Формування стабільних нанорозмірних плівкових композицій в НВЧ діодах діапазону 33-140 ГГц, що виготовляються за кремнієвою технологією
Анотація
Об´єкт дослідження - багатошарові плівки на кремнії і диоксиді кремнію.
Мета роботи - встановлення закономірностей формування стабільних, нанорозмірних плівкових композицій на монокристалічному кремнії для НВЧ (надвисокочастотних) діодів діапазону 33-140 ГГц, що виготовляються за кремнієвою технологією та підвищення температурно-часової стійкості і стійкості до електроміграції за рахунок мінімізації процесів міжшарової взаємодії в багатошаровій плівковій композиції Ti(200нм)/Cu(200нм)/Ti(10-100нм)/SiO2(370нм)/Si(001) як функціонального елементу багатофункціональної надвеликої інтегральної схеми.
За допомогою комплексно застосованих сучасних методів фізичного матеріалознавства – рентгенофазового і електронографічного аналізу, просвічуючої електронної мікроскопії поперечних зрізів на атомарному рівні, мікроспектрального хімічного аналізу, растрової електронної мікроскопії, резистометричного аналізу, Ожеелектронної спектроскопії, масспектрометрії вторинних іонів, рентгенівської тензометрії було комплексно досліджено міжшарові взаємодії в багатошарових плівках на кремнії і диоксиді кремнію, вивчено вплив видів термічної обробки на процеси силіцидоутворення.
Вирішувалась фізико-матеріалознавча проблема підвищення надійності і розширення діапазону частот НВЧ діодів за рахунок мінімізації дифузійних процесів міжшарової взаємодії в багаторівневих металізаціях, які мають місце під час виготовлення мікроприладів і мікросхем за кремнієвою інтегральною технологією, а також під час їх експлуатації. Розроблено ряд практичних рекомендацій. Для підвищення надійності і розширення діапазону частот НВЧ діодів покращена структурна якість активної області, підвищена термічна і
електрична стійкість до небажаних процесів структурно- фазового розшарування і міжшарової взаємодифузії за рахунок формування силіцидних шарів з більш довершеною кристалічною структурою, які містять меншу кількість дефектів кристалічної будови. Запропоновано подальше підвищення ступеню інтеграції мікросхем, мініатюризації мікроприладів та їх надійної експлуатації шляхом застосування стабільних нанорозмірних плівок перехідних металів і їх силіцидів. Встановлено, що підвищення температурно-часової стабільності і вирішення проблеми електроміграції, що пов’язана із зменшенням розмірів робочих елементів багатофункціональних інтегральних мікросхем, можливе шляхом заміни алюмінієвого шару мідним у функціональному елементі мікросхеми на базі багаторівневої плівкової композиції Ti(200 нм)/Cu(200 нм)/Ti(10-100 нм)/SiO2(370 нм)/Si(001).
Встановлено, що в плівкових композиціях Ti(200 нм)/Cu(200 нм)/Ti(10, 100 нм)/SiO2(370 нм)/Si(001) введення комбінації шарів Ti(10, 100 нм)/SiO2(370 нм) як дифузійно-контролюючої мембрани між плівкою Cu і підкладкою Si з утворенням шару ТіО2 зумовлює бар'єрний ефект для взаємодифузії атомів Cu і Si як в процесі осадження, так і в процесі термообробки в вакуумі 1,3·10-3 Па в інтервалі температур (770 – 1270) К, що підвищує температуру утворення першого силіциду міді на 120 К в порівнянні з раніше дослідженими системами. Плівкові композиції Ti(200 нм)/Cu(200 нм)/Ti(10 нм)/SiO2(370 нм)/Si(001) залишаються термостабільними до 970 К.
Запропоновано і для досліджених систем експериментально підтверджено теоретичну багатостадійну модель структурних та фазових перетворень в процесах реакційної дифузії в системах „плівкові шари Ni (Ti) нанометрових товщин (5 – 30 нм) – монокристал Si(001)” при термічній обробці в інтервалі температур (770-1270) К. Показано можливість практичного використання отриманих
числовими методами розв’язків для моделювання та прогнозування дифузійного росту частинок нових фаз.
Опис
Ключові слова
багатошарова плівкова композиція, термічний відпал, металізація, шар, ДКМ
Бібліографічний опис
Формування стабільних нанорозмірних плівкових композицій в НВЧ діодах діапазону 33-140 ГГц, що виготовляються за кремнієвою технологією : звіт про НДР (заключ.) / НТУУ "КПІ" ; кер. роб. Ю. Макогон. - К., 2009. - 137 л. + CD-ROM. - Д/б №2013-ф