Электронная микроскопия композиций на основе тонких пленок для микроэлектроники

• Автор: Хмеленин, Дмитрий Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 166 с. : ил.

Список сокращений

ЦТС - Цирконат-титанат свинца ТБС - титанат бария - стронция BFO - BiFe03 Ру - пирохлор Ре - перовскит

ЗУ - запоминающее устройство

СЗУ - сегнетоэлектрическое запоминающее устройство

МЗУ - магнитное запоминающее устройство

МЭЭ - магнитоэлектрический эффект

ГМС - гигантское магнетосопротивление

КМОП - комплементарный металл оксидный полупроводник

МЭМС - микро электромеханическая система

FeRAM, FRAM - ferroelectric random access memory — сегнетоэлектрическое запоминающее устройство с произвольной выборкой

DRAM - dynamic random access memory - динамическая память с произвольной выборкой

MRAM - magnetoresistive random access memory - магниторезистивная память с произвольной выборкой ИС — интегральная схема МЭЭ - магнитоэлектрический эффект
ЛИ - лазерное излучение
CVD - chemical vapor deposition - химическое осаждение из газовой фазы ALD - Atomic layer deposition - метод молекулярного наслаивания
ЭМ - электронная микроскопия
ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия
ВРЭМ - высокоразрешающая электронная микроскопия
АПЭМ - аналитическая просвечивающая электронная микроскопия

STEM - Scanning transmission electron microscopy - ПРЭМ - просвечиваюгце-растровая электронная микроскопия
СП - светлопольное (изображение)
ТП - темнопольное (изображение)
EELS - Electron energy loss spectroscopy
СХПЭЭ - спектроскопия характеристических потерь энергии электронов
HAADF - high-angle annular dark-field
EDX - Energy Dispersive X-Ray
ЭДА - энергодисперсионный анализ
AR - aspect rate
ULSI - Ultra-Large Scale Integration
РФА - рентгенофазовый анализ
РСМА - рентгеноспектральный микроанализ

Содержание
Список сокращений
Введение
Глава 1. Литературный обзор
1.1. Применение плёнок в микроэлектронике
1.1.1. Сегнетоэлектрические плёнки
1.1.2. Ферромагнитные плёнки
1.1.3. Мультиферроики
1.2. Методы получения плёнок
1.3. Формирование кристаллической структуры тонких плёнок и её и визуализация с помощью ЭМ
1.3.1. Диаграммы фазового равновесия и структурные превращения ЦТС, ТБС, ВРО, РеггЫ
1.3.2. Кристаллизация и термическая обработка ЦТС, ТБС, ВБО, Ре7гЛ
1.3.3. Влияние лазерного отжига на структуру плёнок
Глава 2. Материалы и методы исследования
2.1. Материалы, методы получения, способы термообработки
2.1.1. Получение многослойных структур на основе ЦТС, ТБС, ВБО
2.1.1.1. Нанесение плёнок ЦТС
2.1.1.3. Нанесение плёнок ВБО
2.1.2. Методика получения структур на основе БеггИ
2.1.3. Термообработка композиций
2.1.3.1. Изотермический отжиг
2.1.3.2. Лазерный отжиг
2.2. Методы исследования
2.2.1. Методы электронной микроскопии
2.2.2. Рентгенофазовый анализ
Глава 3. Электронная микроскопия фазово-структурных превращений в
магнитомягких нанокристаллических плёнках Ре-Хг-И
3.1. Фазово-структурные превращения в плёнке Ре8о-782гшМю-

остаточной поляризации (45 кВ/см), и минимальную скорость деградации свойств [31,32].
Несмотря на разнообразие химических процессов при различных методиках получения плёнок, фазовая эволюция (перед образованием перовскита) при увеличении температуры, проходит через образование пирохлороподобных метастабильных промежуточных фаз [32, 33, 34, 35]. Небольшие количества такой несегнетоэлектрической остаточной вторичной фазы могут играть отрицательную роль в процессе интеграции плёнок из-за существенно различной скорости травления пирохлора и перовскита.
Практически не сообщается о прямом превращении аморфной фазы в перовскит в случае метода химического осаждения из раствора, хотя некоторые сообщения о таком превращении известны для плёнок, осаждённых распылением при низком парциальном давлении кислорода [36].
При контролируемом зарождении промежуточная пирохлорная (Ру) фаза может быть полностью удалена и получена предпочтительная однофазная перовскитная столбчатая микроструктура, которая является предпочтительной.
Долгое время считали, что нанокристаллическая фаза, образующаяся в плёнках ЦТС при дефиците свинца, имеет структуру минерального пирохлора, которая строится на основе пространственной сетки из ВОб октаэдров [37]. Но некоторые авторы, Wilkinson et al. [38] и Lakemann et al. [39] сообщили, что эта фаза может иметь структуру флюорита. Это предположение было основано на отсутствии сверхструктурных рефлексов на дифракционных картинах и с учётом способности циркония адаптироваться к координационным числам выше 6. Соотношение концентрации атомов Pb, Zr, Ti во флюоритной фазе исследовали в работе [40] в просвечивающем электронном микроскопе методом энергодисперсионного анализа, где было показано, что эта фаза обогащена цирконием, и соотношение концентрации атомов составляет [Pb]:[Zr]:[Ti]=34:50:16, в то время как в перовскитной фазе - [Pb]:[Zr]:[Ti]=65:13:23 для плёнок, полученных с 10% избытка РЬ при соотношении Zr/Ti=65/35.