先制备了线宽/间距均为200 nm的纳米光栅结构.然后采用反应离子刻蚀的方法去除残留的Amonil光刻胶.研究了不同的气体组成、射频功率、压强和气体流量对刻蚀形貌、表面粗糙度以及刻蚀速度的影响.在优化的工艺条件下,获得了理想的具有垂直侧壁形貌和较小表面粗糙度的纳米光栅阵列.结果表明,选择优化的刻蚀工艺参数,既能有效地改善图形转移的性能,同时也能提高所制备结构的光学应用特性.     

纳米样板的制备及其精度分析

介绍了纳米样板的研究现状及制备工艺，特别对扫描探针显微镜(SPM)表面局域氧化反应工艺进行了详述；分析了原子力显微镜(AFM)探针诱导局域氧化工艺的原理及其影响参数，原理为高度局域化的电化学反应，影响参数包括探针上所施加的电压、扫描速度、探针曲率半径、相对湿度以及氧化物厚度等；用该方法分别制备了5条栅线和7条栅线的一维纳米结构样板，并对7条栅线的纳米结构样板的精度和不确定度影响因素进行了分析。     

用SPM纳米刻蚀方法在Ti表面制备纳米结构的研究

本文用导电原子力显微镜（AFM）针尘诱导局域氧化反应的方法，在Ti膜表面制备了TiO2纳米结构。实验结果表明，Ti膜的氧化阈值为-7伏，制备的TiO2纳米线的最小线宽达到10nm，TiO2纳米线的高度和宽度随针尘偏压的增大而增大。在优化的氧化刻蚀条件下，通过控制针尘偏压和扫描方式制备出了图形化的TiO2结构，本研究表明基于导电AFM的纳米刻蚀技术将成为构筑纳米电子器件的重要工具。     

金属辅助化学刻蚀法制备硅纳米线的研究进展

硅纳米线(Si NWs)由于具有独特的一维结构、热电导率、光电性质、电化学性能等特点,被广泛应用于热电与传感器件、光电子元器件、太阳能电池、锂离子电池等领域。金属辅助化学刻蚀法(MACE)是制备Si NWs的常用方法之一,具有操作简便、设备简单、成本低廉和高效等优点,可大规模商业化应用,因而近年来被广泛研究。金属辅助化学刻蚀制备硅纳米线的过程可以分为两步:首先在洁净的硅衬底表面沉积一层金属(Ag、Au、Pt等)纳米颗粒,以催化、氧化它附近的硅原子;然后利用HF溶解氧化层,从而对硅晶片进行刻蚀,形成纳米线阵列。然而,这种简单高效的制备硅纳米线的方法存在一些难以控制的缺点:(1)金属纳米颗粒聚集、相连后造成Si NWs之间的缝隙比较大,从而导致Si NWs密度较低;(2)由于金属纳米颗粒沉积的随机性,在硅晶片表面分布不均匀,不仅导致刻蚀出的纳米线直径范围(50～200 nm)较宽,而且使制得的纳米线阵列排列无序且间距不易调控;(3)当刻蚀出的硅纳米线太长时,范德华力等作用会造成纳米线顶端出现严重的团簇现象。针对常规法存在的一些问题以及不同的器件对硅纳米线的形貌、类型和直径等的要求,近年来的研究主要集中在如何减少纳米线顶端团簇、调控纳米表面粗糙度和直径、低成本制备有序硅纳米线等方面。目前一些改进常规金属辅助化学刻蚀的方法取得了进展,比如:(1)用酸溶液或UV/Ozone对硅晶片预处理,在表面形成氧化层,可以使纳米线的均匀性得到改善并增大其密度(从18%提高到38%);(2)使用物理气相沉积法在硅晶片表面沉积一层金属纳米薄膜,然后再刻蚀,这种方法能够减少纳米线顶端团簇和有效调控纳米线直径;(3)利用模板法(聚苯乙烯小球模板、氧化铝模板、二氧化硅模板和光刻胶模板等)可以制备出有序的硅纳米线阵列。本课题组用离子束刻蚀的方法制备了直径范围可以控制在30～90 nm的聚苯乙烯小球模板,为小尺寸有序硅纳米线的制备打下了坚实的基础。本文简要介绍了常规MACE的原理和制备流程,总结了硅晶片的类型、刻蚀溶液的浓度、温度和刻蚀时间等因素对Si NWs形貌、尺度、表面粗糙度、刻蚀方向以及刻蚀速率的影响,用相关的机制解释了H2O2过量时刻蚀路径偏离垂直方向的机理以及刻蚀速率随溶液浓度变化的原因,重点综述了氧化层预处理、物理法沉积贵金属纳米薄膜、退火处理和模板法等改进方法在减少纳米线顶部团簇、改善均匀性、制备有序且直径和间距可控纳米线中的研究进展。     

Ge纳米点/Si纳米线复合结构制备及微结构特征分析

结合金属纳米颗粒辅助化学刻蚀法制备Si纳米线和低压化学气相外延自组织生长Ge纳米点制备了Ge纳米点/Si纳米线复合结构,采用电子显微镜、微区原子力/拉曼联合测试系统进行了微结构表征。Ge纳米点基本均匀地分布于Si纳米线上,通过改变生长参数可有效控制Ge纳米点的尺寸和密度。在非常扁薄的无支撑的纳米点/线复合结构中,由于应力和热效应的作用使Si和Ge的拉曼散射特征峰发生了较大的红移。     

金属栅回刻平坦化技术

随着CMOS集成电路技术节点缩减到45 nm及以下,高K金属栅(HK/MG)的后栅集成工艺已逐渐成为先进集成电路制造中的主流技术。其中金属栅(假栅)集成结构的平坦化是实现后栅集成的关键技术之一。本文通过特色开发的SOG两步等离子体回刻结合O2原位处理技术,克服了常规反应离子刻蚀中由于聚合物分布不均对刻蚀速度带来的不利影响,实现了隔离绝缘层低达4.19%(边缘去除5 mm)的片内非均匀性。不同稀疏与密集线阵列的亚微米CMOS后栅结构表明良好的平坦化效果并且避免了类似CMP(Chemical Mechanical Polish)工艺中常出现的"碟形效应"问题。所研制成功的无CMP后栅平坦化工艺为制备纳米级高K金属栅CMOS后栅器件打下了重要基础。     

基于平稳小波变换的纳米尺度线边缘粗糙度分析方法

为了解决微电子制造技术中纳米尺度半导体刻线边缘粗糙度（line edge roughness, LER）的测量问题,笔者提出了基于平稳小波变换的线边缘粗糙度分析方法．首先,使用原予力显微镜测量硅刻线形貌,通过图像处理与阈值方法提取出线边缘粗糙度特征．然后采用基于平稳小波变换的多尺度分析确定线边缘粗糙度特征的能量分布,给出了线边缘粗糙度的多尺度表征参数,包括特征长度和粗糙度指数．仿真出具有不同粗糙程度的线轮廓,计算出其粗糙度指数分别为0．72和6．05,表明该方法可以有效地反映出线边缘的不规则程度,并提供直观的LER空间频率信息．对一组硅刻线的测量数据进行处理,得到其特征长度和粗糙度指数分别为44．56nm和12．17．最后,采用该方法对使用3种不同探针和3组不同扫描间隔的测量数据分别进行分析,结果表明该方法可以有效地量化表征线边缘粗糙度．