Том 118, № 2 (2023): ТЕМАТИЧЕСКИЙ БЛОК: ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ МНОГОУРОВНЕВЫХ СИСТЕМ МЕТАЛЛИЗАЦИИ УЛЬТРАБОЛЬШИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ

В данной работе исследованы критические свойства периодического мезопористого органосиликатного диэлектрика с различным соотношением бензольных мостиковых и метильных групп с использованием современных методов, таких, как эллипсометрическая порозиметрия, спектроскопия поверхностных акустических волн, рентгеновская рефлектометрия и другие. Показано, что размер пор и шероховатость поверхности пленок уменьшаются с увеличением концентрации бензольных групп, хотя при концентрации >25 мол.% размер пор резко уменьшается и мало меняется при дальнейшем увеличении. С ростом концентрации бензольных групп также увеличивается диэлектрическая проницаемость и улучшаются механические свойства. Увеличение модуля Юнга носит перколяционный характер и резко возрастает при концентрации, близкой к 50 мол.%. Было обнаружено, что введение 30 мас.% пористости в пленки с бензольными группами, в которых отсутствуют метильные группы, ведет к увеличению модуля Юнга. Такое поведение связано с формированием кристаллоподобной структуры на каркасе пленки. Увеличение диэлектрической проницаемости связано с большей поляризуемостью бензольных групп по сравнению с метильными группами, а также с их большей гидрофильностью и наличием адсорбированной воды.

Тонкие пленки рутения осаждались по технологии плазменно-усиленного атомно-слоевого осаждения (PEALD) с использованием Ru(EtCp)2 и кислородной плазмы на модифицированную поверхность кремния и подложек SiO2/Si. Установлено, что механизм роста пленки существенно зависит от температуры подложки. Анализ GXRD и ВИМС показывает, что при температуре подложки T=375 °C происходит резкое изменение механизмов поверхностных реакций, что приводит к изменению состава пленки от RuO2 при низких температурах до чистой пленки Ru при более высоких температурах. Это было подтверждено измерениями удельного электросопротивления пленок на основе Ru. Наименьшая шероховатость поверхности ~1.5 нм была получена при толщине пленки 29 нм на SiO2/Si-подложке при 375 °С. Измеренное удельное сопротивление пленки Ru составляет 18–19 мкОм·см. Также рассмотрены вопросы плазмохимического травления рутения и нанесения low-k-диэлектрика центрифугированием на массивы линий.

Понимание детальных механизмов воздействия активных радикалов на SiOCH нанопористые диэлектрики с низкой диэлектрической проницаемостью k, используемые в качестве межслойных SiOCH low-k-диэлектриков в новом поколении интегральных схем, важно для разработки рецептов уменьшения деградации low-k-диэлектриков в технологических процессах плазмохимической обработки. В данной работе экспериментально и теоретически исследованы особенности этих механизмов взаимодействия атомов фтора, азота и кислорода с low-k-диэлектриками с разными размерами пор и степенью пористости. Образцы при пониженных температурах обрабатывались атомами O, N и F в плазме вниз по потоку индуктивного разряда (ICP discharge downstream) в O2, N2 и SF6 газах соответственно. Понижение температуры приводило к различным (для разных атомов) замедлениям деградации поверхностных CH3-групп, обеспечивающих гидрофобность пористой среды и низкие значения k диэлектриков. Анализ полученных результатов с использованием DFT (density functional theory) расчетов и ab initio МД (молекулярная динамика) моделирования реакционных механизмов выявили разветвленные реакции атомов с поверхностными Si–СН3-группами и с другими последовательно образующимися группами.

В данной статье представлены результаты исследования нового типа плазмы ВЧ несамостоятельного разряда (ВЧНР) низкого давления с дополнительной ионизацией пучками высокоэнергетичных электронов. С помощью комплексного экспериментально-теоретического подхода было показано отличие параметров такой плазмы (плотность плазмы, температура электронов, функция распределения электронов и ионов по энергиям) от случая обычной ВЧ-плазмы, а также от случая чисто пучковой несамостоятельной плазмы. Проведенное исследование подтвердило, что плазма ВЧНР с ионизацией электронным пучком может использоваться для получения более низкой температуры электронов, чем в классической ВЧ-плазме, и, соответственно, для получения ионов более низких энергий. Параметрами плазмы ВЧНР можно управлять: плотностью плазмы – варьируя ВЧ-мощность на частоте, используемой для генерации разряда; энергетическими спектрами электронов и ионов – варьируя соотношение вкладов ВЧ-мощности, мощности ВЧ-смещения и мощности электронного пучка. Полученный результат является также перспективным для возможности прецизионной обработки поверхности плазмой с низкой энергией ионов (порядка нескольких электронвольт), используемой в технологиях атомного слоевого травления и осаждения в плазменных реакторах нового поколения.

В работе представлены разработанные методы исследования функции диэлектрического отклика тонких пленок в составе гетероструктур. Особое внимание уделено методике работы с влагонасыщенными пористыми пленками. Проведена параметризация колебательных полос поглощения и определены их вклады в суммарную диэлектрическую проницаемость. Проанализирована полоса поглощения в терагерцевом диапазоне органосиликатных стекол и выявлено влияние влагонасыщенности и бозонного пика на увеличение низкочастотной диэлектрической проницаемости не менее чем 10%. Разработанные методы использованы для восстановления оптических характеристик прозрачной пленки проводящего оксида никелата лантана в терагерцевом диапазоне.

Приведен обзор основных результатов выполнения проекта РФФИ в области синтеза, исследования и моделирования магнитооптических пленок и пленочных наноструктур для интегрально-оптических невзаимных устройств межсоединений верхнего уровня ультрабольших интегральных схем (УБИС). На основании результатов исследований нано- и пикосекундных процессов в магнитных пленках – динамики спинов в монодоменной пленке и динамики доменных границ в многодоменной пленке – рассмотрены возможности разработки быстродействующих устройств оптики-на-кристалле, включая устройства терагерцевого диапазона частот.