ацетат свинца синтез

310.16 Kb.НазваниеМетод химического осаждения из растворов для создания активных и изолирующих диэлектрических слоев интегральных схемстраница1/3Серегин Дмитрий СергеевичДата конвертации18.08.2012Размер310.16 Kb.Тип Год На соискание ученой степени   1     на правах рукописиСерегин Дмитрий СергеевичМЕТОД ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ ИЗ РАСТВОРОВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ АКТИВНЫХ И ИЗОЛИРУЮЩИХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЛОЕВ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМСпециальность 05.27.06 технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техникиАВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наукМосква - 2011 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)"Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Воротилов Константин Анатольевич Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Ивашов Евгений Николаевичдоктор химических наук, профессор Крашенинников Александр ИвановичВедущая организация: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»Защита состоится «____»_____________2011 г. в ___ часов на заседании диссертационного совета ДP212.131.02 при Московском государственном институте радиотехники, электроники и автоматики (технический университет) по адресу: 119454 г. Москва, пр. Вернадского, д. 78.С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Московского государственного института радиотехники, электроники и автоматики (технический университет).Автореферат разослан "____" __________ 2011 г.Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н., доцент В.О. Вальднер ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность. Одной из основных тенденций развития технологии микроэлектроники является постоянное уменьшение топологических размеров элементов интегральных схем (ИС), обеспечивающее рост быстродействия и повышение функциональной сложности электронных устройств. В последние годы ключевой проблемой микроэлектронного производства стал поиск новых диэлектрических материалов и путей их интеграции в технологический цикл производства ИС. Уменьшение размеров конденсаторных и транзисторных элементов ИС требует внедрения в микроэлектронную индустрию новых тонкопленочных материалов, как с высокой, так и с низкой диэлектрической проницаемостью (т.н. high-k и low-k диэлектрики). Особый интерес представляет интеграция активных диэлектриков с нелинейными свойствами для создания устройств обработки информации на новых физических принципах. В то же время для снижения временной задержки в ИС с многоуровневыми системами металлизации остро необходимы изолирующие материалы с низкой диэлектрической проницаемостью. Таким образом, разработка методов формирования новых тонкопленочных диэлектрических материалов и путей их интеграции в микроэлектронную технологию является актуальной задачей технологии современной микроэлектроники. В данной работе для получения диэлектрических пленок использован метод химического осаждения из растворов. Преимущество данного метода обусловлено возможностью создания материалов сложного химического состава и структуры, получение которых другими методами затруднительно или практически невозможно. Использование исходных компонентов в жидкой фазе обеспечивает возможность создания широкого спектра уникальных соединений (в том числе неорганически-органических гибридов, многокомпонентных оксидов и пр.) с точным контролем молекулярной структуры, высокой воспроизводимостью стехиометрии состава вещества, высокой гомогенностью и низкой температурой формирования оксидных фаз. Метод химического осаждения из растворов использован для формирования сегнетоэлектрических пленок цирконата-титаната свинца (ЦТС) для энергонезависимых запоминающих устройств (ЗУ) и пористых пленок метил-модифицированных силикатов (МЕМОСИЛ) с низкой диэлектрической проницаемостью для систем металлизации ИС. Ведущие исследовательские центры всего мира активно изучают технологические методы, физико-химические свойства и процессы интеграции сегнетоэлектрических пленок цирконата-титаната свинца и пористых органосиликатных пленок. Несмотря на это, недостаточно изученными остаются вопросы влияния на свойства пленок методов синтеза пленкообразующих растворов, механизмы образования кристаллической структуры пленок ЦТС и пористой структуры органосиликатных пленок при различных режимах формирования, что сдерживает применение этих новых материалов в технологии микроэлектронного производства. Цель работы. Цель работы заключалась в разработке совместимых с технологическим процессом производства ИС методов формирования тонких пленок ЦТС и пористых МЕМОСИЛ, в т.ч. установление взаимосвязи технологических режимов формирования пленок с их структурными и электрофизическими свойствами. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: Pустановить взаимосвязь исходных соединений, используемых в процессе синтеза пленкообразующих растворов, и процесса формирования с фазовым составом, микроструктурой и электрофизическими свойствами пленок ЦТС; Pисследовать влияние температурных режимов обработки на фазовый состав, микроструктуру и электрофизические свойства пленок ЦТС; Pопределить характерные температуры и механизмы кристаллизации пленок ЦТС; Pисследовать влияние исходных соединений и температуры обработки на показатель преломления, пористость, толщину, усадку и диэлектрическую проницаемость пленок пористых МЕМОСИЛ; Pпровести испытание разработанных методов в условиях производства ИС. Научная новизна. 1.PВпервые установлено, что использование в пленкообразующих ЦТС растворах ацетата свинца, полученного твердофазным синтезом, обеспечивает наилучшие электрофизические параметры пленок. 2.PОбнаружены индивидуальные особенности влияния различных производных алкоголятов циркония (Zr(OiPr)4g iPrOH, Zr(OnPr)4, Zr(OnBu)4) и титана (Ti(OiPr)4, Ti(OnBu)4) на микроструктуру и электрофизические свойства сегнетоэлектрических пленок ЦТС. 3.PОпределены механизмы образования кристаллической структуры пленок ЦТС при различных режимах кристаллизации: объемная кристаллизация, гетерогенное зародышеобразование на границе раздела с Pt и TiO2. Установлена корреляция кристаллической структуры пленок и их электрофизических свойств. 4.PВпервые исследованы усадочные характеристики и показатель преломления пористых пленок МЕМОСИЛ, сформированных термодеструкцией полиэтиленгликоля (ПЭГ) с различной молекулярной массой (200-600 г/моль), в диапазоне температур 250-1000P`С. Определены возможные механизмы структурных изменений и электрические параметры пленок МЕМОСИЛ. Практическая ценность работы. Разработан методический базис для реализации технологических процессов формирования тонких пленок ЦТС и пористых пленок МЕМОСИЛ с управляемыми наноструктурой и физическими свойствами для технологии элементной базы микро- и наноэлектроники. Методики формирования и исследования сегнетоэлектрических пленок ЦТС использованы в работе с ОАО «Ангстрем» по созданию ИС энергонезависимого ЗУ (ФЦП, Э-96 Изомер-МВ; МО РФ, Э-104 Такт-МИРЭА). Методика формирования пористых МЕМОСИЛ использована при разработке технологического процесса формирования межпроводниковой изоляции с низким значением диэлектрической постоянной в ходе выполнения совместной работы с ОАО «НИИМЭ и МИКРОН» (ФЦП, Э-101 Диэлектрик-МИРЭА). Разработанные методики использованы при выполнении работ в рамках грантов Российского фонда фундаментальных исследований ( 07-02-12259; 05-02-08052; 07-02-13661), грантов Министерства образования РФ (НИР «Реал»; НИР «Сегнетоэлектрик», НИР «Титанат», НИР «Гель», НИР «Кремний»). На защиту выносятся следующие положения: 1. PРезультаты исследований влияния исходных производных Zr и Ti на формирование кристалл

Метод химического осаждения из растворов для создания активных и изолирующих диэлектрических слоев интегральных схем

Метод химического осаждения из растворов для создания активных и изолирующих диэлектрических слоев интегральных схем