от 20 октября 2014 г. N 14.607.21.0072, по теме
«Разработка кластерной технологии планаризации поверхности полупроводниковых и металлических материалов (кремний, медь) для создания нового поколения приборов и устройств для микро- и наноэлектроники.»
Научный руководитель: Вяткин Анатолий Федорович
«В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 20 октября 2014 г. N 14.607.21.0072 с
Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным
направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы. на этапе N 4 в период с 01
января 2016 г по 30 июня 2016 г. были выполнены следующие работы:
- Проведены исследования по планаризации исходных образцов материалов наноэлектроники (кремний, медь) с использованием лабораторного стенда с установленным на нем узлом 3-х мерного сканирования образцов кластерным пучком;
- Изготовлены экспериментальные образцы планаризированных материалов наноэлектроники (кремний, медь).
- Проведены исследовательские испытания экспериментальных образцов планаризированных материалов.
- Откорректирована эскизная конструкторская документация по результатам исследовательских испытаний.
Были выполнены работы по плану-графику работ исполнения обязательств, выполняемых за счет софинансирования из внебюджетных источников:
- Изготовлены дополнительные исходные образцы материалов наноэлектроники (кремний, медь) для проведения планаризации.
- Проведены исследования поверхности дополнительных исходных образцов материалов наноэлектроники (кремний, медь) для проведения планаризации.
При этом были получены следующие результаты:
- Проведены исследования по планаризации исходных образцов материалов наноэлектроники (кремний, медь) с использованием лабораторного стенда с установленным на нем узлом 3-х мерного сканирования образцов кластерным пучком. В результате выполнения данных работ были подобраны режимы функционирования лабораторного стенда, позволяющие проводить обработку поверхности экспериментальных образцов в соответствии с требованиями технического задания: рабочий газ аргон позволяет достигать требуемую степень шероховатости RMS=0.23. В то же время обнаружено, что использование в качестве рабочего газа ксенона позволяет улучшить степень планаризации практически в два раза: RMS=0.12; удовлетворяющая техническому заданию степень планаризации как для кремния так и для меди, наблюдаются при дозе 5*10^16 ион/см^2; для достижения эффективной планаризации необходимо использовать ионные пучки с энергией более 10 кэВ, в которых минимизировано присутствие атомарных ионов.
- Изготовлены экспериментальные образцы планаризированных материалов наноэлектроники (кремний, медь). Образцы соответствуют требованиям технического задания: По данным атомно-силовой микроскопии для кремния разброс RMS в диапазоне от 0,19 нм до 0,33 нм, для меди - от 0,42 нм до 0,48 нм. Результаты исследований, полученные с использованием метода рентгеновской рефлектометрии, продемонстрировали, что шероховатость кремния после обработки составила 0.47 нм, а меди 0.42 нм.
- Проведены исследовательские испытания экспериментальных образцов планаризированных материалов. В ходе испытаний было подтверждено соответствие образцов требованиям технического задания.
- Откорректирована эскизная конструкторская документация по результатам исследовательских испытаний. Анализ экспериментальных результатов показал, что для увеличения эффективности планаризации поверхности материалов можно повысить степень сепарации кластеров, уменьшив содержание кластеров с малой массой. Этого можно достичь за счет уменьшения расстояния между постоянными магнитами в системе сепарации. Уменьшив расстояние между магнитами до 7 мм, можно будет отделять из пучка мономеры и кластеры с размером менее 150 атомов в кластере.
В работе использовались методы:
- компьютерного моделирования для теоретического исследования взаимодействия кластерного ионного пучка с поверхностью твердых тел;
- атомно-силовой микроскопии и рентгеновской рефлектометрии.
Разработанный стенд соответствует требованиям ТЗ, и его характеристики соответствуют аналогичным зарубежным лабораторным установкам, в которых используется
аргон, размер кластеров в среднем составляет 2000 атомов, а энергия кластера - 20 кэВ (Yamada I., Matsuo J., Toyoda N., Kirpatrick A. Material processing
by gas cluster ion beam // Mater. Sci. and Engineer. - 2001. - Vol. R 34. - P. 231-295.
Изготовленные с использованием лабораторного стенды экспериментальные образцы соответствуют требованиям ТЗ: для кремния разброс RMS находится в
диапазоне от 0,19 до 0,33, для меди - от 0,7 до 0,77, что находится в соответствии с экспериментальными и теоретическими данными, указанными в
работе N. Toyoda, I. Yamada, "Gas Cluster Ion Beam Technology for Nano-Fabrication", Advances in Science and Technology, Vol. 82, pp. 1-8, 2013.
Все работы выполняются на современном оборудовании с привлечением специалистов соответствующей квалификации, из чего следует, что полученные результаты соответствуют аналогичным, получаемым за рубежом.
Результаты работы могут быть использованы в микроэлектронной промышленности как на стадии подготовки подложек, так и для выравнивания промежуточных слоем микросхемы.
Экономическая значимость работы состоит в увеличении выхода годных приборов при применении разрабатываемой технологии.
Дальнейшее развитие объекта исследования заключается в переходе исследований на стадию ОКР/ОТР.
Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом.
