Исследование возможностей криогенного атомно-слоевого травления пористых диэлектриков с ультранизкой диэлектрической проницаемостью (заключительный, этап 2024 г.)

1. Был разработан процесс анизотропного травления диэлектрика с низкой диэлектрической проницаемостью с требуемыми характеристиками по вертикальности профиля. Травление выполнялось в плазме C2F4Br2. Получены вертикальные профили боковой стенки травления. Полученные результаты могут быть применены для создания систем металлизации ИС (межсоединений) на основе пористых диэлектриков. 2. Проведено моделирование (в пакете COMSOL) распределения ионов по энергиям, для стадии активации в процессе атомно-слоевого травления. Изучено влияние различных параметров на функцию распределения ионов по энергиям в плазме аргона в реакторах с индуктивно связанной плазмой (ICP). Проведена серия расчетов IEDF с различными значениями частоты и амплитуды напряжения смещения, подаваемого на стол с образцом, и концентрации ионов в плазме. Результаты показали, что повышение частоты сигнала сопровождается уменьшением средней энергии и ширины распределения ионов. Это объясняется усреднением энергии иона при движении через слой. С другой стороны, увеличение амплитуды смещения вызывает увеличение средней энергии и ширины распределения ионов. Увеличение концентрации ионов ведет снижению средней энергии и увеличению ширины распределения. Полученные данные могут быть использованы для оптимизации процессов обработки материалов и разработки новых технологий в микро- и наноэлектронике. 3. Реализован подход основанный на применении генератора смещения с импульсом управляемой формы для достижения заданного распределения ионов по энергиям. Планируется использование генератора смещения с управляемой частотой формой сигнала. Указанный подход в сочетании с моделированием, проведенным по предыдущему пункту плана позволил согласно данными моделирования добиться более моноэнергетичного распределения ионов, экстрагируемых их плазменного слоя. 4. Измерена шероховатость пленок, подвергнутых атомно-слоевому травлению (при помощи атомно-силовой микроскопии). Измерения проводились для оксида гафния и оксида циркония, на исходных подложках, пленках толщиной 20 нм осажденных методом ALD и после травления: 1) в атомно-слоевом режиме, 2) в режиме ионного распыления аргоном. Исходная шероховатость кремния составляла 0,3 нм. После нанесения пленок - 0,4 нм. Такое увеличение объясняется частичной кристаллизацией пленок при атомно-слоевом осаждении. распыление пленок привело к существенному росту шероховатости до 0,6-0,8 нм, травление методом атомно-слоевого травления привело к снижению шероховастоти до 0,25 нм. 5. Проведено исследование по измерению адсорбции газов в пленках пористых диэлектриков в условиях криогенного травления методом спектральной рефлектометрии. Полученные результаты использованы для объяснения тем тературных зависимостей скорости травления и эффектов деградации пористых диэлектриков. Результаты были верфицирицованы при помощи метода порометрии основанного на адсорбции паров органических растворителей (ацетон, изопропанол).