NANOSTRUCTURED RUTHENIUM ETCHING IN THREE-COMPONENT Cl2/O2/Ar PLASMA

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Using spectral and probe diagnostic methods for the radical composition and electronic component of the removed plasma of an RF discharge in a mixture of 50 %Ar/Сl2 /O2, low-energy (Ei ~80 eV) etching of a nanometer-thick Ru film was studied depending on pressure, RF power, and relative content of Сl2 /O2. With a 10–30 percent chlorine content in the plasma, a wide maximum of the Ru etching rate is observed. In a plasma of this composition, using an array of amorphous silicon nanoconuses as a mask, vertical nanoconded Ru structures with a height of 35 nm and a distance between them of 10–20 nm were obtained. The mechanism of Ru etching in plasma of 50 %Ar/Сl2 /O2 is discussed.

作者简介

I. Amirov

The Center for Scientific and Information Technologies – Yaroslavl of the K.A. Valiev Department of Physico-Technological Research of the National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: ildamirov@yandex.ru
Yaroslavl, Russia

M. Izyumov

The Center for Scientific and Information Technologies – Yaroslavl of the K.A. Valiev Department of Physico-Technological Research of the National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: ildamirov@yandex.ru
Yaroslavl, Russia

D. Lopaev

Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics, Lomonosov Moscow State University

Email: ildamirov@yandex.ru
Moscow, Russia

T. Rakhimova

Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics, Lomonosov Moscow State University

Email: ildamirov@yandex.ru
Moscow, Russia

A. Kropotkin

Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics, Lomonosov Moscow State University

Email: ildamirov@yandex.ru
Moscow, Russia

D. Voloshin

Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics, Lomonosov Moscow State University

Email: ildamirov@yandex.ru
Moscow, Russia

A. Palov

Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics, Lomonosov Moscow State University

编辑信件的主要联系方式.
Email: ildamirov@yandex.ru
Moscow, Russia

参考

  1. Kim S.K., Popovici M. Future of dynamic random-access memory as main memory // MRS Bulletin, 2018. V. 40. P. 334–338.
  2. 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.
  3. Gall D. The search for the most conductive metal for narrow interconnect lines // J. Appl. Phys. 2020. V. 127. P. 050901.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. Kim H.W. Characteristics of Ru etching using ICP and helicon O2 /Cl2 plasmas // Thin Solid Films. 2005. V. 475. P. 32–35.
  10. Yunogami T., Nojiri K. Anisotropic etching of RuO2 and Ru with high aspect ratio for gigabit dynamic random access memory // J. Vac. Sci. Technol. B. 2000. V. 18. P. 1911.
  11. 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.
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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.
  15. Pan W., Desu S.B. Reactive Ion Etching of RuO2 Films // Phys. stat. sol. (a). 1997. V. 161. P. 201–215.
  16. 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
  17. Амиров И.И., Куприянов А.Н., Изюмов М.О., Мазалецкий Л.С. Получение цветного нанострукту-рированного слоя аморфного кремния при травлении в хлорсодержащей плазме // Письма в ЖТФ. 2023. Т. 49. Вып. 8. С. 25–28.
  18. 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.
  19. 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.
  20. 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.
  21. 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.
  22. 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. N 7. P. 3182.
  23. 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.
  24. 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.
  25. 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.
  26. 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.
  27. 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.
  28. 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.
  29. 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.
  30. Booth J.P., Chattejee A., Guaitella O., Lopaev D. Quenching of O 2 (b1Σg+) by O( 3 P) atoms. Effect of gas temperature // Plasma Sources Sci. Technol. 2022. V. 31. P. 065012.
  31. 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.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».