При разработке СБИС с
размерами деталей в диапазоне менее 100нм
большое внимание привлекают методы
самоорганизации. Сотрудники из
университета Хиросимы научились получать
упорядоченно нанопористую пленку окиси
алюминия на подложке кремния и решили
следующую задачу - перенос в кремний
матрицы нанопор с плотностью ~1010см-2
методом реактивного ионного травления.
Далее
представлены технологические этапы.
На
подложку кремния со слоем SiO2
толщиной 10нм катодным распылением
наносится слой чистого алюминия (99.999%).
Отмечено, что упорядоченность структуры
нанопор улучшается в процессе окисления,
поэтому исходная толщина алюминия
составляла 20мкм. Проводится первый этап
анодного окисления при концентрации
щавелевой кислоты 0.15M/л, напряжении 40В и
температуре 3°С
до остаточной толщины Al
1000нм. Затем вся пористая окись алюминия
удаляется в смеси жидких кислот HF
и H3PO4.
Поверхность оставшегося алюминия имеет
упорядоченную шероховатость в виде донной
оконечности микропор. Поэтому второй этап
окисления оставшейся пленки Al
происходит с хорошей самоорганизацией
системы микропор до упора в SiO2.
Диаметр нанопор 25нм с расстоянием меж ними
90нм.
Для
успеха последующего сухого травления
поперечник пор немного увеличивали
травлением в разбавленной фосфорной
кислоте (~до 36нм), так что стенки из окиси
алюминия между порами и на дне имеют
толщину 50нм и 30нм, соответственно, а
аспектное соотношение в геометрии пор
составляет 2-5. На рисунке схематически
показан вид подложки перед реактивным
ионным травлением в плазме хлора. В матрице
каждый ряд пор смещен относительно соседей
на полпериода. Слои Al2O3 и SiO2
на дне удаляются ВЧ-плазменным травлением в
хлоре. Затем 5 мин травится кремний при
постоянном смещении более -400В и 30мТорр
хлора. При толщинах Al2O3
200, 150, 130 и 50нм образуются нанопоры с
аспектным отношением 5, 3.8, 3.2 и 1.3,
соответственно. После удаления Al2O3
на дне пор кремний травится быстро.
Отмечено, что с увеличением аспектного
отношения (АО= 1, 2, 3) наблюдается уменьшение
видимого диаметра поры d=30,
20 и 13нм (при исходном диаметре 45нм). Такое
поведение объясняется тем, что при высоком
потенциале (около -530В) вместе с химическим
травлением происходит физическое
распыление. При травлении Al2O3
в хлорной плазме образуются нелетучие
соединения AlClx и AlOx.
В порах с большим аспектным отношением
выход этого потока затруднен, и они
успевают осесть на стенках, сужая пору.
Предполагается, что система
наноотверстий в кремнии может служить
формой для осаждения системы полевых
эмиттеров из алмаза или вольфрама с высокой
плотностью расположения.
J. Vac. Sci.
Technol. B, 2001, 19(5), pp.1901-1904
PERST
add red. lenty
