автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.11, диссертация на тему:Полифункциональные тонкие пленки неметаллических соединений тантала

На правах рукописи

Чистоедова Инна Анатольевна

>

полифункциональные тонкие пленки

неметаллических соединений тантала

05.17.11 - Технолога* силикатных и тугоплавких неметаллических

материалов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск -2005

Работа выполнена на кафедре физической электроники Томского университета систем управления и радиоэлектроники.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Смирнов Серафим Всеволодович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Козик Владимир Васильевич

кандидат технических наук Гынгазов Сергей Анатольевич

Ведущая Институт физики прочности и

организация: материаловедения СО РАН, г. Томск

Защита состоится «/У»СПШиЛ' 2005 г. в диссертационного совета Д.211.269.08 при Томском университете по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 43.

часов на заседании политехническом

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Томского политехнического университета.

Автореферат разослан « /¿>» 2005 года.

Ученый секретарь диссертационного совета,

к.т.н. / / Петровская Т.С.

43 2>2%

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Неметаллические соединения тугоплавких металлов имеют высокую механическую прочность, высокую химическую прочность и очень стабильные тепловые, электрические, оптические и другие свойства. Тонкопленочная технология позволяет существенно расширить возможности использования тугоплавких металлов и их неметаллических соединений во всех областях промышленного производства. В то же время современные методы получения тонких пленок являются не только инструментом для их нанесения, но и методом, который позволяет формировать состав, структуру и свойства пленок, придавая им тем самым свойства, качественно отличающиеся от свойств исходного материала. В результате создается возможность целенаправленного формирования свойств пленок и придания им статуса полифункциональности. Характерной особенностью тонкопленочных структур на основе неметаллических соединений тугоплавких металлов является их многофазность и неопределенность состава. Однако до настоящего времени нет четких представлений о влиянии условий получения тонких пленок на их состав, структуру и свойства.

В данной работе приводятся результаты исследований ионно-плазменных процессов получения тонких пленок неметаллических соединений тантала типа оксидов, нитридов и карбидов, а также двойной системы Та+Та205 и тройных систем типа Та+Та205 иТа+Та205+С. Данные системы выбраны исходя из их перспективности для многих областей науки и техники: жаростойкие и химически стойкие покрытия, нагревательные и резистивные элементы, оптические и диэлектрические элементы, чувствительные элементы газовых сенсоров и другие.

Работа выполнена в рамках проекта МНТЦ «Координатный детектор ионизирующих излучений», договорных работ между кафедрой физической электроники ТУСУР и научно-производственной фирмой «Микран» и НИИСЭС.

Целью работы является разработка технологии и исследование структуры и свойств полифункциональных тонких пленок неметаллических соединений тантала, полученных методом ионно-плазменного распыления на подложки из керамических и полупроводниковых материалов для изделий электронной техники бытового и специального назначения.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

1. Разработать основные операции и режимы получения тонких пленок неметаллических соединений тантала заданного состава и структуры.

2. Исследовать структуру и состав тонких пленок с целью оптимизации как технологии их получения, так и основных свойств, определяющих их

полифункциональность.

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С.Петербург

жфк

3. Разработать методы модификации тонких пленок, позволяющие как стабилизировать химический и фазовый состав, так и направленно изменять их характеристики.

4. Исследовать возможности применения полученных тонких пленок в качестве защитных, антиотражающих, диэлектрических и резистивных элементов в производстве электротехнической и электронной аппаратуры.

Объекты исследования. Тонкие пленки неорганических соединений тантала: оксиды, нитриды, оксинитриды и карбиды, нанесенные методами ионно-плазменного распыления на подложки из керамики ВК-100, ситалла СТ-50-1, стекла С5-1, монокристаллического кремния и арсенида галлия. Научная новизна.

1. Установлено, что при ионно-плазменном распылении мишени тантала в смеси газов аргон+кислород на подложке формируется тонкая пленка состава: а-тантал, Р-тантал, Та203 при этом максимальный выход оксида тантала достигается при соотношении давлений кислорода и аргона порядка 0,95.

2. Установлено, что при ионно-плазменном распылении мишени тантала в смеси газов аргон+азот на подложке формируется тонкая пленка состава: Р-тантал, ТаЫ, Та2Ы при этом максимальный выход нитрида тантала достигается при соотношении давлений азота и аргона порядка 0,65.

3. Установлено, что в оксидной пленке дополнительно формируются карбидная, оксикарбидная и оксинитридная фазы тантала в виде включений размером 2 -5 мкм, занимающих на поверхности пленки площадь 5-10 %, что позволяет управлять электропроводностью тонкой пленки.

Показано влияние остаточной атмосферы вакуумной камеры и адсорбированных на поверхности пленки и подложки газов на химический состав полученных тонкопленочных покрытий и установлено, что неконтролируемая концентрация кислорода, азота и углерода может достигать 20 - 30 ат. %.

4. Установлено, что при ионно-плазменном, фотонном и лазерном воздействии в кислородосодержащей атмосфере в тонких пленках происходит увеличение содержания оксидной фазы и, как следствие, ; увеличение их удельного сопротивления на 40-50 %. При изохронном отжиге в вакууме (давление 10'2 Па) при температуре 600-1000 °С удается уменьшить температурный коэффициент сопротивления пленок более

чем в два раза. Практическая ценность.

1. Разработаны технологические операции и режимы ионно-плазменного нанесения тонких полифункциональных пленок неметаллических соединений тантала с заданными оптическими и электрофизическими свойствами на подложки из стеклянных, керамических и полупроводниковых материалов.

2. Полученные результаты исследований электрофизических и оптических свойств тонких пленок расширяют возможности их применения в технологии изделий электронной техники бытового и специального назначения.

3. Результаты исследований процессов модификации позволяют стабилизировать электрические характеристики тонкопленочных танталсодержащих резисторов гибридных интегральных СВЧ-схем на керамических подложках.

Достоверность полученных результатов обеспечивается применением современных взаимодополняющих физико-химических методов исследования состава и структуры тонких пленок и сопоставлением их с результатами, полученными на тех же образцах различными организациями. Личный вклад автора.

Автором работы изготовлены экспериментальные образцы тонких пленок, проведены исследования электрофизических и оптических характеристик. Анализ и интерпретация полученных экспериментальных данных были выполнены совместно с научным руководителем.

Апробация работы. Результаты работы представлялись и докладывались на IV Международной научной конференции «Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах» (Томск, 2004); И Международной конференции «Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах» (Томск, 2000); II Всероссийской конференции «Материаловедение, технологии и экология в III тысячелетии», (Томск, 2003); VIII Всероссийской конференции «Арсенид галлия и полупроводниковые соединения группы III-V» (Томск, 2002); II Всероссийской конференции «Химия и химическая технология на рубеже тысячелетий» (Томск, 2002); на региональной научно-технической конференции «Радиотехнические устройства и системы управления» (Томск 2000, 2001); на региональных научно-практических конференциях молодых ученых и студентов «Научная сессия ТУСУР» (Томск, 2003); на региональной конференции «Научные основы развития АПК» (Томск, 2001); на региональной научно-практической конференции «10 лет ТСХИ» (Томск, 2003); на региональной научно-практической конференции «Материаловедение, технологии, экология в третьем тысячелетии, (Томск, 2003), а также на научно-практических семинарах кафедры физической электроники ТУСУР.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, включая 1 статью в центральной печати, 2 статьи в сборниках трудов, 7 тезисов докладов на международных, всероссийских и региональных конференциях. Структура и объём диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка используемой литературы (133 наименования). Материал изложен на 178 страницах, содержит 82 рисунка и 17 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности, определены цели и задачи работы, отражены основные научные результаты и практическая ценность.

Первая глава носит обзорный характер и посвящена рассмотрению современного состояния проблемы. Рассматриваются основные методы получения тонких пленок тугоплавких металлов и их неметаллических соединений. Наиболее подробно рассмотрены методы ионно-плазменного напыления тонких пленок, физико-химические процессы, протекающие при распылении и конденсации тугоплавких материалов. Описаны физико-химические свойства тантала и его соединений с кислородом, азотом и углеродом, приведены основные диаграммы состояний. Рассмотрены методы модификации структуры и состава тонких пленок с помощью электронных, ионных и лазерных воздействий. Рассмотрены основные области применения тонких пленок тугоплавких неметаллических соединений в оптике, радиоэлектронике и электротехнике.

Во второй главе дается описание применяемого экспериментального оборудования для получения тонких пленок методом ионно-плазменного распыления и модификации с помощью фотонного, лазерного, плазмохимического и ионного воздействия. В качестве основного напылительного оборудования использовались установки фирмы ЬеуЬоИ (Германия) типа 2-550 и отечественная установка типа УРМЗ.279.050. Для модификации тонких пленок использовалось отечественное оборудование: установка плазмохимии типа «Плазма - 600», установка фотонного отжига типа «Импульс-5», лазерная установка типа ЭМ-220 и другие.

Состав и структуру полученных тонких пленок исследовали с помощью ОЖЭ-спектроскопии, ВИМС, методом обратного резерфордовского рассеяния, рентгенофазного анализа, ик-спектроскопии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Электрические и оптические свойства исследовали с помощью апробированных в ТУСУР и ОАО НИИПП методик.

В третьей главе приводятся результаты исследований условий ионно-плазменного напыления тонких пленок соединений тантала. Показано, что условия получения тонких пленок тантала и его соединений ионно-плазменным распылением далеки от идеальных условий. Поэтому существует возможность загрязнения материала пленки неконтролируемыми примесями. Анализ источников загрязнений в вакуумной камере напылительной установки показывает, что имеется несколько различных источников. На рис.1 схематично представлены возможные пути и источники неконтролируемых примесей.

Химические процессы взаимодействия распыляемых атомов тантала с остаточными и адсорбированными газами могут происходить как на распыляемой мишени, так и при движении выбитого из мишени атома в вакуумной камере, а также при осаждении распыляемых атомов на подложке. Химические процессы в тонкой пленке могут происходить как за счет взаимодействия атомов конденсируемой пленки с плазмой, так и при диффузии

адсорбированных на поверхности подложки атомов и атомов из объёма подложки в пленку.

Магнетрон

Рабочий газ и примеси рабочего газа

Примеси с подложки и подложкодержател^Г распыленные электррнэд

При <еси мат

Газы остаточной атмосферы

¡риала ми пени

5

("Адсорбированные на .♦.подложке газы

■¡Диффузия атомов из подложки

Подложкодержатель

Рис. 1. Схема источников неконтролируемых примесей при ионно-плазменном напылении

Образующаяся пленка может реагировать с компонентами остаточных и адсорбированных на поверхности подложек газов: Та + Н20 Та,Оу + Н2; Та + СО -»Та,Су + 02; Та + С02 Та„Су + 02; Та + С02 — ТажОу + СО; Та + СпН2и+2 ТахС, + Н2; Та + 02 -* Та,Ог При этом могут образоваться как оксиды, так и карбиды тантала.

Из результатов рентгенофазового анализа тонких пленок тантала, полученных методом ионно-плазменного распыления, следует, что пленки состоят из нескольких фаз. Известно, что при скорости конденсации от 0,05 нм/с в пленке присутствуют фазы с гранецентрированной кубической решеткой и параметром а=0,438 нм. При увеличении скорости распыления до 0,2 нм в пленках выявляется гексагональная фаза с а=0,34 нм, с-0,49 нм. Дальнейшее увеличение скорости приводит к появлению объёмоцентрированной фазы с а=0,34 нм. Однако распыление мишени тантала в магнетроне происходит крайне неравномерно, различные участки мишени распыляются с различной скоростью и, следовательно, по площади подложки скорость конденсации изменяется в широких пределах. Существенное влияние на фазовый состав оказывает и материал подложки. Наиболее чистую от примесей пленку можно получить при распылении тантала на подложки из монокристаллического кремния.

Из анализа результатов ОЖЕ-спектроскопии и ВИМС следует, что кроме тантала во всех пленках наблюдается повышенная концентрация кислорода и углерода. Причем наибольшая концентрация примесных элементов приходится на поверхность пленки и границу раздела пленка-подложка (рис. 2).

При напылении тонких пленок тантала на подложки из ситалла СТ-50-1 и высокоглиноземистой керамики ВК-100 их фазовый состав существенно отличается от состава пленок, напыленных на монокристаллический кремний.

Концентрация, ат. %

8

6 4 2

i

100 200 300 400 d,HM

Рис. 2. Профиль распределения концентрации элементов в системе пленка тантала - подложка монокристаллический кремний.

Методом рентгенофазового анализа выявлено, что пленки на керамике ВК-100 имеют мелкозернистую структуру с размерами зерна 20-30 нм. Основные дифракционные максимумы принадлежат а-Та (d=2, 405Á, d=l,346Á) и Р-Та (d=2,68Á, d=2,4lÁ), причем содержание а-Та в пленке достигает 70 %. Пленки на ситалле имеют дифракционные максимумы, также принадлежащие а- и Р-Та: а-Та (d=2, 37A, d=l,39Á), р -Та (d=2,667Á). Содержание фаз в пленке примерно равное.

В работе проведены исследования процесса получения тонких пленок методом магнетронного распыления компактных танталовых мишеней в аргоновой плазме на установках УВН 3.279.050 и Z-550. Активный газ (кислород, азот, углекислый газ и просто воздух) вводился в вакуумную камеру в виде добавки к аргону в различных соотношениях. Целью исследований являлось изучение физико-химических процессов образования тонких пленок соединений тантала и выбор оптимальных режимов распыления, позволяющих получить заданный состав и свойства тонких пленок.

Для определения вероятности образования химических соединений тантала с атомами и молекулами рабочего газа нами был проведен термодинамический анализ процессов при плазменной обработке с помощью компьютерной программы «Астра-3». Расчет проведен для реальных режимов ионно-плазменного распыления. За исходную температуру взята электронная темпера гура, определяемая как Т=Е/к, где Е- энергия распыляемых частиц, к-постоянная Больцмана. Из расчетов следует, что в этих условиях в потоке распыляемых частиц их химическое взаимодействие с ионами и атомами рабочего газа маловероятно. Но при увеличении давления рабочего газа, в частности кислорода до 10 Па, в потоке распыляемых частиц появляются субоксиды тантала, такие как ТаО и Та02, что было подтверждено результатами

масс-спектрометрии. Однако и в этом случае образование термодинамически устойчивого оксида Та205 маловероятно. Таким образом, в плазме тлеющего разряда при столкновении электронов с молекулами рабочего газа происходит или частичная ионизация молекул или возбуждение молекул и образование различного рода радикалов (субоксидов). Согласно компьютерному моделированию и литературным данным в плазме возможны следующие процессы:

1. Диссоциация молекул по схеме ё+А2 —>2А+ё;

2. Ионизация ё+А—»А++ё;

3. Присоединение или захват ё+А—»А*;

4. Присоединение с диссоциацией ё+А2—>А++А+ё и другие.

Радикалы, адсорбируясь на поверхности конденсируемой пленки, ввиду своей высокой химической активности взаимодействуют с другими, ранее адсорбированными частицами, с образованием новых химических связей. В конденсируемой пленке одновременно идут процессы образования новых соединений радикалов, как с атомами тантала, так и с атомами адсорбированных газов, причем продукты взаимодействия сами обладают высокой химической активностью и могут вступать во взаимодействие друг с другом.

Концентрация, ат. %

80

60 40 20

100 200 300 400 <Мт

Рис. 3. Профиль распределения концентрации элементов и соединений в системе пленка - подложка А12Оэ при распылении тантала в смеси Аг+02, при соотношении 2:1 и общем давлении в камере 1 Па.

Таким образом, можно сделать вывод, что процесс формирования тонких пленок соединений тантала с атомами остаточной атмосферы, с атомами рабочего газа и тем более с атомами, адсорбированными на поверхности подложки, происходит в процессе их конденсации.

Количественные данные по элементному составу тонких пленок соединений тантала были получены с помощью ВИМС и ОЖЕ-спектрометрии. Результаты представлены на рисунках 3-5 и в таблице 1.

Концентрация, ат. %

80 60 40 20

20 40 60 80

Рис. 4. Профиль распределения концентрации элементов и соединений в системе пленка-подложка А1203 при распылении тантала в смеси Аг+С02, при соотношении 3:1 и общем давлении в камере 1 Па.

Из анализа полученных результатов следует, что состав тонких пленок соединений тантала с азотом, углеродом и кислородом зависит, как от активного газа, так и от режимов распыления. Причем состав и структура пленок неоднородна по поверхности и толщине (см. рис. 3-5). Неоднородность состава и структуры по толщине обусловлена взаимодействием материала пленки с материалом подложки и адсорбированными на границе пленка-подложка газами.

%, вес.

50 __._ Та

40

30 20 10 " ' Ч.. • г____1_ N ................... , с ,

0,2 0,4 0,8 р(Ы), Па

Рис. 5. Зависимость состава пленок от давления азота в камере при ионно-плазменном распылении.

При распылении тантала на подложку из монокристаллического кремния в атмосфере Аг+воздух при 1 Па в соотношении 4:1 структура пленки толщиной 100 нм имеет большую неоднородность по площади. При средней

зернистости пленки 40-60 нм на поверхности наблюдались включения другой фазы размером в 2-5 мкм. Эти включения занимали площадь на поверхности в 2-5 %. Элементный состав основной фазы и включений, полученный методом локального ОЖЕ-анализа, представлен в таблице 2.

Таблица 1

Зависимость состава пленок толщиной 100-150 нм от условий ионно-

плазменного распыления.

Условия распыления Процентный элементный состав пленки

Р(Аг)=0,1 Па; иА=50В; 1а=20А; 1(мишени)=1>5А; Т(подложки)=300оС Та-59%; С=25%; 0=16%.

Р(Аг)=0,1 Па; Р(^)=2,6-10* Па; иА=70В; 1а=12А; 1(мишени)=1,2А; Т(подложки)=300оС Та-51%; С=5%; 0=23%; N-21%

Р(Аг)=8 10^ Па; Р(^)=5-10'2 Па; иА=50В; 1А=20А; 1(мишени)=1,5 А; Т(подложки)=300оС Та-49%; С=9%; 0=15%; N-27%

Р(Аг)=2,6102 Па; Р(И2)=0,1 Па; иА=50В; 1А=20А; 1(мишени)=1,5А; Т(подложки)=300оС Та-48%; С=14%; 0=9%; N-29%

Таблица 2

Элементный состав пленки

Элемент Включение, Вне включения,

(% ат.) (% ат.)

Та 61,4 69,6

С 15,8 9,7

N 2,7 3,1

О 20,1 17,6

Из полученных данных следует, что в тонкой пленке наряду с оксинитридной фазой присутствует и карбидная фаза.

В четвертой главе приводятся результаты исследований электрофизических и оптических свойств тонких пленок соединений тантала. Состав и структура тонких пленок тантала и его соединений, полученных методами ионно-плазменного распыления, оказывают определяющее влияние на их электрофизические свойства. В зависимости от процентного содержания в пленке металлического тантала и его соединений, они могут быть: проводящими электрический ток, диэлектрическими, оптически прозрачными и непрозрачными, обладать повышенной твердостью и жаропрочностью, иметь высокую адгезию к материалу подложки или не иметь практически никакого взаимодействия с этим материалом и многие другие свойства. В зависимости от условий распыления тонкие пленки могут быть поликристаллическими,

монокристаллическими, аморфными или содержать, что наиболее вероятно, одновременно несколько фаз.

Для пленок тантала, полученных ионно-плазменным и магнетронном распылением, характерно уменьшение сопротивления при нагреве, что указывает на термоактивационный характер электропроводности. Это связано с присутствием в танталовой пленке значительной доли диэлектрической и интерметаллической фаз.

Как уже отмечалось выше, на состав тонкой пленки определяющую роль оказывают примеси, захватываемые пленкой в процессе конденсации на подложке. В процессе конденсации примеси, содержащиеся в остаточной атмосфере вакуумной камеры, в рабочем газе и адсорбированные на поверхности подложки, активно внедряются в пленку, что приводит к образованию нестехиометрических фаз внедрения типа ТаНхОуС2 и Та2МхОуС2.

Рис. 6. Температурные зависимости поверхностного сопротивления тонких пленок Та+Та205: 1- 1^=100 Ом/о; 2 - Яо5=1,5 кОм/о; 3 -1^=25 кОм/п; 4 -1^=100 кОм/о; 5 -1^=1 ГОм/о.

С уменьшением скорости распыления насыщение тонкой пленки примесями увеличивается, а при увеличении скорости распыления захват примеси пленкой уменьшается. Минимум температурной зависимости смещается в сторону более высоких температур при уменьшении концентрации проводящей фазы и в сторону низких температур при её увеличении. Так как условия распыления тантала на подложки из керамики ВК-100 и СТ-50-1 практически одинаковы, то отклонения в температурных зависимостях сопротивления тонких пленок тантала могут быть связаны с взаимодействием конденсируемых на подложку атомов с адсорбированными на поверхности молекулами газов. Причем количество адсорбируемых молекул газов на

поверхности керамики ВК-100 существенно выше, чем на поверхности СТ-50-1, что может быть связано с более высокой пористостью её поверхности.

Доказательством наличия двух фаз в пленках свидетельствует вид зависимости Я = Я[Т) (11- образность и наличие изгиба при низких температурах) (рис. 6). Для присутствие на зависимости следовательно, с различной зависимости:

Д ~ Дп '

всех промежуточных составов характерно двух участков с различной крутизной и, энергией активации, что соответствует

г г ехр

АД, кТ

+ ехр -

АЕ2 кТ

где Яо - сопротивление тонкой пленки при О °С; ДЕ - энергия активации; Т -температура; к - постоянная Больцмана.

Причем ДЕ] согласно расчетам имеет величину от 0,1 до 0,2 эВ, а ДЕ2 от 1,5 до 2 эВ.

Рис. 7. Зависимость электропроводности тонких пленок нитрида тантала от содержания в плазме азота.

Малая энергия активации в диапазоне температур от 300 до 325 К свидетельствует о наличие в структуре тонких пленок перколяционных кластеров из контактирующих металлических частиц и объясняется существованием туннелирующих переходов в оксидных прослойках между металлическими частицами.

Тонкие пленки нитрида тантала получали методом магнетронного ВЧ-распыления тантала в аргон-азотной плазме с использованием как чистой смеси аргона с азотом, так и путем подачи в камеру с аргоном газоообразного аммиака. Суммарное давление газов в камере составляло порядка 1 Па. Процентное содержание азота в плазме составляло 20-40 %. Толщина пленок, нанесенных на подложки из СТ-50-1, как и в предыдущих экспериментах составляла 0,1 мкм. С помощью рентгенофазового анализа был установлен

примерный фазовый состав полученных пленок. Все полученные плегжи представляли собой смесь Р-Та, ТаЫ с Та2М, но при увеличении содержания азота в плазме более 50 % наблюдается выпадение высокомной нитридной фазы, состав которой определить не удалось (предположительно по Самсонову Г.В. ТазН5). На рис. 7 представлена зависимость удельного сопротивления тонких пленок от содержания азота. Зависимости электрического сопротивления тонких пленок нитрида тантала от температуры монотонны и близки к экспоненциальной, что характерно для термоактивированных процессов электропроводности. Энергия активации электропроводности тонких пленок нитрида тантала составляла порядка 1,6 -1,9 эВ.

Длина волны,нм

Рис. 8. Оптические спектры пропускания тонких пленок Та205 нанесенных на кремниевую подложку: 1- пленка, полученная магнетронным распылением на постоянном токе; 2 - пленка, полученная магнетронным ВЧ-распылением.

Тонкие пленки Та205 получали путем магнетронного распыления на постоянном токе мишени из технического тантала в атмосфере смеси аргона с кислородом в соотношении 1:1 при суммарном давлении в камере 1 Па, а также магнетронным ВЧ-распылением из танталовой мишени особо высокой чистоты.

Для измерения коэффициента преломления и пропускания тонкие пленки наносились на высокоомный кремний, обладающий высоким коэффициентом пропускания в ближней области ИК-спектра, и полированное кварцевое стекло, прозрачное в видимой и ультрафиолетовой областях спектра. Коэффициент преломления тонких пленок определялся эллипсометрическим методом на лазерном эллипсометре ЛЭФ-З. Для пленок полученных распылением на постоянном токе коэффициент преломления имел величину порядка 2,02, в то время как при напылении ВЧ-магнетроном п=2,1. Коэффициент пропускания и отражения определялся на спектрометре типа СФ-20. Результаты исследований приведены на рис. 8 и 9, из которых следует, что полученные тонкие пленки из Та205 не являются идеальными и обладают заметным оптическим

поглощением, что на наш взгляд, обусловлено примесями, захваченными при конденсации пленок при ВЧ-распылении, и примесями, содержащимися в танталовой мишени технической чистоты при распылении на постоянном токе.

Оценка ширины запрещенной зоны АЕ через коэффициент поглощения a(hv) по формуле:

a(hv)=A* (hv-AE)"2 к 2-Ю4 (hv-ДЕ)"2, (эВ) дает несколько заниженное значение порядка 4,5 эВ, хотя из литературных данных известно, что ширина запрещенной зоны Та205 имеет величину порядка 5,6 эВ.

100 80 60 40 20 0

300 400 500 600 700 800 900

Длина волны, нм

Рис. 9. Спектры пропускания тонких пленок Та205, нанесенных на кварцевое стекло: 1 - методом магнетронного распыления на постоянном токе; 2 -методом магнетронного ВЧ-распыления.

В пятой главе приводятся экспериментальные результаты, полученные при модификации свойств тонких пленок соединений тантала тепловыми, фотонными и ионными потоками низкой интенсивности. Показано, что с помощью дополнительной термообработки в вакууме при давлении 0,1 Па и температуре 773 К в течение 30 минут, тонкие пленки тантала малой плотности стабилизируют свои электрические свойства, что приводит к уменьшению скорости их термического старения и уменьшению спектральной плотности электрических шумов. Кроме того, происходит увеличение прочности сцепления пленки с подложкой за счет взаимной диффузии элементов и в первую очередь кислорода, через раздел пленка-подложка. Обработка поверхности керамической подложки пучком низкоэнергетических ионов аргона непосредственно в вакуумной камере перед напылением и в процессе напыления тонкой пленки позволяет увеличить прочность на отрыв на 20 -30%.

Импульсный фотонный отжиг тонких пленок Та+Та205 в атмосфере азота при температуре 873 К в течение 30 секунд, приводит к аналогичным явлениям, но при этом наблюдается избыточное насыщение пленок азотом. Избыточная концентрация азота достигает 2 - 3 %, при этом наблюдается увеличение

удельного поверхностного сопротивления пленки - на подложке из керамики ВК-100 на 40 - 50 %, на подложках из ситалла СТ-50-1 на 50 - 70 %.

Лазерная обработка тонких пленок состава Та+Та2С>5 в кислородсодержащей среде приводит к изменению соотношения металлической и термоактивационных фаз. Насыщение пленки кислородом за счет его диффузии по границам зерен, приводит к характерному сдвигу минимума на температурной зависимости сопротивления. На свойства пленок, нанесенных на ситалл СТ-50-1, большое влияние при лазерной обработке оказывает диффузия в пленку кислорода и других элементов из подложки.

Физические свойства, полученных в работе полифункциональных тонких пленок соединений тантала, представлены в таблице 3. Проведенные экспериментальные исследования указывают на возможность использования полифункциональных качеств тонких пленок соединений тантала в датчиках влажности и температуры; гибридных интегральных схемах СВЧ-диапазона на керамических подложках; полупроводниковых преобразователях солнечной энергии.

Таблица 3

Физические свойства полифункциональных тонких пленок соединений тантала

№ п/п Состав пленки Плотность, г/см3 Толщина/ мкм Поверхностное сопротивление, Ом/см2 ткс (ТКЕ), г1 Диэлек. постоянная (коэф-т преломл.) Коэф-т пропускания, % (при >1=0,6 мкм) Используемые поли-функц. св-ва

1 Та 15 0,05-0,2 1001000 103 электр., термостойкие, хим. стойки^ упрочняющие

2 Та+Та205 12 0,05-0,2 10'-10й резис-тивные

3 Та203 8,5 0,2-1,0 >Ю10 (104) 25 (2,02) 90 оптические и диэлектрические

4 ТаИ 14 0,1-0,2 100-103 10"4 73 резис-тивные, упрочняющие

5 ТаЫ+ Та205 12 0,1 104-106 -кг* 50 резис-тивные

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Метод ионно-плазменного нанесения целесообразно использовать для получения тонких пленок неметаллических соединений тантала с полифункциональными свойствами в зависимости от режимов напыления. Состав, структура и свойства пленок в значительной мере зависят от соотношения парциальных давлений рабочего и активного газов. Оптимальными соотношениями для получения пленок Та205 стехиометрического состава является отношение Р02/Раг = 0,95, а для пленок ТаЫ отношение Рц/Рд»= 0.65.

2. В процессе ионно-плазменного напыления тонких пленок тантала и его ^ соединений происходит их загрязнение за счет: адсорбированных на

поверхности подложки и пленки газов; продуктов остаточной атмосферы в вакуумной камере; материала подложки и примесей распыляемой мишени, а также рабочего и активного газов. Концентрация неконтролируемой примеси в пленке достигает 20-30 ат.%, что оказывает существенное влияние на формирование структуры, состава и свойств тонких пленок.

3. Полученные ионно-плазменным распылением пленки характеризуются большой неоднородностью фазового состава и структуры, как по площади пленки, так и по её толщине. Экспериментально установлено, что полученные пленки имеют ультрадисперсную поликристаллическую структуру с размером зерен от 30 до 120 нм, промежутки между которыми заполнены аморфной фазой. Соотношение поликристаллической и аморфной фазами находится в пределах 4:1.

4. Электрические свойства тонких пленок соединений тантала, полученных методом ионно-плазменного распыления, могут изменяться в широком диапазоне от чисто металлических до диэлектрических в зависимости от химического состава и концентрации активного газа в вакуумной камере, а также материала подложки. Установлено, что на подложках из керамики ВК-100 и кремния металлическая фаза представлена, в основном, (3-фазой тантала, а на подложках из стекла и ситалла а-фазой. Из температурных зависимостей электрического сопротивления тонких пленок соединений тантала следует, что их фазовый состав состоит, как минимум из двух типов фаз, с металлической проводимостью и термоактивационной проводимостью.

^ 5. Оптические и диэлектрические свойства тонких пленок соединений тантала могут направленно изменяться в ограниченных пределах за счет корректировки технологического процесса. Показано что коэффициент преломления, коэффициент поглощения и ширина запрещенной зоны пленок Та205 существенно зависят от частоты танталовой мишени.

6. Проведенные исследования модификации состава и свойств тонких пленок термическим, ионным, ионно-плазменным, фотонным и лазерными воздействиями указывают на возможность управления электрофизическими параметрами тонких пленок. Наилучшие результаты получены при стабилизации структуры путем изохронного отжига пленок в вакууме

(давление 10 2 Па) при температуре от 650 до 800 °С, при этом достигнуто уменьшение температурного коэффициента сопротивления с 210"4 К'1 до НО"* К"1.

7. Тонкие пленки неметаллических соединений тантала могут применяться в качестве полифункциональных, а именно резистивных, проводящих, диэлектрических, антиотражающих покрытий при изготовлении изделий электронной техники бытового и специального назначения.

8. Результаты работы опробованы и внедрены в экспериментальном и мелкосерийном производстве ГИС СВЧ ОАО НИИПП и НПФ «Микран».

Основные публикации по диссертации *

1. Чистоедова И.А. Тепловые процессы в системе пленка-подложка при лазерной обработке / И.А. Чистоедова, C.B. Смирнов // Тезисы докладов II Международной конференции «Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах». - Томск, 2000. - С. 210 - 212.

2. Чистоедова И.А. Тонкопленочные просветляющие покрытия на основе Ta2Os для кремниевых солнечных элементов / И.А. Чистоедова, A.B. Пятова // Сборник трудов НГАУ. - Томск, 2002. - С.231 - 233.

3. Чистоедова И.А. Тонкопленочные просветляющие покрытия на основе Та205 для солнечных элементов на GaAs / И.А. Чистоедова, A.B. Пятова // Труды VIII Российской конференции «Арсенид галлия и полупроводниковые соединения группы III - V». - Томск, 2002. - С.361 - 362.

4. Зарубин А.Н. Тонкие пленки Ta+Ta2Os для распределенных RC - элементов интегральных схем / А.Н. Зарубин, И.А. Чистоедова, С.Э. Шмидт, C.B. Смирнов // Электронная промышленность. - 2002. - № 2 - 3. - С. 124 -126.

5. Фролова C.B. Оптимизация процесса лазерной подгонки тонкопленочных резисторов / C.B. Фролова, И.А. Чистоедова // Тезисы докладов региональной научно-технической конференции студентов и молодых ученых «Радиотехнические устройства, информационные технологии и системы управления». - Томск, 2001. - 4.1. - С. 129 - 130.

6. Чистоедова И.А. Тонкопленочные танталовые датчики температуры для систем контроля и автоматики / И.А. Чистоедова, C.B. Смирнов // Труды III научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научные основы развития АПК». - Томск: ТСХИ НГАУ, 2001. - С. 101-103.

7. Чистоедова И.А. Разрушение тонкослойных покрытий на поверхности керамических материалов под действием лазерного излучения // Труды IV J региональной научно-технической конференции студентов и молодых специалистов «Радиотехнические и информационные системы и устройства». - Томск, 2000. - С.66 - 67.

8. Пятова A.B. Процессы старения тонких пленок Ta+Ta2Os при нагреве в кислородосодержащей среде / А.В.Пятова, И.А.Чистоедова // Труды II

Всероссийской научной конференции «Химия и химическая технология на рубеже тысячелетий». - Томск, 2002. - Т. 1. - С. 136- 138.

9. Чистоедова И.А. Тонкопленочный танталовый кондуктометрический датчик влажности сыпучих материалов // Труды региональной научно-практической конференции, посвященной 10-летию ТСХИ «Современные практические достижения агропромышленной науки». - Томск, 2003. - С.234 - 236.

Ю.Семыкина О.В. Электрические свойства тонких пленок нитрида тантала I О.В. Семыкина, И.А. Чистоедова // Материалы II Всероссийской конференции молодых ученых «Материаловедение, технологии и экология в III тысячелетии». - Томск: ТФ СО РАН, 2003. - С. 177.

П.Смирнов C.B. Изохронный отжиг тонких пленок тантала, полученных магнетронным распылением / C.B. Смирнов, И.А. Чистоедова, Ю.В. Янковская // Труды IV Международной научной конференции «Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах». - Томск, 2004. - С.96 - 97.

*

s }

I

г

Подписано к печати 16.03.2005. Формат 60x84/16. Бумага "Классика". Печать RISO. Усл. леч. л. 1,11. Уч.-изд. л. 1,0. Заказ 315. Тираж 100 экз.

ИЗДАТЕАЬСТБО^ТПУ. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30.

0S.Í7- 05.21

РНБ Русский фонд

2005-4 43328

¡W

\ * s s

2 2 М4Р 2005

Введение.

Глава 1. Структура, свойства и методы получения тонких пленок тантала и его соединений.

1.1 Физико-химические свойства тантала.

1.2 Структура тонких пленок тантала.

1.3 Структура тонких пленок оксидов тантала.

1.4 Методы получения тонких пленок тугоплавких соединений.

1.5 Модификация тонкопленочных материалов.

1.6 Основные заключения по состоянию проблемы. Постановка задачи исследования.

Глава 2. Оборудование и методология исследований.

2.1 Оборудование.

2.1.1 Выбор режимов работы ионного источника

2.1.2 Установка магнетронного ВЧ-распыления Z

2.1.3 Оборудование для модификации тонких пленок.

2.1.4 Установка лазерной обработки пленок.

2.2 Методы исследования.

2.2.1 Метод электронной оже-спектроскопии.

2.2.2 Масс-спектрометрия вторичных ионов (ВИМС).

2.2.3 Методика измерения температурного коэффициента сопротивления.

4 2.2.4 Измерения уровня низкочастотных шумов.

2.2.5 Фотоэлектрическая спектроскопия тонких пленок.

2.2.6 Тонкопленочная рентгеновская дифрактометрия.

Глава 3. Состав и структура тонких пленок тантала и его соединений, полученных ионно-плазменным распылением.

3.1 Исследование структуры и фазового состава тонких пленок тантала.

3.1.1 Влияние газовой среды на процесс ионного распыления и загрязнение пленок в процессе ионно-плазменного распыления.

3.1.2 Состав остаточной атмосферы вакуумной камеры.

3.1.3 Адсорбция и газовыделение с поверхности подложек.

3.2 Химические и структурные образования в тонких пленках, полученных ионно-плазменным распылением тантала из компактных мишеней.

3.3 Ионно-плазменное распыление тантала в среде активных газов.

Глава 4. Свойства полифункциональных тонких пленок соединений тантала.

4.1 Электрические свойства тонких пленок тантала и его соединений.

4.2 Анализ температурной зависимости сопротивления пленок соединений тантала, полученных методом магнетронного и триодного ионно-плазменного распыления.

4.3 Электрическое сопротивление тонких пленок системы Та+Таг05.

4.4 Электрические свойства тонких пленок нитрида тантала.

4.5 Электрические свойства тонких пленок Та205.

4.6 Оптические и фотоэлектрические свойства тонких пленок соединений тантала.

Глава 5. Модификация структуры и свойств тонких пленок.

5.1 Влияние плазменной и термической обработки на сопротивление резисторов.

5.2 Измерение температуры образцов во время плазменной обработки.

5.3 Испытания на ускоренное старение резисторов.

5.4 Ионная обработка поверхности подложек перед напылением пленок.

5.5 Исследование воздействия лазерного излучения на свойства тонких пленок Та+ТагОз.

5.6 Фотонная импульсная обработка тонких пленок.

5.7 Технологический процесс нанесения тонкопленочных покрытий.

5.8 Практическое применение полифункциональных тонких пленок неметаллических соединений тантала.

Актуальность работы. Неметаллические соединения тугоплавких металлов имеют высокую механическую прочность, высокую химическую стойкость и очень стабильные тепловые, электрические, оптические и другие свойства. Тонкопленочная технология позволяет существенно расширить возможности использования тугоплавких металлов и их неметаллических соединений во всех областях промышленного производства. В то же время современные методы получения тонких пленок являются не только инструментом для их нанесения, но и методом, который позволяет формировать состав, структуру и свойства пленок, придавая им тем самым свойства, качественно отличающиеся от свойств исходного материала. В результате создается возможность целенаправленного формирования свойств пленок и придания им статуса полифункциональности [1]. Характерной особенностью тонкопленочных структур на основе неметаллических соединений тугоплавких металлов является их многофазность и неопределенность состава. Однако до настоящего времени нет четких представлений о влиянии условий получения тонких пленок на их состав, структуру и свойства.

В данной работе приводятся результаты исследований ионно-плазменных процессов получения тонких пленок неметаллических соединений тантала типа оксидов, нитридов и карбидов, а также двойной системы Та+Таг05 и тройных систем типа Ta+Ta2Os +N2 иТа+ТагС^+С. Данные системы выбраны исходя из их перспективности для многих областей науки и техники: жаростойкие и химически стойкие покрытия, нагревательные и резистивные элементы, оптические и диэлектрические элементы, чувствительные элементы газовых сенсоров и другие.

Работа выполнена в рамках проекта МНТЦ «Координатный детектор ионизирующих излучений», договорных работ между кафедрой физической электроники ТУСУР и научно-производственной фирмой «Микран» и НИИСЭС.

Цель работы: Разработка технологии и исследование структуры и свойств полифункциональных тонких пленок неметаллических соединений тантала, полученных методом ионно-плазменного распыления на подложки из керамических и полупроводниковых материалов для изделий электронной техники бытового и специального назначения.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

1. Разработать основные операции и режимы получения тонких пленок неметаллических соединений тантала заданного состава и структуры.

2. Исследовать структуру и состав тонких пленок с целью оптимизации как технологии их получения, так и основных свойств, определяющих их полифункциональность.

3. Разработать методы модификации тонких пленок, позволяющие как стабилизировать химический и фазовый состав, так и направленно изменять их характеристики.

4. Исследовать возможности применения полученных тонких пленок в качестве защитных, антиотражающих, диэлектрических и резистивных элементов в производстве электротехнической и электронной аппаратуры.

Объекты исследования.

Тонкие пленки неорганических соединений тантала: оксиды, нитриды, оксинитриды и карбиды, нанесенные методами ионно-плазменного распыления на подложки из керамики ВК-100, ситалла СТ-50-1, стекла С5-1, монокристаллического кремния и арсенида галлия. Научная новизна.

1. Установлено, что при ионно-плазменном распылении мишени тантала в смеси газов аргон+кислород на подложке формируется тонкая пленка состава: а-тантал, Р-тантал, ТагС^ при этом максимальный выход оксида тантала достигается при соотношении давлений кислорода и аргона порядка 0,95.

2. Установлено, что при ионно-плазменном распылении мишени тантала в смеси газов аргон+азот на подложке формируется тонкая пленка состава: Р-тантал, TaN, Ta2N при этом максимальный выход нитрида тантала достигается при соотношении давлений азота и аргона порядка 0,65.

3. Установлено, что в оксидной пленке дополнительно формируются карбидная, оксикарбидная и оксинитридная фазы тантала в виде включений размером 2 -5 мкм, занимающих на поверхности пленки площадь 5-10 %, что позволяет управлять электропроводностью тонкой пленки.

Показано - влияние остаточной атмосферы вакуумной камеры и адсорбированных на поверхности пленки и подложки газов на химический состав полученных тонкопленочных покрытий и установлено, что неконтролируемая концентрация кислорода, азота и углерода может достигать 20-30 ат. %.

4. Установлено, что при ионно-плазменном, фотонном и лазерном воздействии в кислородосодержащей атмосфере в тонких пленках происходит увеличение содержания оксидной фазы и, как следствие, увеличение их удельного сопротивления на 40-50 %. При изохронном отжиге в вакууме (давление 10*2 Па) при температуре 600-1000 °С удается уменьшить температурный коэффициент сопротивления пленок более чем в два раза.

Практическая ценность.

1. Разработаны технологические операции и режимы ионно-плазменного нанесения тонких полифункциональных пленок неметаллических соединений тантала с заданными оптическими и электрофизическими свойствами на подложки из стеклянных, керамических и полупроводниковых материалов.

2. Полученные результаты исследований электрофизических и оптических свойств тонких пленок, расширяют возможности их применения в технологии изделий электронной техники бытового и специального назначения.

3. Результаты исследований процессов модификации позволяют стабилизировать электрические характеристики тонкопленочных танталсодержащих резисторов гибридных интегральных СВЧ-схем на керамических подложках.

Достоверность полученных результатов обеспечивается применением современных взаимодополняющих физико-химических методов исследования состава и структуры тонких пленок и сопоставлением их с результатами, полученными на тех же образцах различными организациями.

Личный вклад автора.

Автором работы изготовлены экспериментальные образцы тонких пленок, проведены исследования электрофизических и оптических характеристик. Анализ и интерпретация полученных экспериментальных данных были выполнены совместно с научным руководителем.

Апробация работы. Результаты работы представлялись и докладывались на IV Международной научной конференции «Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах» (Томск, 2004); II Международной конференции «Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах» (Томск, 2000); II Всероссийской конференции «Материаловедение, технологии и экология в третьем тысячелетии», (Томск, 2003); VIII Всероссийской конференции «Арсенид галлия и полупроводниковые соединения группы III-V» (Томск, 2002); II Всероссийской конференции «Химия и химическая технология на рубеже тысячелетий» (Томск, 2002); на региональной научно-технической конференции «Радиотехнические устройства и системы управления» (Томск 2000, 2001); на региональных научно-практических конференциях молодых ученых и студентов «Научная сессия ТУСУР» (Томск, 2003); на региональной конференции «Научные основы развития АПК» (Томск, 2001); на региональной научно-практической конференции «10 лет ТСХИ» (Томск, 2003); а также на научно-практических семинарах кафедры физической электроники ТУСУР. Публикации.

По теме диссертации опубликовано 11 работ, включая 1 статью в центральной печати, 2 статьи в сборниках трудов, 8 тезисов докладов на международных, всероссийских и региональных конференциях.

8. Результаты работы опробованы и внедрены в экспериментальном и мелкосерийном производстве ГИС СВЧ ОАО НИИПП и НПФ «Микран».

1. Верещагин В.И., Козик В.В., Сырямкин В.И., Погребенков В.М., Борило Л.П. Полифункциональные неорганические материалы на основе природных и искусственных соединений. Томск: ТГУ, 2002. - 359 с.

2. Бобылев А.В. Механические и технологические свойства металлов. М.: Металлургия, 1987. - 208 с.

3. Особо тугоплавкие элементы и соединения: Справочник / Под ред. Р.Б. Котельникова, С.Н. Башлыкова, З.Г. Галиакбарова, А.И. Каштанова.- М.: Металлургия, 1968. 376 с.

4. Андриевский Р.А., Спивак И.И. Прочность тугоплавких соединений и материалов на их основе. Челябинск: Металлургия, 1989. - 368 с.

5. Горшков B.C., Савельев В.Г., Федоров Н.Ф. Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений. М.: Высшая школа, 1988. - 400 с.

6. Новые материалы для резисторов высокочастотных печатных плат // Новости СВЧ-техники. 2000. - № 10. - С.17.

7. McClean, D.A., J. Electrochem. Soc. Japan, 34, 1 (1966).

8. Справочник по электротехническим материалам. Л.: Энергоатом, 1988. -Т.3.-728 с.

9. Schutze H. J., Ehlbeck H. W., Doerbeck G. G., Trans. Nat. Vac. Symp.,10, 434 (1963).

10. Мейксин З.Г. Несплошные и керметные пленки // Физика тонких пленок. -М.: Мир, 1978. -Т.8. -С.106 179.

11. Майссел Л.И. Тонкопленочные резисторы // Технология тонких пленок. -М.: Сов.радио, 1977. Т.2. - С.578 - 622.

12. Берри Р., Холл П., Гаррис М. Тонкопленочная технология. М.: Энергия, 1972.-330 с.

13. Аветисян A.M., Татевосян В.В. Исследование механизма электропроводности пленок нитрида тантала и нитрида тантала-алюминия // Электронная техника. Сер. 6. Материалы. М.: ЦНИИ Электроника, 1989. - Вып.1 (238). - С. 17 - 20.

14. Косенко В.Е., Крикунов А.И., Яремчук Б.Г. Использование резистивных пленок на основе тантала и его соединений с азотом в технологии ГИС // Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ. 1989. - Вып.1 (415). -С.55 - 57.

15. Гимпельсон В.Д., Радионов Ю.А. Тонкопленочные микросхемы для приборостроения и вычислительной техники. М.: Машиностроение, 1976.-328 с.

16. Хитрова В.И., Клечковская В.В., Пинскер З.Г. О структурах с ГЦК ячейкой в тонких слоях окислов Nb, Та // Кристаллография. 1979. — Т.24. - № 6. - С.1254 — 1258.

17. Хитрова В.И., Клечковская В.В., Пинскер З.Г. Исследование атомной структуры ромбического окисла тантала в тонких пленках // Кристаллография. 1972. - Т. 17. - № 3. - С.506 - 511.

18. Тегао N. Structure des oxides de tantale. // Jap. J. Appl. Phys. 1967. — vol.6. - N 1. — P.21 -45.

19. Хитрова В.И. Структурный аспект механизма окисления переходных металлов VA группы в неравновесных условиях // Кристаллография. — 1983. Т.28. - № 5. - С. 905 - 909.

20. Kotval P.S., Dewin C.J. Electron microscopy observations on the crystallization of thin films of tantalum oxide. Relat. Phenomena. Proc. 3-rd Int. Conf., Notre Dame, 1972. New York-London, 1973, p. 165 - 170.

21. Хитрова В. И. Структурный аспект механизма окисления переходных металлов VA группы в равновесных условиях // Кристаллография. 1983. -Т. 28. - № 5. - С.896 - 904.

22. Murti D.K., Kelly R. Preferential oxygen sputtering from Nb205 // Thin Solid Films. 1976. - vol. 33. - n 2. - p. 149 - 163.

23. Цхай B.A., Гельд П.В., Переляев B.A. Об устойчивости оксикарбидов в системе ZrC Zr02. - В кн.: Химия высокотемпературных материалов. -Л.: Наука, 1965.-С. 19-22.

24. Schiller S., Heisig U., Steinfelder К. Reactive d.с.sputtering with the magnetron-plasmatron for tantalum pentoxide and titanium dioxide films // Thin Sol. Films. 1979. - vol. 63. - N 2. - p. 369 - 375.

25. Сергеев A.H. Тугоплавкие оксиды и их соединения в тонком слое. — Томск: Изд-во Том. ун-та, 1988. 300 с.

26. Dutta S., Jackson Н.Е., Boyd I.T. Use of basic anneaking to achieve low loss in Corming 7059 glass, ZnO, Si3N4, Nb205, and Ta205 optical thin-film waveguides // Opt. Eng. 1983. - vol. 22. - N 1. - p. 117 - 120.

27. Обзоры по электронной технике: Методы изготовления резистивных слоев при повышенных требованиях к стабильности и точности / Н.М.Рахманин, А.М.Писаревский. М.: Электроника, 1974. - Вып.10. Сер.Электровакуумные и газоразрядные приборы. - 36 с.

28. Данилин Б.С. Получение тонкопленочных элементов микросхем. М.: Энергия, 1977. - 136 с

29. Брак, Полленс. Преимущества резисторов, изготовленных по тонкопленочной технологии // Электроника: Пер. с англ. М.: Мир, 1978. - Т.51. - № 16. - С.34 - 42.

30. Скобленко А.В. Материалы и методы получения высокостабильных тонкопленочных резисторов микросхем // Зарубежная электронная техника. 1982. - Вып.8. - С.25 - 29.

31. Технология тонких пленок: Справочник: В 2 т. / Под ред. Л.Майссела, Р.Глэнга. М.: Сов.радио, 1977. - 2 т.

32. Лабунов В.А., Кожитов JI.B., Бондаренко В.В. Исследование диапазона варьирования ТКС тонких пленок тантала, полученных электроннолучевым испарением // Электронная техника. Сер. Материалы. — 1974. -Вып. 8. С.16 - 21.

33. Готра З.Ю., Мушкарден Э.М., Смеркло JI.M. Технологические основы гибридных интегральных схем. / Под.ред.З.Ю.Готры. — Львов: Вища школа, 1977. 168 с.

34. The preparation of thin films by physical deposition methods / Reichelt K., Iiang X. // Thin Solid Films. 1990. - vol.l91. - N 1. - C.91 - 126.

35. Технология тонких пленок: Справочник: В 2 т. / Под ред. Л.Майссела, Р.Глэнга. М.: Сов.радио, 1977. - Т. 1. - 664 с.

36. Жебин А.П. и др. Лазерное формирование резистивных слоев на подложке из нитрида алюминия // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 1997. - Т.З. - С.24 - 28.

37. Мустафаев Г.А., Саркаров Т.Э., Тешев Р.Ш., Мустафаев А.Г. Способы получения тонких диэлектрических пленок для ИС // Зарубежная электронная техника. 2000. - Вып.4. — С.62 — 89.

38. Бабкин С.И., Киреев В.Ю. Процессы и оборудование физического осаждения из газовой фазы в технологии интегральных микросхем // Известия вузов. Электроника. 2002. - № 1. - С.7 - 22.

39. Иванов Р.Д. Катодный метод создания пленочных элементов микросхем. М.: Энергия, 1972. - 112 с.

40. Гимпельсон В.Д., Радионов Ю.А. Тонкопленочные микросхемы для приборостроения и вычислительной техники. М.: Машиностроение, 1976.-328 с.

41. Данилин Б.С., Неволин В.К., Сырчин В.К. Исследование разряда в магнетронных системах ионного распыления // Электронная техника. Сер. 3. Микроэлектроника. 1977. - Вып.З (69). - с.37.

42. Лабунов В.А., Данилович Н.И., Уксусов А.С., Минайчев В.Е. Современные магнетронные распылительные устройства // Зарубежная электронная техника. 1982. - Вып. 10. - С. 3 - 62.

43. Данилин Б.С., Логунов В.Н. Высокочастотное ионное распыление // Зарубежная электронная техника. 1971. - Вып. 3. - С. 3 - 24.

44. Андросюк В.Н., Пашкевич В.И., Тушина С.Д., Романов Б. А. Исследование равномерности высокочастотного катодного распыления пленок Та2С>5 для оптических покрытий // Электронная техника. Сер.6. Материалы. 1985. - Вып. 12 (211). - С. 17 - 21.

45. Горин А.В., Кыласов В.А., Мартынов А.В. и др. Получение прозрачных диэлектрических пленок на основе окислов и оксинитридов металлов ВЧ-магнетронным распылением. //Электронная техника. Сер.6, Материалы — 1991.-Вып.1.-С.26-32.

46. Банщиков Н. П., Глебовский В.Г. и др. Получение пленок Та205 для тонкопленочных конденсаторов реактивным магнетронным распыление на постоянном токе // Электронная техника. Сер.2. Полупроводниковые приборы. 1990. - Вып.2 (205). - С. 16 - 24.

47. Новиков В.В. Теоретические основы микроэлектроники: Учебное пособие. М.: Высшая школа, 1972. - 352 с.

48. Обзоры по электронной технике: Устройства со скрещенными полями и перспектива их использования в технологии микроэлектроники / Б.С.Данилин, В.К.Сырчин. М.: Электроника, 1991. - Вып. 2. Сер. Микроэлектроника. - 90 с.

49. Семенов А.П. Техника нанесения тонких пленок распылением ионным пучком // Приборы и техника эксперимента. 1990. - № 4. - С.26 — 42.

50. Попов В.Ф., Горин Ю.Н. Процессы и установки электронно -ионной технологии: Учебное пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1988. -255 с.

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

52. Шнаревич Е.И., Рыбинский О.А., Злобин В.А. Диэлектрики интегральных схем. М.: Энергия, 1975. - 420 с.

53. Данилина Т.И., Смирнов С.В. Ионно-плазменные технологии в производстве СБИС: Учебное пособие. Томск: Томск.гос.ун-т систем управления и радиоэлектроники, 2000. — 140 с.

54. Hosokawa N., Tsukada Т., Misumi Т. Self-sputtering phenomena in high-rate coaxial-cylindrical magnetron sputtering // J. Vac. Sci. Technol. 1977. - vol. 14. - N 1. - p. 143- 146.

55. Фундаментальные и прикладные аспекты распыления твердых тел: Сборник статей. М.: Мир, 1989. - 349 с.

56. Черняев В.Н. Физико-химические процессы в технологии РЭА. — М.: Высшая школа, 1987. 375 с.

57. Первеев А.Ф. Ионная обработка материалов и покрытий / Труды ГОИ, 1983.-С.58-73.

58. Кузнецов К.А., Юсупов Н.Ю. Сравнение параметров резистивных пленок после термического и фотонного отжига // Электронная техника. Сер.З. — 1985. Вып. 3 (115). - С.24 - 27.

59. Кизитов К.М. Плазменная обработка многослойных тонкопленочных материалов // Электронная техника. Сер.З. Микроэлектроника. 1990. -Вып.З (137). - С.80 - 81.

60. Валиев К.А. Микроэлектроника: достижения и пути развития. М.: Наука, 1986.- 144 с.

61. Тарун Я. Основы технологии СБИС. М.: Радио и связь, 1985. - 480 с.

62. Плазменные технологии в производстве СБИС. / Под редакцией Н.Айнспрука и Д.Брауна. М.: Мир, 1987. - 469 с.

63. Мьюрарка Ш. Силициды для СБИС. М.: Мир, 1986. - 176 с.

64. Сурганов В.Ф., Мозалев A.M., Поборцев В.Н., Захарчук А.С. Обработка слоев Та и ТагОб во фторосодержащей плазме // Физика и химия обработки материалов. 1990. - № 5. - С. 139 - 140.

65. Юнг JI. Анодные оксидные пленки. JL: Энергия, 1967. - 232 с.

66. Janagisama S., Fukayama Т. // J. Electrochem. Soc. 1980. - V. 127. - № 5. -P. 1150.

67. Лесникова В.П., Баранов B.B., Турцевич А.С., Кравцов С.В. Влияние условий термического окисления на микростуктуру и электрофизические свойства формируемых пленок ТагОг // Поверхность. 1990. - № 7. -С.157- 160.

68. Вакуленко JI.H., Кононенко Ю.Г. Влияние отжига на электрофизические свойства пленок тантала // Сборник «Получение и свойства тонких пленок» АН УССР. Киев, 1977. - С. 129 - 133.

69. Кофстад П. Высокотемпературное окисление металлов: Пер. с англ. М.: Мир, 1969.-210 с.

70. Борисенко А.С., Бавыкин Н.И. Технология и оборудование для производства микроэлектронных устройств: Учебник для техникумов. -М.: Машиностроение, 1983. -320 с.

71. Николаев И.М. Оборудование и технология производства полупроводниковых приборов. М.: Высшая школа, 1977. — 269 с.

72. Физика и технология источников ионов. / Под ред. Я.Брауна. М.: Мир, 1998.-496 с.

73. Михайлов М.М., Верещагин В.И., Смирнов С.В. Высокотемпературные стеклокерамические отражающие покрытия // Перспективные материалы 1999. - № 4. - С.14 - 18.

74. Борисенко В.Е., Корнилов С.Н., Лабунов В.Л. Оборудование для импульсной термообработки материалов интенсивным некогерентным светом // Зарубежная электронная техника. 1985. - № 6 (289). — С. 45 -65.

75. Карпасюк В.К. Современные методы исследования материалов.-Астрахань: Изд-во педагогического института, 1994.-232 с.

76. Вудраф Д., Делчер Т. Современные методы исследования поверхности. -М.: Мир, 1989.-564 с.

77. Данилин Н.С. Неразрушающий контроль качества продукции радиоэлектроники. М.: Изд-во стандартов, 1976. - 240 с.

78. Смирнов В.И., Матта Ф.Ю. Теория конструкций контактов в электронной аппаратуре. М.: Сов. Радио, 1974. - 176 с.

79. Божков В.Г., Табакаева Т.М., Усольцев А.А. Исследование корреляции между низкочастотным шумом и вольт-амперной характеристикой диода // Известия вузов. Радиофизика. 2002. - № 7. - С. 607 - 613.

80. Гребенщиков Ю.Г. Погуляев В.В., Сейсян Р.П. Фотоэлектрическая спектроскопия глубоких уровней в анодных окисных пленках // Журнал технической физики. 1981. - Т.51. - Вып. 10. - С. 2096 - 2104.

81. Thomas J.H. Potoconductivity in anodic Ta205 formed tantalium films // Applied Physics. 1974. - vol. 45. - p. 5349 - 5355.

82. Гребенщиков Ю.Г., Погуляев B.B., Применение фотоэлектрической спектроскопии для оценки качества дилектрика танталовых тонкопленочных конденсаторов // Электронная техника. Сер. 5. — 1986. -Вып. 4 (65).-С. 6-9.

83. Шабельников Л.Г. Тонкопленочная рентгеновская дифрактометрия // Электронная промышленность. 1988. - Вып.7 (175). - С. 27 - 29.

84. Троицкий А.В., Суров Ю.И., Онанова Н.Ш. и др. Изучение зависимости фазового состава и электрофизических свойств пленок тантала от скорости конденсации // Электронная техника. Сер.7. — 1989. Вып. 2(153).-С. 19-22.

85. Черепнин Н.В. Сорбционные явления в вакуумной технике. М.: Сов. Радио, 1992.-384 с.

86. Белоусов П.С., Мушкаренко Ю.Н., Потоков М.Ф., Фомина Г.В. Вакуумные свойства алюминий-нитридной керамики // Электронная промышленность. 1986. - Вып. 6 (154). -С.26 - 27.

87. Выбор материала и отработка технологии создания керамических втулок с целью повышения влагостойкости полупроводниковых приборов: Отчет по НИР / № гос. регистрации Ф19420, Томск, НИИПП, 1984. - 92 с.

88. Киселев В.Ф., Крылов О.В. Адсорбционные процессы на поверхности полупроводников и диэлектриков. М.: Наука, 1978. — 256 с.

89. Афонин О.Ф., Викторов Б.В., Забродин Б.В. и др. Метод обратного резерфордовского рассеяния и его применение в исследованиях материалов электронной техники // Электронная промышленность. — 1990. -№ 10.-С. 27-32.

90. Волокитин Г.Г., Романов Б.П., Отмахов В.И. Компьютерное термодинамическое моделирование высокотемпературных процессов при плазменной обработке силикатных и керамических материалов. Томск: ТГАСУ, 2001.- 140 с.

91. Недорезов В.Г., Шульгин Е.И. Предельно достижимые значения температурного коэффициента сопротивления толстопленочных резисторов // Электронная техника. Сер.6. 1987. - Вып.8 (229). - С. 36 -39.

92. Василенко О.Ф., Гуляева Е.Н., Майер А.А., Чащин В.А. Расчет зависимостей состав-свойство композиционных резистивных материалов в приближении статических систем // Электронная техника. Сер. Материалы. 1985. - Вып. 3 (202). - С. 71 - 74.

93. Оделевский В.И. Расчет обобщенной проводимости гетерогенных систем // ЖТФ. 1951. - т.21. - № 6. - С. 667 - 677.

94. Pike G.T., Seager С.Н. Electrical properties and conduction mechanisms of Ru-based thick-film resistor // J.Appl. Phys. 1977. - vol. 48 (12). - p.5152-5169.

95. Зарубин А.Н., Чистоедова И.А., Шмидт С.Э., Смирнов С.В. Тонкие пленки Та+Та205 для распределенных RC -элементов интегральных схем // Электронная промышленность. 2002. - № 2 - 3. — С. 124 - 126.

96. Мартюшов К.И. Электропроводность композиционных резистивных материалов // Обзоры по электронной технике. Сер.5. 1982. - Вып.8. — с. 57.

97. Brady D.P., Fuss F.N., Gerstenberg D. Thermal oxidation and resistivity of tantalum nitride films // Thin Solid Films. 1980. - vol. 66. - № 3. - s.287 -302.

98. Алексанян И.Т., Бондаренко Ю.Г., Брицин К.И. и др. Методы измерения параметров элементов пленочных микросхем // Микроэлектроника. М.: Сов. Радио, 1967. - Вып.1. - С. 283 -314.

99. Arora N.D. and Hauser J.R. Antireflection lauers for GaAs solar cells // J.Appl.Phys. 1982. - vol. 53. - № 12. - p. 8839 - 8845.

100. Чистоедова И. А., Пятова A.B. Тонкопленочные просветляющие покрытия на основе Ta2Os для кремниевых солнечных элементов // Сборник трудов НГАУ. Томск, 2002. - С.231 - 233.

101. Чистоедова И.А., Пятова А.В. Тонкопленочные просветляющие покрытия на основе Та205 для солнечных элементов на GaAs // Труды 8-й Российской конференции «Арсенид галлия и полупроводниковые соединения группы III V». - Томск, 2002. - С.361 - 362.

102. Панков Ж. Оптические процессы в полупроводниках. М.: Мир, 1973. -456 с.

103. Loh Е. Physical interpretation of the tantalum chip capacitor life-test results // IEEE Transactions on Components, Hibrids. 1980. - vol. CHMT-3. - № 4. -p. 647 - 654.

104. Черняк А.С., Перепелица JI.C. Инфракрасные спектры поглощения минералов группы пирохлор-микролита // Спектроскопия. Методы и приложения. М.: Наука, 1969. - С. 105 - 108.

105. Красиков Г.Я. Конструктивно-технологические особенности субмикронных МОП-транзисторов. Часть 1. Москва: Техносфера, 2002.416 с.

106. Гребенников Ю.Г., Погуляев В.В. Применение фотоэлектрической спектроскопии для оценки качества диэлектрика танталовых тонкопленочных конденсаторов // Электронная техника. Сер. Радиодетали и радиокомпоненты. 1986. - Вып. 4. - С. 6 - 9.

107. А.В.Пятова, И.А.Чистоедова. Процессы старения тонких пленок Та+Та205 при нагреве в кислородосодержащей среде // Труды 2-ой Всероссийской научной конференции «Химия и химическая технология на рубеже тысячелетий». Томск, 2002. - Т. 1. - С. 136-138.

108. Гаврилов А.Н., Зарубин А.Н. Ионно-плазменная обработка поверхности керамики и ситалла // Труды 2-ой Всероссийской научной конференции «Химия и химическая технология на рубеже тысячелетий». Томск, 2002. — Т. 1. - С.41 —43.

109. Robinson R., Stephens К. The effects of argon ion bombardment on the electrical properties of Та thin films // Thin Solid Films. 1980. - vol. 68. -p.305-314.

110. Чистоедова И.А., Смирнов C.B. Тепловые процессы в системе пленка-подложка при лазерной обработке // Тезисы докладов 2-й Международной конференции «Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах». Томск, 2000. - С. 210 — 212.

111. Пилипенко В.А., Рожков В.В., Горушко В.А. Модель взаимодействия кремния с алюминием при фотонной обработке // Электронная техника. Сер. Полупроводниковые приборы. 1990. - Вып.З. -С. 66- 70.

112. Вендик О.Г. Горин Ю.Н. Попов В.Ф. Корпускулярно-фотонная технология. М.: Высшая школа, 1984. - 240 с.

113. Борисенко В.Е., Самуйлов В.А. Твердофазные процессы при импульсной термообработке некогерентным светом // Зарубежная техника. 1987. № 1. - С. 46 - 68.

114. Зотов В.В., Королева Е.А. Новые применения лучистой энергии в микроэлектронике // Обзоры по электронной технике. Сер 6. Материалы. 1981. - Вып.7. — 58 с.