Qui trình chế tạo DEA (hình 4) để chế tạo sợi nano silicon được nhắc lại để tiện theo dõi :
Si3N4 SiO2 Si ĐếSi Si B Nhìn từ trên -45o 45o SiO2 A Lắng đọng SiO2/ Si3N4 Si3N4
B Quang khắc, ăn mòn Si3N4
lW
C Ăn mòn ướt SiO2 Ăn mòn tạo nên 1 kênh
D Lắng đọng tạo lớp ma Crom lắng đọng theo góc nghiên
25
Hình 4: Sơ đồ khối các bước cơng nghệ cơ bản của qui trình DEA, phần lớn chỉ sử dụng các kĩ thuật cở bản của công nghệ micro mà PTN CNNN hiện có,
để chế tạo sợi nano Silicon trên đế silicon. Chíp chế tạo ra có các đơn sợi nano
silicon, mỗi đơn sợi đều có điện cực nối ra mạch điều khiển mạch ngồi, thích hợp cho việc đo đạc, khảo sát và ứng dụng làm cảm biến đinh lượng sinh học
sau này.
Các thông số cơ bản của các lớp và các bước kĩ thuật được trình bày trong phần dưới đây.
1. Đế SOI (semiconductor on insulator - SOI): Sợi Si-NW trong khoá luận này được chế tạo trên wafer SOI của công ty SOITEC
F Tách lớpSi3N4 F Nhìn từ trên Mặt nạ G Tách lớpSiO2 G Nhìn từ trên H Ăn mịn lớpSi Vùng gắn điện cực Mặt nạ sợi nano Cr Si- NW G Nhìn từ trên điện cực Sợi Si-NW
Pháp. Với bề dày của lới silicon (100) là 70nm, lớp BOX có độ dày 140nm.
2. Độ dày của lớp silicon xuống 40nm bằng phương pháp oxi
hố khơ, sử dụng lị oxi hóa ở nhiệt độ 10000C trong 45 phút.
3. Sau đó wafer được cấy ion (cấy bằng ion BF2 với năng lượng 30kV) với mật độ 1014 ion/cm2 theo góc ngiêng là 7o để tạo lớp bán dẫn loại P với nồng độ hạt tải khoảng 51018 hạt/cm3.
4. Tiếp theo một lớp Si3N4 được tạo ra ở lớp ngoài cùng với
độ dày 20nm bằng phương pháp LPCVD/PECVD trực tiếp lên trên lớp
SiO2.
5. Ăn mịn lớp Si3N4bằnghỗn hợp khí CHF3 + O2= 25 sccm: 5 sccm; pressure 10 mTorr, công suất 50-75 W. Tốc độ ăn mịn 20-25 nm/phút.
6. Thực hiện q trìnhăn mịnướt đẳng hướng lớp SiO2bằng dung dịch axit HF 1-5%. Tốc độ ăn mòn 2.5- 10 nm/phút. Tạo hốc nano (nanocavity or nanogaps) giữa lớp Si3N4 và lớp Silicon.
7. Tiếp theo sẽ cho lắng đọng một lớp crom (Cr) dày 20 nm, sử dụng kĩ thuật bốc bay chùm điện tử, theo một góc 45o. Tạo lớp Cr trong nanocavity. Tốc độ bốc bay: 5 nm/ phút.
8. Ăn mòn lớp crom bằng chùm ion argon (sử dụng thiết bị Ion Beam Etching. Bước này được thực hiện bởi TS. Tống Duy Hiển, tại Viện nghiên cứu MESA+, Hà lan do PTN CNNN chưa có thiết bị này). Ăn mònđược thực hiện theo hướng ngược lại với quá trình lắng đọng (-45o) kết quả lớp kim loại dưới Si3N4khơng bị ăn mịn do nóđược che bởi lớp Si3N4 (hình e). Tốc độ bốc bay: 3-4 nm/phút. Lớp Cr không bị ăn mòn, tạo thành sợi nano Cr.
9. Tẩy lớp SiO2,và ăn mòn lớp Silicon bằng thuật ăn mịn khơ. Trong trường hợp này, sợi nano Cr được dùng làm vật liệu bảo vệ trong q trìnhăn mịn silic , giữ cho phần silic bên dưới khơng bị ăn mịn. Hồn hợp khí sử dụng để ăn mịn khơ là: CHF3 + O2= 25 sccm: 2 -5 sccm; áp suất 10-20 mTorr, công suất 50-75 W. Tốc độ ăn mòn silicon là 10-15 nm/phút.
27
10. Ăn mòn lớp Cr bằng dung dịch tẩy Cr, tạo sợi nano silicon. 11. Quang khắc, bốc bay, tạođiện cực (Pt/Ti: 200/10 nm) để kết nốivơi mạchđiều khiển bên ngoài cho sợi.