Разработка технологических основ субмикронного профилирования поверхности подложек методом фокусированных ионных пучков для создания микро- и наноструктур

• Автор: Коломийцев, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 187 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Основные методы субмикрониого профилирования поверхности подложек в нанотехнологии, особенности применения ионнолучевых методов

Методы субмикрониого профилирования поверхности в

нанотехнологии.

1.1.1. Оптическая литография.

1.1.2. Электроннолучевая лито1рафия.

1.1.3. Нанопечатная литография.

1.1.4. Рентгеновская литография

Литография с применением сканирующего зондового

микроскопа.
1.1.6. Метод фокусированных ионных пучков
1.2. Основные физические эффекты, возникающие при взаимодействии
ускоренных ионов с твердотельными подложками.
1.3. Субмикронное профилирование подложек методом ФИП в микро и
наноэлектроиике
1.3.1. Формирование областей с заданным уровнем шероховатости рельефа
1.3.2. Формирование структур с вертикальными стенками
1.3.3. Формирование структур с размерами менее 0 нм
Формирование массивов структур с высокой повторяемостью
1.3.4.
параметров.
1.3.5. Формирование структур сложного профиля
Применение кластерного нанотехнологического оборудования для
1.4. формирования структур микро и наносистемной техники методом ФИП
1.5. Выводы и постановка задачи.
Глава 2. Анализ параметров взаимодействия ионного пучка с подложкой .
2.1. Расчет профилей имплантации ионов галлия в различные материалы
2.2. Расчет коэффициентов распыления различных материалов
2.3. Оценка равномерности распределения интенсивности ионнолучевого воздействия при травлении
Модель расчета рельефа поверхности твердого тела при травлении
ФИЛ.
Разработка программного обеспечения генерации растровых
2.5. шаблонов для безмасочного структурирования подложек методом ФИЛ.
2.6. Выводы.
Глава 3. Исследование режимов субмикронного профилирования подложек методом ФИП.
Влияние тока, ускоряющего напряжения и времени воздействия в
точке на геометрические параметры наноразмерных структур.
Разработка методики определения разрешающей способности ионнолучевого травления ФИП.
3.3. Исследование точности переноса рисунка шаблона на подложку
3.4. Исследование влияния параметров ФИЛ на шероховатость поверхности обрабатываемой подложки
3.5. Исследование влияния параметров ФИП на вертикальность стенок формируемых структур.
3.6. Исследование скорости травления полупроводниковых материалов б
3.7. Исследование режимов формирования структур сложного профиля 9 . Исследование модификации подложки ионами галлия в методе ФИП
3.9. Выводы
Глава 4. Формирование приборов и структур наноэлектроники, микро и наносистемной техники методом ФИП
4.1. Формирование планарных элементов наноэлектроники на основе
тонких пленок металла.
Формирование контрольных образцов для метрологического обеспечения нанотехнологий
4.3. Модификация зондовых датчиковкантилеверов для решения специализированных задач нанодиагностики
4.4. Формирование микродисковых оптических резонаторов на
структурах ii.xx.
4.5. Разработка технологических маршрутов изготовления экспериментальных образцов элементов наноэлектроники и наносистемной техники методом ионнолучевого травления ФИГ, на основе использования многофункционального
сверхвысоковакуумного нанотехнологического комплекса НАНОФАБ НТК9.
4.6. Выводы.
Заключение
Список используемых источников


Теоретически исследованы параметры ФИП, влияющие на равномерность распределения интенсивности ионного потока при травлении ФИП. Разработана математическая модель, с помощью которой можно рассчитать рельеф поверхности твердого тела при травлении ФИП с учетом неоднородности распределения интенсивности в ионном пучке, параметров системы экспонирования, а также угловой зависимости коэффициента распыления. Разработаны способ управления ионным пучком и программное обеспечение генерации растровых шаблонов для безмасочного структурирования подложек, позволяющие формировать структуры сложного профиля с высокой точностью. Полученные во второй главе результаты были использованы при разработке методик проведения экспериментальных исследований режимов субмикронного профилирования поверхности твердого тела методом ФИП. В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований режимов субмикронного профилирования подложек методом ФИП. Определено влияние тока, ускоряющего напряжения ионного пучка, времени воздействия пучка в точке, количества проходов пучка и способа задания шаблона для травления на геометрические характеристики нангоразмерных структур, формируемых при субмикронном профилировании методом ФИП. Разработана и описана методика оценки разрешающей способности метода ФИП и точности воспроизведения топологического рисунка шаблона. Экспериментально определены скорости травления полупроводниковых материалов, установлены параметры, влияющие на скорость травления. Представлены результаты исследования режимов формирования структур сложного профиля методом ФИ с использованием растровых шаблонов. Представлены результаты экспериментальных исследований модификации подложки ионами галлия в методе ФИП. Полученные результаты могут быть использованы при разработке технологических процессов формирования перспективной элементной базы наноэлектроники, микро и напосистемной техники. В четвертой главе приведены экспериментальные результаты формирования перспективних элементов металлической наноэлектроники методом ФИП, структур для метрологического обеспечения измерений в нанотехнологии и микродисковых резонаторов на основе структур iii. Разработаны методики модификации кантилеверов для специализированных задач нанодиагностики. НАНОФАБ НТК9. В заключении сформулированы основные результаты работы. Содержание диссертации изложено на 7 страницах и включает страницы с рисунками, 5 страниц с таблицами и список использованных источников, включающий 5 наименований. В приложениях содержатся акты о внедрении результатов исследований диссертационной работы. ГЛАВА 1. Интенсивное развитие полупроводниковой промышленности в последние годы привело к необходимости разработки новых путей решения проблемы уменьшения размеров элементов и повышения плотности компоновки элементов интегральных микросхем рис. Процесс формирования элементной базы микро и наноэлектроники и наносистемной техники состоит из большого числа этапов. Одним из наиболее сложных, ресурсомких и дорогостоящих этапов является формирование топологического рисунка на поверхности подложки 1. В настоящее время в технологии микро и наноэлектроники преобладают литографические методы субмикронного профилирования поверхности подложек. Под литографией в микроэлектронике понимают процесс переноса геометрического рисунка шаблона на поверхность полупроводниковой пластины 1. В общем случае литография это совокупность фото и физикохимических процессов, используемых для формирования топологического рисунка на поверхности подложки 2. Наиболее широкое применение в микроэлектронной промышленности на сегодняшний день находит метод оптической литографии с применением экстремального ультрафиолетового излучения длина волны им. Такие технологические процессы позволяют в настоящее время формировать элементы ИМС с топологической нормой нм 2. Однако дальнейшее применение существующих технологических процессов для уменьшения размеров элементов является невозможным з связи с физическими ограничениями оптической литографии.