admin-ftian (Page 15)

На основе разработанных методов и средств диагностики in situ плазменных технологических процессов развиты методы контроля параметров анизотропного травления и плазмостимулированного осаждения, которые позволяют обеспечить надежность плазменных технологических процессов при создании микро- и наноструктур.

К.В. Руденко, А.В. Мяконьких, А.А. Орликовский. Мониторинг плазмохимического травления структур poly–Si/SiO₂/Si: зонд Ленгмюра и оптическая эмиссионная спектроскопия. // Микроэлектроника, т.36, № 3, с. 206 – 221. (2007).

K.В. Руденко. Диагностика плазменных процессов в микро- и наноэлектронике.// Химия высоких энергий, т. 42, № 3, стр. 242-249 (2009).

Предложен и исследован способ, защищенный патентом РФ, решающий проблему определения момента окончания плазмохимического травления (EPD) микроэлектронных структур при предельно малой площади окон травления. Традиционный метод, использующий эмиссионную спектроскопию активных компонентов плазмы в реакторе, не позволяет надежно выделить  момент EPD из шумовой составляющей сигнала при площади окон травления менее 5-7% площади пластины. Модуляция плазмообразующего генератора и фазовое/синхронное детектирование сигнала плазмы позволили на порядок повысить чувствительность метода.

К.В. Руденко, Я.Н. Суханов, Н.И. Базаев. Возможности синхронного детектирования эмиссионного сигнала плазмы при мониторинге травления структур SiO₂/Si.// Микроэлектроника, т.32, № 4, с.271-276 (2003).

К.А. Валиев, А.А. Орликовский, К.В. Руденко, Ю.Ф. Семин, Я.Н. Суханов. Способ контроля момента окончания травления в плазме ВЧ- и СВЧ разряда в технологии изготовления полупроводниковых приборов и устройство для его осуществления. Патент РФ № 2248645, МКИ H01L 21/66 от 12.02.2003.

Предложено использовать томографические методы для оптимизации конструкции реакторов с широкоапертурными источниками плотной плазмы и параметров процессов. Развиты алгоритмы и программное обеспечение для малоракурсной эмиссионной томографии плазмы, основанные на методах классической реконструктивной томографии. Алгоритмы двухракурсной томографии плазмы проверены экспериментально в широкоапертурном плазменно-иммерсионном имплантере на плазме газа BF₃.

Фадеев А.В., Руденко К.В., Лукичев В.Ф., Орликовский А.А. Оптимизация томографического алгоритма реконструкции плазменных неоднородностей в технологических реакторах микроэлектроники. Микроэлектроника, т.40, № 2 (2011).

Усовершенствован двухстадийный процесс глубокого анизотропного травления кремния (Bosch), в результате чего значительно снижена шероховатость стенок канавки. Усовершенствованный процесс позволяет формировать глубокие «тренчи» через суб-100 нм апертуру  с гладкими вертикальными стенками, закругленным дном и аспектным отношением более 30. Технология реализована на установке плазмохимического травления «ПлатРАН-150», разработанной во ФТИАНе.

Аверкин С.Н., Жихарев Е.Н., Лукичев В.Ф., Орликовский А.А., Рылов А.А., Тюрин И.А. Анизотропное плазмохимическое травление глубоких канавок суб-100 нм ширины в кремнии через электронорезистную маску. Интеграл, 2013 (в печати).

Исследованы процессы осаждения оксида гафния с целью формирования слоев подзатворных диэлектриков с высокой диэлектрической проницаемостью в МДП-нанотранзисторах. Разработаны технология получения тонких слоев оксида гафния методом электронно-лучевого испарения с предварительной подготовкой поверхности в высоковакуумной установке BalzersUMS-500 P и технология осаждения методом плазмостимулированного атомно-слоевого осаждения (P-ALD) на установке FlexAl (Oxford Instruments, UK) под контролем спектральной эллипсометрии in situ. Получены и исследованы пленки диоксида гафния толщиной 2-7 нм. Измерены оптические характеристики, подтверждающие стехиометрический состав пленок, проведены CV-измерения затворных «стеков».

Полученные значения диэлектрической проницаемости пленки HfO₂  (23 – 25,2) и токов утечек в составе затворных структур (0,15 А/cм² при 1В) существенно лучше допустимых значений, предсказанных в ITRS на 2018 г. для перспективных нанотранзисторов УБИС процессоров и схем с малым потреблением энергии.

А.Г. Васильев, Р.А. Захаров, А.А. Орликовский, А.Е. Рогожин, М.С. Сонин, И.А. Хорин, Электрофизические характеристики затворных структур с HfO₂, сформированных методом электронно-лучевого испарения// Микроэлектроника, Т. 38, 2009, С. 361-368.

А.Miakonkikh, A. Rogozhin, K. Rudenko, and A. Orlikovsky, Properties of thin HfO₂ gate dielectric formed in Atomic Layer Deposition process, Book of Abstracts, International Conference Micro- and Nanoelectronics-2012, Zvenigorod, Russia, 1-5 October, 2012.

Впервые создана технология глубокого анизотропного травления  кремния с ингибитором (бромом) глубоких «тренчей» с вертикальными стенками в кремнии. Позднее анизотропное травление кремния в бромсодержащей плазме стало общепризнанной в мировой практике технологией. Впервые дано теоретическое описание апертурного эффекта. Изучены три механизма апертурного эффекта: ограничение доставки ионов и радикалов на травящуюся поверхность и  переосаждение продуктов реакции. Показано, что ограничение доставки ионов  и радикалов является доминирующим. Теоретически изучены физические ограничения процесса анизотропного реактивно-ионного травления.

Использование апертурного эффекта позволяет реализовать технологию 3D профиля  кремниевых структур при формировании элементов наноэлектроники и наномеханики, специализированных дифракционных решеток оптического и рентгеновского диапазона, фотонных и фононных кристаллов с наноразмерными элементами.

Автаева С.Н., Барышев Ю.П., Валиев К.А., Исаев К.Ш., Никифоров И.Е., Орликовский А.А., Оторбаев Д.К., Соколов А.Б. Исследование низкотемпературной плазмы CF₃Br и процесса глубокого анизотропного травления кремния в диодном реакторе. Труды ФТИАН, ред. К.А.Валиев, т.6, М. Наука, 1993, с.3-16.

AbachevM.K., BaryshevYu.P., LukichevV.F., OrlikovskyA.A.  Aperture effect in plasma etching of deep silicon trenches.Vacuum, 1991, v.42, N1-2, p.129-131.

Yunkin V.A., Lukichev V.F., Orlikovsky F.F., Fisher D., Voges E. Experimental study and computer simulation of aspect ratio dependent effects observed in silicon reactive ion etching. Microelectron.Eng., 1996, v.30, pp.345-348.

Лукичев В.Ф., Орликовский А.А. Предельные возможности плазмохимического травления. Труды ФТИАН., ред. К.А.Валиев, М. Наука, 1996, т.10, с.57-63.

V.F. Lukichev and V.A.Yunkin. Scaling of silicon trench etch rates and profiles in plasma etching. Microelectronic Eng., 46 (1999), p. 315 – 318.

Abachev M.K., BaryshevYu.P., Lukichev V.F., Orlikovsky A.A.  Modeling of deep silicon etching in multicomponent plasma.Vacuum, 1992, vol.43, p.565.

Методом МВЕ выращены многослойные структуры Ge/Si переменной толщины (от 0,1 до 15 нм) с результирующей толщиной 80 – 150 нм на Si (111). При температуре 700⁰С  формируется полностью релаксированный слой Ge_0,25Si_0,75 на Si (111) с плотностью дефектов не выше 3.10⁵ см^-2.

BondorenkoV.I., LebedevO.I., AntipovM.V., VasilievA.G., OrlikovskyA.A.  HRENinvestigationofGe_xSiheterostructuresformation.ICEM 13,  Paris, 1994, p.153-154.

Антипов М.В., Васильев А.Г., Васильев А.Л., Киселев Н.А., Лебедев О.И., Орликовский А.А. Исследования мноослойных структур Ge/Si переменной толщины. Труды ФТИАН, ред. К.А.Валиев, “Наука”  т.8, 1994, с.110-127.

KiselevN.A., LebedevO.I., VasilievA.L., AntipovM.V., ValievK.A., VasilievA.G., OrlikovskyA.A. InvestigationofmultilayeredGe/Sistructureswithvaryingthicknesses. Vacuum,v.46, N3, p.269-276, 1995.

В области проблем металлизации кремниевых СБИС выполнены приоритетные исследования физических основ самосовмещенной технологии силидизации контактов в глубоко субмикронных КМОП СБИС на основе дисилицида титана (TiSi₂) и дисилицида кобальта (CoSi₂), изучена стабильность многослойных систем металлизации Si-TiSi₂-Al и  Si-TiSi₂ (TiN)-W-Al, развит новый подход к формированию металлизации в результате фазового расслоения в системах Ti-Co-N/CoSi₂/Si в условиях поверхностно-диффузионных реакций в процессе нанесения, найдены условия формирования планарных границ TiSi₂ и CoSi₂  с Si и надежных барьерных слоев в современных системах соединений на основе Cu.

K.A.Valiev, A.G.Vasiliev, A.A.Orlikovsky, A.L.Vasiliev, A.L.Golovin, R.M.Imamov, N.A.Kiselev.Structure and properties of TiSi₂ films on Si, obtained by Ti and Si cо-evaporation in high vacuum.||Vacuum, vol.42, No.18, p/1191 – 1201.

ВасильевА.Г., ЗахаровР.А., РодатисВ.В., ЛобинцовА.В., ОрликовскийА.А., ХоринИ.ФазообразованиевмногокомпонентныхсистемахTi-Co-Si-NиTi-Co-Nприповерхностно-диффузионноммеханизмеформированиятонкихпленокнаSiиSiO₂, ||МикроэлектроникаТ.30, № 5, с. 345-352 (2001).

Vasiliev A.L., Aindow M., Vasiliev A.G., Orlikovsky A.A., Horin I.A.Phase Formation in Ti (Ta)-Ni and Co-Ti Films Deposited on (001)Si in N₂ Atmosphere. ||Mat. Res. Soc. Proc., SymposiumN, V. 745, N4.10 (2003).

Для создания силицидных слоев используется двухстадийная быстрая термическая обработка (БТО). На первой стадии из исходной структуры Ti/Co/Ti/Si формируется “жертвенный” слой, состоящий из TiO_xN_y и Ti-Со-Si. Образование TiO_xN_y сопровождается захватом остаточных примесей (O, C и N) из исходной пленки и поверхности Si-подложки. После удаления “жертвенного” слоя состав структуры соответствует моносилициду кобальта (CoSi), который на второй стадии БТО трансформируется в высокопроводящую фазу CoSi₂.

Рудаков В.И., Денисенко Ю.И., Наумов В.В., Симакин С.Г. Особенности формирования CoSi2 при двустадийном быстром термическом отжиге структур Ti/Co/Ti/Si (100). Письма в ЖТФ, 2011, Т.37, вып.3, С.36-44.

Рудаков В.И., Денисенко Ю.И., Наумов В.В., Симакин С.Г. Контроль образования ультратонких слоев CoSi2 при быстром термическом отжиге структур  Ti/Co/Ti/Si (100). Микроэлектроника, 2011. Т. 40. Вып.6. С. 389-394.

Рудаков В.И., Денисенко Ю.И., Наумов В.В., Симакин С.Г. Формирование и методика исследования ультратонких слоев силицида кобальта в структурах  Ti/Co/Ti, TiN/Ti/Co и TiN/Co на кремнии. ЖТФ, 2012, Т.38, вып.21, С.48-55.

Рудаков В.И., Богоявленская Е.А., Денисенко Ю.И., Овчаров В.В., Куреня А.Л., К.В. Руденко, Лукичев В.Ф., Орликовский А.А., Плис Н.И.  Получение и свойства ультратонких слоев для изготовления элементов КНИ МДП-нанотранзистора. Российские нанотехнологии, 2013, Т. 8 , №3-4 , С. 68-73.

При облучении кремниевой пластины мощным потоком некогерентного излучения может наблюдаться тепловой пробой, сопровождающийся бистабильностью и гистерезисом. Для проявления эффекта температурной бистабильности необходим интенсивный теплоотвод, включающий, наряду с радиационной, кондуктивную или конвективную составляющую.

В.И. Рудаков, В.В. Овчаров, В.П. Пригара Бистабильность при радиационном теплообмене. Письма в ЖТФ, 2008,. том. 34,  вып. 16,. С. 79-86.

V.I. Rudakov, V.V. Ovcharov, A.L. .Kurenya, V.P. Prigara. Bistable behavior of silicon wafer in rapid thermal processing setup. Microelectronic Engineering, 2012, V. 93, PP. 67-73.

Valery I. Rudakov, Aleksey L..Kurenya, Vladimir V..Ovcharov, Valeriy P. Prigara. Temperature oscillation in a silicon wafer under constant power of incoherent irradiation by heating lamps in a thermal chamber of RTP set up. ProceedingsofSPIE, 2013,.V. 8700, PP. 870006-1-11.