RU2129320C1 - Способ формирования проводящей структуры - Google Patents

Способ формирования проводящей структуры Download PDF

Info

Publication number
RU2129320C1
RU2129320C1 RU98109498/25A RU98109498A RU2129320C1 RU 2129320 C1 RU2129320 C1 RU 2129320C1 RU 98109498/25 A RU98109498/25 A RU 98109498/25A RU 98109498 A RU98109498 A RU 98109498A RU 2129320 C1 RU2129320 C1 RU 2129320C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
substrate
conductive
radiation
charged particles
Prior art date
Application number
RU98109498/25A
Other languages
English (en)
Inventor
Б.А. Гурович
Д.И. Долгий
Е.П. Велихов
Е.А. Кулешова
Б.А. Аронзон
Е.З. Мейлихов
занцев Е.П. Р
Е.П. Рязанцев
В.В. Рыльков
К.Е. Приходько
А.Г. Домантовский
Я.И. Штромбах
Е.Д. Ольшанский
Original Assignee
Гурович Борис Аронович
Долгий Дмитрий Иосифович
Велихов Евгений Павлович
Кулешова Евгения Анатольевна
Аронзон Борис Аронович
Мейлихов Евгений Залманович
Рязанцев Евгений Петрович
Рыльков Владимир Васильевич
Приходько Кирилл Евгеньевич
Домантовский Александр Григорьевич
Штромбах Ярослав Игоревич
Ольшанский Евгений Дмитриевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Гурович Борис Аронович, Долгий Дмитрий Иосифович, Велихов Евгений Павлович, Кулешова Евгения Анатольевна, Аронзон Борис Аронович, Мейлихов Евгений Залманович, Рязанцев Евгений Петрович, Рыльков Владимир Васильевич, Приходько Кирилл Евгеньевич, Домантовский Александр Григорьевич, Штромбах Ярослав Игоревич, Ольшанский Евгений Дмитриевич filed Critical Гурович Борис Аронович
Priority to RU98109498/25A priority Critical patent/RU2129320C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2129320C1 publication Critical patent/RU2129320C1/ru
Priority to DE19922759A priority patent/DE19922759A1/de
Priority to FR9906508A priority patent/FR2779007B1/fr
Priority to KR1019990018462A priority patent/KR19990088479A/ko
Priority to GB9911764A priority patent/GB2337635B/en
Priority to NL1012117A priority patent/NL1012117C2/nl
Priority to US09/316,532 priority patent/US6218278B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/34Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies not provided for in groups H01L21/0405, H01L21/0445, H01L21/06, H01L21/16 and H01L21/18 with or without impurities, e.g. doping materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Abstract

Использование: в микроэлектронике для создания сверхминиатюрных приборов, интегральных схем, запоминающих устройств и оптических элементов. Техническим результатом изобретения является повышение разрешающей способности структуры путем создания отдельных ее элементов размером от нескольких нанометров до десятков нанометров. Сущность изобретения: способ включает нанесение на подложку слоя материала толщиной 2-20 нм, преобразуемого в проводящий воздействием модулированного излучения от источника заряженных частиц. 1 ил., 2 табл.

Description

Изобретение относится к технологии создания сложных проводящих структур с помощью потока заряженных частиц и может быть использовано в микроэлектронике для создания сверхминиатюрных приборов, интегральных схем, запоминающих устройств и оптических элементов.
Известен способ создания элементов проводящей структуры на диэлектрических слоях (см. описание к заявке ФРГ N 19503178, H 01 L 21/60, 1997 /1/). Способ включает разрушение оксидного слоя на поверхности алюминия и осаждение упрочняющего материала. Для этого упрочняющий материал, находящийся на подложке, переносится с помощью мощного излучения на поверхность алюминия, причем перед этим оксидный слой разрушается под действием мощного излучения и возбужденных частиц упрочняющего материала. При помощи отклоняющего устройства для луча на обрабатываемой поверхности создается слоистая металлизированная структура с требуемой геометрией рисунка. Недостатком известного способа является невозможность получения структуры с размерами отдельных элементов в несколько нанометров. Кроме того, использование способа ограничено, поскольку он применим только для алюминиевых подложек.
Известен способ формирования рисунка с применением электронного пучка (см. описание к заявке Японии N 6038411, H 01 L 21/302, 1994 /2/). Способ заключается в том, что в реакционной камере размещают систему для фокусировки электронного пучка, создают атмосферу из возбужденных реакционноспособных частиц и размещают на держателе обрабатываемую пластину. С помощью электронного пучка, несущего информацию, связанную с определенным рисунком, облучают пластину и в результате изменения ее вещества под воздействием электронного пучка и реакционноспособных частиц на пластине формируется определенный рисунок. Недостатком известного способа является сложность его осуществления, заключающаяся в формировании в камере атмосферы реакционноспособных частиц с одинаковой реакционной способностью, чтобы обеспечить воспроизводимость процесса на всех участках рисунка, что требует сложной аппаратуры контроля. Кроме того, известный способ не позволяет обеспечить получение элементов изображения, составляющих рисунок с размерами в несколько нанометров.
Наиболее близким к заявляемому по своей технической сущности и достигаемому результату является известный способ формирования проводящей структуры, включающий нанесение на подложку слоя материала и преобразование материала в проводящий под действием излучения от источника заряженных частиц (см.И.А. Аброян, А. Н.Андронов и др. Физические основы электронной и ионной технологии. М., Высшая школа, 1984, с.308-310 /3/).
Недостатком известного способа является малая разрешающая способность создаваемого рисунка (проводящей структуры), не позволяющая получать отдельные элементы структуры размером в несколько нанометров.
Заявляемый способ формирования проводящей структуры направлен на обеспечение повышения разрешающей способности структуры путем создания отдельных ее элементов размером от нескольких нанометров до десятков нанометров.
Указанный результат достигается тем, что способ формирования проводящей структуры включает нанесение на подложку слоя материала и преобразование материала в проводящий под действием излучения от источника заряженных частиц, при этом на подложку наносят слой материала толщиной 2-20 нм, а преобразование материала в проводящий проводят модулированным излучением после нанесения материала на подложку.
Отличительными признаками заявляемого способа являются
нанесение на подложку слоя материала, преобразуемого в проводящий под воздействием излучения, толщиной 2-20 нм;
преобразование материала в проводящий модулированным излучением после нанесения материала на подложку.
Преобразование материала в проводящий после нанесения его на подложку воздействием модулированного излучения позволяет получать на подложке проводящую структуру с заданным рисунком.
Выбор толщины слоя материала, наносимого на подложку, обусловлен необходимостью локализовать область взаимодействия излучения с преобразуемым материалом, что позволяет существенно уменьшить размеры получаемых элементов проводящей структуры. Экспериментально установлено, что при взаимодействии излучения с материалом, преобразуемым в проводящий, область взаимодействия (и соответственно преобразования материала) имеет локализованное проводящее пятно на поверхности, которое расширяется по мере углубления в материал и в объеме приобретает грушевидную форму, что обусловлено эффектами обратного рассеяния (см. фиг.). Поэтому если слой сделать тонким, то можно получить и более мелкие детали проводящей структуры. Если слой материала сделать толщиной более 20 нм, то, при всех прочих равных условиях, размеры получаемых элементов структуры начинают возрастать, если же наносить слой толщиной менее 2 нм, то будет возникать отсутствие сплошности в слое материала, что отразится на качестве формируемой проводящей структуры.
При этом проводящая структура может формироваться в виде металлического рисунка на слое диэлектрика, в виде полупроводникового рисунка на слое диэлектрика или металла и в виде рисунка одного металла на другом или на полупроводнике.
Предлагаемый способ позволяет формировать на подложке слой за слоем и таким образом получать объемные проводящие структуры, отдельные слои которой при необходимости могут быть разделены диэлектрическими слоями. В этом случае роль подложки будет выполнять предыдущий слой с выполненной в нем (или на нем) структурой (рисунком).
В качестве источника заряженных частиц может использоваться любой из числа известных - электронная пушка, ионный источник.
В качестве материала, преобразуемого в результате воздействия излучения в проводящий, могут использоваться любые из числа известных. Например, как в прототипе, это может быть нитрид металла, разлагающийся в результате воздействия излучения на азот и металл. Аналогично могут использоваться гидриды металлов и оксиды. Во всех перечисленных случаях газ будет удаляться, а металл оставаться, формируя рисунок (проводящую структуру).
Вид источника заряженных частиц выбирается исходя из свойств материала обрабатываемого слоя. Например, при использовании в качестве материала слоя различных оксидов, предпочтительно использовать ионы водорода, чтобы обеспечить восстановление металла. Режимы работы источников заряженных частиц определяются расчетным путем или подбираются экспериментально. В частных случаях реализации вместо гидридов и нитридов металлов можно использовать материал, представляющий пересыщенный твердый раствор металла в диэлектрике. В качестве диэлектрика могут быть использованы оксиды металлов, окисел кремния, алмазоподобные углеродные или углерод-кремниевые пленки. При облучении заряженными частицами пересыщенный раствор распадается с выделением металлической составляющей на облучаемой площади.
Для формирования рисунка проводящей структуры поток заряженных частиц может модулироваться двумя различными способами. Во-первых, модуляцией по интенсивности всего сечения пучка заряженных частиц с одновременным сканированием сфокусированного пятна по поверхности обрабатываемого слоя (по аналогии с телевизионным кинескопом). Во-вторых, возможна пространственная модуляция, когда сформированным соответствующим образом пучком заряженных частиц просвечивают шаблон с нанесенным на нем рисунком, а затем уменьшенное его изображение фокусируют на обрабатываемой поверхности.
Сущность заявляемого способа формирования проводящей структуры поясняется примерами его реализации и чертежом, на котором штриховкой условно показана в сечении форма объема превращающегося в металл материала при его взаимодействии с пучком заряженных частиц, а незаштрихованным - весь объем слоя материала.
Пример 1. В общем случае способ реализуется следующим образом. В вакуумной камере технологической установки на подложкодержателе устанавливается подложка (или несколько) с нанесенным на ней материалом, который преобразуется под воздействием излучения в проводящий. В вакуумной камере размещен источник заряженных частиц (электронная пушка с вольфрамовым катодом) и электронные линзы для формирования луча, при этом одна из линз установлена между подложкой и шаблоном с нанесенным на нем рисунком. Внутренний объем установки откачивается до давления 10-8 - 10-9 торр, после чего включается источник заряженных частиц, излучение которого проходит сквозь шаблон и электронной линзой проецируется в уменьшенном виде на поверхность слоя материала, нанесенного на подложку. В результате взаимодействия материала с потоком заряженных частиц, в точках куда они попали, образуются элементы проводящей структуры, составляющие заданный рисунок.
Пример 2. В вакуумной камере размещалась подложка из кремния размером 5 • 5 • 0,4 мм, на которую наносился слой гидрида лантана или нитрида галлия различной толщины, в пределах от 2 до 100 нм. На пути электронного пучка устанавливалась маска с рисунком-оригиналом. При проведении экспериментов в качестве маски использовалась маска из кремния размером 50 • 50 • 0,4 мм с изготовленной в ней регулярной структурой в виде рядов круглых отверстий диаметром 100 нм и линий шириной 100 нм и длиной 30 мм с расстоянием между элементами 1000 нм. Вакуумная камера откачивалась сначала турбомолекулярным насосом, а затем ионным до давления 10 -9торр. В качестве источника электронов использовалась электронная пушка с термокатодом из вольфрама. После откачки включалась электронная пушка и обеспечивалось облучение подложки потоком электронов со средней энергией 200 КэВ и токе электронного пучка 1 мкА. Эксперименты по описанной процедуре осуществлялись на слоях преобразуемого в проводящий материала различной толщины. Результаты экспериментов для удобства сведены в таблицу 1.
Пример 3. Способ осуществлялся по той же схеме, что и в примерах 1 и 2, только с тем отличием, что в качестве источника заряженных частиц использовался источник протонов, обеспечивающий генерацию ионов водорода с энергиями 1 КэВ. В этом случае на подложки наносились слои гидрида иттербия или двуокиси урана. Результаты экспериментов приведены в таблице 2.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать проводящие структуры с размерами отдельных элементов, их составляющих, порядка нескольких нанометров.

Claims (1)

  1. Способ формирования проводящей структуры, включающий нанесение на подложку слоя материала и преобразование материала в проводящий под действием излучения от источника заряженных частиц, отличающийся тем, что на подложку наносят слой материала толщиной 2 - 20 нм, а преобразование материала в проводящий проводят модулированным излучением после его нанесения на подложку.
RU98109498/25A 1998-05-22 1998-05-22 Способ формирования проводящей структуры RU2129320C1 (ru)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98109498/25A RU2129320C1 (ru) 1998-05-22 1998-05-22 Способ формирования проводящей структуры
DE19922759A DE19922759A1 (de) 1998-05-22 1999-05-18 Verfahren zur Herstellung einer leitenden Struktur
FR9906508A FR2779007B1 (fr) 1998-05-22 1999-05-21 Procede de formation d'une structure conductrice
KR1019990018462A KR19990088479A (ko) 1998-05-22 1999-05-21 전도성구조물형성방법
GB9911764A GB2337635B (en) 1998-05-22 1999-05-21 Method of forming a conducting structure
NL1012117A NL1012117C2 (nl) 1998-05-22 1999-05-21 Werkwijze voor het vormen van een geleidende structuur.
US09/316,532 US6218278B1 (en) 1998-05-22 1999-05-21 Method of forming a conducting structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98109498/25A RU2129320C1 (ru) 1998-05-22 1998-05-22 Способ формирования проводящей структуры

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2129320C1 true RU2129320C1 (ru) 1999-04-20

Family

ID=20206194

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98109498/25A RU2129320C1 (ru) 1998-05-22 1998-05-22 Способ формирования проводящей структуры

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6218278B1 (ru)
KR (1) KR19990088479A (ru)
DE (1) DE19922759A1 (ru)
FR (1) FR2779007B1 (ru)
GB (1) GB2337635B (ru)
NL (1) NL1012117C2 (ru)
RU (1) RU2129320C1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003088333A1 (fr) * 2002-04-18 2003-10-23 Boris Aronovich Gurovich Procede de fabrication d'une structure tridimensionnelle conductrice et/ou semi-conductrice
MD152Z (ru) * 2009-03-10 2010-09-30 Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы Способ формирования пространственно-объемной микроструктуры
RU2477902C1 (ru) * 2011-10-04 2013-03-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Способ формирования проводников в наноструктурах

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19934089A1 (de) * 1999-07-19 2001-01-25 Univ Schiller Jena Verfahren zur Erzeugung elektrisch leitender Bereiche in mehrkomponentigen Materialien
WO2003009359A1 (fr) * 2001-07-16 2003-01-30 Boris Aronovich Gurovich Procede de formation d'une structure a couches multiples a parametres predetermines
US7294449B1 (en) 2003-12-31 2007-11-13 Kovio, Inc. Radiation patternable functional materials, methods of their use, and structures formed therefrom

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4938996A (en) * 1988-04-12 1990-07-03 Ziv Alan R Via filling by selective laser chemical vapor deposition
US5060595A (en) * 1988-04-12 1991-10-29 Ziv Alan R Via filling by selective laser chemical vapor deposition
US4960613A (en) * 1988-10-04 1990-10-02 General Electric Company Laser interconnect process
CA2002213C (en) * 1988-11-10 1999-03-30 Iwona Turlik High performance integrated circuit chip package and method of making same
US5075243A (en) * 1989-08-10 1991-12-24 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Fabrication of nanometer single crystal metallic CoSi2 structures on Si
US5064685A (en) * 1989-08-23 1991-11-12 At&T Laboratories Electrical conductor deposition method
US5106779A (en) * 1990-12-06 1992-04-21 Micron Technology, Inc. Method for widening the laser planarization process window for metalized films on semiconductor wafers
JPH04247681A (ja) * 1991-02-04 1992-09-03 Fujitsu Ltd 導体パターンの形成方法
JPH088225B2 (ja) * 1991-12-17 1996-01-29 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション 改良された半導体用局部的相互接続
US5459098A (en) 1992-10-19 1995-10-17 Marietta Energy Systems, Inc. Maskless laser writing of microscopic metallic interconnects
ATE153147T1 (de) * 1992-11-19 1997-05-15 Univ Dundee Dampfabscheidungsverfahren
US5559057A (en) 1994-03-24 1996-09-24 Starfire Electgronic Development & Marketing Ltd. Method for depositing and patterning thin films formed by fusing nanocrystalline precursors
JP3402821B2 (ja) * 1995-02-09 2003-05-06 科学技術振興事業団 超微粒子の製造方法と超微粒子配向成長体の製造方法
US5759906A (en) * 1997-04-11 1998-06-02 Industrial Technology Research Institute Planarization method for intermetal dielectrics between multilevel interconnections on integrated circuits
US6069380A (en) * 1997-07-25 2000-05-30 Regents Of The University Of Minnesota Single-electron floating-gate MOS memory

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Аброян И.А. и др. Физические основы электронной и ионной технологии.-М.: Высшая школа, 1984, с.310. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003088333A1 (fr) * 2002-04-18 2003-10-23 Boris Aronovich Gurovich Procede de fabrication d'une structure tridimensionnelle conductrice et/ou semi-conductrice
MD152Z (ru) * 2009-03-10 2010-09-30 Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы Способ формирования пространственно-объемной микроструктуры
RU2477902C1 (ru) * 2011-10-04 2013-03-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Способ формирования проводников в наноструктурах

Also Published As

Publication number Publication date
FR2779007A1 (fr) 1999-11-26
DE19922759A1 (de) 1999-11-25
US6218278B1 (en) 2001-04-17
FR2779007B1 (fr) 2002-06-14
KR19990088479A (ko) 1999-12-27
GB2337635A (en) 1999-11-24
NL1012117A1 (nl) 1999-11-24
NL1012117C2 (nl) 2001-08-14
GB9911764D0 (en) 1999-07-21
GB2337635B (en) 2003-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6924493B1 (en) Ion beam lithography system
US4620898A (en) Ion beam sputter etching
GB2325473A (en) A method of depositing a carbon film on a membrane
RU2129320C1 (ru) Способ формирования проводящей структуры
Ochiai et al. Ten-nanometer resolution nanolithography using newly developed 50-kv electron beam direct writing system
JPS5975549A (ja) X線管球
US7161162B2 (en) Electron beam pattern generator with photocathode comprising low work function cesium halide
JP2003511855A (ja) 多荷電粒子ビーム放射コラムのアレイ
EP0127919A2 (en) Electron lithography mask manufacture
JPH01159955A (ja) 電子イメージプロジェクタ
RU2477902C1 (ru) Способ формирования проводников в наноструктурах
Cullman et al. Comparison of different x‐ray sources using the same printing process parameters
JPH0950984A (ja) 表面処理方法
US6476401B1 (en) Moving photocathode with continuous regeneration for image conversion in electron beam lithography
Kuwano Dry development of resists exposed to low‐energy focused gallium ion beam
WO1986002774A1 (en) Focused substrate alteration
RU2129294C1 (ru) Способ получения рисунка
JPS61203642A (ja) ドライエツチング方法
RU2205469C1 (ru) Способ получения объемной проводящей структуры
Guharay et al. H− beam based projection microlithography: A conceptual study of the beam parametersa
Ji et al. Combined electron-and ion-beam imprinter and its applications
JPH0590230A (ja) ドライエツチング方法
JP2699196B2 (ja) X線露光用マスクの製造方法
JPH05136097A (ja) 微細加工方法および微細加工装置
JP2000133652A (ja) 金属配線形成方法および金属配線形成装置

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20060609

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080523