Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Твердотельная электроника

Диссертационная работа:

Смирнов Владимир Александрович. Разработка и исследование технологических основ процесса фотонностимулированного локального анодного окисления наноструктур на основе Si/SiO2/Ti : диссертация ... кандидата технических наук : 05.27.01 / Смирнов Владимир Александрович; [Место защиты: Юж. федер. ун-т]. - Таганрог, 2008. - 148 с. : ил. РГБ ОД, 61:08-5/1005

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность работы

Разработка элементной базы наноэлектроники предъявляет повышенных требований к разрешающей способности и точности выполнения технологических операций. Одной из основных проблем при изготовлении элементов наноэлектроники является необходимость разработки и совершенствования методов литографии, которые должны обеспечивать воспроизводимость изготовления элементов приборов атомного масштаба. Зондовая нанолитография методом локального анодного окисления (ЛАО) является мощным и многофункциональным методом получения оксидных наноразмерных структур (ОНС) с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ).

Известно, что процессы формирования наноразмерных структур характеризуются недостаточной воспроизводимостью. Это связано с сильным влиянием параметров технологической среды (влажность, температура) и качества подложки (зернистость пленки металла, наличие нарушенного слоя на поверхности полупроводниковых подложек и т.д.). Также при проведении нанолитографии локальные неоднородности свойств материалов приводят к нестабильности процессов токо- и массопереноса в зазоре зонд-подложка, следствием этого является неравномерность геометрических параметров оксидных наноструктур и снижение разрешающей способности и воспроизводимости процесса нанолитографии методом ЛАО.

В микроэлектронике накоплен значительный положительный опыт по применению некогерентных и лазерных световых потоков на различных стадиях технологического процесса изготовления интегральных микросхем (ИМС). В том числе и на операциях получения ультратонкого диэлектрика. Установлено, что применение фотонного излучения наиболее эффективно, а в некоторых случаях является единственным решением, при изготовлении ИМС с минимальными размерами менее 1 мкм. Поэтому актуальным способом повышения разрешающей способности зондовой нанолитографии является введение в зазор зонд-подложка фотонного излучения, оказывающего значительное влияние на процесс формирования однородного окисла и снижающее влияние неоднородных свойств материалов. В настоящее время механизм получения ультратонких диэлектрических пленок, влияния поля и фотонного излучения на эти процессы достаточно не изучен. Поэтому проведение этих исследований актуально для получения оксидных наноразмерных структур и разработки элементной базы наноэлектроники зондовыми методами.

Цель и задачи диссертационной работы

Целью диссертационной работы является разработка и моделирование фотонностимулированного технологического процесса локального анодного окисления наноструктур на основе Si/SiO2/Ti для создания элементной базы наноэлектроники.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

определить возможности применения фотонной стимуляции при формирования структур и устройств наноэлектроники;

определить основные механизмы процессов локального анодного окисления металлов, а также массопереноса в межэлектродном зазоре зонд-подложка АСМ;

разработать математическую модель процессов формирования наноструктур методом ЛАО в условиях фотонной стимуляции;

исследовать режимы формирования наноразмерных структур методом ЛАО с использованием фотонной стимуляции;

исследовать влияние фотонной стимуляции на воспроизводимость и однородность наноразмерных структур, сформированных методом ЛАО;

разработать топологию и технологические маршруты формирования структур наноэлектроники на основе наноразмерных каналов проводимости применительно к многофункциональному сверхвысоковакуумному нанотехнологическому комплексу НАНОФАБ НТК-9.

Научная новизна работы

  1. Проведена оценка распределения температуры в области воздействия зонда при проведении ЛАО пленки, в результате которой было показано, что в локальной области диаметром порядка 10 нм под зондом АСМ при приложении импульсов напряжения амплитудой 10 В и расстоянии зонд-подложка 0,5 нм, температура подложки много больше температуры испарения воды, и поэтому можно сделать вывод, что активные частицы окислителя поступают в зазор зонд подложка из газовой атмосферы воздуха в технологической камере и переносятся в зоне реакции под действием электрического поля.

  2. Предложена математическая модель расчета скорости роста оксидных наноразмерных структур при ЛАО поверхности металла с учетом напряженности поля системы зонд-подложка, фотонной стимуляции, а также относительной влажности воздуха внутри технологической камеры.

  3. Предложена методика получения оксидных наноразмерных структур методом ЛАО в условиях фотонной стимуляции, позволяющая определять режимы формирования ОНС, а также воспроизводимо создавать однородные наноразмерные каналы проводимости с поперечными размерами порядка 10 нм.

  4. Проведены комплексные исследования режимов формирования оксидных наноразмерных структур в пленки титана методом ЛАО в условиях фотонной стимуляции некогерентным УФ- и ИК-излучением.

Практическая значимость:

  1. Получены режимы ЛАО пленки титана в условиях фотонной стимуляции некогерентным УФ- и ИК-излучением, использование которых позволило повысить разрешающую способность и воспроизводимость данного метода нанолитографии.

  2. Получены структуры каналов проводимости методом фотонностимулированного ЛАО в пленке титана с поперечными размерами порядка 10 нм, которые могут быть использованы при разработке и формировании элементной базы наноэлектроники.

  3. Определены режимы формирования оксидных наноразмерных структур в пленке никеля методом ЛАО, которые могут быть использованы в качестве каталитических центров при росте углеродных нанотрубок, а также нанокристаллов ZnO, ZnxMg1-xO.

  4. Получены наноразмерные структуры логического вентиля, диода и выпрямителя на основе наноразмерных каналов проводимости в титановой пленке с помощью АСМ.

  5. Разработана топология и технологические маршруты изготовления тестового кристалла для создания планарных элементов наноэлектроники, методом фотонностимулированного ЛАО, применительно к многофункциональному сверхвысоковакуумному нанотехнологическому комплексу НАНОФАБ НТК-9.

Положения, выносимые на защиту

  1. Модель расчета скорости роста оксидных наноразмерных структур при ЛАО поверхности металла с учетом напряженности электрического поля системы зонд-подложка, фотонной стимуляции, а также относительной влажности воздуха внутри технологической камеры.

  2. Закономерности формирования оксидных наноразмерных структур методом ЛАО от температуры подложки, материала проводящего покрытия кантилеверов, амплитуды и длительности импульсов напряжения, прикладываемого к системе зонд-подложка в условиях фотонной стимуляции.

  3. Предложенный метод, основанный на фотонной стимуляции нанолитографии методом ЛАО, позволяет получать однородные наноразмерные каналы проводимоти с поперечными размерами порядка 10 нм.

  4. Применение стимуляции УФ- и ИК-излучением увеличило латеральное разрешение зондовой нанолитографии методом ЛАО с помощью АСМ по сравнению с существующей технологией, а также повысило однородность и воспроизводимость формирования ОНС.

  5. Метод ЛАО позволяет формировать оксидные наноразмерные структуры в пленке никеля в виде точек с диаметром от 25 до 100 нм, которые могут быть использованы в качестве каталитических центров при росте углеродных нанотрубок, а также нанокристаллов ZnO,ZnxMg1-xO.

  6. Топологии и технологический маршрут формирования наноразмерных диодных структур, структуры логического вентиля и выпрямителя на основе наноразмерных каналов проводимости в титановой пленке в условиях фотонной стимуляции.

Реализация результатов работы

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с планом госбюджетных научно-исследовательских работ кафедры ТМ и НА и НОЦ «Нанотехнологии» в 2005 – 2008 гг.: «Разработка теоретических основ построения систем мониторинга природной среды на базе микро- и нанотехнологий» (№ гос. регистрации 01200402781); «Проведение исследовательской работы в области нанотехнологий с привлечением студентов и аспирантов ТРТУ» (№ гос. регистрации 01200508390); «Разработка принципов

построения и основ теории нетермически активируемых технологических процессов создания элементной базы наноэлектроники» (№ гос. регистрации 01200501949); «Исследование принципов построения и процессов формирования структур нано- и микроэлектроники фотонно-стимулированными зондовыми методами и мощными потоками ИК- излучения» (№ гос. регистрации 02200607615).

Результаты диссертационной работы внедрены на промышленном предприятии: ЗАО «Нанотехнология – МДТ» (г. Москва), а также в учебный процесс на кафедре ТМ и НА ТТИ ЮФУ.

Апробация работы

Основные научные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на различных международных и всероссийских научных конференциях и семинарах, в частности: XIII Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика» (Зеленоград, 2006); VIII Всероссийская научная конференция студентов и аспирантови «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления» (Таганрог, 2006); X Международная научная конференция и школа-семинар «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники» (Дивноморское, Россия, 2006); VI Международная научная конференция «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии» (Кисловодск, 2006); Ежегодная научная конференция студентов и аспирантов базовых кафедр южного научного центра РАН (Ростов-на-Дону, 2005-2008); Международная научная конференция «Тонкие пленки и наноструктуры» (Москва, 2005); Международная научно-техническая школа-конференция «Молодые ученые – науке, технологиям и профессиональному образованию в электронике» (Москва, 2006); Международный симпозиум «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний Новгород, 2007, 2008).

Результаты работы отмечены дипломами ряда конференций и конкурсов научных работ: Всероссийского смотра-конкурса научно-технического творчества (Новочеркасск, 2005), Конференции Южного научного центра РАН (2005-2008), Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления» (Таганрог, 2006), Международной научно-технической школы-конференции «Молодые ученые – науке, технологиям и профессиональному образованию в электронике» (Москва, 2006).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе, 4 статьи опубликовано в журналах, входящих в Перечень ВАК. В ВНИИТЦ зарегистрировано 7 отчетов по НИР.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников. Содержание диссертации изложено на 150 страницах и включает: 59 страниц с рисунками, 4 страницы с таблицами и список использованных источников, включающий 103 наименований. В приложениях содержатся акты о внедрении результатов диссертационной работы.

Подобные работы
Московченко Николай Николаевич
Разработка основ технологии создания и исследование газочувствительных сенсоров на основе пористого SiC и структур TiO2 /пористый SiC
Назарова Татьяна Николаевна
Разработка и исследование газового сенсора на основе тонкопленочных материалов состава SiO2 SnOx AgOy
Аль-Хадрами Ибрахим Сулейман Абдулла
Разработка технологии изготовления и исследование сенсорных элементов на основе полиакрилонитрила и соединений меди
Светличная Людмила Александровна
Разработка технологии изготовления и исследование сенсорных элементов на основе анодных оксидных пленок меди
Якопов Григорий Владимирович
Разработка и исследование детекторов квантов электромагнитного излучения на основе сверхпроводниковых наноструктур с туннельным переходом
Лосев Владимир Вячеславович
Исследование и разработка элементной базы цифровых устройств обработки информации на основе принципа термодинамической обратимости
Ландышев Владимир Александрович
Разработка технологии изготовления материалов состава Bi2SexTe1-x и исследование термоэлектрических микромодулей на их основе
Силаков Михаил Валерьевич
Использование численного моделирования на основе метода Монте-Карло для исследования и оптимизации процессов высокоэнергетической электронной литографии
Плуготаренко Нина Константиновна
Исследование процессов формирования по золь-гель технологии сенсорных элементов на основе тонких пленок состава SiOx:SnOy
Балашов Александр Геннадьевич
Исследование и разработка конструктивно-технологических решений создания элементов фоточувствительной микросистемы с использованием методов приборно-технологического моделирования

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net