Отправить статью по E-mail 
Наноструктурированное травление рутения в трехкомпонентной плазме Сl2/O2/Ar
- Авторы: Амиров И.И.1, Изюмов М.О.1, Лопаев Д.В.2, Рахимова Т.В.2, Кропоткин А.Н.2, Волошин Д.Г.2, Палов А.П.2
-
Учреждения:
- НИЦ “Курчатовский институт”
- Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
- Выпуск: Том 54, № 3 (2025)
- Страницы: 251-260
- Раздел: ТЕХНОЛОГИИ
- URL: https://consilium.orscience.ru/0544-1269/article/view/689387
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0544126925030076
- EDN: https://elibrary.ru/PXPXQE
- ID: 689387
Цитировать
Полный текст
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Доступ платный или только для подписчиков
Аннотация
C использованием спектрального и зондовых методов диагностики радикального состава и электронной компоненты удаленной плазмы ВЧИ разряда в смеси 50 ٪ Ar/Сl2 /O2 проведены исследования низкоэнергетического (Ei ~80 эВ) травления пленки Ru нанометровой толщины в зависимости от давления, ВЧ мощности и относительного содержания Сl2 /O2. При 10–30- процентном содержании хлора в плазме наблюдался широкий максимум скорости травления Ru. В плазме такого состава c использованием массива наноконусов аморфного кремния в качестве маски получены вертикальные наностолбчатые структуры Ru высотой 35 нм с расстоянием между ними 10–20 нм. Обсуждается механизм травления Ru в плазме 50 ٪ Ar/Сl2 /O2.
Ключевые слова
Полный текст
Об авторах
И. И. Амиров
НИЦ “Курчатовский институт”
Автор, ответственный за переписку.
Email: ildamirov@yandex.ru
ЦНТИ-Ярославль ОФТИ им. К.А. Валиева
Россия, ЯрославльМ. О. Изюмов
НИЦ “Курчатовский институт”
Email: ildamirov@yandex.ru
ЦНТИ-Ярославль ОФТИ им. К.А. Валиева
Россия, ЯрославльД. В. Лопаев
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Email: ildamirov@yandex.ru
Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына
Россия, МоскваТ. В. Рахимова
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Email: ildamirov@yandex.ru
Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына
Россия, МоскваА. Н. Кропоткин
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Email: ildamirov@yandex.ru
Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына
Россия, МоскваД. Г. Волошин
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Email: ildamirov@yandex.ru
Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына
Россия, МоскваА. П. Палов
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Email: ildamirov@yandex.ru
Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына
Россия, МоскваСписок литературы
- Kim S.K., Popovici M. Future of dynamic random-access memory as main memory // MRS Bulletin, 2018. V.40. P. 334–338.
- Kim S.E., Sung J.Y., Jeon J.D., Jang S.Y., Lee H.M., Moon S.M., et.al. Toward advanced high-k and electrode thin films for DRAM capacitors via atomic layer deposition // Adv. Mater. Technol. 2023. V. 8. P. 2200878.
- Gall D. The search for the most conductive metal for narrow interconnect lines // J. Appl. Phys. 2020. V. 127. P. 050901.
- Barmak K., Ezzat S., Gusley R., Jog A., Kerdsongpanya S., Khaniya A., Milosevic E., Richardson W., Sentosun K., Zangiabadi A., Gall D., Kaden W.E., Mucciolo E.R., Schelling P.K., West A.C., Coffey K.R. Epitaxial metals for interconnects beyond Cu // J. Vac. Sci. Technol. A. 2020. V. 38. P. 033406.
- Paolillo S., Wan D., Lazzarino F., Rassoul N., Piumi D., Tőkei Z. Direct metal etch of ruthenium for advanced interconnect // J. Vac. Sci. Technol. B. 2018. V. 36. P. 3E103–1.
- Decoster S., Camerotto E., Murdoch G., Kundu S., Le Q.T., Tőkei Z., Jurczak G., Lazzarino F. Patterning challenges for direct metal etch of ruthenium and molybdenum at 32 nm metal pitch and below // J. Vac. Sci. Technol. B. 2022. V. 40. P. 032802.
- Hsu C.C., Coburn J.W., Graves D.B. Etching of ruthenium coatings in O2 – and Cl2 -containing plasmas // J. Vac. Sci. Technol. A. 2006. V. 24. P. 1.
- Kim H.W., Ju B-S., Kang C.-J. High-rate Ru electrode etching using O/Cl inductively coupled plasma // Microelectronic Engineering. 2003. V. 65. P. 319–326.
- Kim H.W. Characteristics of Ru etching using ICP and helicon O2 /Cl2 plasmas // Thin Solid Films. 2005. V. 475. P. 32–35.
- Yunogami T., Nojiri K. Anisotropic etching of RuO2 and Ru with high aspect ratio for gigabit dynamic random access memory // J. Vac. Sci. Technol. B2000. V. 18. P. 1911.
- Guha J., Donnelly V.M. Studies of chlorine-oxygen plasmas and evidence for heterogeneous formation of ClO and ClO2 // J. Appl. Phys. 2009. V. 105. P. 113307.
- Imai M., Matsui M., Sugano R., Shiota T., Takasaki Ko-ichi, Miura M., Ishii Y., Kuwahara K. Activation mechanism of ruthenium etching by Cl based radicals in O2 /Cl2 plasma. Jpn. J. Appl. Phys. 2023. V. 62. P. SI1014.
- Hwang S.M., Garay A.A., Lee W.I., Chung C.W. High density plasma reactive ion etching of Ru thin films using non-corrosive gas mixture. Thin Solid Films. 2015. V. 587. P. 28–33.
- Hwang S.M., Garay A.A., Choi J.H., Chung C.W. Etch characteristics of Ru thin films using O2 /Ar, CH4/Ar, and O2/CH4 /Ar plasmas. Thin Solid Films. 2016. V. 615. P. 311–317.
- Pan W., Desu S.B. Reactive Ion Etching of RuO2 Films // Phys. stat. sol. (a). 1997. V. 161. P. 201–215.
- Lee E-J., Kim J-W., Lee W-J. Reactive Ion Etching Mechanism of RuO2 Thin Films in Oxygen Plasma with the Addition of CF4, Cl2, and N2 // Jpn. J. Appl. Phys. 1998. V. 37. P. 2634
- Амиров И.И., Куприянов А.Н., Изюмов М.О., Мазалецкий Л.С. Получение цветного наноструктурированного слоя аморфного кремния при травлении в хлорсодержащей плазме // Письма в ЖТФ. 2023. Т. 49. Вып. 8. С. 25–28.
- Ullal S.J., Godfrey A.R., Edelberg E., Braly L., Vahedi V., Aydil E.S. Effect of chamber wall conditions on Cl and Cl2 concentrations in an inductively coupled plasma reactor // J. Vac. Sci. Technol. A 2002. V. 20. P. 43–52.
- Tinck S., Boullart W., Bogaert A. Modeling Cl2/O2/Ar inductively coupled plasmas used for silicon etching: effects of SiO2 chamber wall coating // Plasma Sources Sci. Technol. 2011. V. 20. P. 045012.
- Bogdanova M., Lopaev D.V., Rakhimova T.V., Voloshin D.G., Zotovich A., Zyryanov S. “Virtual IED sensor” for df rf CCP discharges // Plasma Sources Sci. Technol. 2021. V. 30. P. 075020.
- Voloshin D.G., Rakhimova T.V., Kropotkin A., Amirov I.I., Izyumov M.O., Lopaev D, Zotovich A., Zyryanov S.M. Plasma density determination from ion current to cylindrical Langmuir probe with validation on hairpin probe measurements // Plasma Sources Sci. Technol. 2023. V. 32. P. 044001.
- Fuller N.C.M., Herman I.P., Donnelly V.M. Optical actinometry of Cl2, Cl, Cl+, and Ar+ densities in inductively coupled Cl2-Ar plasmas // J. Appl. Phys. 2001.V. 90. N7. P. 3182.
- Donnelly V.M., Malyshev M.V., Schabel M., Kornblit A., Tai W., Herman I.P., Fuller N.C.M. Optical plasma emission spectroscopy of etching plasmas used in Si-based semiconductor processing // Plasma Sources Sci. Technol. 2002. V. 11. P. A26–A30.
- Lopaev D.V., Volynets A.V., Zyryanov S.M., Zotovich A.I., Rakhimov A.T. // Actinometry of O, N and F atoms, J. Phys. D: Appl. Phys., 2017. Vol. 50. P. 075202.
- Amirov I.I., Izyumov M.O., Naumov V.V., Gorlachev E.S. Ion-plasma sputtering of Co and Mo nanometer thin films near the sputtering threshold // J. Phys. D: Appl. Phys. 2021. V. 54 P. 065204.
- Kropotkin A.N., Voloshin D.G. Simulation of an inductive discharge in argon with the gas flow and inhomogeneous gas temperature // Plasma Physics Reports. 2019. V. 45. P. 786–797.
- Kropotkin A.N., Voloshin D.G. ICP argon dischargesimulation: the role of ion inertia and additional RFbias // Physics of Plasmas. 2020. V. 27. N. 5. P. 053507.
- Hsu C–C., Nierode M.A., Coburn J.W., Graves D.B. Comparison of model and experiment for Ar, Ar/O2 and Ar/O2/Cl2 inductively coupled plasmas // J. Phys. D: Appl. Phys. 2006. V. 39. P. 3272–3284.
- Kawaguchi S., Takahashi K., Satoh K. Electron collision cross section set of Cl2 gas and electron transport analysis in Cl2 gas and Cl2/N2 mixtures // Jpn. J. Appl. Phys. 2020. V. 59 SHHA09.
- Booth J.P., Chattejee A., Guaitella O., Lopaev D. Quenching of O 2 (b 1 Σ g +) by O(3 P) atoms. Effect of gas temperature // Plasma Sources Sci. Technol. 2022. V. 31. P. 065012.
- Kropotkin A.N., Chukalovsky A.A., Kurnosov A.K., Rakhimova T.V., Palov A.P. Numerical model of a gaseous inductive discharge in oxygen, taking into account the complete scheme of the vibrational kinetics of O2 molecules // Materials. Technologies. Design. 2023. V. 5. N 2. P. 12.
Дополнительные файлы
