автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Метод реактивного ионно-лучевого синтеза тонких пленок непосредственно из пучков ионов

1615-3

На правах рукописи

РГБ 0<1

ШЕВЧУК СЕРГЕЙ ЛЕОНИДОВИЧ ^ ? МАЙ 2002

МЕТОД РЕАКТИВНОГО ИОННО-ЛУЧЕВОГО СИНТЕЗА ТОНКИХ ПЛЕНОК НЕПОСРЕДСТВЕННО ИЗ ПУЧКОВ

ИОНОВ

Специальность 05.27.01 — "Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2002

Работа выполнена в Физико-технологическом институте РАН

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Юрий Петрович Маишев

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Адиль Салихович Валеев кандидат технических наук, профессор Алексей Иванович Мочалов

Ведущая организация: ГУП НПП "Пульсар"

Защита состоится "<¿3 " сЛ^&ъЛ— 2002 г. в/У—часов на заседании диссертационного совета Д.002.204.01 в Физико-технологическом институте РАН по адресу: 117218, Москва, Нахимовский проспект, д.36, корп.1

С диссертацией можно ознакомится в научной библиотеке Физико-технологического института РАН

Автореферат разослан __2002 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат физико-математических наук

/

В.В. Вьюрков

^^^^^^ЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Настоящая диссертация посвящена проблеме развития метода реактивного ионно-лучевого синтеза (РИЛС) тонких пленок непосредственно из широких низкоэнергетичных пучков ионов высокой интенсивности, формируемых ионным источником (ИИ) с замкнутым дрейфом электронов.

Актуальность работы обусловлена совершенствованием технологии нанесения тонких пленок с заданными свойствами для твердотельной электроники, а также высоким уровнем современных требований к функциональным тонкопленочным слоям, используемым в микро- и наноэлектронике.

В микроэлектронике ионно-лучевая обработка (ИЛО) нашла применение в начале 70-х годов, когда был освоен метод ионно-лучевого травления (ИЛТ) материалов пучками ионов аргона. Дальнейшее развитие ИЛО было связано с разработкой методов реактивного ионно-лучевого травления (РИЛТ) и осаждения тонких пленок распылением материала мишени пучками ионов1.

Метод реактивного ионно-лучевого синтеза тонких пленок непосредственно из пучков ионов химически активных веществ, исследованию которого посвящена данная работа, представляется одним из перспективных методов нанесения функциональных слоев, используемых при создании структур твердотельной электроники, в связи с рядом принципиальных достоинств по отношению к существующим методам получения тонких пленок в вакууме.

Недостатки наиболее распространенных методов (распыление или испарение материала мишени, плазмостимулированные методы) связаны с ограниченными возможностями управления энергией осаждаемых частиц, переносом вещества к подложке по закону "косинуса" и трудностями контроля количества осаждаемого вещества.

Для управления электрофизическими, оптическими и механическими свойствами формируемых слоев необходимо изменять энергию, величину, состав и направленность потока осаждаемых частиц. ' Такими возможностями обладает метод РИЛС, отличительными особенностями которого являются:

• ускорение ионов до требуемой энергии и формирование пучка осуществляются в ионио-оптической системе источника ионов, при этом энергия ионов определяется лишь ускоряющим напряжением источника и может составлять десятки или сотни эВ, что позволяет синтезировать тонкие пленки, управление свойствами которых осуществляется изменением энергии ионов пучка;

• пространственная направленность при условии малой расходимости ионного пучка позволяет проводить процессы травления и нанесения

пленок на структуры сложного профиля, что важно, например, при создании ультрабольших интегральных схем с многоуровневой металлизацией;

• доля ионной компоненты в потоке осаждаемого вещества достигает 100 %, что позволяет осуществлять строго дозированный перенос вещества к подложке посредством контроля в процессе осаждения плотности тока ионов пучка.

Развитие метода РИЛС требует проведения исследований и разработки ионных источников производственного назначения и ионно-лучевых систем для нанесения и травления тонкопленочных покрытий, используемых при создании структур твердотельной электроники.

Современные тенденции развития микро- и наноэлектроники выдвигают ряд требований к ИИ, используемым в технологических целях: возможность независимого управления величиной плотности потоков частиц _/ и их энергии Е в широком диапазоне (/' до нескольких мА/см2, Е до 1 ООО эВ); высокая однородность ионных пучков на большой площади; широкая номенклатура рабочих веществ и возможность длительной работы с химически активными газами; низкие давления в рабочей камере; простота конструкции и надежность в эксплуатации.

Наиболее полно этим требованиям удовлетворяют ИИ, принцип действия которых основан на ионизации газо-, парообразного вещества в условиях замкнутого дрейфа электронов в скрещенных электрическом и магнитном полях, реализованный в ИИ семейства "Радикал"2. Ионные источники "Радикал" достаточно хорошо зарекомендовали себя в технологических операциях ИЛТ и РИЛТ3. Перспективность их использования в методе РИЛС для осаждения тонких пленок непосредственно из пучков ионов обуславливает необходимость оптимизации ионно-оптической системы источника ионов с целью установления соответствия параметров ионных пучков требованиям, предъявляемым к процессам формирования тонкопленочных покрытий в технологии микро- и наноэлектроники.

Таким образом, цель диссертационной работы заключается в исследовании метода реактивного ионно-лучевого синтеза тонких пленок непосредственно из пучков ионов и свойств осажденных тоикопленочных покрытий, используемых в качестве функциональных слоев твердотельной электроники.

Конкретная цель работы - разработка процесса осаждения тонких пленок с заданными свойствами непосредственно из широких низкоэнергетичных пучков ионов высокой интенсивности, формируемых ионным источником с замкнутым дрейфом электронов, и управление свойствами осаждаемых тонких пленок посредством изменения параметров ионных пучков в процессе осаждения.

При этом решались следующие задачи; 1 .Исследование электрофизических параметров ионного источника "Радикал-М250":

• управление распределением ионов пучка по энергиям;

• оптимизация ионно-оптической системы источника;

• токовая нейтрализация низкоэнергетичных широких пучков ионов высокой интенсивности.

2.Исследование влияния технологических параметров на процесс осаждения тонких пленок:

• исследование зависимости скорости осаждения тонких пленок и травления обрабатываемой поверхности от плотности тока и энергии ионов пучка;

• исследование зависимости равномерности обработки от электрофизических параметров ионных пучков и конструктивных особенностей ИИ.

3.Разработка технологии осаждения тонких пленок из пучков ионов углеводородов и кремнийорганических веществ и исследование свойств полученных покрытий.

4.Установление взаимосвязи между свойствами пленок, составом исходных веществ, параметрами ионных пучков и технологических режимов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Исследован процесс реактивного ионно-лучевого синтеза композитных тонких пленок непосредственно из широких низкоэнергетичных пучков ионов высокой интенсивности. Разработана методика управления свойствами тонких функциональных слоев при создании структур твердотельной электроники посредством независимого изменения энергии ионов пучка, интенсивности, направленности и состава пучков ионов.

2. Исследовано влияние параметров низкоэнергетичных широких пучков ионов высокой интенсивности на оптические свойства алмазоподобных (АПП) и кремнийсодержащих углеродных пленок, полученных осаждением непосредственно из пучков ионов. Установлена зависимость оптической ширины запрещенной зоны, показателя поглощения и показателя преломления тонкоплёночных слоев от энергии и интенсивности ионов пучка.

3. Разработана феноменологическая модель процесса реактивного ионно-лучевого синтеза тонких пленок, дающая объяснение механизму осаждения непосредственно из широких низкоэнергетичных пучков ионов высокой интенсивности на основе представления об основных компонентах иоино-пучковой плазмы и физических явлениях на обрабатываемой поверхности.

4. Установлена линейная зависимость скорости осаждения тонких пленок непосредственно из пучков ионов от плотности ионного тока,

указывающая на независимость процесса осаждения от нейтральной составляющей потока осаждаемого вещества, что позволяет осуществлять точный контроль процесса роста пленки, основываясь на измерении плотности тока пучка непосредственно в процессе осаждения.

5. Проведено исследование изменения параметров ионных пучков, формируемых ИИ с многоячеистой ионно-оптической системой (ИОС), при модификации ИОС посредством изменения взаимного расположения электродов. Установлено, что механизмом, определяющим энергетические параметры и интенсивность ионных пучков, является изменение зоны эффективной ионизации вещества в ускоряющем зазоре источника. Развит метод управления электрофизическими параметрами ионных пучков посредством изменения геометрии ячейки ионно-юптической системы источника, позволяющий осуществлять формирование ионных пучков с заданными значениями средней энергии и интенсивности ионов пучка.

6. Предложен и развит метод управления распределением плотности тока пучка ■ вдоль диаметра пучка посредством изменения напряженности магнитного поля в ячейке, способа подачи и интенсивности потока газа в источник. Показано, что распределение плотности тока пучка вдоль диаметра пучка зависит от состава рабочего вещества вследствие справедливости фундаментального соотношения молекулярного течения газа в пространстве между электродами ИИ.

7. Экспериментально установлено, что распределение ионов по энергиям в пучке не является моноэнергетичным. Показано влияние геометрии ИОС, режимов. обработки, состава рабочего вещества на формирование функции распределения ионов по энергиям в пучке.

Практическая значимость работы.

Проведена оптимизация ионно-оптической системы источника ионов "Радикал-М250" по критериям: распределение ионов по энергиям в пучке, интенсивность пучка ионов, соотношение тока пучка и тока разряда.

Разрабдтан многопучковый ионный источник, формирующий ионный пучок со средней энергией ионов в пучке до 500 эВ, плотностью тока пучка до 2 иА/сиг, неравномерностью плотности тока не более ±(2,5+3) % на диаметре 150 мм. Это позволяет в условиях производства устройств твердотельной электроники проводить с высокой однородностью операции очистки поверхности, прецизионного травления структур и нанесения пленок.на неподвижные пластины в оборудовании кластерного типа.

Осуществлена токовая компенсация и перекомпенсация тока пучка ионов на обрабатываемый объект на 100% в процессе осаждения тонких диэлектрических пленок. Полученный результат обуславливает возможность формирования бездефектных тонкоплеиочных диэлектрических слоев посредством эффективной нейтрализации положительного потенциала на поверхности диэлектрика, возникающего в

процессе осаждения тонких диэлектрических пленок из пучков заряженных частиц.

Разработана технология осаждения алмазоподобных пленок из пучков ионов углеводородов (циклогексан, ацетон, пропанол) и композитных тонкопленочных покрытий (типа вЮОН, БЮЩ) из пучков ионов кремнийорганических соединений (гексаметилдисилазан (ГМДС), винилтриметоксисилан (ВТОМС)), предназначенных для формирования функциональных слоев твердотельных устройств.

Разработана практическая методика управления параметрами ионного пучка с целью нанесения покрытия с заданными свойствами: изменение энергии и интенсивности ионов пучка углеводородов позволяет формировать алмазоподобные пленки, характеризующиеся оптической шириной запрещенной зоны £¡,=0,8+1,5 эВ и показателем преломления п=2,2+2,45, а также кремнийсодержащие углеродные композиты с соответствующими параметрами £г=1,8+2,35 эВ, п=\,75+2,4.

Полученные тонкие пленки использовались в ГУП НПП "Пульсар" при проведении НИР "Разработка технологии изготовления солнечных элементов космического назначения с улучшенными параметрами". В процессе совместных исследований показана возможность применения полученных тонких пленок в качестве просветляющих покрытий элементов солнечных батарей без потерь чувствительности в коротковолновой области спектра, а также, возможность создания двухслойных просветляющих покрытий в едином технологическом цикле, необходимых для расширения спектрального диапазона просветления элементов. Нанесение пленки на тыльную сторону элемента солнечной батареи повысило ампер-ваттную чувствительность в диапазоне 0,4+1,0 мкм до 60 %.

В ходе совместной работы с заводом "Микрон" проведено комфорное запыление канавок с аспектным отношением А=3. Полученный результат обуславливает принципиальную возможность применения метода РИЛС при формировании барьерных слоев для многоуровневой металлизации ультрабольших интегральных схем (УБИС) и планаризации поверхности в условиях технологических систем кластерного типа в рамках технологии "0,35 мкм".

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Модификация ионно-оптической системы ИИ "Радикал-М250" при вариации положения штыря относительно плоскости анода вызывает изменение распределения магнитного поля в ячейке ИОС и смещение зоны эффективной ионизации рабочего вещества в ускоряющем зазоре, что обуславливает изменение энергетических характеристик (распределение ионов по энергиям, средняя энергия ионов) и интенсивности ионных пучков.

2. Инжекция медленных электронов в ионно-пучковую плазму в процессе осаждения тонкой диэлектрической пленки позволяет эффективно осуществлять компенсацию тока пучка ионов на обрабатываемый объект, что обуславливает нейтрализацию положительного потенциала на поверхности осаждаемой диэлектрической пленки.

3. Вариация напряженности магнитного поля, состава газа, способа подачи газа и интенсивности потока газа в ионный источник позволяет получать профиль распределения плотности тока пучка с заданной величиной кривизны распределения (вогнутое, плоское, выпуклое). Неравномерность распределения плотности тока вдоль диаметра пучка не превышает ±(2,5+3) % на диаметре 150 мм.

4. Увеличение средней энергии ионов пучка углеводородов (циклогексан, ацетон, пропанол) в интервале 1504-550 эВ и интенсивности пучка ионов приводит к снижению оптической ширины запрещенной зоны апмазоподобных пленок в диапазоне 1,5+0,8 эВ, что связано с изменением структуры фазы углерода с sp2 гибридизацией связей.

5. При осаждении пленки из пучков ионов кремнийорганических мономеров (ГМДС, ВТОМС) получены кремнийсодержащие углеродные композиты состава SiCOH, SiCNH. При введении в состав углеродной пленки кремнийсодержащих групп повышена оптическая прозрачность тонкопленочных слоев в диапазоне длин волн 0,3+0,6 мкм; оптическая ширина запрещенной зоны увеличена от 1,5 эВ до 2,5 эВ. Вариация параметров ионных пучков кремнийорганических соединений позволяет получать тонкие пленки с заданными значениями оптической ширины запрещенной зоны в диапазоне 1,8+2,35 эВ и показателем преломления в диапазоне 1,75+2,4.

6. При осаждении пленки из пучка ионов ВТОМС при средней энергии ионов 500 эВ и плотности тока у-0,45 мА/см2 свойства полученных покрытий (оптическая ширина запрещенной зоны Eg=2,35 эВ, показатель преломления п=2,4, коэффициент экстинкции к=0,01+0,2, скорость поверхностной рекомбинации v=600 см/с) обуславливают возможность использования пленок в качестве просветляющих покрытий элементов солнечных батарей без потерь чувствительности в коротковолновой области спектра.

7. Направленный перенос вещества в процессе реактивного ионно-лучевого синтеза тонких пленок обуславливает возможность комфорного запыления высокоаспектных углублений.

Апробация работы.

Результаты исследований, вошедших в диссертацию, докладывались

на следующих конференциях:

1. X Международный симпозиум "Тонкие пленки в электронике", 20-25 сентября 1999 г., Ярославль.

2. VI Международная конференция " Пленки и покрытия", 3-5 апреля 2001 г., Санкт-Петербург.

3. IV Международный симпозиум "Вакуумные технологии и оборудование", 23-27 апреля 2001 г., Харьков.

4. XII Международный симпозиум "Тонкие пленки в электронике", 23-27 апреля 2001 г., Харьков.

5. Научно-техническая конференция МИРЭА, 10-18 мая 2001 г., Москва.

6. Всероссийская научно-техническая конференция "Микро- и наноэлектроника-2001", 1-5 октября 2001 г., Звенигород.

Публикации.

Результаты исследований отражены в 10 публикациях, включая 6 докладов и 4 тезиса докладов на конференциях.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка цитируемой литературы. Полный объем работы составляет 161 страницу машинописного текста, включая 74 рисунка и 32 таблицы, список литературы содержит 128 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, формулируются цель и задачи исследований, научная новизна и практическая ценность работы.

Первая глава представляет собой обзор литературы, в котором проведен анализ основных типов технологических источников ионов, используемых в технологии твердотельной электроники, и методов получения тонких пленок. Обсуждены свойства алмазоподобных пленок, перспективных для применения в качестве функциональных слоев микро- и наноэлектроники, параметры процессов получения и последующей обработки, определяющие формирование заданных свойств покрытия.

В обзоре рассмотрены конструктивные особенности ионно-оптических систем, физические принципы формирования ионных пучков и эксплуатационные характеристики наиболее распространенных типов ИИ, используемых в технологических целях: источник Кауфмана, ИИ с эффектом Холла, ИИ на основе вакуумной дуги, ИИ с электромагнитным возбуждением, лазерные ИИ. Определены основные достоинства и недостатки каждого типа ИИ.

Параметры технологического процесса получения покрытия, которые зависят, главным образом, от типа используемого в ионио-лучевой технологии ИИ, определяют свойства наносимых слоев. В алмазоподобных пленках в зависимости от параметров процесса нанесения изменяются доля зр3-связей и атомное содержание водорода в пленке, которые лежат в

основе формирования оптических, механических и электрофизических свойств.

В обзоре рассмотрена теоретическая модель приповерхностной имплантации ионов, учитывающая энергетический фактор как основной при осаждении пленки. Обсуждено влияние распределения ионов по энергиям характерного для конкретного метода получения на условия образования зр3-связей и внедрения водорода в пленку. Уделено внимание работам, в которых изучается роль структурных изменений АПП, полученных разнообразными методами, при использовании различных исходных веществ, введении примесей, проведении последующего термоотжига.

В обзоре также представлена сравнительная характеристика основных методов получения тонких пленок в вакууме и свойств алмазоподобных пленок, полученных различными методами, проведен анализ путей совершенствования ИИ, предназначенных для технологических процессов.

Вторая глава посвящена исследованию электрофизических параметров ионного источника с замкнутым дрейфом электронов "Радикал-М250" и разработке методики управления параметрами ионных пучков, формируемых в источниках данного типа.

Основу экспериментальной части, излагаемой в этой главе, составили исследования параметров ионных пучков, формируемых источником, при модификации ионно-оптической

системы посредством изменения взаимного положения электродов источника.

Ионно-оптическая система

источника представляет собой многоячеистую конструкцию, одна из ячеек которой представлена на рис. 1.

В .таких системах с холодным катодом в каждой ячейке реализован замкнутый дрейф электронов в скрещенных электрическом Е и магнитном В полях в промежутке катод-анод размером порядка ларморовского радиуса электронов. Ионизация практически любых веществ обеспечивается высокоэнергетичными электронами, ускоряемыми в специально организованной потенциальной "яме" и в локализованных скрещенных электрическом Е и магнитном В полях, обеспечивающих максимальное изменение энергии электронов в промежутке анод-катод. Удержание электронов в ускоряющем зазоре осуществляется скрещенными электрическим Е и магнитным В полями, потенциальной ямой и линзообразным магнитным полем пробочной конфигурации3.

Рис, 1 Ячейка ионно-оптической системы источника ионов "Райикал-М250".

В ускоряющем зазоре движение электронов массой т и зарядом г вдоль магнитных силовых линий в дрейфовом приближении описывается следующим образом:

0,5m(v,2 - voi2) = -e(U„ - U) - M(B - B0) (1)

vi > V0J ~ составляющие скорости электронов, параллельные магнитному полю (индекс "О" относится к центральной силовой линии);

Uo, U - потенциалы;

М — const - магнитный момент электронов;

Во - индукция магнитного поля в точке эмиссии электронов;

В - индукция магнитного поля.

В данной работе впервые предложен, реализован и развит метод управления параметрами ионного пучка посредством модификации ИОС ИИ "Радикал-М250" изменением взаимного расположения электродов ИИ, а именно, перемещением штыря относительно плоскости анода в осевом направлении ячейки.

: эоо

i 250 \ 200 ; 150

! юо

^ — и— аи3 см

/ у —•— а=2 ом

1 А\ —а—а=1 см s\l *Д —т— а=0 см \\

-в -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16

положение штыря а, мм

Г-'-Г

Цитогексан СД, а = 2 мм Up—1.7 кВ

200 400 600 800 анергия иона Е , эв

1000

Рис.2 Распределение напряженности магнитного ноля вдоль образующей штыря для различных геометрий ИОС.

Рис.3 Распределение ионов но энергиям а пучке ионов циклогекспна для положения штыря а=2мм, напряжении на разряде 11р=1,7кВ и токах разряда 0,1 А, 0,2 А, 0,3 А.

Установлено, что перемещение штыря, соответствующее вариации параметра "а" (рис.1), влечет за собой изменение напряженности магнитного поля (рис.2). Как следует из уравнения (1), сдвиг максимума напряженности магнитного поля в ускоряющем зазоре, абсолютная величина которого в зависимости от геометрии ИОС составляет 230+260 мТл, вызывает смещение зоны эффективной ионизации рабочего вещества и условий формирования ионного пучка. Модификация ИОС источника позволяет формировать ионные пучки, характеризующиеся заданной величиной средней энергии и интенсивности ионов пучка.

Исследование распределения ионов по энергиям в пучке осуществлялось по методике четырехсеточного зонда. На рис.3 представлены графики распределения ионов по энергиям ((Е) для пучков

ионов циклогексана для геометрии "а2" и напряжении на разряде Up= 1,7 kB при различных потоках газа в источник, полученные дифференцированием кривых задержки ионного тока. Из графиков следует, что ионный пучок характеризуется разбросом ионов по энергиям. Действительно, в ИИ данного типа ионизация электронным ударом может происходить в любом месте ускоряющего промежутка. Следствием этого является энергетический разброс ионов пучка, так как энергия иона в данных условиях определяется разностью потенциалов между эквипотенциалью в месте "рождения" иона и потенциалом ускоряющего электрода, имеющего потенциал земли. Аналогичные зависимости получены для всех исследуемых вариантов геометрии ячейки в различных рабочих режимах для ряда исходных веществ: циклогексан, аргон, кислород.

Проведенные эксперименты позволили выявить различия в распределении ионов по энергиям и осуществить расчет средних энергий ионов пучка (рис.4). Показано, что при ¡2=0 мм (штырь расположен в плоскости анода) распределение ионов имеет наименьший разброс по энергиям, при этом средняя энергия ионов составляет «150 эВ. По мере увеличения параметра "а" возрастает доля высокоэнергетичных ионов в пучке, повышается ширина функции распределения, что приводит к росту средней энергии ионов до »550 эВ.

1 1 1 1 1 1 1 1 ' 1 1 1

/7- ■*-- —А

__О---

Циклогексан СвН)2 •

—я— ир=1,05кВ -

—•— Up=1,7 кВ '

.1,1, —А— Up=2,45 кВ . I , 1 , 1 , 1 .

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 положение штыря а, мм

Рис,4 Зависимость средней энергии ионов пучка циклогексана от геометрии ИОС при напряжениях на разряде 1,05 кВ, 1,7 кВ, 2,45 кВ.

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 положение штыря а, мм

Рис.5 Зависимость отношения тока пучка и тока разряда от геометрии ИОС для пучка ионов циклогексана при напряжениях на разряде 1,05 кВ, 1,7 кВ, 2,45 кВ.

С вариацией напряженности магнитного поля и смещением зоны ионизации рабочего вещества в ускоряющем зазоре при преобразовании геометрии ячейки коррелируют как энергетические характеристики, так и интенсивности пучков ионов (рис.5). При увеличении параметра "а" (удалении штыря от плоскости анода) наблюдается возрастание отношения тока пучка и тока разряда /Д» характеризующее эффективность формирования ионных пучков для различных вариантов геометрии ИОС. Максимальные значения достигаются при а-2 мм и а=3 мм (на аргоне

максимальное значение 1/1р составляет 60 %, на диклогексане 70 %, на кислороде 80 %). При установке штыря в плоскости анода (а=0 мм) ток пучка не превышает 20 % от тока разряда. Изменение отношения токов обусловлено изменением как тока пучка, так и тока разряда. Абсолютные значения тока пучка при удалении штыря от анода возрастают; максимальный ток пучка достигается для а2 и составляет на аргоне 260 мА (/'=0,8 мА/см2) при токе разряда 450 мА, на циклогексане 370 мА (/-1,2 мА/см2) при токе разряда 540 мА, на кислороде 600 мА (/'=2,0 мА/см2) при токе разряда 800 мА.

Показано, что эмиссия медленных электронов в ионный пучок в процессе осаждения диэлектрической пленки непосредственно из пучков ионов углеводородов или кремнийорганических веществ, позволяет эффективно осуществлять компенсацию тока пучка на обрабатываемую поверхность и перекомпенсацию на 100%, обеспечивая нейтрализацию заряда на поверхности растущей диэлектрической пленки.

В третьей главе изложены результаты исследования влияния параметров разряда и ионных пучков на основные характеристики процесса осаждения — скорость роста пленки и равномерность ее осаждения вдоль обрабатываемой поверхности. Также представлены результаты исследований процессов очистки поверхности перед нанесением покрытия и последующей обработки полученных слоев.

Установлено, что зависимость скорости осаждения от плотности тока пучка имеет линейный характер и может быть описана выражением:

х]п (2)

Кт - технологический коэффициент пропорциональности.

- плотность тока пучка ионов.

Коэффициент пропорциональности Кт зависит, главным образом, от состава молекулы рабочего вещества, а также напряжения на разряде в процессе осаждения. Линейная зависимость скорости осаждения от плотности тока пучка указывает на независимость процесса осаждения от нейтральной составляющей потока осаждаемого вещества, что позволяет осуществлять точный контроль процесса роста пленки, основываясь на измерении плотности тока пучка непосредственно в процессе осаждения.

В главе обсуждаются основные факторы, определяющие скорость осаждения при изменении геометрии ионно-оптической системы и напряжения на разряде при условии сохранения постоянной плотности тока пучка 1 мА/см2 (таблица №1). При этом указывается, что вариация скорости осаждения обусловлена как изменением состава иона, так и влиянием процесса самораспыления наносимых слоев вследствие изменения энергии осаждаемых ионов в диапазоне 150+550 эВ. Энергетическая зависимость скорости осаждения пленки позволяет считать, что повышение энергии ионов свыше 500 эВ является нежелательным.

Таблица №1. Скорости процессов осаждения и травлении тонких пленок uj пучков ионов различных веществ интенсивностью 1мА/см! (п=2 мм).

Скорость осаждения Voc, ангстрем/мни. (плотность тока пучка 1мА/см2)

Пленка : Рабочее вещество Up=l,05 кВ Up=l,7 кВ Up=2,45 кВ

АПП: Циклогексан C<-,Hi2 1070 980 900

Ацетон СзНбО 475 450 375

Пропанол СзНвО 450 360 340

SiCN: ГМДС 2800 2600 2300

SiCO : ВТОС 2300 2000 1800

SiOj: ВТОС+02(10%) 900 — —

Скорость травления Утр, ангстрем/мин. (плотность тока пучка 1мА/см2)

АПП: Кислород 1450 1100 800

Аргон 80 140 200

SiCb : Аргон 480 550 600

Исследование равномерности обработки проводилось посредством изучения распределения плотности тока пучка вдоль диаметра пучка.

Установлено, что основными параметрами, определяющими распределение плотности тока пучка вдоль диаметра пучка, являются способ подачи и величина потока газа в ИИ, напряжение на разряде и напряженность магнитного поля в ячейке. Вариация вышеназванных параметров позволяет получить распределение плотности тока пучка вдоль диаметра пучка различного типа (вогнутое, плоское, выпуклое), при этом степень кривизны профиля распределения определяется электрофизическими характеристиками ионных пучков и способом напуска газа в ИИ (рис.6).

0,50 0,45 ■ 0,40 i 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10

l=120 ми

ир=1,7кв, £10=410 33, |с=2,ва |р=0,1 а lp=0.3 а -•-|р=0,2а -т-1р=0.4а

д-

т-т

\

12-10-S -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 радиальное расстояние R, см

ц 0,35 и 2

0,30

СП

I

¡■0.25

¡2

£ 0,20

0,15

L=120mm. up=1,7 к8, lp'0,2 a, eio»4lo эв

-■- 1с=1,5 а

lc=2,8 а

lc=6,0 а

/

::: \ \

х-

-12-10-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 радиальное расстояние R, см

а). б).

Рис.б Распределение плотности тока пучка попов аргона вдоль диаметра пучка: а) зависимость от величины потока газа в источник; б) зависимость от напряженности магнитного

поля в ячейке.

Неравномерность распределения плотности тока на диаметре 150 мм в рабочих режимах ИИ не превышает ±(2,5+3) %, на диаметре 100 мм не

превышает ±(0,7+1,25)%, что обеспечивает нанесение тонких пленок с большой однородностью на неподвижные пластины диаметром до 150 мм.

Распределение плотности тока пучка вдоль диаметра пучка напрямую зависит от распределения газовых потоков в пространстве между электродами вдоль диаметра ионного источника. В диапазоне рабочих давлений (10"2+10"' Па) устанавливается молекулярный характер течения газа, для которого в данных условиях справедливо соотношение:

F ~ VT/M , (3)

где F — пропускная способность канала;

Т — температура;

М — молекулярный вес газа.

Таким образом, пропускная способность пространства между электродами зависит от молекулярного веса рабочего вещества. Это обстоятельство определяет различный характер распределения плотности тока пучка вдоль диаметра пучка для газов, молекулярные веса которых значительно отличаются.

В главе также представлена феноменологическая модель процесса реактивного ионно-лучевого синтеза, основанная на анализе основных компонент ионно-пучковой плазмы и физических явлений на поверхности растущей пленки, и дающая качественное объяснение экспериментальным зависимостям, полученным в диссертационной работе. Анализ роста пленки проведен на основе представления о послойном механизме осаждения. В рамках предложенной модели дано обоснование влияния изменения состава иона и самораспыления растущей пленки на скорость процесса осаждения.

Четвертая глава посвящена исследованию и анализу свойств тонких пленок, полученных осаждением из пучков ионов углеводородов (циклогексан, пропанол, ацетон) и кремнийорганических соединений (ГМДС, ВТОМС).

В этой главе установлены зависимости между вариацией параметров пучков, обусловленной изменением геометрии ИОС и технологических режимов, и свойствами пленок.

Исследование свойств тонких пленок проводилось следующими методами:

• определение толщины и показателя преломления эллипсометрическим методом с использованием эллипсометра ЛЭМ-ЗМ;

• определение поглощения в диапазоне длин волн 0,3+0,8 мкм с использованием спектрофотометра СФ-26;

• определение фазового состава пленки осуществлялось методом инфракрасной спектроскопии с использованием ИК спектрометра с Фурье преобразованием Perkin Elmer 1720Х и методом спектроскопии комбинационного рассеяния света с использованием спектрометра U-1000 фирмы «Jobin-Yvon»;

• морфология тонких пленок исследовалась электронографическим методом с использованием электронографа ЭР-100;

• элементный анализ поверхности тонкопленочных слоев осуществлялся методом Оже-спектроскопии с использованием спектрометра МАС-2 фирмы «Riber»;

• химический состав определялся методом рентгено-флюоресцеитного анализа с использованием спектрометра "MagiX Pro" фирмы "Philips".

Свойства пленок, полученных осаждением из пучков ионов углеводородов и кремнийорганических мономеров, обобщены в таблице №2.

Таблица Я«2 Характеристика свойств тонких пленок, полученных осаждением из пучков

ионов.

Пленка Состав Ej, Вт/см2 SP1, % Eg, эВ n К V, см/с

sp'CH„ 0,015 1,5 —

а-С:Н sp2CH„ sp2OC 0,075 ДО 70 0,9 2,3-2,5 0,1-0,9 —

SiCO(H) SiC SiOSi 0,014 75 2,1 1,8 0,01-0,2 —

SiiCHOy SiH„ 0,028 2,35 2,4 600

SiCN(H) SiC SiKNy 0,014 75 (5% 2,4 2,1 0,01-0,2 1500

Si(CH0y SiH„ 0,028 оборв. св) 1,8 1,8 —

В таблице представлены следующие параметры тонких пленок, полученных осаждением из пучков ионов при различной плотности мощности Е1\ фазовый состав; доля атомов углерода с эр3 гибридизацией связей; оптическая ширина запрещенной зоны Ев (зона Тауца); скорость поверхностной рекомбинации К; показатель преломления п; коэффициент экстинции К.

Электронографическим методом установлено, что тонкие пленки, осаждаемые из пучков ионов углеводородов, являются аморфными углеродными покрытиями. Методом Оже-спектроскопии установлен элементный состав поверхности тонких пленок и доля эр3 связей атомов углерода в пленке.

Анализ распределения плотности электронных состояний, проведенный для образцов до и после отжига (рис,7), указывает на долю тетрагональных связей до 70 ат.% до отжига и полную графитизацию пленки после отжига (зр2=100 %).

Методами ИК- и Оже-спектроскопии, рентгеновской флюоресценции установлен фазовый состав полученных тонких пленок. Показано, что основой кремнийсодержащих углеродных пленок, осаждаемых из пучков ионов кремнийорганических мономеров, является БьС матрица. В зависимости от состава используемого кремнийорганического мономера в покрытии образуются дополнительные фазовые компоненты:

• для пленки, осажденной из пучков ионов гексаметилдисилазана — БУМу, 81(СНХ)У, БШп— карбонитрид кремния;

• для пленки, осажденной из пучков ионов винилтриметоксисилана — БЮ-Б^ 81(СНХ)У, БНп— оксикарбид кремния.

100 200 300 400 500 600 энергия (эВ)

а).

■ - -1ц5ра-34%

-—■ 1ц после 1500ас в аг зр3-100%

10 15 20 25 30 35 энергия (эВ)

б).

Рис. 7 Дифференциальный Оже-пик (а) и распределение плотности электронных состояний (б) для алмазоподобных пленок до отжига (сплошная линия) и после отжига при температуре 1050 °С в атмосфере аргона (пунктирная линия).

Установлена зависимость свойств полученных тонких пленок от параметров пучков ионов. Показано, что оптическая ширина запрещенной зоны (зона Тауца) алмазоподобной пленки зависит от плотности подводимой в разряд мощности, определяемой произведением средней энергии и интенсивности ионов пучка в процессе осаждения (рис.8). Увеличение Е], то есть увеличение энергии ионов и/или потока ионов на подложку, вызывает упорядочение структуры пленок, а именно, эр2 фазы. Усиление воздействия ионов в процессе осаждения пленки (при увеличении Щ) способствует накачке локальной области обрабатываемой поверхности энергией, что вызывает возрастание периода релаксации — рассеяния энергии во время термического спайка. Более длительная релаксация, согласно кластерной модели структуры АПП4, способствует переходу метастабильной зр3 фазы, образовавшейся при внедрении иона, в более стабильную зр2 конфигурацию. Этот процесс обуславливает увеличение размеров и изменение структуры Бр2 фазы, сопровождающееся снижением оптической ширины запрещенной зоны. При этом увеличение энергии в диапазоне 150+500 эВ и интенсивности ионов пучка приводит к снижению оптической ширины запрещенной зоны Е§ алмазоподобных пленок от 1,5 до 0,8 эВ. Аналогичное изменение энергии и интенсивности ионного пучка при осаждении карбонитрида кремния приводит к снижению Eg от 2,4 до 1,8 эВ. В случае осаждения оксикарбида кремния повышение подводимой в разряд мощности приводит к увеличению от 2,1 до 2,3 эВ.

"6,00 0,02 0,04 0,06 0,06 0,10 плотность мощности Е), Вт/смг

Рис.8 Зависимость оптической ширины запрещенной юны Ее алмюоподобных пленок от плотности мощности в процессе осаждения.

* 0,4

0,3

2 0,2

■е-■&

'0,1

0,0

-■— СЛН-2 -•—СЛЗ-2 АПП

/

/

1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 энергия фотонов Ефот, эВ

Рис.9 Зависимость коэффициентов экстинкции К тонких пленок, полученных осаждением из пучков углеводородов и кремнийорганических соединении.

Кремнийсодержащие углеродные пленки обладают большей оптической прозрачностью в диапазоне длин волн 0,3+0,6 мкм в сравнении с алмазоподобными пленками, при этом коэффициент экстинкции 81-С-структур не превышает 0,2, тогда как для АПП К= 0,1+0,9 (рис.9).

Показатель преломления АПП практически не изменялся при вариации режимов осаждения (2,3-2,45), тогда как получение кремнийсодержащих пленок возможно с показателем преломления в диапазоне н= 1,7 5+2,4. Вариация показателя преломления связана с изменением количественного соотношения фазовых компонент, что указывает на более чувствительную структуру композитных пленок к изменению параметров режима осаждения.

Осаждение тонких пленок из смеси мономера и газа-разбавителя позволяет модифицировать состав наносимых тонкопленочных слоев. Показано образование -С=1М- фазы в углеродной пленке при осаждении покрытия из смеси циклогексана и азота; при добавлении к ВТОМС в качестве газа-разбавителя кислорода осуществлено окисление оксикарбида кремния БЮО в диоксид кремния 8Ю2; при осаждении из смеси ВТОМС и азота сформированы тонкопленочные слои сложного состава БЮОМН.

Установлено отсутствие свободных связей в тонких пленках, полученных осаждением из пучков ионов ВТОМС, следствием чего является низкая скорость поверхностной рекомбинации У=600 см/с.

В пятой главе представлены результаты практического использования тонких пленок, полученных осаждением из пучков ионов, в качестве просветляющих покрытий элементов солнечных батарей и применения процесса реактивного ионно-лучевого синтеза для комфорного запыления канавок.

В ходе совместной работы с ГУЛ НПП "Пульсар" при выполнении НИР "Разработка технологии изготовления солнечных элементов космического

назначения с улучшенными параметрами" показано, что при осаждении пленки из пучка ионов винилтриметоксисилана при средней энергии ионов 500 эВ и плотности тока у—0,45 мА/см2 свойства полученных покрытий (оптическая ширина запрещенной зоны Е8=2,35 эВ; показатель преломления п~ 2,4; коэффициент экстинкции К=0,01+0,2; скорость поверхностной рекомбинации у=600см/с) обуславливают возможность использования пленок в качестве просветляющих покрытий элементов солнечных батарей без потерь чувствительности в коротковолновой области спектра.

Установлено, что запыление тыльной стороны солнечного элемента повысило ампер-ваттную чувствительности в области 0,4+1,0 мкм до 60%, тогда как за счет просветления максимальное возрастание сигнала не должно превышать 40 %. Повышение чувствительности элемента свыше 40 % связано со снижением скорости поверхностной рекомбинации на границе раздела, которая для БЮОН структуры составляет 600 см/с (таблица №2), в отличие от используемого в настоящее время в технологии солнечных элементов покрытия

для которого скорость поверхностной рекомбинации составляет 1300 см/с. Полученные результаты исследований подтверждены актом со стороны ГУЛ НПП "Пульсар".

Рис. 10 Фотография канавки с аспеюптш отношением А=3 (ширина и глубина канавки 0,7x2 мкм), зашмепной тонкой пленкой, осажденной из пучков ионов ВТОМС.

В ходе совместной работы с заводом "Микрон" проведено комфорное запыление тренчей с аспектным отношением А=3 (рис.Ю). Полученный результат определяет принцйпиальную возможность формирования барьерных слоев для многоуровневой металлизации ультрабольших интегральных схем (УБИС) и планаризации поверхности в условиях кластерных технологических систем в рамках технологии "0,35 мкм".

В заключении сформулированы основные результаты, полученные в диссертационной работе:

1. Разработан метод реактивного ионно-лучевого синтеза композитных тонких пленок непосредственно из широких низкоэнергетичных пучков

ионов высокой интенсивности, который позволяет управлять свойствами тонкопленочных функциональных слоев, применяемых при создании устройств твердотельной электроники, посредством изменения энергии ионов пучка, интенсивности,. направленности и состава пучков ионов химически активных веществ.

2. Установлена зависимость от энергии ионов пучка оптической ширины запрещенной зоны алмазоподобных и кремнийсодержащих углеродных пленок. При этом увеличение энергии в диапазоне 150+500 эВ и интенсивности ионов пучка приводит к снижению оптической ширины запрещенной зоны алмазоподобных пленок от 1,5 до 0,8 эВ. Аналогичное изменение энергии и интенсивности ионного пучка при осаждении карбонитрида кремния приводит к снижению Е% от 2,4 до 1,8 эВ. В случае осаждения оксикарбида кремния повышение мощности, подводимой в разряд, приводит к увеличению Eg от 2,1 до 2,3 эВ,

3. Установлена зависимость от энергии ионов пучка показателя преломления кремнийсодержащих углеродных пленок. При этом увеличение энергии в диапазоне 150+500 эВ и интенсивности ионов пучка при осаждении карбонитрида кремния приводит к снижению л от 2,1 до 1,8 эВ. В случае осаждения оксикарбида кремния повышение мощности, подводимой в разряд, приводит к увеличению п от 1,8 до 2,4 эВ. Вариация показателя преломления связана с изменением количественного соотношения фазовых компонент, что указывает на более чувствительную структуру композитных пленок к изменению параметров режима осаждения.

4. Предложен и развит метод управления электрофизическими параметрами пучков ионов посредством модификации ионно-оптической системы многоячеистого источника ионов изменением положения штырьевого электрода. Установлено, что средняя энергия и интенсивность пучков ионов, формируемых ионным источником с многоячеистой оптической системой, зависят от положения зоны эффективной ионизации рабочего вещества в ячейке ионно-оптической системы. Показана возможность формирования ионных пучков с заданным значением средней энергии ионов пучка в диапазоне 150+500 эВ и интенсивностью до 2 мА/см2.

5. Предложен и развит метод управления распределением плотности тока пучка вдоль диаметра пучка посредством изменения напряженности магнитного поля в ячейке, способа подачи и интенсивности потока газа в источник. Показана возможность формирования ионных пучков, имеющих заданную кривизну профиля распределения плотности тока пучка вдоль диаметра ионного источника, определяемую электрофизическими параметрами ионного пучка, с неравномерностью плотности тока пучка не более ±2,5+3% на диаметре 150 мм, что позволяет осуществлять обработку неподвижных пластин с высокой однородностью.

6. Показана возможность компенсации тока низкоэнергетичного широкого пучка ионов высокой интенсивности в процессе осаждения диэлектрических тонких пленок с целью нейтрализации положительного заряда на поверхности диэлектрика посредством инжекции медленных электронов в ионный пучок.

7. Оптимизирована ионно-оптическая система источника ионов семейства "Радикал" для проведения процессов осаждения тонкопленочных функциональных слоев непосредственно из пучков ионов химически активных веществ в соответствии с требованиями, предъявляемыми в технологии твердотельной электроники к параметрам ионных пучков и технологических режимов.

8. Разработан технологический процесс осаждения алмазоподобных пленок из пучков ионов углеводородов (циклогексан, ацетон, пропанол) и композитных тонкопленочных покрытий (типа БЮОН, БЮМН) из пучков ионов кремнийорганических соединений (гексаметилдисилазан, винилтриметоксисилан). Оптимизированы свойства тонких пленок используемых в качестве просветляющих покрытий элементов солнечных батарей без потери чувствительности в коротковолновой области спектра, а также, для получения двухслойных просветляющих покрытий в едином технологическом цикле, необходимых для расширения спектрального диапазона просветления элементов. Нанесение пленки на тыльную сторону элемента солнечной батареи повысило ампер-ваттную чувствительность в диапазоне 0,4+1,0 мкм до 60 %.

9. Разработана технология комфорного запыления канавок осаждением покрытия непосредственно из пучков ионов. Полученный результат обуславливает принципиальную возможность формирования барьерных слоев для многоуровневой металлизации ультрабольших интегральных схем и планаризации поверхности в кластерных технологических системах в рамках технологии "0,35 мкм".

Материалы диссертационной работы отражены в следующих

публикациях:

1. Ю.П. Маишев, С.Л. Шевчук. Ионно-лучевая технология для осаждения и травления алмазоподобных пленок. Труды X Международного симпозиума "Тонкие пленки в электронике", Ярославль, 1999 г., С. 84-92.

2. Ю.П. Маишев, С.Л. Шевчук. Осаждение алмазоподобных пленок из пучков ионов углеродсодержащих веществ. Труды VI Международной конференции " Пленки и покрытия", Санкт-Петербург, 2001 г., С. 176-180.

3. Ю.П. Маишев, С.Л. Шевчук, Ю.А. Концевой. Исследование оптических свойств алмазоподобных пленок, полученных осаждением из пучков ионов. Труды VI Международной конференции " Пленки и покрытия", Санкт-Петербург, 2001 г., С. 181-184.

4. Ю.П. Маишев, C.JI. Шевчук. Исследование многопучкового источника ионов "Радикал-М250", предназначенного для осаждения и обработки тонких пленок. Труды VI Международной конференции " Пленки и покрытия", Санкт-Петербург, 2001 г., С. 255-260.

5. Ю.П. Маишев, C.JL Шевчук. Применение многопучкового источника ионов в ионно-лучевой технологии осаждения и травления тонких пленок. Труды XII Международного симпозиума "Тонкие пленки в электронике", Харьков, 2001 г., С. 359-362.

6. Ю.П. Маишев, Е.П. Ляшенко, С.Л. Шевчук, A.B. Кугушев. Исследование оптических и фотоэмиссионных свойств алмазоподобных пленок, полученных осаждением из пучков ионов, Труды XII Международного симпозиума "Тонкие пленки в электронике", Харьков, 2001 г., С. 166169.

7. Ю.А. Концевой, П.Б. Константинов, Ю.А. Максимов, Ю.П. Маишев, С.Л. Шевчук. Исследование свойств алмазоподобных пленок, полученных из ионных пучков, Тезисы ХХХХХ Научно-технической конференции МИРЭА, Москва, 2001 г., С. 63.

8. Ю.П. Маишев, С.Л. Шевчук, Ю.П. Терентьев, Модификация и исследование ионно-оптической системы' источника ионов "Радикал-М250". Тезисы Всероссийской научно-технической конференции "Микро- и наноэлектроника-2001", Звенигород, 2001 г., Р1-42.

9. Ю.П. Маишев, С.Л. Шевчук, В.А. Кальнов, П.А. Аверичкин. Синтез тонких пленок из пучка ионов кремнийорганических соединений. Тезисы Всероссийской научно-технической конференции "Микро- и наноэлектроника-2001", Звенигород, 2001 г., Р1-43.

10. Ю.А. Концевой, П.Б.Константинов, Ю.А.Максимов, Ю.П. Маишев, С.Л. Шевчук. Исследование свойств алмазоподобных пленок, полученных из ионных пучков. Тезисы Всероссийской научно-технической конференции "Микро- и наноэлектроника-2001", Звенигород, 2001 г., Р1-44.

Список цитируемой литературы.

1. Г.Ф. Ивановский, Ю.П. Маишев, В.В.Алексеев, В.В.Иванов. Способ избирательного удаления диэлектрических пленок. 1974, A.C. СССР, кл.НСЛ 17/00 №494999.

2. Ю.П. Маишев, В,В. Алексеев, Г.Ф. Ивановский и др., Источник ионов. 1975, A.C. СССР, кл. HOI3/4 №543305.

3. Ю.П. Маишев, Источники ионов для нанесения и травления материалов// Вакуумная техника и технология, 1992, Т.2, №4, С. 53-58.

4. J.Robertson, Pure& Appl.Chem., V.66,' №9, 1994, рр. 1789-1796.

Гарнитура Times. Формат 60V90/16. Бумага офсетная 80 г. Печать офсетная. Уч .-изд. л 1,0Усд.печ.л 1,5. Тираж 100 экз. Отпечатано с готового Оригинал-макета в ООО "Знаменка".

Введение. Общая характеристика работы.

Глава 1.

Введение.

§2. §3.

Выводы.

Глава 2.

§1. §2.

§3. Выводы.

Глава 3.

§1-§2.

§3.

Выводы.

Анализ методов осаждения и свойств тонких пленок, используемых в технологии микроэлектроники.

Ионно-лучевая обработка в технологии микроэлектроники.

Общая характеристика основных типов технологических ионных источников.

Методы осаждения тонких пленок.

Анализ свойств алмазоподобных пленок, полученных различными методами.

Влияние параметров процесса получения на свойства алмазоподобных пленок.

Исследование электрофизических параметров ионного источника с замкнутым дрейфом электронов "Радикал-М250".

Экспериментальное технологическое оборудование и методика проведения экспериментов. Исследование ионно-оптической системы источника ионов "Радикал-М250".

Нейтрализация низкоэнергетичных широких пучков ионов высокой интенсивности.

Зависимость процесса обработки от технологических параметров.

Исследование процесса нанесения тонких пленок непосредственно из пучков ионов.

Исследование процесса очистки поверхности пучками ионов инертных и химически активных веществ. Исследование зависимости распределения плотности тока пучка вдоль диаметра пучка от технологических параметров.

Модель механизма реактивного ионно-лучевого синтеза тонких пленок непосредственно из пучков ионов.

Глава 4.

§2. §3.

Выводы.

Глава 5.

§2-Выводы.

Исследование свойств тонких пленок, полученных осаждением непосредственно из пучков ионов.

Методика исследования свойств и осаждения тонких пленок из пучков ионов углеводородов и кремнийорганических соединений.

Исследование свойств тонких пленок, полученных осаждением из пучков ионов углеводородов. Исследование свойств тонких пленок, полученных осаждением из пучков ионов кремнийорганических соединений.

Анализ свойств тонких пленок, полученных осаждением из пучков ионов углеводородов и кремнийорганических соединений.

Практическое применение метода реактивного ионно-лучевого синтеза для создания структур твердотельной электроники.

Формирование просветляющих покрытий элементов солнечных батарей. Комфорное запыление тренчей.

Настоящая диссертация посвящена проблеме развития метода реактивного ионно-лучевого синтеза (РИЛС) тонких пленок непосредственно из широких низкоэнергетичных пучков ионов высокой интенсивности, формируемых ионным источником (ИИ) с замкнутым дрейфом электронов.

Актуальность работы обусловлена совершенствованием технологии нанесения тонких пленок с заданными свойствами для твердотельной электроники, а также высоким уровнем современных требований к функциональным тонкопленочным слоям, используемым в микро- и наноэлектронике.

В микроэлектронике ионно-лучевая обработка (ИЛО) нашла применение в начале 70-х годов, когда был освоен метод ионно-лучевого травления (ИЛТ) материалов пучками ионов аргона. Дальнейшее развитие ИЛО было связано с разработкой методов реактивного ионно-лучевого травления (РИЛТ) и осаждения тонких пленок распылением материала мишени пучками ионов1.

Метод реактивного ионно-лучевого синтеза тонких пленок непосредственно из пучков ионов химически активных веществ, исследованию которого посвящена данная работа, представляется одним из перспективных методов нанесения функциональных слоев, используемых при создании структур твердотельной электроники, в связи с рядом принципиальных достоинств по отношению к существующим методам получения тонких пленок в вакууме.

Недостатки наиболее распространенных методов (распыление или испарение материала мишени, плазмостимулированные методы) связаны с ограниченными возможностями управления энергией осаждаемых частиц, переносом вещества к подложке по закону "косинуса" и трудностями контроля количества осаждаемого вещества.

Для управления электрофизическими, оптическими и механическими свойствами формируемых слоев необходимо изменять энергию, величину, состав и направленность потока осаждаемых частиц. Такими возможностями обладает метод РИЛС, отличительными особенностями которого являются:

• ускорение ионов до требуемой энергии и формирование пучка осуществляются в ионно-оптической системе источника ионов, при этом энергия ионов определяется лишь ускоряющим напряжением источника и может составлять десятки или сотни эВ, что позволяет синтезировать тонкие пленки, управление свойствами которых осуществляется изменением энергии ионов пучка;

• пространственная направленность при условии малой расходимости ионного пучка позволяет проводить процессы травления и нанесения пленок на структуры сложного профиля, что важно, например, при создании ультрабольших интегральных схем с многоуровневой металлизацией;

• доля ионной компоненты в потоке осаждаемого вещества достигает 100 %, что позволяет осуществлять строго дозированный перенос вещества к подложке посредством контроля в процессе осаждения плотности тока ионов пучка.

Развитие метода РИЛС требует проведения исследований и разработки ионных источников производственного назначения и ионно-лучевых систем для нанесения и травления тонкопленочных покрытий, используемых при создании структур твердотельной электроники.

Современные тенденции развития микро- и наноэлектроники выдвигают ряд требований к ИИ, используемым в технологических целях: возможность независимого управления величиной плотности потоков частиц j и их энергии Е в широком диапазоне (J до нескольких мА/см2, Е до 1000 эВ); высокая однородность ионных пучков на большой площади; широкая номенклатура рабочих веществ и возможность длительной работы с химически активными газами; низкие давления в рабочей камере; простота конструкции и надежность в эксплуатации.

Наиболее полно этим требованиям удовлетворяют ИИ, принцип действия которых основан на ионизации газо-, парообразного вещества в условиях замкнутого дрейфа электронов в скрещенных электрическом и магнитном полях, реализованный в ИИ семейства "Радикал"2. Ионные источники "Радикал" достаточно хорошо зарекомендовали себя в технологических операциях ИЛТ и РИЛТ3. Перспективность их использования в методе РИЛС для осаждения тонких пленок непосредственно из пучков ионов обуславливает необходимость оптимизации ионно-оптической системы источника ионов с целью установления соответствия параметров ионных пучков требованиям, предъявляемым к процессам формирования тонкопленочных покрытий в технологии микро- и наноэлектроники.

Таким образом, цель диссертационной работы заключается в исследовании метода реактивного ионно-лучевого синтеза тонких пленок непосредственно из пучков ионов и свойств осажденных тонкопленочных покрытий, используемых в качестве функциональных слоев твердотельной электроники.

Конкретная цель работы — разработка процесса осаждения тонких пленок с заданными свойствами непосредственно из широких низкоэнергетичных пучков ионов высокой интенсивности, формируемых ионным источником с замкнутым дрейфом электронов, и управление свойствами осаждаемых тонких пленок посредством изменения параметров ионных пучков в процессе осаждения.

При этом решались следующие задачи: 1 .Исследование электрофизических параметров ионного источника "Радикал-М250":

• управление распределением ионов пучка по энергиям;

• оптимизация ионно-оптической системы источника;

• токовая нейтрализация низкоэнергетичных широких пучков ионов высокой интенсивности.

2.Исследование влияния технологических параметров на процесс осаждения тонких пленок:

• исследование зависимости скорости осаждения тонких пленок и травления обрабатываемой поверхности от плотности тока и энергии ионов пучка;

• исследование зависимости равномерности обработки от электрофизических параметров ионных пучков и конструктивных особенностей ИИ.

3.Разработка технологии осаждения тонких пленок из пучков ионов углеводородов и кремнийорганических веществ и исследование свойств полученных покрытий.

4.Установление взаимосвязи между свойствами пленок, составом исходных веществ, параметрами ионных пучков и технологических режимов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Исследован процесс реактивного ионно-лучевого синтеза композитных тонких пленок непосредственно из широких низкоэнергетичных пучков ионов высокой интенсивности. Разработана методика управления свойствами тонких функциональных слоев при создании структур твердотельной электроники посредством независимого изменения энергии ионов пучка, интенсивности, направленности и состава пучков ионов.

2. Исследовано влияние параметров низкоэнергетичных широких пучков ионов высокой интенсивности на оптические свойства алмазоподобных (АЛЛ) и кремнийсодержащих углеродных пленок, полученных осаждением непосредственно из пучков ионов. Установлена зависимость оптической ширины запрещенной зоны, показателя поглощения и показателя преломления тонкопленочных слоев от энергии и интенсивности ионов пучка.

3. Разработана феноменологическая модель процесса реактивного ионно-лучевого синтеза тонких пленок, дающая объяснение механизму осаждения непосредственно из широких низкоэнергетичных пучков ионов высокой интенсивности на основе представления об основных компонентах ионно-пучковой плазмы и физических явлениях на обрабатываемой поверхности.

4. Установлена линейная зависимость скорости осаждения тонких пленок непосредственно из пучков ионов от плотности ионного тока, указывающая на независимость процесса осаждения от нейтральной составляющей потока осаждаемого вещества, что позволяет осуществлять точный контроль процесса роста пленки, основываясь на измерении плотности тока пучка непосредственно в процессе осаждения.

5. Проведено исследование изменения параметров ионных пучков, формируемых ИИ с многоячеистой ионно-оптической системой (ИОС), при модификации ИОС посредством изменения взаимного расположения электродов. Установлено, что механизмом, определяющим энергетические параметры и интенсивность ионных пучков, является изменение зоны эффективной ионизации вещества в ускоряющем зазоре источника. Развит метод управления электрофизическими параметрами ионных пучков посредством изменения геометрии ячейки ионно-оптической системы источника, позволяющий осуществлять формирование ионных пучков с заданными значениями средней энергии и интенсивности ионов пучка.

6. Предложен и развит метод управления распределением плотности тока пучка вдоль диаметра пучка посредством изменения напряженности магнитного поля в ячейке, способа подачи и интенсивности потока газа в источник. Показано, что распределение плотности тока пучка вдоль диаметра пучка зависит от состава рабочего вещества вследствие справедливости фундаментального соотношения для молекулярного течения газа в пространстве между электродами ИИ.

7. Экспериментально установлено, что распределение ионов по энергиям в пучке не является моноэнергетичным. Показано влияние геометрии ИОС, режимов обработки, состава рабочего вещества на формирование функции распределения ионов по энергиям в пучке.

Практическая значимость работы.

Проведена оптимизация ионно-оптической системы источника ионов "Радикал-М250" по критериям: распределение ионов по энергии в пучке, интенсивность пучка ионов, соотношение тока пучка и тока разряда.

Разработан многопучковый ионный источник, формирующий ионный пучок со средней энергией ионов в пучке до 500 эВ, плотностью тока пучка л до 2 мА/см , неравномерностью плотности тока не более ±(2,5-гЗ) % на диаметре 150 мм. Это позволяет в условиях производства устройств твердотельной электроники проводить с высокой однородностью операции очистки поверхности, прецизионного травления структур и нанесения тонких пленок на неподвижные пластины в оборудовании кластерного типа.

Осуществлена токовая компенсация и перекомпенсация тока пучка ионов на обрабатываемый объект на 100% в процессе осаждения тонких диэлектрических пленок. Полученный результат обуславливает возможность формирования бездефектных тонкопленочных диэлектрических слоев посредством эффективной нейтрализации положительного потенциала на поверхности диэлектрика, возникающего в процессе осаждения тонких диэлектрических пленок из пучков заряженных частиц.

Разработана технология осаждения алмазоподобных пленок из пучков ионов углеводородов (циклогексан, ацетон, пропанол) и композитных тонкопленочных покрытий (типа SiCOH, SiCNH) из пучков ионов кремнийорганических соединений (гексаметилдисилазан (ГМДС), винилтриметоксисилан (ВТОМС)), предназначенных для формирования функциональных слоев твердотельных устройств.

Разработана практическая методика управления параметрами ионного пучка с целью нанесения покрытия с заданными свойствами: изменение энергии и интенсивности ионов пучка углеводородов позволяет формировать алмазоподобные пленки, характеризующиеся оптической шириной запрещенной зоны £^=0,84-1,5 эВ и показателем преломления «=2,24-2,45, а также кремнийсодержащие углеродные композиты с соответствующими параметрами £^=1,8-7-2,35 эВ, «=1,754-2,4.

Полученные тонкие пленки использовались в ГУЛ НЛП "Пульсар" при проведении НИР "Разработка технологии изготовления солнечных элементов космического назначения с улучшенными параметрами". В процессе совместных исследований показана возможность применения полученных тонких пленок в качестве просветляющих покрытий элементов солнечных батарей без потерь чувствительности в коротковолновой области спектра, а также возможность создания двухслойных просветляющих покрытий в едином технологическом цикле, необходимых для расширения спектрального диапазона просветления элементов. Нанесение пленки на тыльную сторону элемента солнечной батареи повысило ампер-ваттную чувствительность в диапазоне 0,44-1,0 мкм до 60 %.

В ходе совместной работы с заводом "Микрон" проведено комфорное запыление канавок с аспектным отношением А=3. Полученный результат обуславливает принципиальную возможность применения метода РИЛС при формировании барьерных слоев для многоуровневой металлизации ультраболыпих интегральных схем (УБИС) и планаризации поверхности в условиях технологических систем кластерного типа в рамках технологии "0,35 мкм".

Основные результаты, полученные в диссертационной работе:

1. Разработан метод реактивного ионно-лучевого синтеза композитных тонких пленок непосредственно из широких низкоэнергетичных пучков ионов высокой интенсивности, который позволяет управлять свойствами тонкопленочных функциональных слоев, применяемых при создании устройств твердотельной электроники, посредством изменения энергии ионов пучка, интенсивности, направленности и состава пучков ионов химически активных веществ.

2. Установлена зависимость от энергии ионов пучка оптической ширины запрещенной зоны алмазоподобных и кремнийсодержащих углеродных пленок. При этом увеличение энергии в диапазоне 150+500 эВ и интенсивности ионов пучка приводит к снижению оптической ширины запрещенной зоны алмазоподобных пленок от 1,5 до 0,8 эВ. Аналогичное изменение энергии и интенсивности ионного пучка при осаждении карбонитрида кремния приводит к снижению Eg от 2,4 до 1,8 эВ. В случае осаждения оксикарбида кремния повышение мощности, подводимой в разряд, приводит к увеличению Eg от 2,1 до 2,3 эВ.

3. Установлена зависимость от энергии ионов пучка показателя преломления кремнийсодержащих углеродных пленок. При этом увеличение энергии в диапазоне 150+500 эВ и интенсивности ионов пучка при осаждении карбонитрида кремния приводит к снижению п от 2,1 до 1,8 эВ. В случае осаждения оксикарбида кремния повышение мощности, подводимой в разряд, приводит к увеличению п от 1,8 до 2,4 эВ. Вариация показателя преломления связана с изменением количественного соотношения фазовых компонент, что указывает на более чувствительную структуру композитных пленок к изменению параметров режима осаждения.

4. Предложен и развит метод управления электрофизическими параметрами пучков ионов посредством модификации ионно-оптической системы многоячеистого источника ионов изменением положения штырьевого электрода. Установлено, что средняя энергия и интенсивность пучков ионов, формируемых ионным источником с многоячеистой оптической системой, зависят от положения зоны эффективной ионизации рабочего вещества в ячейке ионно-оптической системы. Показана возможность формирования ионных пучков с заданным значением средней энергии ионов пучка в диапазоне 150+500 эВ и интенсивностью до 2 мА/см .

5. Предложен и развит метод управления распределением плотности тока пучка вдоль диаметра пучка посредством изменения напряженности магнитного поля в ячейке, способа подачи и интенсивности потока газа в источник. Показана возможность формирования ионных пучков, имеющих заданную кривизну профиля распределения плотности тока пучка вдоль диаметра ионного источника, определяемую электрофизическими параметрами ионного пучка, с неравномерностью плотности тока пучка не более ±2,5+3% на диаметре 150 мм, что позволяет осуществлять обработку неподвижных пластин с высокой однородностью.

6. Показана возможность компенсации тока широкого низкоэнергетичного пучка ионов высокой интенсивности в процессе осаждения диэлектрических тонких пленок с целью нейтрализации положительного заряда на поверхности диэлектрика посредством инжекции медленных электронов в ионный пучок.

7. Оптимизирована ионно-оптическая система источника ионов семейства "Радикал" для проведения процессов осаждения тонкопленочных функциональных слоев непосредственно из пучков ионов химически активных веществ в соответствии с требованиями, предъявляемыми в технологии твердотельной электроники к параметрам ионных пучков и технологических режимов.

8. Разработан технологический процесс осаждения алмазоподобных пленок из пучков ионов углеводородов (циклогексан, ацетон, пропанол) и композитных тонкопленочных покрытий (типа SiCOH, SiCNH) из пучков ионов кремнийоргани'ческих соединений (гексаметилдисилазан, винилтриметоксисилан). Оптимизированы свойства тонких пленок используемых в качестве просветляющих покрытий элементов солнечных батарей без потери чувствительности в коротковолновой области спектра, а также, для получения двухслойных просветляющих покрытий в едином технологическом цикле, необходимых для расширения спектрального диапазона просветления элементов. Нанесение пленки на тыльную сторону элемента солнечной батареи повысило ампер-ваттную чувствительность в диапазоне 0,4+1,0 мкм до 60 %.

9. Разработана технология комфорного запыления канавок осаждением покрытия непосредственно из пучков ионов. Полученный результат обуславливает принципиальную возможность формирования барьерных слоев для многоуровневой металлизации ультрабольших интегральных схем и планаризации поверхности в кластерных технологических системах в рамках технологии "0,35 мкм".

Заключение.

1. Ю.П. Маишев. Справочник. Инженерный журнал №6, 1999.

2. H.R. Kaufman, P.D. Reader, Experimental Performance of Ion Rockets Employing Electron-Bombardment Ion Sources, ARS Electrostatic Conference, Monterey, Calif., Nov. 3-4, 1960.

3. Y.Rao, M. Li, B. Qi, F.Li, Rev.Sci.Instrum. V.67, №3, 1996, pp. 1009-1011.

4. Y.C.Feng, D.W. You, Y.Z. Kuang, Rev.Sci.Instrum. V.65, №4, 1994, pp. 1304-1306.

5. H.R. Kaufman, R.S. Robinson, W.E. Hughes. Characteristics, capabilities and applications of broad-beam sources. CSC, 1998, p. 38.

6. W.C.Kim, K.H. Chung, B.H. Coi, Rev.Sci.Instrum., V.65, №4, 1994, pp. 1356-1358.

7. H.R. Kaufman et.al. Char.Cap. and Appl. of Broad-Beam Sources, CSC, Alexandria, Va., 1987.

8. И.И. Аксенов, И.А. Белоус, В.Г. Падалка, В.М. Хорошкин, Sov.J.Plasma Phys.,№4, 1978, с. 428.

9. S.Anders, A.Anders, I.G.Brown, Rev.Sci.Instrum. V.65, №4, 1994, pp. 1253-1258.

10. I.G. Brown, S. Anders, M.R. Dickinson, P.B. Fojas, Rev.Sci.Instrum. V.65, №4,1994, pp. 1260-1261.

11. A.A. Goncharov, I.M. Protsenko, A.N. Dobrovolsky, Rev.Sci.Instrum. V.67, №3,1996, pp. 1073-1075.

12. E. Oks, G. Yuskov, A. Nikolaev, Rev.Sci.Instrum. V.67, №4, 1996, pp. 1213-1215.

13. S.Anders, A.Anders, I.G.Brown, R.A. Mac Gill, M.R. Dickinson, Rev.Sci.Instrum. V.65, №4, 1994, pp. 1319-1321.

14. P. Хьюз, Р.Андерсон. Лазерные ионные источники // "Физика и технология источников ионов", п/р Я.Брауна, М.: Мир, 1998, с. 382.

15. R.H. Hughes, R. J. Anderson, С.К. Manka, M.R. Carruth, L.G.Gray, J.Appl. Phys. V.51, 1980, p. 4088.

16. Y.Ping, Z.Sixing, W.Baowen, Rev.Sci.Instrum. V.65, №4, 1994, pp. 1275-1277.

17. H. Haseroth, H. Kugler, K. Langbein et all, Rev.Sci.Instrum. V.69, №2, 1998, pp.1051-1053.

18. Л.Г. Бакуева, В.И. Ильин, С.Ф. Мусихин, Л.В. Шаронова, ФТП, Т.27, вып. 11/12, 1993, с. 1868-1870.

19. R. Harkewicz, J. Stacy, J. Greene, R.C. Prado, Rev.Sci.Instrum. V.65, №4, 1994, pp. 1104-1106.

20. N. Sakudo, Rev.Sci.Instrum. V.69, 1998, p. 825.23 .L. Wartsy, С. Schwebel, J. Aubert, Rev.Sci.Instrum. V.67,1996, p. 895.

21. J. Asmussen, M. Dahimene, J.Vac.Sci.Technol. В V.5, 1987, p. 328.

22. V. Pichot, A. Durandet, Rev.Sci.Instrum. V.59, 1988, p. 1072.

23. A. Farchi, L.Wartski, F. Boukari, V. Roy, Ph.Coste, J. Aubert, Rev.Sci.Instrum. V.65, 1994, p. 1104. ------

24. G. Neumann, H.C.Scheer, Rev.Sci.Instrum. V.63, №4, 1992, pp. 2403-2405.

25. T. Taylor, Rev.Sci.Instrum. V.63, №4, 1992, pp. 2507-2512.

26. N.A. Morrison, S.E.Rodil, A.C.Ferrari, J.Robertson, W.I. Milne, Thin Solid Films V.337, 1999, pp. 71-73.

27. M. Wakatsuchi, S. Ishii, Y.Kato, M.Sunagava, F.Tani, Proc. IEEE, №1, 1996, p. 800.3 l.H. Сакудо. СВЧ ионные источники // "Физика и технология источников ионов", п/р Я.Брауна, М.: Мир, 1998, с. 248.

28. Y. Gotoh, Y. Fujimori, Н. Kubo, Н. Tsuji, J. Ishikawa, Rev.Sci.Instr. V.69, Pt.2,1998, pp. 887-889.

29. J. Ishikawa, Rev.Sci.Instrum. V.67, 1996, pp. 1410.

30. K. Ленг. Источники .отрицательных ионов // Физика и технология источников ионов", п/р Я.Брауна, М.: Мир, 1998, с. 382.

31. Y. Mori, Rev.Sci.Instrum. V.63, №4, 1992, pp. 2357-2362.

32. G.D. Alton, M.T. Johnson, Nucl.Instr.Methods A V.328, 1993, pp. 154.

33. M. Tanaka, K. Kobayashi, K. Miyake et al., Proceedings of the 5th Symposium on Beam Ingineering of Advanced Material Syntheses (Japanese), edited by J.Ishikawa (Beam Engineering Research Society of Japan, Kyoto, 1994), p. 73.

34. H.Tsuji, J.Ishikawa, T.Tomita, T.Yoshihara, Y.Gotoh, Rev.Sci.Instrum. V.69, №2, 1998, pp. 884-886.

35. S. Aisenberg, R. Chabot, J. Appl. Phys., V.42, 1971, pp. 2953-2958.

36. S. Aisenberg, US Patent № 3961103, June 1, 1976.

37. L. Holland, S.M. Ojha, Thin Sold Films, V.38, L17, 1976.

38. A. Gril, B.S. Meyerson, V.V. Patel, IBM J.Res.Develop. V.34, №6, 1990, pp. 849-857.

39. М.Ш. Абдулвагабов, Ю.М. Байков, H.C. Жданович, А.И. Косарев, В.Ф. Цветков, ФТП, Т.25, вып.1, 1991, с. 77-81.

40. F.L. Freire.Jr., D.F. Franceschini, С.А. Achete, Phys.Stat.Sol. В V.192, 1995, pp. 493-503.

41. KJ. Clay, S.P. Speakman, G.A.J. Amaratunga, S.R.P. Silva, J.Appl.Phys. V.79,1996, p. 9.

42. И. Коньков, И.Н. Капитонов, И.Н. Трапезникова, Е.И. Теруков, Письма в ЖТФ, Т.23, № 1, 1997, с. 3-8.

43. И. Коньков, И.Н. Трапезникова, Е.И. Теруков, ФТП, Т.28, вып.8, 1994, с. 1406-1410.

44. Н. Клюй, Письма в ЖТФ, Т.24, № 10, 1998, с. 87-93.

45. S.1. Sung, X.J. Guo, К.Р. Xuang, F.R. Chen, H.C. Shin, Thin Solid Films, V.315, 1998, pp. 345-350.

46. А. von Keudell, Т. Schwartz-Selinger, W. Jacob, Thin Solid Films V.308-309, 1997, pp. 195-198.

47. W. Scharff, K. Hammer, O. Stenzel et al., Thin Solid Films V.171, 1989, pp. 157-169.

48. M. Kawarada, K. Mar, A. Kiraka, Jpn.J.Appl.Phis. V.26, 1987, pp. L1032-L1034.

49. F. Gaspari, R.V. Kruzelesky, P.K. Lim, L.S. Sidhu, S. Zukotynski, J.Appl.Phys. V.79, №5, 1996, pp. 2684-2688.

50. А.Ф. Белянин, А.П. Семенов, И.А. Семенова. Труды Международной конференции "Алмазы в технике и электронике", Москва, Полярон, 1998, с. 158-167.

51. В.Х. Кудояров, В.Л.Аверьянов, А.В.Чернышев, М.Б. Цолов, ФТП, Т.29, вып.9, 1995, с. 1662-1673.

52. L. Nobili, P.L. Cavallotti, G. Coccia Lecis, G. De Ponti, C. Lenardi, Thin Solid Films V.317, 1998, pp. 359-362.

53. A.A. Данченко, В.А.Лигачев, А.И.Попов, ФТП, Т.28, вып.12, 1993, с. 1233-1239.

54. В.А. Лигачев, А.И.Попов, С.Р. Стукач, ФТП, Т.28, вып.12, 1994, с. 2145-2155.

55. S. Hirono, S. Umemura, Y. Andoh, Т. Hayashi, R. Kaneko, IEEE Tranc. Mag. V.34, №4, 1998, p. 1729.

56. D.R. McKenzie, D. Muller, B.A. Pailthorpe et al., Diamond and Related Materials, V.l, 1991, pp. 51-59.

57. P.J. Fallon, V.S. Veerasamy, C.A. Davis, J. Robertson, G.A.J. Amaratunga, W.I. Milne, J. Koskinen, Phys.Rev. B, V.48, № 7, 1993, pp. 4777-4782.

58. Shi Xu, B.K.Tay, H.S.Tan, Li Zhong, Y.Q.Tu, S.P.P.Silva, W.I.Milne, J.Appl.Phys. V.79, №9, 1996, pp. 7234-7241.

59. Yusuke Taki, Osamu Takai, Thin Solid Films, V.316, 1998, pp. 45-50.

60. S.R. Kasi, H. Kang, J.W. Rabalais, J.Chem.Phys. V.88, 1988, p. 5914.

61. J. Kulik, G.D. Lempert, E. Grossman, D. Marton, J.W. Rabalais, Y. Lifshits, Phys.Rev.B V.52, №22, 1995, pp. 15812-15822.

62. L.Yu. Khriachtchev, M. Rasanen, R. Lappalainen, J.Appl.Phys. V.82, №1, 1997, pp. 413-420.

63. J. Robertson, Pure&Appl.Chem, V.66, №9, 1994, pp. 1789-1796.

64. J. Angus, F. Jansen,J.Vac.Sci.Tech. A., №6, 1988, p. 1778.

65. D.L. Pappas, K.L. Saenger, J. Bruley, W.Krakow, J.J.Cuomo, T. Gu, R.W. Coilins, J.Appl.Phys. V.71, 1992, p. 5675.

66. H. Pan, M. Pruski, B.C. Gerstein, F.Li, J.S. Lannin, Phys.Rev. В V.44, 1991, p. 6741.

67. Y. Lifshitz, S.R. Kasi, J.W. Rabalais, Phys. Rev. Lett. V.68, 1989, p. 620.

68. Y. Lifshitz, G.D. Lempert, E. Grosman, Pys. Rev. Lett. V.72, 1994, p. 2753.

69. Koponen, M. Hakovirta, R. Lappalainen, J.Appl.Phys. V.78, 1995, p. 5837.

70. C.A. Davis, Thin Solid Films V.226, 1991, p. 30.

71. R. Berman, F. Simon, Z.Electrochem., №59, 1955, p. 338.

72. L. Ponsonet, C. Donnet, K. Varlot, J.M. Martin, A. Gril, V. Patel, Thin Solid Films V.319, 1998, pp. 97-100.

73. Ch. Lioutas, N. Vouroutzis, S. Logothetidis, H. Lefakis, Thin Solid Films V.319, 1998, pp. 144-147.

74. S. Logothetidis, C. Charitidis, Thin Solid Film V.353, 1999, pp. 208-213.

75. L.Yu. Khriachtchev, M. Rasanen, R. Lappalainen, Thin Solid Films, V.325, 1998, pp. 192-197.

76. H. Hofsass, H. Feldermann, R. Merk, M. Sebastian, C. Ronning, Appl.Phys. A V.66, 1998, pp. 153-181.

77. Y. Lifshitz, S.R. Kasi, J.W. Rabaliis, Phys.Rev.Lett. V.62, 1989, p. 1290.

78. J. Robertson, Surf.Coat.Technol. V.50, 1992, p. 185.

79. B.K. Tay, X. Shi, L.K. Cheah, D.I. Flynn, Thin Solid Films V. 308-309,1997, pp. 199-203.

80. S. Anders, J.W. Ager III, G.M. Pharr, T.Y. Tsui, I.G. Brown, Thin Solid Films V. 308-309, 1997, pp. 186-190.

81. A. Reyes-Mena, J. Gonzalez-Hernandez, R. Asomosa, B.S. Chao, J.Vac.Sci.Technol.A V.8, №3, 1990, pp. 1509-1513.

82. A.C. Сигов, В.И. Ткачев, В.И. Свитов, Ю.А. Концевой, Труды международной конференции "Алмазы в технике и электронике", Москва, 1996, с. 130-135.

83. В.В. Слепцов, В.М. Елинсон, Г.Ф. Ивановский и др., Ваккумная техника и технология, Т.2, №4, 1992, с. 69-72.

84. S.L. Sung, X.G. Guo, К.Р. Xuang, F.R. Chen, H.C. Shih, Thin Solid Films V.315, 1998, pp. 345-350.

85. J. Seth, S.V. Babu, J.Appl.Phys. V.73, №5, 1993, pp. 2496-2504.

86. X. Shi, H. Fu, J.R.Shi, L.K. Cheah, B.K. Tay, P. Hui, J.Phys.: Condens.Metter V. 10, 1998, pp. 9293-9302.

87. J. Robertson, C.A. Davis. Diamond Relat. Mater. №4, 1995, p. 441.

88. L.K. Cheah, X. Shi, J.R. Shi, E.J. Liu, S.R.P. Silva, J.Non-Cryst.Sol. V.242,1998, pp. 40-48.

89. Y.L. Bai, E.Y. Jiang, Thin Solid Films V.353, 1999, pp. 157-165.

90. J.H. Moon et al, J.Vac.Sci.Technol. В V.17, №1, 1999, p. 241.

91. B.Racine, M.Benlahsen, K.Zellama et.al., Appl.Phys.Lett., V.73, №22, 1998, p.3226-3229.

92. M.Weiler, S.Sattel, K.Jung, H.Ehrhardt, V.S.Veerasamy, J.Robertson, Appl.Phys.Lett., V.64, 1994, p.2797.

93. Н.И. Ионов, ЖТФ, T.34, вып.5, 1964, с. 769-788.

94. Ю.П. Маишев. Вакуумная техника и технология, Т.2, №4, 1992, с. 53-58.

95. К.А. Валеев, JI.B. Беликов, Ю.П. Маишев. Прецизионное селективное травление пленок Si02 и Si3N4 пучками ионов химически активныхгазов. Труды Физико-технологического института РАН, Т. 15, 1999, с. 3-17.

96. Плешивцев Н.В., Бажин А.И., Физика воздействия ионных пучков на материалы, М.: Вузовская книга, 1998, с. 392.

97. Ивановский Г.Ф., Петров В.И., Ионно-плазменная обработка материалов, М.: Радио и связь, 1986, с. 232.

98. Техническое описание ЛЭМ-2М (см. Резвий P.P., Эллипсометрия в микроэлектронике. М.: Радио и связь, 1985).

99. V.V. Khvostov, М.В. Guseva et al.// Surface Sci.Lett., V.169, №1, 1986, pp. 1253-1258.

100. P. Аззам, H. Батара, Эллипсометрия и поляризованный свет. Пер. с англ. под ред. А.В. Ргианова. М.: Мир, 1981, с. 583.

101. В. Dishler, Proc. Eur. Mater. Res. Meet. V.17, 1987, p. 189.

102. G. Socrates. Infrared characteristic group frequencies, Willey, New York, 1994, p. 9.

103. B.A. Плискин, С.Ж. Занин // Толщина и химический состав пленки// "Технология тонких пленок", Справочник, М., "Советское радио", Т.2, 1977, с. 176.

104. K.L. Enisherlova, Y.A. Kontsevoi, Е.А. Mitrofanov, Y.P. Maishev, Diamond-like carbon and SiC films obtained by the industrial system equipped by the source with cold cathode // Spring Meeting Materials Research Society. San Francisco, 1995, p. 188.

105. V. Chu, N. Barradas, J.C. Soares, J.P.Conde, J. Jarego, P. Brogueira, J. Rogriguez, J.Appl.Phys., V.78, №5, 1995, p. 3164.

106. R.A.C.M. van Swaaij, A.J.M. Berntsen, W.G.J.H.M. va Sark, H. Herremans, J. Bezemer, W.F. van der Weg, J.Appl.Phys., V.76, №1,1994, p. 251.

107. S.H. Lee, D.C.Lee, Thin Solid Films, 325, 1998, pp. 83-86.

108. J. Niemann, W. Bauhofer, Thin Solid Films, V.352, 1999, pp. 249-258.

109. F. Fujii, M.Yoshimoto, T. Fuyuki, H.Matsuami, JpJ.Appl.Phys. Pt.l, V.36, 1997, p. 289.

110. M.T. Kim, J. Lee, Thin Solid Films, V.303, 1997, p. 173.

111. S.F. Durrat, R.T. Marcal, S.G. Castro, R.C.G. Vinhas, M.A. Bica de Moraes, J.H. Nicola, Thin Solid Films, V.259, 1995, p. 139.

112. A. Grill, V. Patel, J.Appl.Phys., V.85, №6, 1999, pp. 3314-3318.

113. W.J. Wu, M.H. Hon, Thin Solid Films, V.345, 1999, pp. 200-207.

114. J.P. Conde, V.Chu, M.F. da Silva et al, J.Appl.Phys. V.6, №6, 1999, pp. 3327-3338.

115. T. Fujii, M. Hiramatsu, M. Nawata, Thin Solid Films, V.343-344, 1999, pp. 457-460.

116. A. Tabata, Y.Kuno, T. Suzuoki, Y. Mizutani, J.Non-Cryst.Solids, V. 164-166, 1993, p.1043.

117. F.H.C. Goh, Ph.D. thesis, University of Arkansas, 1992, p. 151.

118. D.R. McKenzie, D.A. Muller, E. Kravtchinskaia, D. Segal, D.J.H. Cockayne, G. Amaratunga, R. Silva, Thin Solid Films, V.206, 1991, p. 198.

119. S. Scaglione, G. Emiliani, J.Vac.Sci.Technol.A, V.4, 1989, p. 2303.

120. J. Robertson, Philosoph. Mag. B, V.66, №2, 1992, pp. 199-209.

121. J. Robertson, Diamond Rel.Mat., V.4, 1995, p.297.

122. Н.И. Файнер, Ю.М. Румянцев, M.JI. Косинова, Е.А. Максимовский. Нанокристаллические функциональные материалы на основе пленок карбонитрида кремния. Сборник докладов 12-ого Международного симпозиума "Тонкие пленки в электронйке", 2001, с. 242-246.

123. В процессе проведения совместных исследований были получены следующие результаты:

124. Для элементов солнечных батарей, имеющих чувствительность к свету как на лицевой, так и на тыльной стороне, нанесение АПП на тыльнуюсторону на 10% повысило спектральную чувствительность в диапазоне 600800 нм;

125. В дальнейшем предполагается проведение новых исследований на основе диссертации C.JI. Шевчука и внедрение полученных результатов при проведении ОКР и организации производства солнечных элементов с улучшенными параметрами.

126. Начальник отделения, к.т.н.

127. Лауреат Государственной премии РФ / А.С. Скрылев

128. Главный научный сотрудник, д.т.н. Лауреат Ленинской премии ' Ю.А. Концевой