Alternative Technological Schemes and Processes for the Formation of Ruthenium-Based Multilevel Metallization Structures for ULSI

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Ruthenium thin films were deposited by plasma enhanced atomic layer deposition (PEALD) using Ru(EtCp)2 and oxygen plasma on the modified silicon surface and SiO2/Si substrates. The substrate temperature has a significant impact on film growth. The GXRD and SIMS analysis have shown that at the substrate temperature T=375 °C there is a sharp change in the mechanisms of surface reactions, which leads to a change in the film composition from RuO2 at low temperatures to a pure Ru film at higher temperatures. This was confirmed by measurements of the electrical resistivity of Ru-based films. The lowest surface roughness ~1.5 nm was obtained at a film thickness of 29 nm deposited at 375 °C on a SiO2/Si-substrate. The measured resistivity of the Ru film was 18–19·μΩ∙ cm. Issues regarding the plasma-chemical etching of ruthenium and the spin-on of a low-k dielectric onto arrays of lines are taken into account.

About the authors

Alexander E. Rogozhin

Valiev Institute of Physics and Technology, RAS

Author for correspondence.
Email: rogozhin@ftian.ru
Russian Federation, 34 Nakhimovsky Ave., Moscow, 117218, Russia

Olga O. Permiakova

Valiev Institute of Physics and Technology, RAS

Email: o.permyakova@ftian.ru
Russian Federation, 34 Nakhimovsky Ave., Moscow, 117218, Russia

Elizaveta A. Smirnova

Valiev Institute of Physics and Technology, RAS

Email: smirnova@ftian.ru
Russian Federation, 34 Nakhimovsky Ave., Moscow, 117218, Russia

Andrey A. Lomov

Valiev Institute of Physics and Technology, RAS

Email: lomov@ftian.ru
Russian Federation, 34 Nakhimovsky Ave., Moscow, 117218, Russia

Sergei G. Simakin

Yaroslavl Branch of Valiev Institute of Physics and Technology, RAS

Email: simser@mail.ru
Russian Federation, 21 Universitetskaya Str., Yaroslavl, 150007, Russia

Konstantin V. Rudenko

Valiev Institute of Physics and Technology, RAS

Email: rudenko@ftian.ru
Russian Federation, 34 Nakhimovsky Ave., Moscow, 117218, Russia

References

  1. T. Aaltonen, P. Alén, M. Ritala, M. Leskelä Chem. Vap. Depos., 2003, 9(1), 45. doi: 10.1002/cvde.200290007.
  2. J. Lee, Y.W. Song, K. Lee, Y. Lee, H.K. Jang ECS Trans., 2006, 2(4), 1. doi: 10.1149/1.2204812.
  3. K. Kukli, J. Aarik, A. Aidla, I. Jõgi, T. Arroval, J. Lu, T. Sajavaara, M. Laitinen, A.-A. Kiisler, M. Ritala Thin Solid Films, 2012, 520, 2756. doi: 10.1016/j.tsf.2011.11.088.
  4. S. Yeo, S.-H. Choi, J.-Y. Park, S.-H. Kim, T. Cheon, B.-Y. Lim, S. Kim Thin Solid Films, 2013, 546, 2. doi: 10.1016/j.tsf.2013.03.074.
  5. M.M. Minjauw, J. Dendooven, B. Capon, M. Schaekers, C. Detavernier J. Mater. Chem. C, 2015, 3, 132. doi: 10.1039/C4TC01961J.
  6. K. Kukli, M. Kemell, E. Puukilainen, J. Aarik, A. Aidla, T. Sajavaara, M. Laitinen, M. Tallarida, J. Sundqvist, M. Ritala J. Electrochem. Soc., 2011, 158(3), 158. doi: 10.1149/1.3533387.
  7. N. Leick-Marius PhD Thesis in Applied Physics and Science Education, Technische Universiteit Eindhoven, KN, Eindhoven, 2014, 163 pp. doi: 10.6100/IR782932.
  8. J. Hämäläinen, M. Ritala, M. Leskelä Chem. Mater., 2014, 26(1), 786. doi: 10.1021/cm402221y.
  9. S.-J. Park, W.-H. Kim, H.-B.-R. Lee, W.J. Maeng, H. Kim Microelectron. Eng., 2008, 85(1), 39. doi: 10.1016/j.mee.2007.01.239.
  10. J.-Y. Kim, D.-S. Kil, J.-H. Kim, S.-H. Kwon, J.-H. Ahn, J.-S. Roh, S.-K. Park J. Electrochem. Soc., 2012, 159(6), 560. doi: 10.1149/2.069206jes.
  11. R. Müller, L. Ghazaryan, P. Schenk, S. Wolleb, V. Beladiya, F. Otto, N. Kaiser, A. Tünnermann, T. Fritz, A. Szeghalmi Coatings, 2018, 8, 413. doi: 10.3390/coatings8110413.
  12. J. Lu, J.W. Elam Chem. Mater., 2015, 27(14), 4950. doi: 10.1021/acs.chemmater.5b00818.
  13. O.-K. Kwon, J.-H. Kim, H.-S. Park, S.-W. Kang J. Electrochem. Soc., 2004, 151(2), 109. doi: 10.1149/1.1640633.
  14. A. Rogozhin, A. Miakonkikh, E. Smirnova, A. Lomov, S. Simakin, K. Rudenko Coatings, 2021, 11(2), 117. doi: 10.3390/coatings11020117.
  15. S. Paolillo, D. Wan, F. Lazzarino, N. Rassoul, D. Piumi, Z. Tokei J. Vac. Sci. Technol., 2018, B 36, 03E103-1. doi: 10.1116/1.5022283.
  16. C.C. Hsu, J.W. Coburn, D.B. Graves J. Vac. Sci. Technol. A, 2006, 24(1), 1. doi: 10.1116/1.2121751.
  17. S. Decoster, E. Camerotto, G. Murdoch, F. Lazzarino J. Vac. Sci. Technol. B: Nanotechnol. Microelectron., 2022, 40(3), 032802. doi: 10.1116/6.0001791.
  18. M. Li, B. Popere, P. Trefonas, A.T. Heitsch, R. Limary, R. Katsumata, Y. Zhang, R.A. Segalman В Proc. SPIE 10960, Advances in Patterning Materials and Processes XXXVI (USA, California, San Jose, 25–28 February, 2019), USA, Washington, Bellingham, SPIE, 2019, 109600R. doi: 10.1117/12.2514830.
  19. V. Jousseaume, B. Altemus, C. Ribière, S. Minoret, M. Gottardi, C. Ratin, K. Ichiki, T. Mourier, J. Faguet Microelectron. Eng., 2017, 167, 80. doi: 10.1016/j.mee.2016.11.005.
  20. E.A. Smirnova, A.V. Miakonkikh, A.E. Rogozhin, K.V. Rudenko J. Phys. Conf. Ser., 2020, 1695(1), 012045. doi: 10.1088/1742-6596/1695/1/012045.
  21. S.-S. Yim, D.-J. Lee, K.-S. Kim, S.-H. Kim, T.-S. Yoon, K.-B. Kim J. Appl. Phys., 2008, 103(11), 113509. doi: 10.1063/1.2938052.
  22. S. Somani, A. Mukhopadhyay, C. Musgrave J. Phys. Chem. C, 2011, 115, 11507. doi: 10.1021/jp1059374.
  23. K.V. Rudenko, A.V. Myakon’kikh, A.E. Rogozhin, O.P. Gushchin, V.A. Gvozdev Russ. Microelectron, 2018, 47, 1. doi: 10.1134/S1063739718010055.
  24. M.H. van der Veen, N. Heyler, O.V. Pedreira, I. Ciofi, S. Decoster, V.V. Gonzalez, N. Jourdan, H. Struyf, K. Croes В Proc. 2018 IEEE International Interconnect Technology Conference (USA, CA, Santa Clara, 4–7 June, 2018), USA, New York, IEEE, 2018, pp. 172–174. doi: 10.1109/IITC.2018.8430407.
  25. A.V. Morozkin, Yu.D. Seropegin J. Alloys Compd., 2004, 365, 168. doi: 10.1016/S0925-8388(03)00652-2.
  26. M.L. Foo, Q. Huang, J.W. Lynn, W.L. Lee, T. Klimczuk, I.S. Hagemann, N.P. Ong, R.J. Cava J. Solid State Chem., 2006, 179, 563. doi: 10.1016/j.jssc.2005.11.014.
  27. D.Z. Austin, M.A. Jenkins, D. Allman, S. Hose, D. Price, C.L. Dezelah, J.F. Conley Chem. Mater., 2017, 29(3), 1107. doi: 10.1021/acs.chemmater.6b04251.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Rogozhin A.E., Permiakova O.O., Smirnova E.A., Lomov A.A., Simakin S.G., Rudenko K.V.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».