Научный коллектив Московского государственного института электронной техники разработал метод получения нанопористого оксида алюминия, который позволяет создавать целый ряд современнейших материалов для полупроводниковых приборов, в частности фотонные кристаллы. В настоящее время полупроводниковые приборы микроэлектроники создаются главным образом методом оптической литографии – универсальным способом получения изображения элементом микросхемы на кристалле полупроводника.

Однако литографические методы довольно дороги, развитие их сдерживается рядом физических и технологических ограничений. Поэтому в настоящее время активно развиваются методы, основанные на использовании самоорганизации и самоформирования.

Один из таких методов – нанопрофилирование (создание рельефа поверхности с наноразмерными элементами) полупроводников путём их плазменного травления с использованием твёрдой маски пористого анодного оксида алюминия. Наглядно этот увлекательный научный процесс можно представить следующим образом: рисунок с полимерного светочувствительного материала переносится на соответствующие слои полупроводниковой структуры, по ходу удаляются немаскированные участки полимера (собственно, этот метод и называется травлением). Для оптимизации этого процесса в структуру маски из оксида алюминия вводят металлический подслой, в частности тонкую плёнку титана. Однако в настоящий момент в научной литературе практически отсутствуют данные, позволяющие подобрать оптимальные конструктивные параметры двухслойной твёрдой маски и контролировать процесс нанопрофилирования полупроводников с её использованием.

Для решения этой проблемы учёные из Московского государственного института электронной техники под руководством А. Н. Белова исследовали процесс создания твёрдой маски пористого оксида алюминия для нанопрофилирования кремния.

В качестве исходных исследователи выбрали кремниевые пластины, на которые с помощью магнетронного распыления нанесли послойно плёнки титана толщиной от 10 до 50 нм и алюминия толщиной 2 мкм. Двухстадийным анодированием (анодирование – электрохимическое окисление алюминия с целью образования на его поверхности оксида металла) алюминиевой плёнки сформировали маску пористого оксида алюминия. Затем полученные структуры подвергали обработке в установке ионного травления в среде аргона. С использованием последовательного и поэтапного анализа структур выявляли их состояние на разных стадиях процесса анодирования, а также после их бомбардировки нейтральными частицами аргона.

Авторы определили оптимальное время анодирования для создания эффективной твёрдой маски пористого оксида алюминия, выявили оптимальную толщину вспомогательного подслоя титана. Кроме того, они показали, что при плазменном травлении кремния через маску оксида алюминия латеральные размеры углублений в кремнии зависят от аспектного отношения пор оксида алюминия. Учёным в ходе данных исследований удалось добиться таких условий, при которых нанопрофилирование кремниевой подложки проходит так, что углубления в ней точно повторяют рисунок пор твёрдой маски оксида алюминия.

Источник информации:

А. Н. Белов, С. А. Гаврилов, Ю. А. Демидов, В. И. Шевяков Особенности формирования маски пористого анодного оксида алюминия для плазменного локального травления кремния. – Российские нанотехнологии. – №11–12, 2011.

Работа поддержана ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 годы.