Разработка и испытание технологической платформы атомно-слоевого осаждения для синтеза материалов микро- и наноэлектроники

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В данной работе представлены результаты проектирования, конструирования и испытания технологической платформы атомно-слоевого осаждения для синтеза разнообразных полупроводниковых, диэлектрических, металлизированных и барьерных тонкопленочных структур толщиной < 100 нм, применяемых в области микро- и наноэлектроники, с возможностью in situ мониторинга процессов прироста массы и толщины с точностью до 0.3 нг/см2 и 0.037 Å/цикл, соответственно. В данной технологической платформе минимизировано количество импортных комплектующих за счет использования электроники и вакуумных фитингов отечественных производителей, что в свою очередь значительно снизит стоимость установки данного типа и сделает технологию атомно-слоевого осаждения доступной для большинства научных и научно-образовательных организаций России.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Р. Р. Амашаев

ФГБОУ ВО “Дагестанский государственный университет”; ООО “АСО ТЕХНОЛОГИИ”

Автор, ответственный за переписку.
Email: rustam.amashaev@gmail.com
Россия, Махачкала; Махачкала

Ш. М. Исубгаджиев

ФГБОУ ВО “Дагестанский государственный университет”; ООО “ТЕХНОЛОГИИ АСО ПОКРЫТИЙ”

Email: rustam.amashaev@gmail.com
Россия, Махачкала; Килятль

М. Х. Рабаданов

ФГБОУ ВО “Дагестанский государственный университет”

Email: rustam.amashaev@gmail.com
Россия, Махачкала

И. М. Абдулагатов

ФГБОУ ВО “Дагестанский государственный университет”

Email: rustam.amashaev@gmail.com
Россия, Махачкала

Список литературы

  1. Robertson J., Wallace R. High-K materials and metal gates for CMOS applications // Materials Science and Engineering: R: Reports. 2015. V. 88. P. 1–41.
  2. Choi J.H., Mao Y., Chang J.P. Development of hafnium based high-k materials – A review // Materials Science and Engineering: R: Reports. 2015. V. 72. № 6. P. 97–136.
  3. Yeoh A., Madhavan A., Kybert N. et al. Interconnect Stack using Self-Aligned Quad and Double Patterning for 10nm High Volume Manufacturing // 2018 IEEE International Interconnect Technology Conference (IITC). 2018. P. 144–147.
  4. Johnson R.W., Hultqvist. A., Bent S.F. A brief review of atomic layer deposition: from fundamentals to applications // Materials Today. 2014. V. 17. № 5. P. 236–246.
  5. Malygin A.A., Drozd V.E., Malkov A.A., Smirnov V.M. From V. B. Aleskovskii’s “Framework” Hypothesis to the Method of Molecular Layering/Atomic Layer Deposition // Chemical Vapor Deposition. 2015. V. 21. № 10–11–12. P. 216–240.
  6. Suntola T. Atomic Layer Epitaxy // Materials Science Reports. 1989. Vol. 4. Р. 261–312.
  7. Кольцов С.И. Синтез твердых веществ методом молекулярного наслаивания: дис. докт.хим.наук. Ленинград. 1971. 383 с.
  8. Кольцов С.И. Исследование степени гидратации поверхности монокристаллического кремния при различных температурах // Кольцов С.И., Дрозд В.Е., Алесковский В.Б. / Под ред. СССР ДАН. 1976. T. 229. № 5. C. 1145–1147.
  9. Lee Y-S., Choi D-W., Shong B., Oh S., Park J-S. Low temperature atomic layer deposition of SiO2 thin films using di-isopropylaminosilane and ozone // Ceramics International. 2017. V. 43, № 2. P. 2095–2099.
  10. Wang, X., Ghosh, S.K., Afshar-Mohajer M., Zhou H., Liu Y., Han X., Cai J., Zou M., Meng X. Atomic layer deposition of zirconium oxide thin films // Journal of Materials Research. 2020. V. 35. № 7. P. 804–812.
  11. Gieraltowska S., Wachnicki L., Dluzewski P., Witkowski B.S., Godlewski M., Guziewicz E. Atomic Layer Deposition of HfO2 Films Using TDMAH and Water or Ammonia Water // Materials. 2023. V. 16. № 11. P. 4077.
  12. Groner M.D., Fabreguette F.H., Elam J.W., George S.M. Low-Temperature Al2O3 Atomic Layer Deposition Chemistry of Materials. 2004. V. 16. № 4. P. 639–645.
  13. Амашаев Р.Р., Курбанов М.М., Халилов Р.Ш. Программный комплекс для автоматизации процессов атомно-слоевого осаждения // Свидетельство о регистрации программы ЭВМ. № 2024612675 от 01.09.2024.
  14. Wind R.A., George S.M. Quartz Crystal Microbalance Studies of Al2O3 Atomic Layer Deposition Using Trimethylaluminum and Water at 125 °C // The Journal of Physical Chemistry A. 2010. V. 114. № 3. P. 1281–1289.
  15. Amashaev R.R., Alikhanov N.M-R., Ismailov A.M., Abdulagatov I.M. Synthesis of Ultrathin Heteroepitaxial 3C-SiC films by The Thermal Treatment of Molecular Layer Deposition Polyamide Films on Si // Journal of Vacuum Science and Technology. 2022. Vol. 40. № 5. P. 052401–052401.
  16. Steiner J., Schultheiß J., Wang S., Wellmann P.J. Fabrication of SiC-on-Insulator (SiCOI) Layers by Chemical Vapor Deposition of 3C-SiC on Si-in-Insulator Substrates at Low Deposition Temperatures of 1120 °C // Crystals. 2023. V. 13. № 11. P. 1590.
  17. Yao J., Li A., Liu Y., Hu Z., Li M., Yang K., Zhang J., Chen J., Zhang M., Guo Y. SiC-on-insulator based lateral power device and it’ s analytical models // Results in Physics. V. 58. 2024. P. 107477.
  18. Li J., Zhang Q., Wang J. et al. An integrated 3C-silicon carbide-on-insulator photonic platform for nonlinear and quantum light sources // Commun Physics. 2024. V. 7. № 125.
  19. Vinod. K.N., Zorman C.A., Mehregany M. A novel SiC on insulator technology using wafer bonding // Proceedings of International Solid State Sensors and Actuators Conference (Transducers ‘97). 1997. V. 1. P. 653–656.
  20. Lukin D.M., Dory C., Guidry M.A. et al. 4H-silicon-carbide-on-insulator for integrated quantum and nonlinear photonics // Nature Photonics. 2020. V. 14. P. 330–334.
  21. Амашаев Р.Р., Исубгаджиев Ш.М., Фараджев Ш.П., Бузин А.В., Ахмедова П.М., Абдулагатов И.М. Способ улучшения роста и адгезии нанопленок меди на подложках кремния с использованием технологии молекулярно-слоевого осаждения: Пат. 2800189 Российской Федерации от 21.11.2022 г.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Цифровая модель реактора (а), модели распределения тепла по плоскостям при установке температуры нагревателей на значении 180 °С (б, в), изотермическое распределение температуры внешних стенок реактора (г), распределение температуры в основании реактора (д), изотермическое распределение температуры в сечении (е)

Скачать (968KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Моделирование характера течения газа азота в реакторе (вакуумной камере) и определение скорости течения азота на разных участках

Скачать (425KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Моделирование распределения плотности газа азота в реакторе

Скачать (160KB)
Метаданные
5. Рис. 4. (а) Цифровая модель технологической платформы атомно-слоевого осаждения, (б) боковой ракурс прототипа технологической платформы атомно-слоевого осаждения

Скачать (714KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Скачки давления в графике программного интерфейса в процессе открытия/закрытия пневматических клапанов технологической платформы АСО

Скачать (566KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Прототип технологической платформы атомно-слоевого осаждения с инсталлированным эллипсометром FS-1. Вставка иллюстрирует точное центрирование луча во входном отверстии детектора

Скачать (543KB)
Метаданные
8. Рис. 7. (а) Линейный график прироста толщины пленки Al2O3, (б) прирост массы за 6 циклов Al(CH3)3 и H2O

Скачать (262KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Поперечное сечение канавок Si, полученных по технологии Bosch и покрытых пленками SiC (образованными пиролизом полиамидной пленки MLD толщиной 122 нм при температуре 1300 °C) [15]

Скачать (383KB)
Метаданные
10. Рис. 9. СЭМ изображение SiC на КНИ подложке (а), распределение элементов C, Si, O (б, в, г)

Скачать (526KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Изображение сканирующей электронной микроскопии образца пленки меди на поверхности кремния с промежуточным слоем оксида алюминия в сколе [21]

Скачать (337KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025