Основные направления исследований
Основные результаты прикладных исследований
Руководитель лаборатории – г.н.с., д.ф-м.-н. Константин Васильевич Руденко
+7(499)129-56-08
rudenko@ftian.ru
Основные направления исследований
Физика и фундаментальные основы технологий нанотранзисторов ИС, наноструктур с низкой размерностью, интегральных приборов схем памяти вычислительно-информационных систем, полупроводниковых приборов THz электроники;
Физика и фундаментальные основы технологий для создания систем многоуровневой металлизации ультрабольших интегральных схем;
Новые технологии наноэлектроники с атомными масштабами точности: атомно-слоевое осаждение (ALD), атомно-слоевое травление (ALE), низковольтная плазменно-иммерсионная ионная имплантация (PIII, Plasma Doping);
Разработка новых широкоапертурных источников плотной низкотемпературной плазмы низкого давления для технологических применений в микро- и наноэлектронике;
Физические методы и средства мониторинга плазменных технологических процессов микро- и наноэлектроники (in situ) и разработка end-point детекторов на их основе
- Выполнен цикл работ по исследованию in situ физико-химических процессов, протекающих на поверхности в низкотемпературной химически активной плазме в ходе формирования приборных структур микроэлектроники. Результаты легли в основу новых методов диагностики плазменно-технологических процессов и характеризации плазменных реакторов микроэлектроники на основе: оптической эмиссионнной спектроскопии и актинометрии плазмы, зондовой диагностики плазмы и процессов анизотропного травления структур, эллипсометрической диагностики in situ плазмохимического осаждения тонких пленок.
- Разработаны методы и математические алгоритмы эмиссионной томографии плазмы широкоапертурных источников в условиях предельно малого числа ракурсов.
- Впервые в России проведены исследования научных основ технологии высокодозовой плазменно-иммерсионной ионной имплантации (PIII) с большими ионными токами в суб-1 кэВ диапазоне энергий. Создана технология ультрамелкого легирования в нанотранзисторных структурах. Сформированы переходы стока/истока, при легировании кремния бором, с глубиной залегания от 4 до 10 нм (доза до 2х1015 см-2); исследованы перспективы 3D – легирования наноструктур методами PIII.
- Разработаны ключевые плазменные технологии наноэлектроники для формирования затворных HkMG-стеков МДП-нанотранзисторов c проектными нормами 28 нм с применением процессов плазмостимулированного атомно-слоевого осаждения диэлектриков и металлов;
- Развиты методы криогенного плазмохимического процессинга для анизотропного глубокого травления кремния с рекордно низкой шероховатостью стенок микроструктур, для малоповреждающего структурирования современных Low-k диэлектриков систем металлизации УБИС;
- Разработаны научные основы плазмохимических методов структурирования, атомно-слоевого осаждения подзатворных диэлектриков и металлических затворов для нанотранзисторов с 3D-каналом (FinFET) для ультрабольших ИС с проектными нормами до 7 нм.
Основные результаты прикладных исследований
Разработка оригинальных широкоапертурных ЭЦР (ECR) и ВЧИ (ICP) источников плазмы (до 200 мм) для микроэлектронных технологий, имеющих латеральную однородность параметров плазмы в рабочей зоне до 98%, а также создание на их основе линейки полностью PC-автоматизированных плазменно-технологических установок исследовательского класса:
- анизотропного травления (включая глубокое травление кремния) микро- и наноструктур;
- плазмостимулированного осаждения тонких пленок диэлектриков;
- установка низковольтной плазменно-иммерсионной ионной имплантации.
За разработку этих пилотных установок, демонстрировавшихся на специализированной выставке, коллектив разработчиков награжден золотой медалью ВВЦ.
Разработаны «умные» детекторы момента окончания технологических процессов (smart end-point detectors). В рамках работ были созданы специализированные исследовательские приборы диагностики на основе эмиссионной спектроскопии и автоматизированного зонда Ленгмюра.
- Патент РФ RU 2248645. 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., МКИ H01L 21/66 от 12.02.2003. Опубл. Бюлл. ФИПС №8 20.03.2005.
- Патент РФ RU 2248646. К.А. Валиев, А.А. Орликовский, К.В. Руденко, Ю.Ф. Семин, Я.Н. Суханов. Способ контроля плазмохимических процессов травления дифференциальной оптической актинометрией и устройство для его осуществления. Опубл. Бюлл. ФИПС №8 20.03.2005.
- Патент РФ RU 2504861. Вьюрков В.В., Кривоспицкий А.Д., Лукичев В.Ф., Окшин А.А., Орликовский А.А., Руденко К.В., Семин Ю.Ф. Способ изготовления полевого нанотранзистора с контактами Шоттки с укороченным управляющим электродом нанометровой длины. Опубл. Бюл. № 2 ФИПС 20.01.2014
- Патент РФ RU 165023 Гасенкова И.В., Лукичев В.Ф., Мухуров Н.И., Мяконьких А.В., Руденко К.В. Адсорбционно-резистивный газовый сенсор. Опубл. Бюл. № 27 ФИПС 27.09.2016.
- Патент РФ RU 2626392. В.В. Вьюрков, В.Ф. Лукичев, К.В. Руденко, Д.А. Свинцов, Ю.Ф. Семин. Туннельный нелегированный многозатворный полевой нанотранзистор с контактами Шоттки. Опубл. ФИПС Бюл. № 21 26.07.2017.
- Патент РФ RU 2691758. Аверкин С.Н., Антипов А.П., Лукичев В.Ф., Мяконьких А.В., Руденко К.В., Рылов А.А, Сёмин Ю.Ф. Способ анизотропного плазменного травления кремниевых микроструктур в циклическом двухшаговом процессе окисление-травление. Опубл. ФИПС Бюл. № 21 18.07.2019
- Патент РФ RU 2717157. Аверкин С.Н., Вьюрков В.В., Кривоспицкий А.Д., Лукичев В.Ф., Мяконьких А.В., Руденко К.В., Свинцов Д.А., Семин Ю.Ф. Способ изготовления туннельного многозатворного полевого нанотранзистора с контактами Шоттки. // Опубл. ФИПС Бюл. № 11 18.03.2020.
Гос. Задание #FFNN-2022-0019 «Фундаментальные и поисковые исследования в области создания перспективной элементной базы наноэлектроники и ее ключевых технологий» 2022-2026 гг.
Гранты РФФФИ:
- Исследование механизма формирования проводящих нитей в диэлектрических стеках на основе HfOx в мемристорах
- Исследование методов анизотропного плазмохимического травления low-k слоев с защитой пористойструктуры материала
- Исследование возможностей атомно слоевого травления структур микро- и наноэлектроники
- Альтернативная технологическая схема и процессы формирования структур многоуровневой металлизации УБИС на основе меди и кобальта
Грант Президента РФ «Физические механизмы формирования микро- и наноструктур методом сухого электронно-лучевого травления резиста»
- O.Permyakova, A.V.Miakonkikh, K.V.Rudenkoя, A.E.Rogozhin. The effect of plasma immersion ion implantation of Ne+ or Ar+ or Kr+ on the forming voltage of the resistive switching in the structure Ni/Pt/HfO2(10nm)/TaN(5nm)/TiN // 2020 J. Phys.: Conf. Ser. 1695 012009. DOI: 10.1088/1742-6596/1695/1/012009
- Y.Polyakov, In-Hwan Lee, A.Miakonkikh, A.V.Chernykh, N.B.Smirnov, I.V.Shchemerov, A.I.Kochkova, A.A.Vasilev, S.J.Pearton. Anisotropy of hydrogen plasma effects in bulk n-type ?-Ga2O3 // Journal of Applied Physics. 2020. 127, 175702 DOI: 10.1063/1.5145277
- S. Ponomarev, D.V.Lavrukhin, A.E.Yachmenev, R.A.Khabibullin, I.Semenikhin, V Vyurkov, K.Marem’yanin, V.I.Gavrilenko, M.Ryzhii, M.Shur, T.Otsuji and V.Ryzhii. Sub-terahertz FET detector with self-assembled Sn-nanothreads / // Journal of Physics D: Applied Physics, 2020. V. 53, N.7. – DOI: 10.1088/1361-6463/ab588f
- Popov V.P., Antonov V.A., Tyschenko I.E., Vdovin V.I., Gutakovskii A.K., Miakonkikh A.V., Rudenko K.V. Hafnia and alumina stacks as UTBOXs in silicon-on insulator structures. // Sol. State Electron. 2020. V.168. N107734. DOI:10.1016/j.sse.2019.107734
- Rezvanov, A.A., Miakonkikh, A.V., Seregin, D.S., Vishnevskiy, A.S., Vorotilov, K.A., Rudenko, K.V., Baklanov, M.R. Effect of terminal methyl group concentration on critical properties and plasma resistance of organosilicate low-k dielectrics // Journal of Vacuum Science and Technology A: Vacuum, Surfaces and Films, 2020, 38 (3), art. no. 033005. DOI: 10.1116/1.5143417
- Rogozhin, A.E., Sidorov, F.A. E-Beam Lithography Simulation Techniques / // (2020) Russian Microelectronics, 49 (2), pp. 108-122. DOI: 10.1134/S1063739720010096
- Sidorov, F.; Rogozhin, A.; Bruk, M.; Zhikharev, E. Direct Monte-Carlo simulation of dry e-beam etching of resist // Microelectronic Engineering 2020 V.227. 111313. DOI: 10.1016/j.mee.2020.111313
- A.Sidorov, A.E.Rogozhin. Microscopic simulation of e-beam induced PMMA chain scissions with temperature effect // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V.1695. 012202.
- A.Smirnova, A.V.Miakonkikh, A.E.Rogozhin, K.V.Rudenko. Atomic layer deposition of Ruthenium on different interfaces for an advanced metallization system of ICs // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V.1695.
- Tatarintsev, A.A., Shishlyannikov, A.V., Rudenko, K.V., Rogozhin, A.E., Ieshkin, A.E. The Effect of Temperature on the Development of a Contrast HSQ Electronic Resist. // (2020) Russian Microelectronics, 49 (3), pp. 151-156. DOI: 10.1134/S1063739720030063
- Tolstoguzov A.B., Drozdov M.N., Ieshkin, A.E., Tatarintsev A.A., Myakon’kikh A.V., Belykh S.F., Korobeishchikov N.G., Pelenovich V.O., Fu D.J. Influence of the Finite-Size Effect on the Cluster Ion Emission of Silicon Nanostructures. // JETP Letters, 2020, 111 (8), pp. 467-471. DOI: 10.1134/S0021364020080123.
- Vakulov, E. Zamburg, D. Khakhulin, A. Geldash, D.A. Golosov, S.M. Zavadski, A.V. Miakonkikh, K.V. Rudenko, A.P. Dostanko, Zhubing He, and O.A. Ageev. Oxygen Pressure Influence on Properties of Nanocrystalline LiNbO3 Films Grown by Laser Ablation. // Nanomaterials, 10(7), 1371 (2020). DOI: 10.3390/nano10071371
2021:
- P. Popov, V.A. Antonov, F.V. Tikhonenko, S.M. Tarkov, A.K. Gutakovskii, I.E. Tyschenko, A.V. Miakonkikh, A.A. Lomov, A.E. Rogozhin, and K.V. Rudenko. Robust Semiconductor-on-Ferroelectric Structures with Hafnia-Zirconia-Alumina UTBOX Stacks Compatible with the CMOS Technology. // J. Phys. D: Appl. Phys. 54, no. 22, 225101 (2021). DOI: 10.1088/1361-6463/abe6cb
- P. Popov, F.V. Tikhonenko, V.A. Antonov, S.G. Simakin, K.V. Rudenko. Blister suppression in the CO+ molecule implanted SOI substrates with ultrathin buried oxides. // Mater. Today Commun. (2021), v.28, p.102498. DOI: 10.1016/j.mtcomm.2021.102498
- Vladimir P. Popov, Fedor V. Tikhonenko, Valentin A. Antonov, Ida E. Tyschenko, Andrey V. Miakonkikh, Sergey G. Simakin and Konstantin V. Rudenko. Diode-like current leakage and ferroelectric switching in silicon SIS structures with hafnia-alumina nanolaminates. // Nanomaterials, 11, 291 (2021). DOI: 10.3390/nano11020291.
- Alexander Rogozhin, Andrey Miakonkikh, Elizaveta Smirnova, Andrey Lomov, Sergey Simakin and Konstantin Rudenko. Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition of Ruthenium Films Using Ru(EtCp)2 Precursor. //Coatings, 2021, 11, 117. DOI: 10.3390/coatings11020117
- Vitaly O. Kuzmenko, Andrey Miakonkikh, Konstantin V. Rudenko. Application of Langmuir probe and optical emission spectroscopy for bromofluorocarbon plasma diagnostics. // Journal of Physics Conference Series 1870(1):012006 (2021). DOI: 10.1088/1742-6596/1870/1/012006
- P. Popov, S.M. Tarkov, F.V. Tikhonenko, V.A. Antonov, I.E. Tyschenko, S.G. Simakin, K.V. Rudenko. Thermally Robust High-Resistance Layers on Low-Resistance Silicon Synthesized by Molecular CO+ Ion Implantation. // Phys. Stat. Sol. A, (2021) 202100109. DOI: 10.1002/pssa.202100109.
- V. Fadeev and K.V. Rudenko To the Issue of the Memristor’s HRS and LRS States Degradation and Data Retention Time. // Russ. Microelectron., 2021, v. 50, no. 5, pp. 311 – 325. DOI: 10.1134/S1063739721050024
- V. Myakonkikh, A.V. Shishlyannikov, A.A. Tatarintsev, V.O. Kuzmenko, K.V. Rudenko, and E.S. Gornev. A Study of the Plasma Resistance of a High-Resolution HSQ Electronic Resist for Prototyping Nanoelectronic Devices.// Russ. Microelectron., 2021, V.50, No.5, pp. 297–302. DOI: 10.1134/S1063739721050048
- Miakonkikh, A.V., Smirnova, E.A., Clemente, I.E. Application of the Spectral Ellipsometry Method to Study the Processes of Atomic Layer Deposition (2021) Russian Microelectronics, 50 (4), pp. 230-238. DOI: 10.1134/S1063739721040089
- Ivanov, Y.D., Malsagova, K.A., Popov, V.P., Kupriyanov, I.N., Pleshakova, T.O., Galiullin, R.A., Ziborov, V.S., Dolgoborodov, A.Yu., Petrov, O.F., Miakonkikh, A.V., Rudenko, K.V., Glukhov, A.V., Smirnov, A.Yu., Usachev, D.Yu., Gadzhieva, O.A., Bashiryan, B.A., Shimansky, V.N., Enikeev, D.V., Potoldykova, N.V., Archakov, A.I. Micro-raman characterization of structural features of high-k stack layer of soi nanowire chip, designed to detect circular rna associated with the development of glioma (2021) Molecules, 26 (12), art. no. 3715. DOI: 10.3390/molecules26123715
- Kaydashev, V., Khlebtsov, B., Miakonkikh, A., Zhukova, E., Zhukov, S., Mylnikov, D., Domaratskiy, I., Svintsov, D. Excitation of localized graphene plasmons by aperiodic self-assembled arrays of metallic antennas (2021) Nanotechnology, 32 (3), art. no. 035201. DOI: 10.1088/1361-6528/aba785
- Kuzmenko, V.O., Miakonkikh, A.V. Low-Pressure Inductively Coupled CF3Br Plasma Studied by the Langmuir Probe and Optical Emission Spectroscopy Techniques (2021) Technical Physics Letters, 47 (1), pp. 99-102. DOI: 10.1134/S1063785021010247
- Rudenko, M.K., Myakon’kikh, A.V., Lukichev, V.F. Numerical Simulation of Cryogenic Etching: Model with Delayed Desorption (2021) Russian Microelectronics, 50 (1), pp. 54-62. DOI: 10.1134/S106373972101008X
- Isaev, A.G., Sidorov, F.A., Rogozhin, A.E. Influence of Resist Spreading during Its Dry Electron-Beam Etching on a Lateral Resolution, Russian Microelectronics, 2021, 50(1), pp 19–23 https://doi.org/10.1134/S1063739721010066
- O O Permyakova, A E Rogozhin (ФТИАН), Modelling electroforming process under constant bias voltage conditions, J. Phys.: Conf. Ser. 2086 012030 (2021) https://doi.org/10.1088/1742-6596/2086/1/012030
- E A Smirnova, A V Miakonkikh, A E Rogozhin, K V Rudenko, Properties of plasma enhanced atomic layer deposited ruthenium thin films from Ru(EtCp)2, J. Phys.: Conf. Ser. 2086 012209 (2021) https://doi.org/10.1088/1742-6596/2086/1/012209
- A. Melnikov, A.P. Alodjants, L.E. Fedichkin. Tunneling in Double-Layer Optical Waveguides as Quantum Walks on Graphs. Proceedings of the Steklov Institute of Mathematics 313 (1), 142-148, 2021 DOI: 10.1134/S0081543821020140
- Fedichkin L.E., Meshchaninov F.P. ANALYSIS AND APPLICATIONS OF QUANTUM WALKS. Journal of Mathematical Sciences. 2021. Т. 252. № 1. С. 104-115. DOI 10.1007/s10958-020-05145-w.
- A. Luchnikov, M. E. Krechetov, S. N. Filippov. Riemannian geometry and automatic differentiation for optimization problems of quantum physics and quantum technologies // New Journal of Physics. – 2021. – V. 23. – P. 073006. DOI: https://doi.org/10.1088/1367-2630/ac0b02