УДК 621.9.047.7
БЕЛОВ А.Н., ГАВРИЛОВ С.А.,

ГОЛИШНИКОВ А. А., ПУТРЯ М.Г., ШЕВЯКОВ В.И.
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ СОЗДАНИЯ
НАНОРАЗМЕРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Московский государственный институт электронной техники
(технический университет)
124498, Россия, Москва-Зеленоград, проезд 4806, д.5
Создание наноразмерных структур (НС) возможно с использо-
ванием технологии микроэлектроники. Для этого применяют методы
фотолитографии глубокого и сверхглубокого ультрафиолета, электро-
нолитографии, рентеновской литографии. Эти методы являются доро-
гостоящими. Поэтому в настоящее время активно развиваются методы,
основанные на использовании самоорганизации и самоформирования,
которые называют нелитографическими методами. Нелитографиче-
ские методы создания НС наиболее часто основаны на применении
нанопористых материалов в качестве матриц для осаждения либо тех-
нологических масок для травления, легирования и т.д. Анализ данных
о пористых полупроводниках и диэлектриках показал, что весьма пер-
спективным материалом для создания на его основе НС является по-
ристый анодный оксид алюминия (ПАОА). Он представляет собой
массив плотноупакованных гексагональных оксидных ячеек, в центре
каждой из которых имеется вертикальный полый канал. Пористый
анодный оксид алюминия характеризуется рядом свойств, которые
выделяют его из других пористых материалов.
В подавляющем большинстве практических приложений для
формирования наноразмерного рельефа с использованием твердых
масок применяют методы сухого травления, основанные на исполь-
зовании различных видов плазменных технологий, хорошо зарекомен-
довавших себя в классической микроэлектронике. Однако применение
плазменных методов травления и обработки поверхности различных
материалов сопряжено с рядом нежелательных эффектов и проблем.
Примером таких проблем является нарушение морфологии поверхно-
сти и внесение в нее зарядов в процессе плазменной обработки, недос-
таточно точный контроль за скоростью травления, необходимость
обеспечения гладкости боковых стенок формируемых наноструктур,
селективность по отношению к маскирующим слоям, обеспечение за-
данной формы профиля травления и аспектного отношения и т.п.
На основании известных способов и разработанных авторами
данного раздела подходов была исследована технология плазменного
травления кремния с использованием в качестве маски слоя пористого
оксида алюминия. Для травления кремния использовали различные
газовые смеси на основе фреона и хладона. Анализ полученных струк-

тур показал, что технология, использующая плазменное травление ха-
рактеризуется невысокой воспроизводимостью. Кроме того, величина
диаметра канавок в кремнии имеет значительный разброс. По нашему
мнению это вызвано, прежде всего с наличием в донной части пор
слоя оксида алюминия, толщина которого в различных частях маски
имеет различную величину. Кроме того, при реактивно- ионном трав-
лении имеет место зарядка окисла, что затрудняет транспорт ионной к
донной части пор и удаление там барьерного оксидного слоя.
Альтернативным реактивно - ионному травлению кремния при
использовании диэлектрической твердой маски является метод трав-
ления ускоренными нейтральными атомами. Данный метод основан на
способе ионного травления. Сфокусированный и ускоренный пучок
ионов, проходя через специально введенную в установку ионного
травления систему нейтрализации ионов, бомбардирует поверхность
структуры в виде ней ПАОА представляет собой массив плотноупако-
ванных гексагональных оксидных ячеек, в центре каждой из которых
имеется вертикальный полый канал. тральных атомов. Это позволяет
избежать электрической зарядки объема оксида и обеспечивает более
эффективный транспорт бомбардирующих частиц в донную часть пор
оксида.
Было проведено экспериментальное исследование режимов
процесса ионного травления и толщины оксидной твердой маски на
качество получаемых в кремнии наноразмерных канавок. На рис. 1
приведены атомно- силовое изображение поверхности травленой по-
верхности кремния и соответствующий профиль вытравленных в
кремнии канавок.



Как показал анализ полученных результатов, метод ионного
травления кремния, содержащего твердую маску пористого оксида
алюминия позволяет качественно повысить воспроизводимость вы-
травливания канавок в кремнии и является эффективным для создания
поверхностных периодических наноструктур.
В последнее время для создания НС стала применяться зондовая
нанолитография. Наиболее широкое применение в зондовой литогра-

фии получил метод локального зондового окисления. Суть метода свя-
зана с протеканием электрохимической реакции под проводящим зон-
дом на способной окисляться поверхности при приложении к ней по-
ложительного смещения относительно зонда. На основе анализа
литературных данных и проведенных оригинальных экспериментов
нами было выявлено, что повышению разрешающей способности про-
цесса локального зондового окисления тонких металлических пленок и
полупроводниковых материалов способствует снижение общего со-
противления системы, оптимизация параметров импульса подаваемого
напряжения и задание требуемой относительной влажности внешней
среды. С использованием оптимальных режимов локального зондового
окисления сверхтонких пленок титана авторам удалось получить ло-
кальные оксидные области оксида титана сверхмалых размеров На
рис приведено АСМ изображение поверхности сверхтонкой пленки
пленки титана после ее локального зондового окисления.

Как следует из рисунка локальные оксидные области имеют ли-
нейный размер величиной ~ 3,0 нм
Работа поддержана Грантами РФФИ 05-8-18057-а, 06-08-
81009-Бел_а



Document Outline