автореферат диссертации по электронике, 05.27.06, диссертация на тему:Исследование причин деградации и разработка подходов к повышению стабильности наноразмерных межсоединений СБИС

На правах рукописи

Буздуган Алексей Анатольевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИН ДЕГРАДАЦИИ И РАЗРАБОТКА ПОДХОДОВ К ПОВЫШЕНИЮ СТАБИЛЬНОСТИ НАНОРАЗМЕРНЫХ МЕЖСОЕДИНЕНИЙ СБИС

05.27.06 - технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2008 г.

003455833

Работа выполнена на кафедре «Материалы и процессы твердотельной электроники» Московского государственного института электронной техники (технического университета)

Научный руководитель: доктор технических наук,

Д.Г. Громов

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,

В.В. Смирнов

кандидат технических наук,

В.А. Галперин

Ведущая организация - НИИ физических проблем имени Ф.В. Лукина Защита состоится " 2008 г.

на заседании диссертационного Совета Д.212.134.03 при Московском государственном институте электронной техники (техническом университете) по адресу: 124498, Москва, г. Зеленоград, проезд № 4806, д. 5

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института Автореферат разослан "с2 / " { / 2008 г.

Соискатель:

д.ф-м.н., профессор

Ученый секретарь диссертацион

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность

Проблема влияния размеров и формы систем пониженной размерности на их физические и химические свойства в последнее время приобрела ключевой характер в связи с мировой тенденцией технологического освоения нанометрового диапазона размеров при создании новых материалов, структур и приборов.

Очевидно, что современный научно-технический прогресс определяется развитием электроники, основой которой являются достижения в различных областях фундаментальных наук, главным образом физики твердого тела, физики полупроводников, твердотельной технологии.

Главная задача технологии интегральных схем - повышение их быстродействия решается путем уменьшения размеров элементов. В настоящее время размеры достигли нанометровой области, например корпорация Intel разрабатывает технологию с проектной нормой 22 нм. Таким образом, уменьшение размеров элементов приводит с одной стороны к значительному увеличению выделения тепла с единицы площади ИС, а с другой к снижению термической стабильности элементов ИС из-за увеличения вклада поверхности.

В этой связи проблема термической стабильности выходит на первый план и актуальной задачей является исследование изменений термодинамических свойств малоразмерных систем и поиск путей повышения их термической стабильности в процессе эксплуатации.

Целью диссертационной работы является исследование закономерностей поведения тонкопленочных систем нанометрового диапазона размеров при воздействии на них термического нагрева и/или электрической мощности и выявление путей повышения термической стабильности этих систем.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие конкретные задачи:

- выявление причин, обуславливающих снижение термической стабильности с уменьшением размеров проводников;

- исследование кинетики процесса низкотемпературного плавления тонкопленочных систем;

- выявление особенностей механизма низкотемпературного плавления тонких пленок кремния;

- исследование особенностей воздействия электрической мощности и/или термического воздействия на металлические пленки нанометровой толщины;

- поиск путей по увеличению термической стабильности наноразмерных проводников.

Научная новизна

1. Установлено, что основной причиной деградации медного наноразмерного проводника, под токовой нагрузкой, является его распад на капли, вызванный гетерогенным плавлением, которое обусловлено

нагревом проводника, вследствие рассеиваемой на нем электрической мощности.

2. Выявлены кинетические особенности процесса распада тонких пленок никеля на капли. Установлено, что процесс распада на капли происходит в некотором температурно - временном интервале. Обоснован механизм этого явления с учетом гетерогенного плавления.

3. Выявлено, что размер зерна поликристаллических тонких пленок практически не влияет на температуру распада тонких пленок на капли.

4. Показано, что температура распада тонких пленок аморфного кремния на капли не имеет отношения к температуре фазового перехода, а представляет собой температуру, при которой тонкие пленки кремния приобретают заметную текучесть.

5. Экспериментально продемонстрировано, что нагрев медного проводника наноразмерной толщины, вызванный электрической энергией, рассеиваемой на нем, способствует появлению заметного температурного градиента. Этот градиент разрушает диэлектрический слой, защищающий проводник, приводя к появлению трещин в нем и последующему распаду проводника на капли в области трещин из-за его гетерогенного плавления.

Практическая значимость работы

1. Продемонстрировано, что защита наноразмерного проводника слоем диэлектрика позволяет предотвращать распад тонких пленок на капли.

2. Обоснованы пути решения проблемы распада проводника на кластеры из-за возникновения трещин в диэлектрике. Это герметизация проводника диффузионно-барьерным слоем и использование материалов с повышенной теплопроводностью, что увеличивает устойчивость проводника к процессу разрушения под воздействием электрической мощности.

3. Результаты работы используются при чтении курса лекций "Физико-химические основы технологии микроэлектроники", "Материалы и процессы формирования металлизации кремниевых СБИС"

На защиту выносятся следующие положения

- обоснование снижения равновесной температуры плавления тонких пленок;

- механизм распада тонких пленок на капли;

- критерии повышения обеспечения стабильности нанометровых проводников, разработанные на основе анализа процессов деградации нанометровых проводников в условиях токовой нагрузки.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на следующих конференциях и семинарах: 10-я Международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники», Дивноморское, Россия, 2006; 3-я Всероссийская конференция (с международным участием) «Химия поверхности и нанотехнология», Санкт - Петербург - Хилово, Россия, 2006 г.; IV Международная научно-техническая школа-конференция «Молодые ученые - науке, технологиям и профессиональному образованию в электронике», «МОЛОДЫЕ УЧЕНЫЕ - 2006 » 2006 г., Москва; Всероссийская конференция инновационных проектов аспирантов и студентов "Индустрия наносистем и материалы", Зеленоград, 2006 г; II Всероссийская конференция по наноматериалам IV Международный семинар "Наноструктурные материалы- 2007 Беларусь-Россия"; 2-ой Международный научно-технический симпозиум "Наноструктурные функциональные покрытия и материалы для промышленности". -Харьков: ННЦ "ХФТИ", ИПП "Контраст", 2007 г.; 9-ой международной конференции ОПТО-, НАНОЭЛЕКТРОНИКА, НАНОТЕХНОЛОГИИ И МИКРОСИСТЕМЫ, Ульяновск, 2007 г.; Международная конференция "Микро- и нанотехнологий -2007" 1СМКЕ-2007, Москва - Звенигород, Россия; Всероссийская молодежная конференция "Электроника-2007", Зеленоград, 2007 г.; 3-й Международный научно-технический семинар "Ионно-плазменные нанотехнологии". - Харьков: ННЦ "ХФТИ", ИПП "Контраст", 2008 г.; 15-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов, Москва, 2008 г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 24 печатных работ, в том числе 1 статья в журнале "Известия вузов. Электроника", в Сборнике научных трудов "Технологии микроэлектроники, оптоэлектроники и волоконной оптики" 2006 г. "Материалы, процессы, оборудование в нано-, микро-, и оптоэлектронике" 2008 г., а также в материалах (статьи и тезисы докладов) российских и международных конференций.

Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов по работе, содержит 145 страниц машинописного текста, включая 3 таблицы, 62 рисунка и список-литературы в количестве 135 наименований.

Содержание диссертации

Во введении показана актуальность проведенных исследований, сформулирована цель работы, показана научная новизна, основные положения, выносимые на защиту, практическая ценность работы.

В первой главе диссертации рассмотрены проблемы, возникающие в малоразмерных элементах ИС при увеличении плотности компонентов на единицу площади.

Обозначена проблема влияния размеров и форм систем пониженной размерности на их физические и химические свойства.

Показано, что повышение быстродействия систем на сегодняшний день и ближайшее время будет решать путем

уменьшением размеров элементов ИС и, соответственно, увеличения степени интеграции. Это приводит к значительному увеличению тепла с единицы площади ИС, что повышает требования к термической стабильности элементов ИС. Сформулирована одна из главных задач -исследование физико - химических и термодинамических свойств малоразмерных проводниковых систем, понимание которых должно явиться ключом к разработке способов повышения их термической стабильности.

Указывается, что одной из возможных причин снижения термической стабильности с уменьшением размеров элементов ИС может быть понижение температуры плавления такого рода объектов.

На примере тонких пленок меди было показано, что наблюдаемые отклонения ряд авторов предлагают описывать следующим уравнением:

(1)

'АЯ(Гте„) , сг^-су^

Д Н0 УАН0

где Гше11(г) - температура плавления тонкой пленки, АЯ(Гтец) -изменение теплоты плавления при плавлении тонкой пленки, ЛН0 -изменение энтальпии в результате фазового перехода при температуре Т,„еи, ^ - поверхностная энергия пленки в твердом состоянии, оь -поверхностная энергия пленки в жидком состоянии, Л5 - площадь поверхности твердой плоской пленки, А\_ - площадь поверхности диспергированной пленки, V— объем.

На основании проведенного анализа сделан вывод о том, что для повышения термической стабильности малоразмерных проводниковых систем необходимо основные усилия направить на исследования

закономерностей поведения тонкопленочных систем при воздействии на них термического нагрева и/или электрической мощности.

Во второй главе, являющейся методической, приведены сведения об используемых в работе известных измерительных устройствах и представлено описание оригинальной методики проведения экспериментов по определению температуры плавления -диспергирования тонких пленок.

Представлены маршруты изготовления тестовых структур для проведения экспериментов по определению температуры плавления -диспергирования тонких.

Отмечено, что наряду со стандартными методиками для измерения пленок толщиной менее 100 нм, использовали атомно-силовую микроскопию.

Представлены данные о разработанной «т-зИт методике определения температуры плавления - диспергирования. В основу методики положен контроль проводимости тонких пленок, которая уменьшается при диспергировании. Для измерения проводимости непосредственно в процессе отжига был собран измерительный комплекс (рис. 1). Устройство позволяет измерять сопротивление или проводимость исследуемого образца в процессе нагрева в вакууме, производить оцифровку полученных данных.

Вакуумная камера

Рис. 1 Схема установки для «г'л-л//м» контроля температуры плавления тонких пленок металлов на диэлектрических подложках

Для исследования изменения морфологии тонких пленок использовали метод сканирующей или растровой микроскопии.

Третья глава посвящена детальному исследованию процесса низкотемпературного плавления тонких пленок (никеля, кремния и меди).

Представлены данные исследования процесса плавления-диспергирования для пленок толщиной от 10 до 100 нм. Экспериментальные результаты показали, что пленки меди и никеля достаточно большой толщины (50 - 100 нм) плавятся и диспергируют на капли при температурах на (200 - 250) К и (650-700) К ниже, чем температура плавления объемной меди и никеля соответственно. Выяснилось, что строго определенной температуры этого процесса нет.

Он происходит в некотором временном и температурном интервале, стартует в каком-либо месте и далее распространяется фронтом.

Было предположение, что это все обусловлено кинетическими особенностями процесса плавления, а значит, влияние размера зерна будет определять температур процесса плавления. Однако, проведенный эксперимент показал, что при разнице размера зерна в три раза отличие температуры плавления составило 10 °С, что является не существенным.

Такое поведение тонких пленок, а именно существование температурного диапазона их распада на капли объясняется явлением гетерогенного плавления. Любая реальная система всегда имеет поверхность. Поверхность - это оборванные связи, и атомы, располагающиеся на ней, имеют одну степень свободы по сравнению с атомами внутри кристалла. Установленным фактом является более высокая частота и амплитуда колебания атомов на поверхности по сравнению с объемом. Как следствие другим фактом является более низкая температура Дебая этих слоев, а, следовательно, и температура плавления, а также экспериментальный факт - это то, что плавление даже массивного образца всегда начинается с поверхности и идет к центру.

И равновесная термодинамика и прямые экспериментальные измерения с учетом поверхности показывают, что в любой реальной системе, всегда обладающей поверхностью, процесс плавления имеет вид, представленный на рис. 2. Из рисунка 2 следует что: первое - при наличии поверхности полное расплавление происходит при равновесное температуре; второе - при некоторой температуре ниже температуры

плавления (область 11) на поверхности кристаллической фазы в равновесии с ней существует жидкая фаза определенной толщины.

Температура, К

Рис. 2. Расчетная зависимость толщины расплавленного поверхностного слоя от температуры свинца

Учитывая явление гетерогенного плавления, предложен механизм диспергирования тонких пленок на инертных поверхностях (рис. 3). На верхней и нижней поверхностях тонкой пленки образуется родная жидкая фаза, которая хорошо смачивает и частотно растворяет (не обязательно полностью) кристаллические зерна тонкой пленки по границам (рис. 3 (а)). Хорошее смачивание и наличие границ зерен приводят с течением времени нагрева к тому, что в локальной области жидкая фаза промачивает всю толщину пленки (рис. 3 (Ь)). Распространение смачивания определяет кинетическую составляющую

процесса диспергирования тонкой пленки на капли: при более высоких температурах вязкость жидкости ниже, и процесс диспергирования стартует быстро; при более низких температурах вязкость выше, смачивание происходит медленнее, и диспергирование начинается только через некоторый промежуток времени и происходит медленнее.

Когда это происходит, сила поверхностного натяжения совершает работу по сокращению площади поверхности тонкой пленки, расходуя избыточную поверхностную энергию тонкой пленки: жидкая фаза затекает на родную твердую фазу, увлекая за собой плавающие в ней кристаллиты, в результате чего в тонкой пленке начинает возникать разрыв (рис. 3 (с)). Снижение поверхностной энергии за счет сокращения площади поверхности делает невозможным существование такого количества жидкой фазы при данной температуре при наличии в ней кристаллической фазы. Поэтому при этой же температуре легко (поскольку не требуется затрат энергии на создание поверхности раздела) начинается процесс кристаллизации жидкости. Кристаллизация жидкости сопровождается локальным выделением тепла, которое вызывает эффект подплавления оставшейся в твердом состоянии поликристаллической пленки (рис. 3 (с!)) и, как следствие, возникновение движущегося фронта, где происходит процесс плавления-диспергирования.

Таким образом, очевидно, что процесс диспергирования не является буквально плавлением. Однако совершенно очевидно, что гетерогенное плавление является основной составной частью процесса диспергирования и определяет его температуру.

Рис. 3. Схематическое изображение процесса диспергирования

Показано, что температура, при которой аморфный кремний толщиной 60 нм распадается на капли хоть и ниже объемной температуры плавления материала на 640 К, однако не является температурой плавления, а представляет собой температуру, при которой тонкие пленки кремния приобретают типичные свойства жидкости, в силу уменьшения вязкости и увеличения текучести.

Четвертая глава посвящена изучению влияния электрической мощности и/или термического нагрева на тонкопленочные медные проводники. Исследование поверхности образца посредством РЭМ показало, что при нагреве наноразмерный проводник деградирует вследствие распада на капли (рис. 4).

Рис. 4. РЭМ - изображения поверхности деградировавшего проводника толщиной 20 нм в результате нагрева до 840 К и одновременного воздействия плотности тока (1 • 10б A/cm2)

Если проводник защитить слоем диэлектрика, то это предотвращает процесс распада проводника на капли даже при нагреве проводника до температуры значительно превышающей температуру, при которой происходит распад незащищенной пленки.

Однако если увеличить плотность тока, пропускаемого через проводник, до определенной критической величины, то происходит растрескивание слоя диэлектрика (рис. 5) и в области трещин проводник распадается на капли.

а) б)

Рис. 5. РЭМ - изображения поверхности проводника толщиной 20 нм, покрытого слоем диэлектрика 100 нм, деградировавшего в результате нагрева до 840 К при одновременном воздействии плотности тока (1-106

А/ст2)

Очевидным было предположение, что плотность тока играет определяющую роль в процессе деградации проводника (рис. 6 (а)) К тому же рис. 6 (а) показывает, что, начиная с некоторой длины разрушение проводника определенного сечения, наступает при одной и той же плотности тока. Однако узаконить это предположение не позволяют два момента. Во-первых, то, что проводник распадается на капли, по форме похожие на капли жидкости. Во-вторых, при переходе в область малых длин проводника плотность тока, при которой он разрушается, резко увеличивается, чему нет разумного объяснения с точки зрения массопереноса благодаря электромиграции.

Рис. 6. Зависимость плотности тока и мощности, при которой наступает распад проводника от длины проводника

В тоже время характер зависимости электрической мощности, при которой наступает разрушение проводника, полностью указывает на то, что основной причиной его разрушения является его нагрев и последующее гетерогенное плавление. Начиная с некоторой длины, электрическая мощность разрушения возрастает прямо пропорционально увеличению его длины (рис. 6 (б)). Это вполне объяснимо необходимостью увеличения энергии для того, чтобы нагреть более длинный образец до той же самой температуры, при которой имеет место гетерогенное плавление. Значительное увеличение электрической мощности, необходимой для разрушения проводника в области малых размеров (рис. 6 (б)) также имеет объяснение. Это связано с существенной теплоотдачей через контактные площадки проводника, что является известным фактом, поэтому требуется дополнительная электрическая мощность для нагрева проводника до температуры разрушения.

Таким образом, ясно, что процесса деградации можно было избежать, если предотвратить образование трещин в диэлектрическом материале. Эксперименты показали, для этого можно использовать два пути:

1. упрочнение диэлектрического слоя введением между ним и

диэлектрическим материалом тонкого диффузионно-барьерного слоя (ДБС), что повышает стойкость проводника в пять раз по отношению к проводнику без ДБС;

2. снижение градиента температуры за счет использования

теплоотводящих покрытий, например углеродных нанотрубок, что повышает стабильность проводника, отметим что проводник, дополнительно покрытый слоем углеродных нанотрубок, выдержал вдвое большую электрическую мощность и деградировал через пятикратно большее время по отношению к проводнику защищенным только слоем ДБС и диэлектриком.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Установлено, что основной причиной деградации медного проводника нанометровой размерности в условиях токовой нагрузки является его распад на капли вследствие разогрева рассеиваемой им электрической мощностью.

2. Выявлено, что распад проводника на капли провоцируется явлением плавления, вызванным поверхностью (гетерогенное плавление), суть которого состоит в том, что при температуре

ниже равновесной температуры плавления на поверхности кристаллической системы существует слой жидкой фазы определенной толщины, который находиться в равновесии с кристаллической фазой.

3. Изучена кинетика распада тонких пленок N1. Показано, что температура распада тонких пленок № не является фиксированной величиной. Обоснован механизм распада тонких пленок N1 на капли. Выдвинуто предположение, что распространение смачивания определяет кинетическую составляющую процесса диспергирования тонкой пленки N1 на капли, что объясняет, почему данный процесс имеет место в некотором температурном диапазоне и временном интервале.

4. Заключение медного проводника нанометровой размерности между диэлектрическими слоями позволяет предотвратить его деградацию в результате распада на капли. Однако возникновение градиента температуры вследствие разогрева наноразмерного проводника рассеиваемой на нем электрической мощностью может приводить к разрушению диэлектрического слоя, что вызывает локальный распад проводника на капли.

5. Показано, что процесса деградации можно избежать двумя способами: во-первых, упрочнением диэлектрического слоя путем введения между ним и диэлектрическим материалом тонкого диффузионно-барьерного слоя (ДБС), что повышает стойкость проводника в пять раз по отношению к проводнику без ДБС; во-вторых, снижением градиента температуры за счет

использования теплоотводящих покрытий, например углеродных нанотрубок. Экспериментально показано, что проводник, дополнительно покрытый слоем углеродных нанотрубок, выдержал вдвое большую электрическую мощность и его стабильность увеличилась в пять раз по сравнению с проводником, защищенным только слоем ДБС и диэлектриком.

Основные результаты, полученные в диссертации, изложены в следующих публикациях:

1. A.A. Буздуган, А.Е. Тюрин, A.B. Никитин Изучение процесса низкотемпературного плавления тонких пленок кремния на инертной поверхности. Сб. тез. докл. 13-й всероссийской межвузовской научно-технической конф. студентов и аспирантов Москва, МИЭТ. 2006. с. 94.

2. A.A. Буздуган, Д.Г. Громов, С.А. Гаврилов, E.H. Редичев, P.M. Аммосов, А.И.Мочалов Исследование температуры процесса плавления - диспергирования тонких пленок кремния в зависимости от толщины, на инертной поверхности оксида алюминия. Труды 10-й международной НТК «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники», Дивноморское, Россия, 2006, с. 158-160.

3. A.A. Буздуган, Д.Г. Громов, С.А. Гаврилов, E.H. Редичев, С.С.Белоусов, И.С. Чулков Кинетика процесса плавления-диспергирования некоторых тонких пленок. Сб. тез. докл. 3-я

Всероссийская конференция (с международным участием) «Химия поверхности и нанотехнология», Санкт - Петербург -Хилово, Псковская обл., Россия, 24 сентября - 1 октября 2006, с. 76.

4. A.A. Буздуган, С.С. Белоусов, И.С. Чулков Исследование процесса плавления - диспергирования некоторых тонких пленок и роли влияния подложки на данный процесс. IV Международная научно-техническая школа-конференция «Молодые ученые -науке, технологиям и профессиональному образованию в электронике», « МОЛОДЫЕ УЧЕНЫЕ - 2006 »14-18 ноября 2006 г., Москва

5. A.A. Буздуган, Ю. А. Семенюк Получение нанокластерных структур кремния на инертных поверхностях А1203 из тонких пленок Si толщиной 8-60 нм. Всероссийская конференция инновационных проектов аспирантов и студентов "Индустрия наносистем и материалы", Зеленоград, 26-29 сентября 2006 г.

6. A.A. Буздуган, E.H. Редичев, И.С. Чулков A.B. Никитин, Д.Г. Громов Подход к формированию многоуровневых межсоединений на основе меди для кремниевых интегральных схем. Сборник научных трудов "Технологии микроэлектроники, оптоэлектроники и волоконной оптики"

7. A.A. Буздуган, И.С. Чулков A.B. Никитин, А.Е. Тюрин, Д.Г. Громов Плавление-диспергирование тонких пленок кремния на инертной поверхности А1203. Сборник научных трудов "Технологии микроэлектроники, оптоэлектроники и волоконной оптики"

8. A.A. Буздуган, E.H. Редичев, И.С. Чулков A.B. Никитин, А.Е. Тюрин, Д.Г. Громов Процесс плавления-диспергирования тонких пленок никеля. Сборник научных трудов "Технологии микроэлектроники, оптоэлектроники и волоконной оптики"

9. A.A. Буздуган, Д.Г. Громов Обоснование последовательности формирования соединений при взаимодействии контактирующих фаз металла и кремния. Сборник научных трудов "Технологии микроэлектроники, оптоэлектроники и волоконной оптики"

10. A.A. Буздуган, И.С. Чулков, С.А. Гаврилов, Д.Г. Громов Движущие силы понижения температуры плавления с уменьшением размера объекта. II Всероссийская конференция по наноматериалам IV Международный семинар "Наноструктурные материалы- 2007 Беларусь-Россия"

11. A.A. Буздуган, И.С. Чулков, С.А. Гаврилов, Д.Г. Громов Кинетические особенности процесса плавления тонких пленок наноразмерных толщин. II Всероссийская конференция по наноматериалам IV Международный семинар "Наноструктурные материалы- 2007 Беларусь-Россия"

12. A.A. Буздуган, Д.Г.Громов, С.А. Гаврилов, А.Р. Давликанов, E.H. Редичев, И.В. Са1унова, И.С. Чулков Исследование влияние размера зерен на кинетику плавления-диспергирования тонких поликристаллических пленок меди. Харьковская нанотехнологическая ассамблея 2007. Сборник докладов 2-го Международного научно-технического симпозиума "Наноструктурные функциональные покрытия и материалы для

промышленности". - Харьков: ННЦ "ХФТИ", ИПП "Контраст", 2007

13.А.А. Буздуган, Д.Г.Громов, СЛ. Гаврилов, Д.А.. Аридов, Е.Н. Редичев, А.Е. Тюрин, И.С. Чулков Поведение тонких пленок никеля и кремния на инертной поверхности А120з при термической обработке. Харьковская нанотехнологическая ассамблея 2007. Сборник докладов 2-го Международного научно-технического симпозиума "Наноструктурные функциональные покрытия и материалы для промышленности". - Харьков: ННЦ "ХФТИ", ИПП "Контраст", 2007

14. А.А. Буздуган, Д.Г. Громов, С.А. Гаврилов, Е.Н. Редичев, И.С. Чулков Феноменологическое описание процесса диспергирования на капли тонких пленок кремния толщиной 8 -60 нм на инертной поверхности А1203. Журнал Известия вузов. Электроника №2 2007

15. А.А. Буздуган, Д.Г. Громов, С.А. Гаврилов, И.С. Чулков Гетерогенное плавление и его проявление в малоразмерных системах. Труды 9 международной конференции ОПТО-, НАНОЭЛЕКТРОНИКА, НАНОТЕХНОЛОГИИ И МИКРОСИСТЕМЫ, Ульяновск, 2007

16.А.А. Buzdugan, S.A. Gavrilov, D.G. Gromov, E.N. Redichev, I.S. Chulkov Heterogeneous melting and participation of it in différent micro- and nanotechnology processes. International Conférence "Micro- and nanoelectronics -2007" ICMNE-2007, Moscow -Zvenigorod, Russia

17. A.A. Buzdugan, D.G. Gromov, E.N. Redichev, A.A. Golishnikov, I.S. Chulkov, R.M. Ammosov The approach to formation of interconnections with the low dimension for damascene technology. International Conférence "Micro- and nanoelectronics -2007" ICMNE-2007, Moscow - Zvenigorod, Russia

18. A.A. Буздуган, И.С. Чулков, Д.A. Аридов, A.P. Давликанов Разработка нанокластерных структур преобразователей солнечной энергии на основе контакта с барьером Шотки. Всероссийская молодежная конференция "Электроника-2007", Зеленоград, 5-7 сентября 2007 г.

19. А. А. Буздуган, Д.Г.Громов, C.B. Дубков, И. С. Чулков Влияние поверхностной активности компонентов на взаимодействие между кремниевой подложкой и пленками некоторых сплавов тугоплавких металлов. Сборник научных трудов "Материалы, процессы, оборудование в нано-, микро-, и оптоэлектронике", Москва 2008 г.

20. А.А. Буздуган, Д.Г.Громов, С.А. Гаврилов, И.С. Чулков Гетерогенное плавление и диспергирование тонких пленок на капли Сборник научных трудов "Материалы, процессы, оборудование в нано-, микро-, и оптоэлектронике", Москва 2008 г.

21. А.А. Буздуган, Д.Г.Громов, И.С. Чулков, М.Ю. Анисимов, А.Е. Тюрин, Е.Н. Редичев Исследование влияние структуры пленки на процесс гетерогенного плавления. Сборник научных трудов "Материалы, процессы, оборудование в нано-, микро-, и оптоэлектронике", Москва 2008 г.

22. A.A. Буздуган, Д.Г. Громов, И.С. Чулков, E.H. Редичев Исследование причин деградации медных наноразмерных проводников и возможностей повышения их стабильности. Харьковская нанотехнологическая ассамблея 2008. Сборник докладов 3-го Международного научно-технического семинара "Ионно-плазменные нанотехнологии". - Харьков: ННЦ "ХФТИ", ИПП "Контраст", 2008 г.

23. A.A. Буздуган, А.Р. Давликанов, И.С. Чулков Роль гетерогенного плавления в процессе деградации медных наноразмерных проводников. 15-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов, Москва, 2008 г.

Подписано в печать:

Заказ N»147 Тираж 80 экз. Уч.-изд.л. 1,1 Формат 60x84/16. Отпечатано в типографии МИЭТ(ТУ) 124498, Москва, МИЭТ(ТУ)

Содержание.

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ И ОСОБЕННОСТЕЙ ТЕПЛОВОЙ УСТОЙЧИВОСТИ МАЛОРАЗМЕРНЫХ СИСТЕМ.

1.1 ПРОБЛЕМА ВЛИЯНИЯ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ СИСТЕМ ПОНИЖЕННОЙ РАЗМЕРНОСТИ НА ИХ ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.

1.2 ПРОБЛЕМЫ ВНЕДРЕНИЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ В СФЕРУ МАТЕРИАЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА.

1.3 ПЛАВЛЕНИЕ МАКРООБЪЕКТОВ.

1.3.1 Исследование плавления граней кристалла свинца {hkl}, с помощью метода рассеивания среднеэнергетическими ионами.

1.3.2 Обратное рассеяние от расплавляемой поверхности.

1.3.3 Плавление поверхности свинца {110}.

1.3.4 Неплавящаяся поверхность свинца {111}.

1.4 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАЛОРАЗМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ

1.4.1 Поверхностное плавление.

1.4.2 Плавление тонких пленок меди.

1.4.3 Кинетика низкотемпературного процесса плавления тонких пленок меди

1.5 ЭЛЕКТРОМИГРАЦИЯ В ТОНКИХ ПЛЕНКАХ.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1.

2. ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА И ОСОБЕННОСТИ ЕГО ПРОВЕДЕНИЯ.

2.1 ПОДГОТОВКА И ВИДЫ ОБРАЗЦОВ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

2.2 МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК.

2.2.1 Нанесение диэлектрических пленок.

2.3 КОНТРОЛЬ ТОЛЩИНЫ ПРИ И ПОСЛЕ НАНЕСЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК

2.3.1 Контроль толщины напыляемых пленок с помощью кварцевого измерителя.

2.3.2 Измерение толщины пленок с помощью микроинтерферометра Линника

2.3.3 Методика определения толщин тонких пленок при помощи сканирующей зондовой микроскопии.

2.4 МЕТОДИКА ДЛЯ «IN-SITU» КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЛАВЛЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК МЕТАЛЛОВ НА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОДЛОЖКАХ.

2.4.1 Общее описание установки для определения плавления тонких проводящих пленок.

2.4.2 Измерительный комплекс для измерения сопротивления в ходе нагрева в вакууме.

2.4.3 Метод сканирующей или растровой микроскопии.

-3.- - НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЕ ПЛАВЛЕНИЕ ТОНКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

ПЛЕНОК.

3.1 ПЛАВЛЕНИЕ ТОНКИХ ПЛЕНОК.

3.2 АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ПЛАВЛЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК.

3.2.1 Участие поверхности в процессах плавления и кристаллизации. Гетерогенное плавление. Некоторые вопросы терминологии.

3.2.2 Понижение температуры плавления для тонких плёнок малой толщины

3.2.3 Явление гетерогенного плавления.

3.2.4 Поведение тонких пленок на инертных поверхностях.

3.2.5 Выявление влияния размера зерна на кинетику плавления-диспергирования тонких поликристаллических пленок меди.

3.2.6 Механизм диспергирования тонких пленок на инертных поверхностях

3.2.7 Плавление тонких пленок кремния.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.

4. ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ МЕДНЫХ НАНОРАЗМЕРНЫХ ПРОВОДНИКОВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НА НИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

Актуальность

Проблема влияния размеров и формы систем пониженной размерности на их физические и химические свойства в последнее время приобрела ключевой характер в связи с мировой тенденцией технологического освоения манометрового диапазона размеров при создании новых материалов, структур и приборов.

Очевидно, что современный научно-технический прогресс определяется развитием электроники, оснозой которой являются достижения в различных областях фундаментальных наук, глазным образом , физики твердого тела, физики полупроводников, твердотельной технологии. Последние достижения науки показывают, что, . в. отличие от традиционной микроэлектроники, потенциальные возможности которой,в ближайшее ;дерятилетне., по-видимому, . будут, исчерпаны, дальнейшее развитие электроники возможно только на базе принццпиа^ьнр.новых.физическими-т<эд1,9Лощчесд1к,-!эдеИ. . • . Вполне .вероятно, что,, дальнейшая эволюция., .технологии .микрог. и . -1иир.элекгрр1и1ки.цойдет. .по. пути . развития. лригод^пр'в.-:.--самр.р]?^н|заи.11и; связанных;. с . .фраета^ьньщи : .методами . .создания? ,,.организованных . и упорядоченных;, структур. Особенно это; . касается .таких,, „объектов нанотехнологии,.как .тонкие иано.размериые .пленки, ;д1алоразмерные(Чзь1.ем.ен;гы ИС (интегральных схем)и->Др?, Переход: в ъшр нщгоразмерщлх-дбъе^^ обратить внимание на физические эффекты и. явления, рбпаруженные ранее, по по разным причинам не привдекав^ш^.внщания.нди.-црюрировавцщеся. г .

Другой особенностью.развития .современной.,наиоэлектррь^ж-.является следующий, момецг.:.Планируемое.-.- дальнейшее , .:разэитие.5:.^е^рлоп-р5еского прогресса -.по пути. самоо.рганизации:,в;.данное! время^и, в, ближайшее будущее является. весьма - .сложной,, задачей.для . реш1изации,^ее,. ,в. .промышленных масштабах,,.,Поэтому, проблема. :.повышения . быстродействия, .систем . на сегодняшний день решается путем, увеличения степени интеграции и, соответственно,. уменьшением . размеров элементов ИС. ■ Это .приводи!- к значительному .увеличению выделения тепла, с. единицы., площади- ИС. .что повышает требования к термической стабильности элементов ИС. . .;. . .■;•:

Поэтому актуальной задачей является исследование термодинамических свойств малоразмерных проводниковых систем и поиск путей повышения их термической стабильности в процессе эксплуатации.

Целью диссертационной работы является исследование закономерностей поведения тонкопленочных систем при воздействии на них термического нагрева и/или электрической мощности и выявление "путей повышения термической стабильности этих систем.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие конкретные задачи:

- критический анализ современных технологий создания малоразмерных систем ИС;

- выявление основных факторов. определяющих снижение температуры плавления тонкопленочных систем, в зависимости от их толщины; , . ;

- исследование кинетики процесса низкотемпературного плавленпя тонкопленочных систем;

- выявление особенностей механизма низкотемпературного плавления тонких пленок кремния;

- исследование особенностей воздействия электрической мощности и/или термического воздействия на металлические пленки нанометровой толщины;

- выработка конструктивно-технологических рекомендаций по применению эффекта низкотемпературного плавления тонкопленочных систем при создании малоразмерных элементов ИС и повышению их термической стабильности.

Научная новизна

1. Установлено, что заметный вклад в понижение температуры плавления тонкопленочных систем вносят исходные энергии (твердой фазы) верхней и нижней поверхности тонкой пленки, граничащей с другим материалом. Расчетным путем показано, что наиболее близким по значению температуры к экспериментальным данным, получаем, если принимаем для расчетов усредненные значения поверхностных энергий на границе раздела фаз.

2. Выявлены кинетические особенности низкотемпературного плавления никеля.

3. Показано, что температура распада тонких пленок аморфного кремния на капли не является температурой фазового перехода, а представляет собой температуру, при которой тонкие пленки кремния приобретают свойства жидкости, в силу уменьшения сил вязкости и увеличения сил текучести.

4. Выявлено, что размер зерна поликристаллических тонких пленок практически не влияет на температуру фазового перехода.

5. Установлено, что при воздействии на проводник электрической мощностью, происходит его разрушение, вследствие нагрева, вызванного электрической энергией, рассеиваемой на нем, которое провоцирует процесс гетерогенного плавления, приводящего к фазовому переходу проводника, под воздействием силы поверхностного натяжения происходит распад проводника на капли.

Практическая значимость работы

1. Экспериментально продемонстрировано, что нагрев медного проводника наноразмерной толщины, вызванный электрической энергией, рассеиваемой на нем, способствует появлению высокого температурного градиента. Этот градиент разрушает диэлектрический слой, защищающий проводник, приводя к появлению трещин в нем, что провоцирует процесс гетерогенного плавления, приводящего к фазовому переходу проводника, под воздействием силы поверхностного натяжения происходит распад проводника на капли в области трещин.

2. Рассмотрены три пути решения проблемы распада проводника на кластеры: капсулирование проводника слоем диэлектрика, герметизация проводника диффузионно-барьерным слоем и использование материалов с повышенной теплопроводностью, что увеличивает устойчивость проводника к процессу разрушения под воздействием электрической мощности.

3. Работа была поддержана Грантами РФФР1: №05-03-32744-а, №05-08-01508-а,№ 06-08-00780

4. Результаты работы используются при чтении курса лекций "Физико-химические основы технологии микроэлектроники"", "Материалы и процессы формирования металлизации кремниевых СБИС"

На защиту выносятся следующие положения

- обоснование снижения равновесной температуры плавления тонких пленок;

- описание механизма распада тонких пленок на капли;

- анализ процессов деградации нанометровых проводников в условиях токовой нагрузки и критерии повышения обеспечения их стабильности.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на следующих конференциях и семинарах: 10-я Международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы твердотельной электропики и микроэлектроники», Дивноморское, Россия, 2006; 3-я Всероссийская конференция (с международным участием) «Химия поверхности и нанотехпология», Санкт - Петербург - Хилово, Россия, 2006 г.; IV Международная научно-техническая школа-конференция «Молодые ученые -науке, технологиям и профессиональному образованию в электронике», «МОЛОДЫЕ УЧЕНЫЕ - 2006 » 2006 г., Москва; Всероссийская конференция инновационных проектов аспирантов и студентов "Индустрия наносистем и материалы", Зеленоград, 2006 г; II Всероссийская конференция по наноматериалам IV Международный семинар "Наноструктурные материалы-2007 Беларусь-Россия"; 2-ой Международный научно-технический симпозиум "Наноструктурные функциональные покрытия и материалы для промышленности". - Харьков: ННЦ "ХФТИ", ИПП "Контраст", 2007 г.; 9-ой международной конференции ОПТО-, НАНОЭЛЕКТРОНИКЛ, НАНОТЕХНОЛОГИИ И МИКРОСИСТЕМЫ, Ульяновск, 2007 г.; Международная конференция "Микро- и нанотехнологий -2007" 1СГуС^Е-2007, Москва - Звенигород, Россия; Всероссийская молодежная конференция "Электроника-2007", Зеленоград. 2007 г.; 3-й Международный научно-технический семинар "Ионно-плазменные нанотехнологии". - Харьков: ННЦ "ХФТИ", ИПП "Контраст", 2008 г.; 15-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов, Москва, 2008 г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 24 печатных работ, в том числе 1 статья в журнале "Известия вузов. Электроника", в Сборнике научных трудов "Технологии микроэлектроники, оптоэлектроники и волоконной оптики" 2006 г. "Материалы, процессы, оборудование в нано-, микро-, и оптоэлектронике" 2008 г. а также в материалах (статьи и тезисы докладов) российских и международных конференций.

Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов по работе, содержит 145 страниц машинописного текста, включая 3 таблицы. 62 рисунка и список литературы в количестве 135 наименований.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

1. Нагрев проводника, вызванный электрической энергией, рассеиваемой на нем, вызывает появление высокого температурного градиента. Этот градиент разрушает диэлектрический слой, защищающий проводник, приводя к появлению трещин в нем, что провоцирует процесс гетерогенного плавления, приводящего к фазовому переходу проводника, под воздействием силы поверхностного натяжения происходит распад проводника на капли в области трещин.

2. Рассмотрены несколько вариантов решения проблемы распада проводника на кластеры. Капсулирование проводника слоем диэлектрика, герметизация проводника диффузионно-барьерным слоем и использование материалов с повышенной теплопроводностью, что увеличивает устойчивость проводника к процессу разрушения под воздействием электрической мощности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным результатом работы является развитие представления о причинах разрушения тонкопленочных систем нанометровой толщины в процессе воздействия на них термического нагрева и/или электрической мощности, а также выявления путей повышения термической стабильности пленок металлов, что вносит существенный вклад в совершенствование технологии создания малоразмерных элементов ИС и многоуровневой металлизации СБИС.

В ходе работы были получены следующие результаты.

Изучены процессы деградации медных проводников нанометровой размерности.

1. Установлено, что основной причиной деградации медного проводника нанометровой размерности в условиях токовой нагрузки является его распад на капли вследствие разогрева рассеиваемой им электрической мощностью.

2. Выявлено, что распад проводника на капли вызывается явлением гетерогенного плавления.

3. Поскольку любая реальная система всегда обладает поверхностью, а приповерхностные атомы имеют более высокую частоту и амплитуду колебаний, плавление всегда начинается с поверхности, и фронт его движется к центру. При этом полное расплавление системы происходит при равновесной температуре плавления.

4. При температуре ниже равновесной температуры плавления на поверхности кристаллической системы существует слой жидкой фазы определенной толщины, который находится в равновесии с кристаллической твердой фазой.

5. Изучена кинетика распада тонких пленок N1. Показано, что температура распада тонких пленок N1 не является фиксированной величиной. Обоснован механизм распада тонких пленок N1 на капли. Выдвинуто предположение, что распространение смачивания определяет кинетическую составляющую процесса диспергирования тонкой пленки N1 на капли, что объясняет, почему данный процесс имеет место в некотором температурном диапазоне и временном интервале.

6. Показано, что температура распада тонких пленок аморфного кремния не имеет отношение к температуре плавления, а представляет собой температуру, при которой тонкие пленки кремния приобретают типичные свойства жидкости, в силу уменьшения вязкости и увеличения текучести.

7. Заключение медного проводника нанометровой размерности между диэлектрическими слоями позволяет предотвратить его деградацию в результате распада на капли. Однако возникновение градиента температуры вследствие разогрева наноразмерного проводника рассеиваемой на нем электрической мощностью может приводить к разрушению диэлектрического слоя, что вызывает локальный распад проводника на капли.

8. Экспериментально было показано, что процесса деградации можно избежать двумя способами: во-первых, упрочнением диэлектрического слоя путем введения между ним и диэлектрическим материалом тонкого диффузионно-барьерного слоя (ДБС), что повышает стойкость проводника в пять раз по отношению к проводнику без ДБС; во-вторых, снижением градиента температуры за счет использования теплоотводящих покрытий, например углеродных нанотрубок, что повышает стабильность проводника, отметим что проводник, дополнительно покрытый слоем углеродных нанотрубок, выдержал вдвое большую электрическую мощность и деградировал через пятикратно большее время по отношению к проводнику защищенным только слоем ДБС и диэлектриком.

1. Gleiter Н. In: Deformation of Polycrystals. Proc. of 2nd RISO Symposium on Metallurgy and Materials Science (Eds.N. Hansen, T. Leffers, H. Lithold). Roskilde, RISO Nat. Lab., 1981, p. 15-21.

2. Eirringer R.,Gleiter К, Klein H.-P., Marquard P. Phys. Lett. B, 1984, v. 102, p. 365-369; Z. Metallkunde, 1984, Bd. 75,S. 263-267.

3. Birringer R., Herr U., Gleiter H. Trans. Jap. Inst. Met.Suppl.,1986, v. 27, p. 43-52.

4. Андриевский P. А., Глезер A. M. Физ. мет. и металловедение, 1999, т. 88, №1, с. 50-73; 2000, т. 89, №1, с. 91-112.

5. Андриевский Р. А. Перспект. материалы, 2001, №6, с. 5-11.

6. Gleiter Н. Scripta Mater., 2001, v. 44, p. 1161-1168.

7. Gleiter H., Weissmuller J., Wollersheim О., Wurschum R. Acta Mater., 2001, v. 49, p. 737-745.

8. Gleiter H. Ibid., 2001, v. 48, p. 1-29.

9. Palumbo G., Erb U., Aust К. T. Scripta Met. Mater., 1990, v. 24, p. 1347-1350.

10. J.G. Dash, Conternp. Phys. 30 (1989) 89, and references there in.

11. Da-Ming Zhu and J.G. Dash, Phys. Rev. Lett. 57 (1986) 2959; 60 (1988) 432.

12. J. W.M. Frenken andJ.F. van der Veen, Phys. Rev. Lett. 54 (1985) 134; J. W.M. Frenken, P.M.J. Marie andJ.F. van der Veen, Phys. Rev. В 34 (1986) 7506.

13. В. Pluis, A. W. Denier van der Gon, J. W.M. Frenken and J.F. van der Veen, Phys. Rev. Lett. 59 (1987) 2678.

14. K.C. Prince, U. Breuer and KP. Bonzel, Phys. Rev. Lett. 60 (1988) 1146; U. Breuer, H.P. Bonzel, K.C. Prince andR. Lipowsky, Surf. Sei. 223 (1989) 258.

15. P. von Blanckenhagen, W. Schommers and V. Voegele, J. Vac. Sei. Technol. A 5 (1987) 649.

16. M. Bienfait, Enrophys. Lett. 4 (1987) 79; M. Bienfait, J.M. Gay andH. Blank, Surf. Sei. 204 (1988) 331; M. Bienfait, P. Zeppenfeld, J.M. GayandJ.P. Palmari, to be published.

17. MJ.W.M. Frenken, J.P. Toennies and Ch. Woll, Phys. Rev. Lett. 60 (1988) 1727.

18. B. Pluis, J.M. Gay, J. W.M. Frenken, S. Gierlotka, J.F. van der Veen, J.E. Macdonald, A.A. Williams, N. Piggins and J. Ais-Nielsen, Surf. Sei. 222 (1989) L845.

19. Pluis, T.N. Taylor, D. Frenkel and J.F. van der Veen, Phys. Rev. B 40 (1989) 1353.

20. C.S. Jayanthi, E. TosattiandL. Pietronero, Phys. Rev. B 31 (1985) 3456.

21. A. Trayanov andE. Tosatti, Phys. Rev. Lett. 59 (1987) 2207.

22. J.Q. Broughton and G.H. Gilmer, J. Chem. Phys. 79 (1983) 5095, 5105, 5119.

23. J.Q. Broughton and G.H. Gilmer, Acta Met. 31 (1983) 845.

24. K.D. Stock andE. Menzel, Surf. Sei. 61 (1976) 272; K.D. Stock andE. Menzel, J. Cryst. Growth 43 (1978) 135; K.D. Stock, Surf. Sei. 91 (1980) 655.25 . Stoltze andJ.K. Nsrskov, Phys. Rev. Lett. 61 (1988) 440.

25. A. W. Denier van der Gon, R.J. Smith, J.M. Gay, D.J. O'Connor and J.F. van der Veen, Surf. Sei. 227 (1990) 143.

26. H.H. Andersen and J.F. Ziegler, The stopping and Ranges of Ions in Matter, Vol. 3 (Pergamon, New York, 1977).

27. J.F. van der Veen, Surf. Sei. Rep. 5 (1985) 199.

28. J. W.M. Frenken, R.M. Tromp and J.F. van der Veen, Nucl. Instrum. Methods B 17 (1986) 334.

29. P. Stoltze, J.K. Nerskov and U. Landman, Surf. Sei. 220 (1989) L693.

30. В. Pluis, J. ¡V.M. Frenken andJ.F. van der Veen, Phys.Scr. T 19 (1987) 382.

31. Гусев A.M., Ремпелъ A.A. Нанокристаллические материалы. M.: Физматлит, 2001.-224 с.

32. Gibbs J. W. On the equilibrium of heterogeneous substances. // Trans. Connecticut Acad. 1875-1876. V.3. P. 108-248; 1877-1878. P. 343-524.

33. Defay R., Prigogine I., Bellemans A., Everett D. H. Surface Tension and Adsorption. London: Longmans, Green & Company, 1966. - 432 p.

34. Thomson W. On the equilibrium of vapour at a curved surface of liquid. //Philosoph. Mag. 1871. S.4. V.42. №282. P.448-452.

35. Петров Ю.И. Физика малых частиц. М.: Наука, 1982. - 360 с.

36. Defay R., Prigogine I., Bellemans A., Everett D. H. Surface Tension and Adsorption. London: Longmans, Green & Company, 1966. - 432 p.

37. Sambles J.R., Skinner L.M., Lisgarten N. D. An electron microscope study of evaporating small particles: The Kelvin equation for liquid lead and the mean surface energy of solid silver. // Proc. Roy. Soc. London A. 1970. V. 318. №1535. P. 507-522.

38. Kuhrt F. Das Tropfchenmodel realer Gase. // Z. Physik. 1952. Bd. 131. №2. S. 185204.

39. Kuhrt F. Das Tropfchenmodel übersättigter realer Gase. // Z. Physik. 1952. Bd. 131. №2. S. 205-214.

40. Rowlinson W., Widom B. Molecular Theory of Capillarity. Oxford: Clarendon Press, 1982. Chap. 2. P. 25-47.

41. Krishnamachari В., McLean J., Cooper В., Sethna J. Gibbs-Thomson formula for small island sizes: Corrections for high vapor densities. // Phys. Rev. B. 1966. V.54. №12. P. 8899-8907.

42. Петров Ю.И. Кластеры и малые частицы. М.: Наука, 1986. - 368с.

43. Pawlow Р. Ober die Abhängigkeit des Schmelzpunktes von der Oberflachenenergie eines festen Korpers. // Ztschr. physik. Chem. 1908. Bd.65. №1. S. 1-35, P. 545-548.

44. Hansze K.J. Theoretische Untersushungen fiber den Schmelzpunkt kleiner Kiigelchen: Ein Beitrag zur Thermodvnamik der Grenzflachen. // Ztschr. Phys. 1960. Bd. 157. №5. S. 523-553.

45. Wronski С R. M. The size dependence of the melting point of small patríeles of tin. //Brit. J. Appi.Phys. 1967. V. 18. №12. P. 1731-1737.

46. Coombes C. J. The melting of small particles of lead and indium. // J. Phys. F: Metal. Phys. 1972. V.2. №3. P. 441-449.

47. Hill T.L. Thermodynamics of Small Systems. New York: Dover Publications, 1994. -416p.

48. Patterson B.M., UnruhK.M., Shah S.I. Melting and freezing behavior of ultrafine granular metal films. // Nanostruct. Matei. 1992. V. 1. № 1. P. 65-70.

49. Gladkikh N. Т., Niedermayer R., Spiegel K. Nachweis grofíer Schmelzpunkt semiedrigungen bei diinnen Metallschichten. H Phys. Stat. Sol. 1966. V. 15. №1. P. 181-192.

50. Бойко Б. Т., Пугачев А. Т., Брацыхин В.М. О плавлении конденсированных плёнок индия докритической величины. // ФТТ. 1968. Т.10. №12. С. 3567-3570.

51. Blackman М., Sambles J.R. Melting of very small particles during evaporation at constant temperature. // Nature. 1970. V. 226. №5249. P. 938-939.

52. Buffat P., Borel J. Size effect on the melting temperature of gold particles. // Phys. Rev. A. 1976. V. 13. №6. P. 2287-2298.

53. Sambles J. R. An electron microscope study of evaporating gold particles: The Kelvin equation for liquid gold and the lowering of the melting point of solid gold particles.//Proc. Roy. Soc. London A. 1971. V.324. № 1558. P. 339-351.

54. Коверда В. П., Скоков В. И., Скрипов В. П. Влияние флуктуации и неравновесной огранки на плавление маленьких металлических кристаллов. // ФММ. 1981. Т.51. №6. С. 1238-1244.

55. Skripov V. P., Koverda V. P., Skokov V. N. Size effect on melting of small particles. //Phys. Stat. Sol. (a). 1981. V. 66. №1. P. 109-118.

56. Скоков В. H., Коверда В. П., Скрипов В. П. Фазовый переход жидкость-кристалл в островковых плёнках галлия. // ФТТ. 1982. Т. 24. №2. С. 562-567.

57. Коверда В. П., Скоков В. Н., Скрипов В. П. Кристаллизация малых частиц в островковых плёнках олова, свинца и висмута. // Кристаллография. 1982. Т. 27. №2. С. 358-362.

58. Castro Т., Reifenberger R., Choi Е., Andres R. P. II Phys. Rev. B. 1990. V.42. №13. P. 8548.

59. Богомолов В. H. Жидкости в ультрадисперсных каналах. // УФН. 1978. Т. 124. №2. С. 171-182.

60. Богомолов В.Н., Задорожний А. И., Капанадзе А. А. и др. Влияние размера на температуру плавления 9 А металлических частиц. // ФТТ. 1976. Т. 18. №10. С. 3050-3053.

61. Goldstein A.N., Echer СМ., Alivisatos А. P. Melting in semiconductor nanocrystals. // Science. 1992. V.256. №5062. P. 1425-1427.

62. KaiH. Y. Nanocrystalline materials. A study of their preparation and characterization. PhD Thesis. Netherlands, Amsterdam: Universiteit van Amsterdam, 1993.- 113 p.

63. Berry R., JellinekJ., Natanson G. Melting of clusters and melting. // Phys. Rev. A. 1984. V.30,№3. P. 919-931.

64. Berry R., Wales D. Freezing, melting, spinodals, and clusters. // Phys. Rev. Lett. 1989. V.63.№11.P. 1156-1159.

65. Iijima S., Ichihashi T. Structural instability of ultrafine particles of metals. // Phys. Rev. Lett. 1986. V. 56. №6. P.616-619.

66. Bovin J., Wallenberg R., Smith D. Imaging of atomic clouds outside the surface of gold crystals by electron microscopy. // Nature. 1985. V. 317. №6032. P. 47-49.

67. Ercolessi F., Andreoni V, Tosatti E. Melting of small gold particles: Mechanism and size effects. //Phys. Rev. Lett. 1991. V.66. №7. P.911-914.

68. Frenken J, W. M., van der Veen J. Observation of surface melting. // Phys. Rev. Lett. 1985. V.54. №2. P. 134-137.

69. Frenken J. W.M., Maree P.M., van der Veen J. Observation of surface-initiated melting. //Phys. Rev. B. 1986. V. 34. № 11. P. 7506-7516.

70. Kritn J., Coulomb J., BouzidiJ. Triple-point wetting and surface melting of oxygen films adsorbed on graphite. // Phys. Rev. Lett. 1987. V. 58. №6. P. 583-586.

71. McRae E., Malic R. A new phase transition at Ge(lll) surface observed by low-energy-electron diffraction. // Phys. Rev. Lett. 1987. V. 58. № 14. P. 1437-1439.

72. Zhu Da-Ming, Dash J. Surface melting of neon and argon films: Profile of the crystal-melt interface. //Phys. Rev. Lett. 1988. V. 60. №5. P. 432-435.

73. Киселев В.Ф., Козлов C.H., Зотеев A.B., Основы физики поверхности твердого тела. Изд-во Московского университета. Физический факультет МГУ, М. (1999).

74. Таттапп G., Z. Phys. Chem.68 (1910), 205 p.

75. Зенгуил Э. Физика поверхности, М.: Мир, 1990.

76. Бакаев В.А., Киселев В. Ф., Красшъников КГ. ДАН СССР, 1959, т. 125, 831 с.

77. Kvlividze V.I etal., Surf. Sci., 1974. v.44, P.60.19X.Wei, P.Miranda, Y.Shen, Phys.Rev.Lett. 86 (2001) P. 1554

78. D.G. Gromov, A.I. Mochalov, A.G. Klimovitskiy, A.D. Sulimin, E.N. Redichev Approaches to diffusion barrier creation and trench filling for copper interconnection. Appl. Phys. A81, 1337-1343 (2005)

79. Громов Д.Г., Гаврилов C.A., Редичев E.H. Влияние толщины пленок меди в слоистых структурах Cu/Ta-W-N, Си/С и С/Си/С на температуру процесса плавления диспергирования. Журнал физической химии. №9, т.79, 2005, С. 15781585.

80. Goodman R.M., Farrell Н.Н., Somorjai G.A. J. Chem. Phys. 1968. V.48, No3. P. 1046.

81. McGurn A.R., Rayan P., Maradudin A.A., Wallis R.F. Phys. Rev. B. V.40. P.2407.

82. Lu Г., Song Q.-L., Xia S.-H. Chin. Phys. Lett. 2005. V.22, No 9. P.2346.

83. Громов Д. Г., Гаврилов С. А., Редичев Е. Н., Влияние толщины пленок меди в слоистых структурах Cu/W-Ta-N, Cu/C и C/Cu/C на температуру процесса плавления-диспергирования // ЖФХ, 2005, том 79, № 9, с. 1578-1585

84. Gangulee A., d'Heurle KM., Thin Solid Films, 25, 317 (1975).

85. GerardinM., Compt. Rend., 53, 727 (1961).

86. SkaupyF., Verhandl. Deut. Phys. Ges., 16, 156 (1914).

87. Seith W., WeverH., Zs. Elektrochem., 59, 942 (1953).

88. Фикс В. Б.-ФТТ, 1959, т. 1, с. 14.

89. Huntington Н.В., GroneA.R., Journ. Phys. Chem. Solids, 20, 76 (1961).

90. Bosvieux C, FriedelJ., Journ. Phys. Chem. Solids, 23, 123 (1962).

91. Bining G., Quate C.F., Gerber Ch. Atomic force microscope // Phys. Rev. Lett. -1986. Vol. 56, № 9. - p. 930 - 933.

92. Ducker W., Cook R., Clarke D. Force measurement using an AC atomic force microscopy // J. Appl. Phys. 1985. - Vol. 67, № 9. - p. 4045 - 4052.

93. Application Note AN-283: Sigma-Delta ADCs and DACs. Applications Reference Manual, Analog Devices, 1993, P. 20-3.

94. Kester W., Bryant J., Buxton J. ADCs for Signal Conditioning. Practical Design Techniques for Sensor Signal Conditioning, Analog Devices, 1999, P. 8.1.

95. Швец В., Нищирет Ю. Архитектура сигма-дельта АЦП и ЦАП. Chip News, 1998, 2, С. 2.

96. Голуб В. Взгляд на сигма-дельта АЦП. Chip News, 1999, 5, С. 23.

97. Curtin М. Sigma-Delta techniques reduce hardware count and power consumption in biomedical analog front end // Analog Dialogue Journal.-1994.-V. 28.-№2.-. 6-8.

98. Design-In Reference Manual. Data Converter. Analog Devices, Inc. (Norwood, USA, 1996.)

99. Design-In Reference Manual. AVR 8-bit Microcontroller. Atmel Corporation 2001.

100. Дж. Поут, К. Ту, Дж. Мейера Тонкие пленки Взаимная диффузия и реакции

101. Tartaglino U., Zykova-Timan Т., Ercolessi F., Tosatti Е. Melting and nonmelting of solid surfaces and nanosystems. Phys. Rep. 2005, vol. 411, №5, p. 291-321.

102. Miiller P., Kern R. Surface melting of nanoscopic epitaxial films. Sur. Sci. v. 529, 2003, p. 59-94.107 Патент США №607778.

103. Гегузин Я.Е. Физика спекания //М.: Наука, (1984).

104. Технология тонких пленок: Справ. / Под ред. JI. Майселла, Р. Глэнга.- М.: Сов. радио.-1977.-Ч. 1 .-622с.

105. Глазов В.М. Основы физической химии: Учеб. Пособие для вузов. М.: Высш. Школа, 1981.-456 с.

106. Бабичев А.П., Бабушкина Н.А., Братковский A.M. и др.; под ред. Григорьева КС., Мейлихова Е.З. Физические величины. Справочник /-М.: Энергоатомиздат, 1991.-1232 с.

107. Landolt-Bornstein-Group IV Physical Chemistry. Binary systems. Part 1: Elements and binary systems from Ag-Al to Au-Ti. Springer-Verlag Heidelberg. Vol. 19 В 1,2002, -304 p.

108. Jiang Q., Lu H.M., Zhao M. J. Phys. C. 2004. 16. P. 521.

109. Landolt-Bornstein-Group IV Physical Chemistry. Binary systems. Part 1: Elements and binary systems from Ag-Al to Au-Ti. Springer-Verlag Heidelberg. Vol. 19 Bl, 2002, -304 p.

110. ЭмслиДж. Элементы / Пер. с англ. -М.: Мир, 1993. -256 с.

111. Landolt-Bornstein-Group IV Physical Chemistry. Binary systems. Part 1: Elements and binary systems from Ag-Al to Au-Ti. Springer-Verlag Heidelberg. Vol. 19 Bl, 2002,-304 p.

112. Shigeta Y., Fukaya Y. Appl. Sur. Sci. 2004. V.237. P.21.

113. Melting, growth, and faceting of lead precipitates in aluminium L.Grabeak, J.Bohr, Phys.Rev.B. Vol.45, No.6, p.2628, Feb. 1992

114. A.A. Chernov, L.V. Mikheev Wetting and surface melting: capillary fluctuations vs. layer wise short-range order // North-Holland, Amsterdam Physical A 157 (1989) 1042-1058.

115. A.A. Chernov, V.A. Yakovlev Thin boundary layers of the melt of a biphenyl single crystal and its premelting // Langmuir 1987, 3, 635-640.

116. J.W. Cahn Critical point wetting // Received 29 Nov. 1976.

117. A.A. Chernov, L.V. Mikheev Wetting of solid surface by a structured simple liquid: effect of fluctuations // Physical review letter, vol. 60, Num. 24.

118. J.W. Cahn Thermodynamics of solid and fluid surfaces // Interfacial segregation. Metals Park (Ohio): Amer. Soc. Metals, 1979. P. 3-23

119. J.W. Cahn Transitions and phase equilibria among grain boundary structures I I J.Phys. 1982. Vol. 43, suppl. 12. P. C6-199-C6-213.

120. Ю. Д. Чистяков, Ю.П. Райнова Физико-химические основы микроэлектроники // M.: "Металлургия", 1979 с.408

121. A.A. Буздуган, E.H. Редичев, И.С. Чулков, С.А. Гавршов, Д.Г. Громов,

122. D.G. Gromov, E.N. Redichev, A.A. Golishnikov, A.A. Buzdugan, I.S. Chulkov, R.M. Ammosov "The approach to formation of interconnections with the low dimension for damascene technology", ICMNE, 03-13 (2007).

123. M. Volmer. Kinetik der phasen bildung. Dresden- Leipzig, (1939).

124. D.G. Gromov, A.I. Mochalov, A.G. Klimovitskiy, A.D. Sulimin, E.N. Redichev, "Approaches to diffusion barrier creation and trench filling for copper interconnection formation", Appl. Phys. A, 81, 1337-1343 (2005).