Синтез, механизмы реакций термолиза и фотолиза летучих комплексов меди (I), (II) и получение медных пленок на их основе

• Автор: Лисковская, Татьяна Ивановна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 140 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ стр.

ВВЕДЕНИЕ.

I.ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Медная металлизация в интегральных микросхемах с

субмикронными проектными нормами

1.1.1. Основные направления и задачи исследований

1.1.2. Преимущества метода СУП по сравнению с физическими методами осаждения.

1.2. Комплексы меди1 и II предшественники в методе СТ.

1.2.1. Основные требования к предшественникам в методе

1.2.2. Синтез и реакция восстановления рдикетонатов медиИ

1.2.3. Синтез и реакция диспропорционирования производных меди1.

1.3. УФстимулированные процессы в растворах и газовой фазе
1.4. Термолиз комплексов меди1 и II.
1.4.1. Исследование термической устойчивости рдикетонатов медиН в конденсированной фазе
1.4.2. Температурные зависимости давления насыщенных паров комплексов меди1 и II и механизмы их термораспада
1.4.3. Кинетика и механизмы реакции разложения комплексов меди1.
1.5. Электронная структура
1.6. Тонки е медные пленки структура и характеристики
1.6.1. Влияние подложки.
1.6.2. Селективность осаждения
1.7. Медные пленки на основе 1ЛаСиСос1.
1.8. Постановка задачи исследования.
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Синтез, очистка и идентификация комплексов меди I и II.
2.1.1. Исходные реагенты.
2.1.2. Методики синтеза
2.1.3. Способы очистки.
2.1.4. Идентификация полученных соединений.
2.2. Исследование спектральных характеристик комплексов
меди I и II физическими методами
2.2.1. Оптические спектры поглощения
2.2.2. Фотоэлектронная и рентгеновская спектроскопия
2.3. Исследование термических свойств комплексов меди1 и II
2.3.1 Термоаналитическое исследование
2.3.2 Измерение температурной зависимости давления насыщенного пара.
2.4. Описание экспериментов для исследования
механизмов реакций
2.4.1. Реакции термолиза комплекса ТаСиСос1.
2.4.2. Вакуумный УФстимулированный термолиз комплекса ЬГаСиСо1 на различных подложках
2.4.3. Фотолиз перфторкарбоксилатных комплексов медиН в спиртовых обескислороженных растворах.
2.5. Получение и исследование медных пленок
2.5.1. Подготовка подложек
2.5.2. Осаждение медных пленок методом СУЕ при атмосферном и пониженном давлении.
2.5.3. Аппаратура и методы исследования медных пленок
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 .Синтез и очистка хелатных комплексов меди1 и II.
3.2. Исследование термических свойств медных комплексов
3.2.1. Термоаналитические исследования.
3.2.2. Измерение температурной зависимости
давления насыщенного пара
3.2.3. Исследование реакции термолиза ЬГаСиСос.
3.2.4.Механизм высоковакуумного УФсгимулированного.
термолиза ЬГаСиСос1.
3.3. Электронная структура МаСиСос1
3.3.1. Фотоэлектронная и рентгеновская спектроскопия.
3.3.2. Детали расчета и оптимизации геометрии комплекса
3.3.3. Диаграмма энергетических уровней комплекса
3.3.4. МО комплекса и особенности фотоэлектронного спектра
3.3.6.Анализ МО комплекса
3.3.6. Выводы
3.4. Фотолиз карбоксилатных комплексов медиИ
3.4.1. Электронные спектры поглощения перфторалкилкарбоксилатов медиН.
3.4.2. Фотолиз ацетата медиИ в спиртовых растворах
3.4.3. Фотохимия перфторированных карбоксилатов
медиИ в спиртовых растворах
3.5. Получение медных пленок и их исследование.
3.5.1. Получение медных пленок при атмосферном давлении.
3.5.2. Исследование медных пленок, полученных методом
СУО при пониженном давлении
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Работа выполнена в соответствии с планами НИР ИНХ СО РАН Изучение химии простых и комплексных летучих соединений номер госрегистрации и Новые материалы и вещества основа создания нового поколения техники, технологии. Синтез и исследование свойств и процессов разложения летучих металл органических соединений как исходных материалов для получения покрытий Шифр . Работа поддержана грантом фонда Сороса. Апробация работы. Россия, XIV Международный симпозиум Тонкие пленки в оптике и электронике Харьков, Украина, . Публикации по работе. Основное содержание работы изложено в десяти научных публикациях. Структура и объем паботы. Автор выражает огромную благодарность своим руководителям д. Игуменову И. К. и к. Семянникову П. П. А также я благодарю опытных коллег за их активное участие в обсуждении на семинарах отдела ежегодных результатов этой работы д. Белсванцева В. И., д. Ларионова С. В., д. Пещевицкого Б. И., д. Лавренову Л. Г., к. Бурдукова А. Б. и многих других. И еще выражаю признательность большому кругу моих соавторов, которые работают в НИХ и других Институтах г. Новосибирска, г. Москвы, г. Томска. А также благодарна коллегам в лаборатории за поддержку и помощь. Глава 1. В настоящее время основной тенденцией развития современной микроэлектроники является значительное повышение степени интеграции и функциональной сложности интегральных микросхем ИМ, вызванное бурно растущими потребностями вычислительной техники. Интенсивное развитие микроэлектронных технологий и переход к производству ИМ с субмикронными размерами элементов обусловливают появление повышенного интереса к исследованию свойств нетрадиционных материалов и внедрению их в технологический процесс. Одним из основных направлений в этом плане является поиск альтернативных материалов для межэлементных соединений ИМ на основе кремния. Кроме того, для удовлетворения требований этой отрасли промышленности была создана и продолжает развиваться новая технология производства. Эта технология включает осаждение тонких пленок, создание рисунков методами оптической, рентгеновской и электрон нолучевой литографии, совершенствование материалов для изготовления резистов и способов их нанесения и. Соединение отдельных элементов в единую микросхему достигается процессом металлизации. Алюминий, а также его сплавы с медью являлись более лет основным материалом для межконтактов в интегральных схемах. Так как А1 имеет сравнительно низкое удельное электросопротивление УЭС 2, мкОмсм, а также хорошо проработанные технологические процессы нанесения и травления. Однако планомерное увеличение степени интеграции, т. Дальнейшее развитие микроэлектроники привело к появлению ультрабольших интегральных микросхем УБИС с размерами
элементов 0,1 мкм и менее при сохранении приблизительно на том же уровне толщины элементов микросхем 1. Новое поколение интегральных схем с большей плотностью, действующих с еще более высокими частотами выявило все недостатки алюминиевой
металлизации. Вопервых, при высокой плотности тока МО Асм в А1 имеют место интенсивные процессы электромиграции, приводящие к нарушению непрерывности соединительных дорожек электромиграция вызывается быстрым переходом электронов проводимости к стационарным атомам металла, вследствие чего пустоты и скопления атомов образуются вдоль длины проводника, приводя фактически к потере непрерывности соединения и выходу из строя схемы. Вовторых, УЭС алюминия тоже является ограничивающим фактором в многоуровневых тонкопленочных структурах 2. В качестве альтернативных материалов для создания разводки обычно рассматриваются У, Мо, , Аи, Си, причем медь в этом ряду является наиболее предпочтительной как по совокупности электрических и физических свойств, так и по технологической совместимости и экономическим соображениям 3. Поэтому в настоящее время современная полупроводниковая микроэлектроника переходит на медную металлизацию. Медь имеет низкое УЭС 1,мкОм см и обладает способностью выдерживать высокие плотности тока до Асм6 4. Более высокие по сравнению с алюминием температура плавления и атомная масса меди приводят к значительному повышению сопротивления к электромиграции 5,6.