автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Разработка технологических основ субмикронного профилирования поверхности подложек методом фокусированных ионных пучков для создания микро- и наноструктур

На правах рукописи

КОЛОМИИЦЕВ Алексей Сергеевич

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСНОВ СУБМИКРОННОГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ПОДЛОЖЕК МЕТОДОМ ФОКУСИРОВАННЫХ ИОННЫХ ПУЧКОВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ МИКРО- И НАНОСТРУКТУР

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

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

48481ЭО

2 ИЮН 2011

Таганрог - 2011

4848195

Работа выполнена в Технологическом институте Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» в г. Таганроге на кафедре "Технологии микро- и наноэлектронной аппаратуры"

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

O.A. Агеев (ТТИ ЮФУ, г. Таганрог);

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

К.В. Руденко (Учреждение Российской академии наук Физико-технологический институт РАН, г. Москва)

доктор технических наук, профессор А.Н. Королев (ТТИ ЮФУ, г. Таганрог)

Ведущая организация: Закрытое акционерное общество

"Нанотехнология - МДТ" (г. Москва)

Защита состоится «23» июня 2011 г. в 14 ч. 20 мин. на заседании диссертационного совета Д212.208.23 в Технологическом институте Южного федерального университета в г. Таганроге по адресу: 347928, г. Таганрог, ул. Шевченко,2, ауд. Е-306

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной библиотеке Южного федерального университета.

Автореферат разослан «_»_2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

И.Б. Старченко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность диссертационной работы

На современном этапе развития электроники тенденции к микроминиатюризации элементов СБИС и повышения плотности их компоновки приводят к необходимости разработки новых методов формирования перспективной элементной базы радиоэлектронной аппаратуры. Одной из основных проблем при изготовлении функциональных элементов наноэлектроники, микро- и наносистемной техники является необходимость разработки и совершенствования методов субмикронного профилирования поверхности подложек, которые должны обеспечивать высокую точность и разрешающую способность изготовления элементов приборов с размерами менее 100 нм. Метод локального ионно-лучевого травления фокусированным ионным пучком (ФИП) является на сегодняшний день одним из наиболее перспективных методов субмикронного профилирования поверхности твердых тел [1].

Традиционные методы субмикронного профилирования, основанные на литографических процессах в сочетании с жидкостным или плазменным травлением, обладают рядом существенных недостатков, проявляющихся при формировании структур размером менее 100 нм. Это связано с дифракционными ограничениями процессов оптической литографии, эффектами близости, ограничениями используемых резистов и масок, а также эффектами подтравливания при использовании процессов химического и плазменного травления.

Применение метода ФИП позволяет устранить ограничения технологических процессов связанных с использованием резистов, масок и травителей. Возможности изменять параметры ФИП при ионно-лучевом травлении в широком диапазоне в сочетании с высоким пространственным разрешением метода позволяют варьировать режимы субмикронного профилирования в широких пределах для достижения необходимых геометрических параметров формируемых наноразмерных структур.

В настоящее время процессы формирования субмикронного профиля на поверхности твердых тел методом ионно-лучевого травления с помощью ФИП недостаточно изучены. Поэтому проведение этих исследований актуально для разработки технологических процессов формирования перспективной элементной базы наноэлектроники, микро- и наносистемной техники.

Цель и задачи диссертационной работы

Целью диссертационной работы является разработка и исследование технологических основ субмикронного профилирования поверхности подложек методом фокусированных ионных пучков для создания перспективной элементной базы наноэлектроники, микро- и наносистемной техники.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Анализ основных параметров фокусированного ионного пучка, определение закономерностей процессов модификации приповерхностного слоя подложки при воздействии ионов в методе ФИП;

2. Разработка математической модели расчета двумерной морфологии поверхности твердого тела при травлении фокусированным ионным пучком с

учетом параметров пучка, режимов экспонирования, а также закономерностей взаимодействия ионов с подложкой;

3. Разработка методики и программных средств генерации растровых шаблонов для безмасочного структурирования подложек методом фокусированных ионных пучков с учетом параметров пучка, режимов экспонирования, а также закономерностей взаимодействия ионов с подложкой;

4. Исследование режимов субмикронного профилирования полупроводниковых подложек методом ФИП;

5. Разработка и исследование методик определения разрешающей способности и точности переноса топологического рисунка шаблона на подложку при субмикронном профилировании подложек методом ФИП;

6. Разработка технологических маршрутов формирования микро- и наноструктур перспективных элементов оптоэлектроники и наносистемной техники методом ФИП на основе использования многофункционального сверхвысоковакуумного нанотехнологического комплекса НАНОФАБ НТК-9.

Научная новизна работы:

1. Теоретически определены закономерности модификации приповерхностного слоя подложек 81, БЮ, ОаАв, ЗЮ2 и А1 при травлении фокусированным ионным пучком галлия с Энергией 5-30 кэВ, которые позволяют разработать математические модели и методики субмикронного профилирования поверхности методом ФИП. Результаты расчетов подтверждены экспериментальными данными для 81.

2. Разработана математическая модель расчета двумерной морфологии поверхности твердого тела при травлении фокусированным ионным пучком с учетом неоднородности распределения интенсивности потока ионов в пучке, режимов экспонирования, особенностей взаимодействия ионов с подложкой, а также угловой зависимости коэффициента распыления, которая позволяет прогнозировать характеристики рельефа поверхности.

3. Разработан способ управления фокусированным ионным пучком за счет экспонирования по специализированным растровым шаблонам, учитывающим параметры ионного луча и формируемой структуры, который позволяет повысить точность переноса топологического рисунка.

4. Экспериментально установлены закономерности влияния режимов субмикронного профилирования поверхности полупроводниковых подложек ионно-лучевым травлением ФИП на морфологию поверхности с учетом параметров ионного пучка и режимов экспонирования.

Практическая значимость:

1. Определены режимы субмикронного профилирования поверхности кремния методом ФИП. Показано, что в диапазоне токов 1 пА - 7 нА определяющим фактором, влияющим на скорость латерального (19 - 32 нм) и нормального (42 - 92 нм/мс) травления, является ток ионного пучка. Установлено, что время воздействия ионного пучка в точке позволяет прецизионно управлять скоростью травления кремния по нормали.

2. Разработана методика определения разрешающей способности метода ФИП. Установлено, что основным параметром, влияющим на геометрические

размеры формируемых структур, является ток ионного пучка. Показано, что при токе ионного пучка 1 пА минимальная ширина формируемой линии на кремнии составляет - 15 нм.

3. Разработаны методики модификации зондовых датчиков-кантилеверов АСМ методом ФИП, которые позволяют формировать острия зондов радиусом до 5 нм, аспектным соотношением до 1:50 и углом конусности до 5° для специализированных задач нанодиагностики.

4. Разработано программное обеспечение генерации растровых шаблонов для безмасочного структурирования подложек с учетом параметров пучка, режимов экспонирования, а также закономерностей взаимодействия ионов с подложкой, позволяющее повысить точность переноса топологического рисунка при субмикронном профилировании методом ФИП.

5. Разработаны технологические маршруты формирования микро- и наноструктур перспективных элементов оптоэлектроники и наносистемной техники методом ФИП на основе использования многофункционального сверхвысоковакуумного нанотехнологического комплекса НАНОФАБ НТК-9.

Положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель расчета двумерной морфологии поверхности твердого тела при травлении фокусированным ионным пучком с учетом неоднородности распределения интенсивности потока ионов в пучке, режимов экспонирования, особенностей взаимодействия ионов с подложкой, а также угловой зависимости коэффициента распыления, которая позволяет прогнозировать характеристики рельефа поверхности после травления фокусированным ионным пучком.

2. Закономерности влияния режимов субмикронного профилирования поверхности полупроводниковых подложек методом ФИП на морфологию поверхности с учетом параметров ионного пучка и режимов экспонирования.

3. Способ управления фокусированным ионным пучком за счет экспонирования по специализированным растровым шаблонам, учитывающим параметры ионного луча и формируемой структуры, который позволяет повысить точность переноса топологического рисунка.

4. Методика определения разрешающей способности метода ФИП, которая позволяет оценить минимальные размеры формируемых структур с учетом значений тока ионного пучка.

5. Методики модификации зондовых датчиков-кантилеверов АСМ методом ФИП, которые позволяют формировать острия зондов радиусом до 5 нм, аспектным соотношением до 1:50 и углом конусности до 5° для специализированных задач нанодиагностики.

Реализация результатов работы

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с планом госбюджетных научно-исследовательских работ кафедры ТМ и НА и НОЦ «Нанотехнологии» в 2008 - 2011 гг.: ««Проведение поисковых научно-исследовательских работ в области микро- и наноструктур на основе оксидных, органических и биологических материалов, разработка технологии их получения для развития перспективной сенсорики, основанной на новых физических

принципах в центре коллективного пользования научным оборудованием «Высокие технологии»» в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» (внутр. № 13013); «Исследования и разработка технологических процедур для производства элементов изделий микро- и наноэлектронной техники на основе использования сверхвысоковакуумной технологической автоматизированной платформы кластерного типа» внутр. № 13309); «Разработка технологии и изготовление опытных образцов масок для глубокой рентгеновской литографии» внутр. № 13308).

Результаты диссертационной работы внедрены в НИЦ «Курчатовский институт» (г. Москва), на промышленном предприятии ЗАО «Нанотехнологии -МДТ» (г. Москва), в Институте физики микроструктур РАН (г. Нижний Новгород), в ФГУ «Ростовский ЦСМ» (г. Ростов-на-Дону), а также в учебный процесс на кафедре ТМиНА ТТИ ЮФУ.

Апробация работы

Основные научные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на различных международных и всероссийских научных конференциях и семинарах, в частности: Международный конкурс научных работ молодых ученых в области нанотехнологий. Международный форум по нанотехнологиям (г. Москва, 2009, 2010), Российский симпозиум по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел (г. Черноголовка, 2009, 2010), Международный симпозиум «Нанофизика и наноэлектроника» (г. Нижний Новгород, 2009, 2011), Международная конференция по актуальным проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностики кремния, нанометровых структур и приборов на его основе «Кремний 2010», (г. Нижний Новгород, 2010), Международная научная конференция «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии» (г. Кисловодск, 2008, 2009), Международная научно-техническая конференция «Микроэлектроника и наноинженерия - 2008» (г. Москва, 2008), VII 17-й Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2010» (г. Москва, 2010), Третья Всероссийская школа-семинар студентов, аспирантов и молодых ученых по направлению «Наноинженерия», «Наноинженерия-2010» (г. Калуга, 2010), Ежегодная научная конференция студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН (г. Ростов-на-Дону, 2008-2011), Международная научно-техническая конференция и молодежная школа-семинар «Нанотехнологии-2010», (пос. Дивноморское, 2010).

Результаты работы отмечены дипломами ряда конференций и конкурсов научных работ: Международного конкурса научных работ молодых ученых в области нанотехнологий (г. Москва, 2009, 2010), Конференции Южного научного центра РАН (г. Ростов-на-Дону, 2010), IX Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления» (г. Таганрог, 2008).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 39 печатных работ, из них 5 работ опубликовано в журналах, входящих в Перечень ВАК. В ВНИИТЦ зарегистрировано 3 отчета по НИР. Получен патент РФ на полезную модель № 88187, приоритет от 15.06.2009 г.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литературы и приложений. Содержание диссертации изложено на 187 страницах и включает: 82 страницы с рисунками, 5 страниц с таблицами и список использованных источников, включающий 125 наименований. В приложениях содержатся акты о внедрении результатов исследований диссертационной работы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, приведены цель работы, основные задачи исследований, научная новизна и практическая значимость работы, приведены сведения об апробации работы и структуре диссертации.

В первой главе представлен обзор современных методов субмикронного профилирования поверхности твердых тел в нанотехнологии, таких как: оптическая литография, электронно-лучевая литография, нанопечатная литография, рентгеновская литография в сочетании с методами жидкостного и сухого травления, а также литография с использованием сканирующего зондового микроскопа и локальное ионно-лучевое травление фокусированным ионным пучком. Рассмотрены основные принципы действия, достоинства и недостатки методов.

Описаны основные особенности использования ФИП, методы управления перемещением ионного пучка. Проведено обобщение основных физических эффектов, возникающих при взаимодействии потока ускоренных ионов с твердотельными подложками.

Выявлены основные проблемы, возникающие при применении метода ФИП для субмикронного профилирования поверхности твердых тел:

- точность воспроизведения заданного профиля структуры;

- получение заданного уровня шероховатости поверхности структуры;

- формирование структур с вертикальными стенками;

- формирование структур с размерами менее 50 нм;

- повторяемость параметров структур.

Сделан вывод о необходимости разработки математических моделей процесса субмикронного профилирования поверхности твердых тел методом ФИП и проведения комплексных экспериментальных исследований режимов ионно-лучевого воздействия.

Результаты обзора определили цель и постановку задач работы.

Во второй главе представлены результаты теоретических расчетов параметров взаимодействия ионов с подложкой. Проведены теоретические

расчеты профилей распределения ионов галлия в различных материалах и расчетов зависимостей коэффициента распыления материалов от параметров ионно-лучевого воздействия, позволяющие оценить размеры модифицируемых областей и кинетику ионно-лучевого травления. Теоретически исследованы параметры ФИП, влияющие на равномерность распределения интенсивности ионного потока при травлении ФИП.

Результаты расчетов показывают, что в рассматриваемом диапазоне энергий ионного пучка (5-30 кэВ) глубина проникновения ионов в различные материалы подложки лежит в пределах 20-50 нм. В результате аналитических и численных расчетов уточнены закономерности влияния энергии ионного пучка и угла падения ионов на подложку на коэффициент распыления поверхности твердого тела (рис. 1).

12 15 18 ¡1 24 27 Эмергоя ионов, кзВ

5 I» 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Ы) Угол падения ионов, град

а) б)

Рис. 1 Зависимости коэффициентов распыления различных материалов от энергии ионов (а) и угла падания ионов на подложку (б), рассчитанные различными методами: 1 - А1 (теория Зигмунда [2]); 2 - А1 (расчет в БЩМ 2008);

3 - БЮ2 (теория Зигмунда); 4 - БЮ2 (расчет в БШМ 2008); 5 - (теория Зигмунда); 6 - (расчет в БИМ 2008); 7 - экспериментальные данные для [3]

Разработана математическая модель, которая позволяет рассчитать двумерную морфологию поверхности твердого тела при травлении фокусированным ионным пучком с учетом неоднородности распределения интенсивности потока ионов в пучке, режимов экспонирования, особенностей взаимодействия ионов с подложкой, а также угловой зависимости коэффициента распыления.

В процессе ионно-лучевого травления ФИП результирующая геометрия обрабатываемой подложки может быть представлена как результат суперпозиции воздействия множества отдельных ионных пучков. Основной вклад в геометрию структуры вносит профиль распределения энергии ионов по диаметру пучка. На начальном этапе моделирования с учетом технологических параметров рассчитывается профиль ФИП. После этого производится расчет максимальной глубины травления ФИП за время воздействия в точке. Рассчитанный профиль

ФИП разбивается на малые отрезки dx. Моделирование процесса травления проводится для каждого отрезка dx, с учетом весового коэффициента, который определяется значением интенсивности пучка для конкретного значения dx. После этого задаются параметры перемещения ионного пучка (шаг и overlap, определяющий процент перекрытия диаметра ионного пучка при пошаговом экспонировании), производится расчет коэффициента распыления для конкретного типа ионов и материала подложки согласно выражению. Начиная со второго прохода пучка, учитывается неоднородность рельефа поверхности. Для этого в каждой точке поверхности, образовавшейся после 1-го прохода ФИП, в соответствии с принятым разбиением профиля ионного пучка определяется угол между поверхностью образца и направлением воздействия ионного пучка, по которому определяется коэффициент распыления, согласно полученной зависимости (рис. 1). Таким образом, на основании проведенных расчетов и анализа механизмов воздействия ФИП на подложку, получено выражение для расчета двумерной морфологии поверхности после /-го прохода ионного пучка:

Si(x) = YRL^±.(w.e ( ^ +(l-W)-e ^ ), О)

в-1 П

где S,(x) - профиль подложки после /-го прохода ФИП, у(х) - значение коэффициента распыления в каждой точке, Ps - расстояние между точками воздействия ФИП, N — общее число точек, в которых ФИП воздействует на подложку, Df— доза единичного воздействия ФИП, сг/ 2 - стандартное отклонение диаметра ионного пучка для центральной и периферийной областей, ц -коэффициент, зависящий от атомной плотности, w - весовой коэффициент.

На основании разработанной математической модели, для расчета двумерной морфологии при профилировании поверхности твердых тел методом ФИП, было разработано специализированное программное обеспечение (ПО) на языке программирования С++ Builder 2010. Разработанное ПО позволяет рассчитывать профиль ФИП и производить расчет рельефа подложки для п проходов при заданных режимах экспонирования, с учетом угловой зависимости коэффициента распыления в каждой точке. На рис. 2, а представлен интерфейс основного окна программы, а на рис. 2, б пример результата расчета двумерной морфологии.

Исходя из анализа режимов ионно-лучевого травления ФИП по растровым шаблонам были получены выражения, связывающие параметры растровых шаблонов с технологическими параметрами ФИП. Получено выражение для расчета общего числа точек растрового шаблона:

L ■ L

N = ——- (2)

Р • Р

X ' у

где РхиРу- шаг перемещения пучка, Lx и Ly - размер области травления, по осям х и у соответственно. Можно сформулировать выражение для дозы ионно-лучевого воздействия за 1 проход при травлении по шаблону:

А =

4-1 ■т1

Np-n-

к-d,

где I - ток ФИП, т; - время одного прохода пучка по шаблону без учета времени бланкирования, с^ - диаметр ФИП. Количество проходов пучка по шаблону, таким образом, будет определяться отношением общей дозы к дозе воздействия за 1 проход:

О л Q■df2 А 4 1-т,

где <2 - суммарная доза, которая определяется током ФИП, общим временем травления и площадью шаблона. Выражение для расчета времени, которое потребуется для травления по указанному шаблону при известных значениях ионной дозы, тока ФИП и диаметра пучка можно сформулировать следующим образом:

I Ь„

Т = (\ +-*-)■(! + -

(1-

OL,

100

)df

0L>

100

N n Q'df -)----—

4 I

(5)

где OLx и OLy - значения параметра overlap вдоль осей jc и у.

а) б)

Рис. 2 Интерфейс разработанного ПО для расчета двумерной морфологии подложки после травления ФИП (а) и пример расчета для 100 проходов пучка по

подложке кремния (б)

С целью учета данных теоретических расчетов и автоматизации процесса формирования шаблонов для безмасочного структурирования поверхности методом ионно-лучевого травления ФИП был разработан способ формирования шаблонов для травления ФИП (рис. 3), а также в программной среде С++ Builder 2007 было разработано специализированное программное обеспечение, представляющее собой инструмент генерации, конвертации и редактирования шаблонов для различных технологических систем, использующих метод ФИП (рис. 4).

Рис. 3 Схема способа генерации шаблонов для безмасочного структурирования

подложек методом ФИП

Рис. 4 Интерфейс главного окна программы генерации растровых шаблонов для безмасочного структурирования подложек методом ФИП

Таким образом, была разработана математическая модель расчета двумерной морфологии поверхности подложки после ионно-лучевого травления ФИП с учетом неоднородности распределения интенсивности потока ионов в пучке, режимов экспонирования, особенностей взаимодействия ионов с подложкой, а также угловой зависимости коэффициента распыления, которая позволяет прогнозировать характеристики рельефа поверхности после травления фокусированным ионным пучком.

Разработаны способ управления ионным пучком за счет формирования шаблонов с заданными параметрами и ПО для генерации растровых шаблонов для безмасочного структурирования подложек, позволяющие формировать структуры сложного профиля с высокой точностью.

Полученные во второй главе результаты были использованы при разработке методик проведения экспериментальных исследований режимов субмикронного профилирования поверхности твердого тела методом ФИП.

В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований режимов субмикронного профилирования подложек методом ФИП. Определено влияние тока, ускоряющего напряжения ионного пучка, времени воздействия пучка в точке, количества проходов пучка и способа задания шаблона для травления на геометрические характеристики наноразмерных структур, формируемых при субмикронном профилировании методом ФИП. Экспериментальные исследования проводились с использованием растрового электронного микроскопа с системой ФИП Nova NanoLab 600 в специальной

конфигурации (FEI Company, Нидерланды), а также многофункционального сверхвысоковакуумного нанотехнологического комплекса НАНОФАБ НТК-9 (ЗАО «Нанотехнология-МДТ», Россия) по следующей методике: на кремниевой подложке методом ФИП формировался массив из 25 наноразмерных структур в виде углублений, при различных параметрах ионно-лучевого воздействия. Варьировались следующие параметры ФИП: ток ионного пучка, тип шаблона для травления, количество проходов ионного пучка по шаблону, время воздействия ионного пучка в точке, а также ускоряющее напряжение ФИП. Для анализа морфологии и геометрических характеристик наноразмерных структур после травления проводились исследования на зондовой нанолаборатории Ntegra Vita (ЗАО «Нанотехнология-МДТ», Россия) в режиме полуконтактной атомно-силовой микроскопии. Статистическая обработка полученных АСМ-изображений производилась с использованием программного пакета Image Analysis 2.0 (ЗАО «Нанотехнология-МДТ», Россия). На основании полученных статистических данных построены зависимости (рис. 5) значений диаметра и глубины наноразмерных структур от тока ионного пучка и времени воздействия пучка в точке при различных значениях числа проходов пучка по шаблону и различных типах шаблонов.

/100 проходов

10 проходов

_ /

100 проходов 10 проходов

0 1 2 3 4 5 6

Ток ионного пучка, нА

а)

20ff ;

2 3 4 5 < 7 Ток ионного пучка, нА

0.5 I 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 Время воздействия ионного пучка в точке, мс

б)

"Й5 I Its 2 Й 5 з!5 4 its т* Время воздействия ионного пучка в точке, мс

В) г)

Рис. 5 Зависимости диаметра (а, в) и глубины (б, г) наноразмерных структур от тока ионного пучка времени воздействия ионного пучка в точке при 10 и 100 проходах ионного пучка по шаблону

Анализ полученных зависимостей показывает, что при увеличении значения тока ионного пучка увеличиваются геометрические размеры наноразмерных структур. Данный эффект может быть объяснен возрастанием плотности потока энергии ионного пучка и увеличением диаметра ионного зонда. Установлено, что

увеличение числа проходов пучка по шаблону в 10 раз (с 10 до 100) приводит к увеличению глубины и латеральных размеров наноструктур примерно в 1,5 - 2 раза. Выявлено, что для 100 проходов, при токе ионного пучка свыше 5 нА сформированные структуры начинают перекрываться, что делает невозможным дальнейшее измерение их геометрических характеристик. Кроме этого, при токе ионного пучка от 1 пА до 1 нА наблюдается максимальная скорость увеличения латеральных размеров наноструктур, тогда как в диапазоне токов свыше 1 нА эта скорость уменьшается и зависимость насыщается. При этом, в том же диапазоне токов глубина структур монотонно возрастает.

Из зависимостей диаметра и глубины наноразмерных структур от времени воздействия ионного пучка в каждой точке шаблона следует, что увеличение времени воздействия в точке в диапазоне от 0,5 до 5 мс приводит к увеличению геометрических размеров наноструктур (диаметра - с 50 до 190 нм, глубины - с 18 до 85 нм). При увеличении времени воздействия ионного пучка в точке скорость нормального травления возрастает в несколько раз быстрее, чем скорость латерального травления. Это объясняется тем, что при постоянном значении тока и ускоряющего напряжения ионного пучка геометрические размеры и энергетические характеристики пучка остаются неизменными.

Были разработаны методики оценки разрешающей способности метода ФИП и точности воспроизведения топологического рисунка шаблона. Разрешающая способность оценивалась двумя способами: по минимальной ширине линии, вытравленной в материале, и по количеству отдельно сформированных линий на единицу длины (рис. 6, а). Для оценки влияния тока ионного пучка и размеров формируемой структуры на точность воспроизведения топологического рисунка растрового шаблона были проведены экспериментальные исследования на кремниевой подложке и получены зависимости измеренных размеров наноструктур от заданных (рис. 6, б). Показано, что основным параметром ФИП, определяющим разрешающую способность метода и точность воспроизведения топологического рисунка растрового шаблона является ток ионного пучка.

а) б)

Рис. 6 Зависимости разрешающей способности ФИП (линий/мкм) от тока ФИП (а) и полученного размера наноструктуры от заданного при различных значениях

тока ФИП (б)

Представлены результаты исследования влияния параметров ФИП на шероховатость дна (рис. 7, а) и вертикальность боковых стенок формируемых структур (рис. 7, б). Определены параметры ФИП, позволяющие добиться наименьших значений шероховатости дна структур после ионно-лучевого травления. Определено значение коэффициента рассогласования экспериментальной и расчетной кривых, который отражает влияние эффектов переосаждения и несовершенства подложки.

10 20 30 40 50 60 70 80 90 Overlap, %

а)

2 3 4 5 6 7 Ток ионного пучка, нА б)

Рис. 7 Зависимости среднеарифметической шероховатости дна вытравленной структуры от значения параметра overlap (а) и угла наклона стенки от тока ФИП (б)

В ходе выполнения экспериментальных исследований установлено, что для формирования структур с вертикальными стенками рекомендуется применять малые токи ионного пучка (1 - 300 пА) и малые времена воздействия ионного пучка в точке (200 не -1 мкс) при количестве проходов более 1000.

Экспериментально определены скорости травления полупроводниковых материалов. Установлено, что увеличение тока ФИП от 1 до 1000 пА приводит к возрастанию скорости ионно-лучевого травления кремния с 10 нм3/сек до 300 нм3/сек. Представлены результаты исследования режимов формирования структур сложного профиля методом ФИП с использованием растровых шаблонов. Экспериментально подтверждена адекватность математической модели, используемой в разработанном программном обеспечении для генерации растровых шаблонов.

Представлены результаты экспериментальных исследований модификации подложки ионами галлия в методе ФИП. Результаты энергодисперсного рентгеновского микроанализа показывают, что содержание галлия в кремнии возрастает в течение первых 2 мин. травления до 1,3 атомных процента (рис. 8, а). При временах травления свыше 2 минут зависимость насыщается и дальнейшего насыщения структуры галлием не происходит. Также экспериментально исследованы зависимости толщины разупорядоченного слоя на поверхности кремниевой подложки при травлении ионами галлия от ускоряющего напряжения ФИП (рис. 8, б).

30

о

о

■о

X х ю

2

О

2 J 4 5 Время травления, мин

о

О 5 10 15 20 25 30 Ускоряющее напряжение, кэВ

а)

б)

Рис. 8 Зависимость содержания галлия в кремнии в атомных процентах от времени ионно-лучевого травления ФИП (а) и зависимости толщины разупорядоченного слоя от ускоряющего напряжения ФИП, полученные экспериментально и

теоретически (б)

Анализ зависимости показывает, что экспериментальные данные толщины аморфизированного слоя хорошо коррелируют с расчетными. Таким образом, экспериментально получено, что при энергии ФИП 30 кэВ толщина аморфизированного слоя кремниевой подложки достигает 23 нм, для уменьшения толщины аморфизированного слоя до примерно 6 нм необходимо производить дополнительную обработку ионами галлия с энергией 5 кэВ.

Полученные результаты могут быть использованы при разработке технологических процессов формирования перспективной элементной базы наноэлектроники, микро- и наносистемной техники.

В четвертой главе приведены экспериментальные результаты формирования элементов и структур наноэлектроники, микро- и наносистемной техники.

Формирование планарных элементов металлической наноэлектроники производилось методом ионно-лучевого ФИП травления на основе структуры Si/Si02/Ti. Был сформирован массив элементов с шириной канала от 225 нм до 7,8 нм. Для анализа геометрической формы канала и электрических характеристик сформированной приборной структуры подложка исследовалась методом РЭМ, а также в режиме полуконтактной АСМ и режиме сопротивления растекания на 3HJI Ntegra Vita. Анализ данных, полученных в результате АСМ-исследований, показал, что квазиодномерный канал проводимости шириной 7,8 нм обладает сопротивлением выше, чем у остальной пленки и оказывает влияние на токопрохождение между контактными площадками. Полученные несимметричные ВАХ структуры с квазиодномерным каналом могут быть объяснены определяющим влиянием механизма баллистического транспорта носителей заряда в системах пониженной размерности.

В работе производилось формирование структур для метрологического обеспечения измерений в нанотехнологии: контрольних образцов для межлабораторных сичений параметров РЭМ и АСМ и экспериментальных

образцов меры высоты рельефа поверхности для АСМ.

Также сформированы массивы миродисковых оптических резоноторов на основе структуры Si/Sii_xGex:Er для создания перспективных элементов оптоэлектроники. Для определения оптимальных режимов ионно-лучевого формирования резонаторов с требуемыми геометрическими характеристиками был сформирован ряд микродисковых структур диаметром 54 мкм при различных режимах травления ФИП. Были получены микродисковые резонаторы с углом наклона боковых стенок 5,4° и средней шероховатостью граней 3,2 нм (рис. 9, а). После формирования микродисковых резонаторов и контроля их геометрических характеристик в Институте физики микроструктур РАН, г. Нижний Новгород производились исследования фотолюминесценции полученных структур (рис. 9,6).

100

80

2 S

I ■&

Диск 4

Диск 3

Диск 5

Точка А

6000 6200 6400 6600 6800

Волновое число, см1

а) б)

Рис. 9 РЭМ-изображение микродискового резонатора на 81/8м.хОех:Ег (а) и спектры фотолюминесценции серии микродисковых резонаторов сформированных

методом ФИП (б)

Было установлено, что при оптической стимуляции полученные структуры излучают на длине волны ~ 1,54 мкм, что объясняется локализацией оптического излучения в резонаторной структуре. Использование метода ФИП позволяет формировать микродисковые резонаторы на Si/Sii_xGex:Er с заданными геометрическими параметрами при которых наблюдается увеличение интенсивности оптического излучения примерно в 2,2 раза, что может быть использовано при формировании перспективных элементов оптоэлектроники.

Разработаны методики модификации острия кантилеверов АСМ для специализированных задач нанодиагностики, которые позволяют формировать зонды АСМ с радиусом закругления острия до 5 нм, аспектным соотношением до 1:50 и углом конусности до 5° (рис. 10, а б).

в) г)

Рис. 10 РЭМ-изображения модифицированного зонда а) - 5000х ;б) - 1300000х, АСМ-изображения меры высоты ТС/З, полученные обычным кантилевером (в) и модифицированным кантилевером (г)

Для исследования характеристик модифицированных кантилеверов, производилось исследование рельефной меры высоты TGZ3, производства ЗАО «Нанотехнология-МДТ» (рис. 9, в,г). Для определения характерных размеров меры высоты TGZ3 проводился анализ АСМ-изображений с использованием программного пакета Image Analysis 3.5.

Анализ полученных АСМ-изображений (рис. 10, в,г) показал, что форма структур рельефной меры высоты TGZ3, полученных обычным кантилевером содержит артефакты, возникновение которых может быть связано с вкладом угла конусности острия кантилевера (около 22°) в искажение формы и латеральных геометрических размеров. При сканировании рельефной меры высоты TGZ3 модифицированным кантилевером, на АСМ-изображении артефакты отсутствовали (рис. 10, г). В таблице представлены геометрические параметры рельефной меры высоты TGZ3, полученные на основании анализа АСМ-изображений. Установлено, что геометрические параметры, определенные из АСМ-изображений, полученных модифицированным кантилевером хорошо коррелируют с паспортными данными.

Таким образом, установлено, что использование модифицированных кантилеверов при диагностике субмикронных структур позволяет минимизировать артефакты СЗМ-изображений и повысить разрешающую способность и достоверность получаемых результатов.

Таблица

Геометрические параметры рельефной меры высоты TGZ3._

Данные Параметры меры TGZ3

Ширина ступеньки, мкм Период, нм Высота, мкм

Паспортные 1,5±0,01 3±0,01 500±2,5

Измеренные обычным кантилевером 2,3±0,2 2,9±1,7 511±7,5

Измеренные модифицированным кантилевером 1,5±0,07 3±0,5 500±3,1

Также в работе разработаны технологические маршруты формирования микро- и наноструктур перспективных элементов оптоэлектроники и наносистемной техники методом ФИП на основе использования многофункционального сверхвысоковакуумного нанотехнологического комплекса НАНОФАБ НТК-9.

В заключении сформулированы основные результаты работы.

1. Теоретически определены закономерности модификации приповерхностного слоя подложек при травлении фокусированным ионным пучком галлия.

2. Разработана математическая модель расчета двумерной морфологии поверхности твердого тела при травлении фокусированным ионным пучком с учетом неоднородности распределения интенсивности потока ионов в пучке, режимов экспонирования, особенностей взаимодействия ионов с подложкой, а также угловой зависимости коэффициента распыления.

3. Разработаны способ управления фокусированным ионным пучком и программное обеспечение генерации растровых шаблонов для безмасочного структурирования подложек с учетом параметров пучка, режимов экспонирования, а также закономерностей взаимодействия ионов с подложкой.

4. Исследованы режимы субмикронного профилирования кремния методом ФИП. Выявлены закономерности влияния тока ионного пучка, ускоряющего напряжения пучка, времени стояния пучка в точке и количества проходов пучка на геометрические характеристики формируемых наноразмерных структур.

5. Разработаны и исследованы методики определения разрешающей способности метода ФИП и точности переноса топологического рисунка шаблона на подложку при субмикронном профилировании подложек методом ФИП.

6. Разработаны методики модификации зондовых датчиков-кантилеверов А СМ методом ФИП для специализированных задач нанодиагностики.

7. Сформированы структуры микродисковых резонаторов на основе светоизлучающих гетероструктур Si/Si ¡.xGex:Er методом ФИП, которые позволяют достичь усиления фотолюминесценции структуры в 2,2 раза.

8. Разработаны технологические маршруты формирования микро- и наноструктур перспективных элементов оптоэлектроники и наносистемной

техники методом ФИП на основе использования многофункционального сверхвысоковакуумного нанотехнологического комплекса НАНОФАБ НТК-9. В приложении приведены документы, подтверждающие внедрение полученных результатов

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Лучинин В.В. Нанотехнологии: физика, процессы, диагностика, приборы / под ред. В.В. Лучинина, Ю.М. Таирова. М: Физматлит, 2006. 552 с.

2. Комаров Ф.Ф., Новиков А.П., Ширяев С.Ю. Дефекты структуры в ионно-имплантированном кремнии. Минск: Университетское, 1990. 320 с.

3. Tseng A. Recent developments in micromilling using focused ion beam technology//Journal of micromechanics and microengineering. 2004. № 14. P. 15-34.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ

РАБОТЫ

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Агеев O.A., Коломийцев A.C., Коноплев Б.Г. Формирование наноразмерных структур на кремниевой подложке методом фокусированных ионных пучков // Известия высших учебных заведений. Электроника, №1, 2011. С. 29-34.

2. Агеев O.A., Ильин О.И., Коломийцев A.C., Коноплев Б.Г., Смирнов В.А. Модификация зондовых датчиков-кантилеверов для атомно-силовой микроскопии методом фокусированных ионных пучков // Нано- и микросистемная техника, № 4, 2011. С. 4-8.

3. Агеев O.A., Громов А.Л., Коломийцев A.C. Моделирование параметров взаимодействия ионов галлия с кремниевой подложкой в методе фокусированных ионных пучков // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки, 2009. С. 162-164.

4. Агеев O.A., Коломийцев A.C., Михайличенко A.B., Смирнов В.А., Пташник В.В., Солодовник М.С., Федотов A.A., Замбург Е.Г., Климин B.C., Ильин О.И., Громов А.Л., Рукомойкин A.B. Получение наноразмерных структур на основе нанотехнологического комплекса НАНОФАБ НТК-9 // Известия Южного федерального университета. Технические науки, Том 114, №1, 2011. С. 109-116.

5. Агеев O.A., Коломийцев A.C., Сербу Н.И., Сюрик Ю.В. Исследование влияния концентрации углеродных нанотрубок на электрическое сопротивление пленок полимерного нанокомпозита // Нано- и микросистемная техника, № 10, 2010. С. 2-6.

Публикации в других изданиях:

6. Агеев O.A., Громов А.Л., Ильин О.И., Коломийцев A.C., Алябьева Н.И. Исследование режимов формирования наноразмерных структур методами фокусированных ионных пучков, электронной и зондовой микроскопии // Материалы XXIII Российской конференции по электронной микроскопии «РЭМ-2010», г.Черноголовка, 2010. С. 173-174.

7. Агеев O.A., Громов А.Л., Ильин О.И., Коломийцев A.C., Алябьева

Н.И., Смирнов В.А. Исследование структур микроэлектроники методами растровой микроскопии // Материалы XVI Российского симпозиума по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел «РЭМ-2009», г.Черноголовка, 2009. С. 35.

8. Агеев O.A., Громов A.JL, Ильин О.И., Коломийцев A.C. Исследование режимов формирования наноразмерных структур методом фокусированных ионных пучков на нанотехнологическом комплексе НАНОФАБ // Материалы XVI Российского симпозиума по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел «РЭМ-2009», г.Черноголовка, 2009. С. 36.

9. Агеев O.A., Громов A.JL, Коломийцев A.C. Исследование процессов травления полупроводниковых материалов фокусированным ионным пучком // Материалы XV Международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника», Нижний Новгород, 14-18 марта 2011, С. 426.

10. Агеев O.A., Коломийцев A.C., Пустовой A.C., Смирнов В.А. Исследование методов изготовления и модификации зондов для сканирующей туннельной микроскопии // Материалы XV Международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника», Нижний Новгород, 14-18 марта 2011, С. 539540.

11. Агеев O.A., Громов A.JL, Ильин О.И., Коломийцев A.C., Шенгуров В.Г., Красильник З.Ф., Красильникова JI.B., Степихова М.В., Юрасова Н.В. Микродисковые резонаторы на основе светоизлучающих структур Si/SiGe:Er: теоретический расчет и технология формирования // Материалы XV Международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника», Нижний Новгород, 14-18 марта 2011, С. 533-534.

12. Агеев O.A., Коломийцев A.C. Исследование технологии формирования микро- и наноструктур фокусированным ионным пучком // Материалы XIII Международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника», Нижний Новгород, 2009. С. 238-240.

13. Агеев O.A., Коломийцев A.C., Поляков В.В., Светличный A.M., Смирнов В.А. Исследование режимов фотонностимулированной зондовой нанолитографии методом локального анодного окисления // Материалы XI Международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника», Нижний Новгород, 2007. С. 448-449.

14. Kolomiytsev A.S. Reserch of micro- and nanosystems processing technology based on focused ion beams // Materials of The second international competition of scientific papers in nanotechnology for young researchers. Nanotechnology international forum, Moscow, Russia, October 6-8, 2009. P. 149-150.

15. Коломийцев A.C. Исследование технологии формирования элементов микро- и наносистемной техники фокусированным ионным пучком // Материалы Второго международного конкурса научных работ молодых ученых в области нанотехнологий. Международный форум по нанотехнологиям, Москва, Россия, 68 октября, 2009. С. 169-170.

16. Коломийцев A.C. Формирование зондов для сканирующей зондовой микроскопии методом фокусированных ионных пучков // Материалы Третьего

международного конкурса научных работ молодых ученых в области нанотехнологий. Международный форум по нанотехнологиям, 1-3 ноября, 2010, Москва, Россия [электронный ресурс]. URL: http://www.rusnanoforum.ru/ Post.aspx/Show/30278 (дата обращения 1.03.2011).

17. Агеев O.A., Громов АЛ., Ильин О.И., Коломийцев A.C., Шенгуров В.Г., Степихова М.В., Алябьева Н.И., Смирнов В.А. Исследование режимов формирования микродисковых резонаторов на основе структур Si/Si-Ge методом фокусированных ионных пучков // Тезисы докладов VII Международной конференции по актуальным проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностики кремния, нанометровых структур и приборов на его основе «Кремний 2010», Нижний Новгород, 6-9 июля 2010. С. 175.

18. Агеев O.A., Коломийцев A.C., Федотов A.A. Исследование возможности применения фокусированных ионных пучков для изготовления шаблонов LIGA-технологии // Материалы международной научно-технической конференции «Микроэлектроника и наноинженерия - 2008», Москва, 25-27 ноября 2008. С. 25.

19. Агеев O.A., Громов A.JI., Коломийцев A.C. Формирование стандартных образцов для межлабораторных сличений методом фокусированных ионных пучков // Материалы 17-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2010», Москва, 28-30 апреля 2010. С. 4.

20. Коломийцев A.C. Исследование режимов субмикронного профилирования подложек кремния методом фокусированных ионных пучков для формирования элементов микро- и наносистемной техники // Материалы Третьей Всероссийской школы-семинара студентов, аспирантов и молодых ученых по направлению «Наноинженерия», Наноинженерия-2010, Калуга-Москва, 13 - 15 октября 2010. С. 186-189.

21. Агеев O.A., Коломийцев A.C., Смирнов В.А. Исследование режимов формирования планарного элемента наноэлектроники методом фокусированных ионных пучков // Материалы IX Международной научной конференции «Химия твердого тела: монокристаллы, наноматериалы, нанотехнологии», г. Кисловодск, 2009. С. 164-166.

22. Агеев O.A., Коломийцев A.C., Ильин О.И., Федотов A.A. Исследование режимов технологии фокусированных ионных пучков и сканирующей зондовой микроскопии для анализа параметров полупроводниковых структур ИМС // Материалы VIII Международной научной конференции «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии», г. Кисловодск, 2008. С. 124-125.

23. Б.Г. Коноплев, Е.А. Рындин, O.A. Агеев, A.C. Коломийцев, Ю.Н. Варзарев Сверхбыстродействующие элементы интегральных схем на основе связанных квантовых областей // Сборник статей «Наукоемкие технологии для инновационной индустрии южного макрорегиона», 2011 г, с. 83-99.

24. Агеев O.A., Коломийцев A.C., Смирнов В.А., Федотов A.A. Разработка и изготовление контрольного образца для межлабораторных сличений нанометрового диапазона // Материалы первой научно-практической

конференции «Развитие работ в области нанотехнологий и их метрологическое обеспечение в Южном федеральном округе», Азов 24-25 июня 2009. С. 41.

25. Коломийцев A.C., Пустовой A.C., Рубашкина М.В. Исследование методов изготовления зондов для сканирующей зондовой микроскопии // Материалы шестой ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН, г. Ростов-на-Дону, 26 апреля 2010. С. 204-205.

26. Громов А.Л., Ильин О.И., Коломийцев A.C. Исследование режимов формирования наноразмерных структур методом фокусированных ионных пучков на модуле FIB CVD комплекса НАНОФАБ // Материалы шестой ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН, г. Ростов-на-Дону, 26 апреля 2010. С. 190-191.

27. Громов А.Л., Ильин О.И., Коломийцев A.C. Исследование режимов травления кремниевых структур фокусированным ионным пучком // Материалы шестой ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН, г. Ростов-на-Дону, 26 апреля 2010. С. 195 - 196.

28. Громов А.Л., Ильин О.И., Коломийцев A.C. Анализ структур ИМС на РЭМ Nova NanoLab 600 в режиме просвечивающей электронной микроскопии // Материалы пятой ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН, г. Ростов-на-Дону, 27 апреля 2009. С. 159- 160.

29. Ильин О.И., Коломийцев A.C. Исследование топологии и структуры ИМС методом фокусированных электронных и ионных пучков на РЭМ Nova NanoLab 600 // Материалы пятой ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН, г. Ростов-на-Дону, 27 апреля 2009. С. 159- 160.

30. Ильин О.И., Коломийцев A.C., Трегубенко А.Ю. Разработка технологии изготовления шаблонов для LIGA-технологии // Материалы четвертой ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН, г. Ростов-на-Дону, 16 апреля 2008. С. 146.

31. Агеев O.A., Громов А. Л., Ильин О.И., Коломийцев A.C. Субмикронное профилирование методом фокусированных ионных пучков на сверхвысоковакуумном нанотехнологическом комплексе НАНОФАБ НТК-9 // Труды международной научно-технической конференции «Нанотехнологии-2010», Ч. II., Дивноморское, 19-24 сентября 2010. С. 40-42.

32. Коломийцев A.C., Шенгуров В.Г., Красильник З.Ф., Красильникова Л.В., Степихова М.В., Юрасова Н.В. Структуры Si/Si,.xGex:Er/Si для кремниевой нанофотоники // Труды международной научно-технической конференции «Нанотехнологии-2010», Ч. II., Дивноморское, 19-24 сентября 2010. С. 46-48.

33. Агеев O.A., Коломийцев A.C. Исследование режимов субмикронного профилирования поверхности подложек кремния методом фокусированных ионных пучков // Труды международной научно-технической конференции «Нанотехнологии-2010», Ч. II., Дивноморское, 19-24 сентября 2010. С. 150-152.

34. Агеев O.A., Коломийцев A.C., Смирнов В.А. Формирование и исследование зондов для АСМ методом фокусированных ионных пучков // Труды

международной научно-технической конференции «Нанотехнологии-2010», Ч. II., Дивноморское, 19-24 сентября 2010. С. 153-155.

35. Агеев O.A., Громов А.Л., Ильин О.И., Коломийцев A.C. Разработка пакета программ генерации растровых шаблонов для безмасочного структурирования подложек методом фокусированных ионных пучков // Труды международной научно-технической конференции «Нанотехнологии-2010», Ч. II., Дивноморское, 19-24 сентября 2010. С. 202-205.

36. Громов A.JL, Ильин О.И., Коломийцев A.C. Формирование массивов наноразмерных структур методом фокусированных ионных пучков на сверхвысоковакуумном нанотехнологическом комплексе НАНОФАБ // Сборник тезисов докладов Симпозиума «Нанотехнологии-2009», Таганрог, Россия, 23-26 ноября 2009. С. 47-48.

37. Громов А.Л., Коломийцев A.C. Технология формирования элементов микро- и наносистемной техники фокусированным ионным пучком на нанотехнологическом комплексе НАНОФАБ // Сборник тезисов докладов Симпозиума «Нанотехнологии-2009», Таганрог, Россия, 23-26 ноября 2009. С. 4546.

38. Ильин О.И., Коломийцев A.C. Исследование структуры и топологии интегральных микросхем на растровом электронном микроскопе Nova NanoLab 600 // Сборник тезисов «Неделя науки ТТИ ЮФУ - 2008», Таганрог, 2008. С. 161165.

39. Громов A.JL, Ильин О.И., Коломийцев A.C. Формирование элементов наносистемной техники методом фокусированных ионных пучков // Сборник тезисов «Неделя науки ТТИ ЮФУ-2008», Таганрог, 2008. С. 158-161. Патенты:

40. Агеев O.A., Коноплев Б.Г., Коломийцев A.C., Толстолуцкий С.И., Сюрик Ю.В., Федотов A.A. Структура маски рентгеновской литографии для LIGA-технологии // Патент РФ на полезную модель № 88187,2009.

В работах, опубликованных в соавторстве, лично автору принадлежат: в [1,4] - разработка методики проведения экспериментальных исследований, обработка результатов экспериментов; [3] - расчет профилей распределения ионов в подложках; [5] - отработка методики травления структур фокусированным ионным пучком на полимерных пленках; [6,9,11,12,22,23,26,27,31,33,37,39] - проведение экспериментальных исследований процессов ионно-лучевого травления, анализ экспериментальных зависимостей; [2,10,25,34] - формирование экспериментальных образцов зондов АСМ; [8,17,32] - формирование микродисковых оптических резонаторов; [35] - разработка математической модели травления твердотельных структур; [19,24] -формирование структур для метрологического обеспечения нанотехнологии; [7,21,28,29,36,38] - исследование структур элементов микро- и наноэлектроники; [18,30] - формирование и исследование структур шаблонов для LIGA-технологии; [13] - методика исследования режимов нанолитографии.

Тип. ТТИ ЮФУ Заказ № тир.

Экз. 100

Издательство Технологического института Южного федерального университета в

г. Таганроге ГСП - 17А, Таганрог, 28, Некрасовский, 44 Типография Технологического института Южного федерального университета в

г. Таганроге Таганрог, 28, ГСП 17А, Энгельса, 1

Введение.

Глава 1. Основные методы субмикронного профилирования поверхности подложек в нанотехнологии, особенности применения ионно-лучевых методов.

Методы субмикронного профилирования поверхности в нанотехнологии.

1.1.1. Оптическая литография.

1.1.2. Электронно-лучевая литография.

1.1.3. Нанопечатная литография.

1.1.4. Рентгеновская литография.

Литография с применением сканирующего зондового

1.1.5. микроскопа.

1.1.6. Метод фокусированных ионных пучков.

1.2. Основные физические эффекты, возникающие при взаимодействии ускоренных ионов с твердотельными подложками.

1.3. Субмикронное профилирование подложек методом ФИЛ в микро- и наноэлектронике.

1.3.1. Формирование областей с заданным уровнем шероховатости рельефа

1.3.2. Формирование структур с вертикальными стенками.

1.3.3. Формирование структур с размерами менее 100 нм.

Формирование массивов структур с высокой повторяемостью

1.3.4. 48 параметров.

1.3.5. Формирование структур сложного профиля.

Применение кластерного нанотехнологического оборудования для

1.4. формирования структур микро- и наносистемной техники методом 52 ФИП.

1.5. Выводы и постановка задачи.

Глава 2. Анализ параметров взаимодействия ионного пучка с подложкой

2.1. Расчет профилей имплантации ионов галлия в различные материалы

2.2. Расчет коэффициентов распыления различных материалов.

2.3. Оценка равномерности распределения интенсивности ионно-лучевого воздействия при травлении.

Модель расчета рельефа поверхности твердого тела при травлении

2.4. 72 ФИП.

Разработка программного обеспечения генерации растровых

2.5. шаблонов для безмасочного структурирования подложек методом 81 ФИП.

2.6. Выводы.

Глава 3. Исследование режимов субмикронного профилирования подложек методом ФИП.

Влияние тока, ускоряющего напряжения и времени воздействия в

3.1. 90 точке на геометрические параметры наноразмерных структур.

Разработка методики определения разрешающей способности ионно

3.2. 101 лучевого травления ФИП.

3.3. Исследование точности переноса рисунка шаблона на подложку.

3.4. Исследование влияния параметров ФИП на шероховатость поверхности обрабатываемой подложки.

3.5. Исследование влияния параметров ФИП на вертикальность стенок формируемых структур.

3.6. Исследование скорости травления полупроводниковых материалов цб

3.7. Исследование режимов формирования структур сложного профиля 119 3-8- Исследование модификации подложки ионами галлия в методе ФИП 123 3.9. Выводы.

Глава 4. Формирование приборов и структур наноэлектроники, микро- и наносистемной техники методом ФИП.

4.1. Формирование планарных элементов наноэлектроники на основе тонких пленок металла.

Формирование контрольных образцов для метрологического обеспечения нанотехнологий.

4.3. Модификация зондовых датчиков-кантилеверов АСМ для решения специализированных задач нанодиагностики.

4.4. Формирование микродисковых оптических резонаторов на структурах Si/Sii-xGex:Er.

4.5. Разработка технологических маршрутов изготовления экспериментальных образцов элементов наноэлектроники и наносистемной техники методом ионно-лучевого травления ФИП, на основе использования многофункционального сверхвысоковакуумного нанотехнологического комплекса НАНОФАБ НТК-9.

4.6. Выводы.

Актуальность диссертационной работы

На современном этапе развития электроники тенденции к микроминиатюризации элементов СБИС и повышения плотности их компоновки приводят к необходимости разработки новых методов формирования перспективной элементной базы радиоэлектронной аппаратуры. Одной из основных проблем при изготовлении функциональных элементов наноэлектроники, микро- и наносистемной техники является необходимость разработки и совершенствования методов субмикронного профилирования поверхности подложек, которые должны обеспечивать высокую точность и разрешающую способность изготовления элементов приборов с размерами менее 100 нм. Метод локального ионно-лучевого травления фокусированным ионным пучком (ФИЛ) является на сегодняшний день одним из наиболее перспективных методов субмикронного профилирования поверхности твердых тел.

Традиционные методы субмикронного профилирования, основанные на литографических процессах в сочетании с жидкостным или плазменным травлением, обладают рядом существенных недостатков, проявляющихся при формировании структур размером менее 100 нм. Это связано с дифракционными ограничениями процессов оптической литографии, эффектами близости, ограничениями используемых резистов и масок, а также эффектами подтравливания при использовании процессов химического и плазменного травления.

Применение метода ФИП позволяет устранить ограничения технологических процессов связанных с использованием резистов, масок и травителей. Возможности изменять параметры ФИП при ионно-лучевом травлении в широком диапазоне в сочетании с высоким пространственным разрешением метода позволяют варьировать режимы субмикронного профилирования в широких пределах для достижения необходимых геометрических параметров формируемых наноразмерных структур.

В настоящее время процессы формирования субмикронного профиля на поверхности твердых тел методом ионно-лучевого травления с помощью ФИП недостаточно изучены. Поэтому проведение этих исследований актуально для разработки технологических процессов формирования перспективной элементной базы наноэлектроники, микро- и наносистемной техники.

Цель и задачи диссертационной работы

Целью диссертационной работы является разработка и исследование технологических основ субмикронного профилирования поверхности подложек методом фокусированных ионных пучков для создания перспективной элементной базы наноэлектроники, микро- и наносистемной техники.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Анализ основных параметров фокусированного ионного пучка, определение закономерностей процессов модификации приповерхностного слоя подложки при воздействии ионов в методе ФИП;

2. Разработка математической модели расчета двумерной морфологии поверхности твердого тела при травлении фокусированным ионным пучком с учетом параметров пучка, режимов экспонирования, а также закономерностей взаимодействия ионов с подложкой;

3. Разработка методики и программных средств генерации растровых шаблонов для безмасочного структурирования подложек методом фокусированных ионных пучков с учетом параметров пучка, режимов экспонирования, а также закономерностей взаимодействия ионов с подложкой;

4. Исследование режимов субмикронного профилирования полупроводниковых подложек методом ФИП;

5. Разработка и исследование методик определения разрешающей способности и точности переноса топологического рисунка шаблона на подложку при субмикронном профилировании подложек методом ФИП;

6. Разработка технологических маршрутов формирования микро- и наноструктур перспективных элементов оптоэлектроники и наносистемной техники методом ФИП на основе использования многофункционального сверхвысоковакуумного нанотехнологического комплекса НАНОФАБ НТК-9.

Научная новизна работы:

1. Теоретически определены закономерности модификации приповерхностного слоя подложек 81, 8Ю, ОаАБ, БЮг и А1 при травлении фокусированным ионным пучком галлия с энергией 5-30 кэВ, которые позволяют разработать математические модели и методики субмикронного профилирования поверхности методом ФИП. Результаты расчетов подтверждены экспериментальными данными для 81.

2. Разработана математическая модель расчета двумерной морфологии поверхности твердого тела при травлении фокусированным ионным пучком с учетом неоднородности распределения интенсивности потока ионов в пучке, режимов экспонирования, особенностей взаимодействия ионов с подложкой, а также угловой зависимости коэффициента распыления, которая позволяет прогнозировать характеристики рельефа поверхности.

3. Разработан способ управления фокусированным ионным пучком за счет экспонирования по специализированным растровым шаблонам, учитывающим параметры ионного луча и формируемой структуры, который позволяет повысить точность переноса топологического рисунка.

4. Экспериментально установлены закономерности влияния режимов субмикронного профилирования поверхности полупроводниковых подложек ионно-лучевым травлением ФИП на морфологию поверхности с учетом параметров ионного пучка и режимов экспонирования.

Практическая значимость:

1. Определены режимы субмикронного профилирования поверхности кремния методом ФИП. Показано, что в диапазоне токов 1 пА - 7 нА определяющим фактором, влияющим на скорость латерального (19 - 32 нм) и нормального (42 - 92 нм/мс) травления, является ток ионного пучка. Установлено, что время воздействия ионного пучка в точке позволяет прецизионно управлять скоростью травления кремния по нормали.

2. Разработана методика определения разрешающей способности метода ФИП. Установлено, что основным параметром, влияющим на геометрические размеры формируемых структур, является ток ионного пучка. Показано, что при токе ионного пучка 1 пА минимальная ширина формируемой линии на кремнии составляет -15 нм.

3. Разработаны методики модификации зондовых датчиков-кантилеверов АСМ методом ФИП, которые позволяют формировать острия зондов радиусом до 5 нм, аспектным соотношением до 1:50 и углом конусности до 5° для специализированных задач нанодиагностики.

4. Разработано программное обеспечение генерации растровых шаблонов для безмасочного структурирования подложек с учетом параметров пучка, режимов экспонирования, а также закономерностей взаимодействия ионов с подложкой, позволяющее повысить точность переноса топологического рисунка при субмикронном профилировании методом ФИП.

5. Разработаны технологические маршруты формирования микро- и наноструктур перспективных элементов оптоэлектроники и наносистемной техники методом ФИП на основе использования многофункционального сверхвысоковакуумного нанотехнологического комплекса НАНОФАБ НТК

Положения, выносимые на защиту;

1. Математическая модель расчета двумерной морфологии поверхности твердого тела при травлении фокусированным ионным пучком с учетом неоднородности распределения интенсивности потока ионов в пучке, режимов экспонирования, особенностей взаимодействия ионов с подложкой, а также угловой зависимости коэффициента распыления, которая позволяет прогнозировать характеристики рельефа поверхности после травления фокусированным ионным пучком.

2. Закономерности влияния режимов субмикронного профилирования поверхности полупроводниковых подложек методом ФИП на морфологию поверхности с учетом параметров ионного пучка и режимов экспонирования.

3. Способ управления фокусированным ионным пучком за счет экспонирования по специализированным растровым шаблонам, учитывающим параметры ионного луча и формируемой структуры, который позволяет повысить точность переноса топологического рисунка.

4. Методика определения разрешающей способности метода ФИП, которая позволяет оценить минимальные размеры формируемых структур с учетом значений тока ионного пучка.

5. Методики модификации зондовых датчиков-кантилеверов АСМ методом ФИП, которые позволяют формировать острия зондов радиусом до 5 нм, аспектным соотношением до 1:50 и углом конусности до 5° для специализированных задач нанодиагностики.

Реализация результатов работы

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с планом госбюджетных научно-исследовательских работ кафедры ТМ и НА и НОЦ «Нанотехнологии» в 2008 - 2011 гг.: «Проведение поисковых научно-исследовательских работ в области микро- и наноструктур на основе оксидных, органических и биологических материалов, разработка технологии их получения для развития перспективной сенсорики, основанной на новых физических принципах в центре коллективного пользования научным оборудованием «Высокие технологии»» в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» (внутр. № 13013); «Исследования и разработка технологических процедур для производства элементов изделий микро- и наноэлектронной техники на основе использования сверхвысоковакуумной технологической автоматизированной платформы кластерного типа» (внутр. № 13309); «Разработка технологии и изготовление опытных образцов масок для глубокой рентгеновской литографии» (внутр. № 13308).

Результаты диссертационной работы внедрены в НИЦ «Курчатовский институт» (г. Москва), на промышленном предприятии ЗАО «Нанотехнологии - МДТ» (г. Москва), в Институте физики микроструктур РАН (г. Нижний Новгород), в ФГУ «Ростовский ЦСМ» (г. Ростов-на-Дону), а также в учебный процесс на кафедре ТМиНА ТТИ ЮФУ.

Апробация работы

Основные научные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на различных международных и всероссийских научных конференциях и семинарах, в частности: Международный конкурс научных работ молодых ученых в области нанотехнологий. Международный форум по нанотехнологиям (г. Москва, 2009, 2010), Российский симпозиум по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел (г. Черноголовка, 2009, 2010), Международный симпозиум «Нанофизика и наноэлектроника» (г. Нижний Новгород, 2009, 2011), Международная конференция по актуальным проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностики кремния, нанометровых структур и приборов на его основе «Кремний 2010», (г. Нижний Новгород, 2010), Международная научная конференция «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии» (г. Кисловодск, 2008, 2009), Международная научно-техническая конференция «Микроэлектроника и наноинженерия - 2008» (г. Москва, 2008), VII 17-й Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2010» (г. Москва, 2010),

Третья Всероссийская школа-семинар студентов, аспирантов и молодых I ученых по направлению «Наноинженерия», «Наноинженерия-2010» (г. Калуга, 2010), Ежегодная научная конференция студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН (г. Ростов-на-Дону, 20082011), Международная научно-техническая конференция и молодежная I школа-семинар «Нанотехнологии-2010», (пос. Дивноморское, 2010).

I , Результаты работы отмечены дипломами ряда конференций и конкурсов научных работ: Международного конкурса научных работ молодых ученых в области нанотехнологий (г. Москва, 2009, 2010), Конференции Южного научного центра РАН (г. Ростов-на-Дону, 2010), IX Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления» (г. Таганрог, 2008).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 39 печатных работ, из них 5 работ опубликовано в журналах, входящих в Перечень ВАК. В ВНИИТЦ зарегистрировано 3 отчета по НИР. Получен патент РФ на полезную модель

Й(Г 88187, приоритет от 15.06.2009 г.

I]

Структура и объем диссертации

I! Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литературы и приложений.

4.6 Выводы

По результатам 4 главы можно сделать следующие выводы:

1. Сформированы структуры перспективных планарных элементов наноэлектроники на основе структур Si/SiCVTi ионно-лучевым травлением ФИП. Показано, что при ширине квазиодномерного канала проводимости менее 10 нм структура имеет асимметричную В АХ.

2. Разработаны конструкции и методики формирования и изготовлены методом ФИП контрольный образец нанометрового диапазона для межлабораторных сличений и экспериментальных образец меры высоты рельефа поверхности для метрологического обеспечения измерений в нанотехнологии.

3. Разработаны методики модификации острия зондовых датчиков-кантилеверов АСМ методом ФИП для специализированных задач нанодиагностики. Показано, что разработанные методики позволяют формировать острия зондов радиусом до 5 нм, аспектным соотношением до 1:50 и углом конусности до 5°.

4. Экспериментально сформированы структуры микродисковых резонаторов на основе светоизлучающих гетероструктур Si/Si ¡.xGex:Er методом ФИП, которые позволяют достичь усиления фотолюминесценции структуры в 2,2 раза.

5. Разработаны технологические маршруты формирования структур экспериментальных образцов элементов наноэлектроники и наносистемной техники методом ФИП на основе использования многофункционального сверхвысоковакуумного нанотехнологического комплекса НАНОФАБ НТК-9.

Заключение

В результате проведенной работы были получены следующие основные результаты:

1. Теоретически определены закономерности модификации приповерхностного слоя подложек при травлении фокусированным ионным пучком галлия.

2. Разработана математическая модель расчета двумерной морфологии поверхности твердого тела при травлении фокусированным ионным пучком с учетом неоднородности распределения интенсивности потока ионов в пучке, режимов экспонирования, особенностей взаимодействия ионов с подложкой, а также угловой зависимости коэффициента распыления.

3. Разработаны способ управления фокусированным ионным пучком и программное обеспечение генерации растровых шаблонов для безмасочного структурирования подложек с учетом параметров пучка, режимов экспонирования, а также закономерностей взаимодействия ионов с подложкой.

4. Исследованы режимы субмикронного профилирования кремния методом ФИЛ. Выявлены закономерности влияния тока ионного пучка, ускоряющего напряжения пучка, времени стояния пучка в точке и количества проходов пучка на геометрические характеристики формируемых наноразмерных структур.

5. Разработаны и исследованы методики определения разрешающей способности метода ФИЛ и точности переноса топологического рисунка шаблона на подложку при субмикронном профилировании подложек методом ФИЛ.

6. Разработаны методики модификации зондовых датчиков-кантилеверов АСМ методом ФИЛ для специализированных задач нанодиагностики.

7. Сформированы структуры микродисковых резонаторов на основе светоизлучающих гетероструктур Si/Si j.xGex:Er методом ФИП, которые позволяют достичь усиления фотолюминесценции структуры в 2,2 раза.

8. Разработаны технологические маршруты формирования микро- и наноструктур перспективных элементов оптоэлектроники и наносистемной техники методом ФИП на основе использования многофункционального сверхвысоковакуумного нанотехнологического комплекса НАНОФАБ НТК

9.

1. Зи С. Технология СБИС: в 2-х книгах / под ред. С. Зи. М: Мир, 1986.404 с.

2. Bhushan В. Springer Handbook of Nanotechnology (3rd edition) / ed. by Bharat Bhushan. New York: Springer, 2010. 1964 p.

3. Мальцев П.П. Нано- и микросистемная техника. От исследований к разработкам. М: Техносфера, 2005. 592 с.

4. Heibert J.N. Handbook of VLSI microlithography. Principles, technology, and applications. New York: Noyes Publications, 2001. 1024 p.

5. Сейсян Р.П. ЭУФ-нанолитография как средство производства СБИС и инструмент нанотехнологий // Нано- и микросистемная техника. 2006. №2. С. 2-22.

6. Bruus Н. Introduction to nanotechnology. Lyngby: Department of Micro and Nanotechnology, 2004. 105 p. f.

7. Microlithography: science and technology (2nd. ed.)/ ed. by K. Suzuki, B. W. Smith . New York: CRC Press, 2007. 846 p.

8. Franssila S. Introduction to microfabrication. New Jersey: Wiley, 2004.422 p.

9. Брюэр Дж.Р., Гринич Д.С., Херриот Д.Р. и др. Электронно-лучевая технология в изготовлении микроэлектронных приборов / под ред. Дж.Р. Брюэра. М.: Радио и связь, 1984. 336 с.

10. Синдо Д. Аналитическая просвечивающая электронная микроскопия / Д. Синдо, Т. Оикава. М.: Техносфера, 2006. 253 с.

11. Dubonos S.V., Knyazev М.А., Svintsov A.A., Zaitsev S.I. Current density and exposure sequence effect in electron lithography // Proc. SPIE. 2006. Vol. 6260. P. 9-17.

12. Chang Т., Mankos M., Lee K.Y., Muray L.P. Multiple electron-beam lithography // Microelectronic Engineering. 2001. № 57-58. P. 117-135.

13. Fuse Т., Kotsugi Т., Takeya К., Kinoshita H., Parker N.W. Development of multibeam electron beam direct writing system using third-order imaging technique // Japanese Journal of Applied Physics. 2009. №48. P. 01-05.

14. Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. М: Физматлит, 2005. 416 с.

15. Пул Ч. Нанотехнологии / Ч. Пул, Ф. Оуэне. М: Техносфера, 2007.376 с.

16. Clivia М., Sottomayor Т. Alternative lithography: Unleashing the potentials of nanotechnology / M. Clivia. Plenum Publishing Corporation, 2004. 425 p.

17. Dauksher W.J., Le N.V., Ainley E.S., Nordquist K.J., Gehoski K.A., Young S.R., Baker J.H., Convey D., Mangat P.S. Nano-imprint lithography: Templates, imprinting and wafer pattern transfer // Microelectronic Engineering. 2006. №83. P. 929-932.

18. Haaffner M., Heeren A., Fleischer M., Kern D.P., Schmidt G., Molenkamp L.W. Simple high resolution nanoimprint-lithography // Microelectronic Engineering. 2007. №84. P. 937-939.

19. Hsueh C., Lee S., Lin H., Chenc L., Wang W. Analyses of mechanical failure in nanoimprint processes // Materials Science and Engineering A. 2006. №433. P. 316-322.

20. Готра З.Ю. Технология микроэлектронных устройств. М: Радио и связь, 1991. 528 с.

21. Сугано Т., Икома Т., Такэиси Е. Введение в микроэлектронику. М: Мир, 1988. 320 с.

22. Microfabrication and Nanomanufacturing / ed. by M. Jackson. NewYork: CRC Press, 2006. 388 p.

23. Неволин, B.K. Зондовые нанотехнологии в электронике. М.: Техносфера, 2006. 160 с.

24. Асеев A.JI. Нанотехнологии в полупроводниковой электронике / A.JI. Асеев. Новосибирск: Издательство СО РАН, 2004. 368 с.

25. Чаплыгин Ю.А. Нанотехнологии в электронике: сб. ст. / под ред. Ю.А. Чаплыгина. М.: Техносфера, 2005. 448 с.

26. Обухов, И.А. О возможности применения СТМ-АСМ литографии для создания новых типов квантовых приборов // Микросистемная техника. 2003. №6. С. 34-37.

27. Агеев О.А., Коноплев Б.Г., Поляков В.В., Светличный A.M., Смирнов В.А. Исследование режимов фотонностимулированной зондовой нанолитографии методом локального анодного окисления пленки титана // Нано- и микросистемная техника. 2008. №1. С. 1-3.

28. Агеев О.А., Коноплев Б.Г., Поляков В.В., Светличный A.M., Смирнов В.А. Зондовая фотонно-стимулированная нанолитография структур на основе пленки титана // Микроэлектроника. 2007. Т. 36. № 6. С. 403-408.

29. Агеев О.А., Коноплев Б.Г., Смирнов В.А. и др. Фотоактивация процессов формирования наноструктур методом локального анодного окисления пленки титана // Известия высших учебных заведений. Электроника. 2010. №2 (82). С. 23-30.

30. Лучинин В.В. Нанотехнологии: физика, процессы, диагностика, приборы / под ред. В.В. Лучинина, Ю.М. Таирова. М: Физматлит, 2006. 552 с.

31. Giannuzzi L.A., Stevie F.A. Introdution to focused ion beams: instrumentation, theory, techniques and practice. New York: Springer, 2004. 357 p.

32. Zhou W., Wang Z. Scanning microscopy for nanotechnology. New York: Springer, 2006. 522 p.

33. Yao N., Wang Z. Handbook of microscopy for nanotechnology. New York: Kluwer academic publishers, 2005. 743 p.

34. Handbook of charged particle optics (2nd ed.) / ed. by J. Orloff. New York: CRC Press, 2009. 688 p.

35. Reyntjens S., Puers R. A review of focused ion beam applications in microsystem technology // Journal of micromechanics and microengineering. 2001. №11. P. 287-300.

36. Кузнецова M.A., Лучинин B.B., Савенко А.Ю. Физико-технологические основы применения наноразмерной ионно-лучевой технологии при создании изделий микро- и наносистемной техники // Нано-и микросистемная техника. 2009. №8. С. 24-32.

37. Purcell S.T., Binh V.T., Thevenard P. Atomic-size metal ion sources: principles and use // Nanotechnology. 2001. №12. P. 168—172.

38. Yao M., Ohmasa Y. Study of liquid metals as a basis for nanoscience // Journal of physics: condensed matter. 2008. №20. P. 1-6.

39. Сихарулидзе Г.Г. Механизм ионизации в жидкометаллическом ионном источнике. Источник для тугоплавких металлов // Журнал технической физики. 1997. Т. 67. № 11. С. 82-87.

40. Volkert С.A., Minor A.M. Focused ion beam, microscopy and micromachining // Mrs bulletin. 2007. Vol. 32. P. 389-399.

41. Warren J. Moberly C., Adams D.P., Aziz M.J., Hobler G., Schenkel T. Fundamentals of focused ion beam. Nanostructural processing: below, at, and above the surface // Mrs bulletin. 2007. Vol. 32. P. 424-432.

42. Schmuki P., Virtanen S. Electrochemistry at the nanoscale. New York: Springer, 2009. 471 p.

43. Nanofabrication: fundamentals and applications / ed. by A. Tseng. New Jersey: World Scientific, 2008. 583 p.

44. Boxleitner W., Hobler G. FIB SIM dynamic Monte Carlo simulation of compositional and topography changes caused by focused ion beam milling // Nuclear instruments and methods in physics research B. 2001. № 180. P. 125-129.

45. Platzgummer E., Loeschner H., Gross G. Projection mask-less patterning (PMLP) for the fabrication of leading-edge complex masks and nanoimprint templates // SPIE BACUS News. 2008. Vol. 24. Iss. 3. P. 1-9.

46. Lalev G., Dimov S., Kettle J., van Delft F., Minev R. A CAD/CAM approach for layer-based FIB processing // Proceedings of the 4M Conference, Borovetz. 2007. P. 81-84.

47. Hung N., Fu Y., Ali M. Focused ion beam machining of silicon // Journal of Materials Processing Technology. 2002. № 127. P. 256-260.

48. Tseng A. Recent developments in micromilling using focused ion beam technology // Journal of micromechanics and microengineering. 2004. № 14. P. R15-R34.

49. Wilhelmi O. Nanofabrication and rapid prototyping with DualBeam ( instruments // FEI Company application note. 2007. 12 p. Electronic resource. URL: www.fei.com. (access date: 10.04.2011).

50. Hayles M., Dufek M. Nova NanoLab. User manual // FEI Company. 2007. 362 p. Electronic resource. URL: www.fei.com. (access date: 11.02.2011).

51. Lee H., Han J., Min В., Lee S. Geometric compensation of focused ion beam machining using image processing // Applied physics express. 2008. №1. P. 1-3.

52. Аброян И.А., Андронов A.H., Титов А.И. Физические основы электронной и ионной технологии. М: Высшая школа, 1984. 320 с.

53. МОП СБИС. Моделирование элементов и технологических процессов / под ред. П. Антонетти. М: Радио и связь, 1988. 496 с.

54. Комаров Ф.Ф., Новиков А.П., Ширяев С.Ю. Дефекты структуры в ионно-имплантированном кремнии. Минск: Университетское, 1990. 320 с.

55. Nastasi M., Mayer J., Hirvonen J. Ion-solid interactions: fundamentals and applications. Cambridge: Cambridge University Press, 1996. 540 p.

56. Rajsiri S., Kempshall B., Schwarz S., Giannuzzi L. FIB damage in silicon: amorphization or redeposition? // Microscopy and microanalysis. 2002. №8. (Suppl. 2). P. 50-51.

57. Giannuzzi L. Evidence for a critical amorphization thickness limit of Ga+ ion bombardment in Si // Microscopy and microanalysis. 2005. №11. (suppl 2). P. 822-828.

58. Fu Y., Bryan N., Shing O., Hung N. Influence of the redeposition effect for focused ion beam 3D micromachining in silicon // International Journal of Advance Manufacturing Technology. 2000. №16. P. 877-880.

59. Averback R., Ghaly M. A model for surface damage in ion-irradiated solids // J. Appl. Phys. 1994. №76 (3908). P. 3.

60. Dhar S., Davis R., Feldman L. A novel technique for the fabrication of nanostructures on silicon carbide using amorphization and oxidation // Nanotechnology. 2006. №17. P. 4514-4518.

61. Henry M., Shearn M., Chhim B., Scherer A. Ga+ beam lithography for nanoscale silicon reactive ion etching // Nanotechnology. 2010. №2 (1245303). P. 1-8.

62. Fu Y., Bryan N., Shing O., Wyan H. Influence analysis of dwell time on focused ion beam micromachining in Silicon // Sensors and Actuators. 2000. №79 (03). P. 230-234.

63. Wu S., Liu C., Hsueh Т., Chung H., Wang C., Wang C. Anomalous formation of InGaN/GaN multiple-quantum-well nanopillar arrays by focused ion beam milling //Nanotechnology. 2007. №18 (445301). P. 1-6.

64. Wu S., Liu C. Direct writing of Si island arrays by focused ion beam milling//Nanotechnology. 2005. №16. P. 2507 -2511.

65. Wu S., Huang Y., Hsueh Т., Liu C. Fabrication of nanopillars comprised of InGaN/GaN multiple quantum wells by focused ion beam milling // Japanese Journal of Applied Physics. 2008. Vol. 47. №6. P. 4906-4908.

66. Buatier de Mongeot F., Valbusa U. Applications of metal surfaces nanostructured by ion beam sputtering // J. Phys.: Condens. Matter. 2009. №21 (224022). P. 1-17.

67. Xie D., Ngoi В., Fu Y.3 Ong A., Lim B. Etching characteristics of TiNi thin film by focused ion beam // Applied Surface Science. 2004. №225. P. 54-58.

68. Heaney P., Vicenzi Е., Giannuzzi L., Livi К. Focused ion beam milling: A method of site-specific sample extraction for microanalysis of Earth and planetary materials // American Mineralogist. 2001. Vol. 86. P. 1094-1099.

69. Mayer J., Giannuzzi L., Kamino Т., Michael J. ТЕМ sample preparation and FIB-induced damage // Mrs Bulletin. 2007. Vol. 32. P. 400-407.

70. Prewett P., Heard P. Repair of opaque defects in photomasks using focused ion beams // J. Phys. D: Appl. Phys. 1987. №20. P. 1207-1209.

71. Hartley F., Khan C., Neogie J. Fast prototyping of high-aspect ratio, high-resolution X-ray masks by gas-assisted focused ion beam // Microsystem Technologies. 2001. Vol. 9. № 6-7. P. 409-412.

72. Song I., Peter Y., Meunier M. Smoothing dry-etched microstructure sidewalls using focused ion beam milling for optical applications // J. Micromech. Microeng. 2007. №17. P. 1593-1597.

73. Kim J., Kwak K.5 Kim J., Kang B. Fabrication of photonic quantum ring laser using chemically assisted ion beam etching // J. Vac. Sci. Technol. B. 2001. №19(4). P. 1334-1338.

74. Kiefer T., Favier F., Vazquez-Mena O., Villanueva G., Brugger J. A single nanotrench in a palladium microwire for hydrogen detection // Nanotechnology. 2008. №19 (125502). P. 1-9.

75. Chaganti K., Salakhutdinov I., Avrutsky I., Auner G. Sub-micron grating fabrication on hafnium oxide thin-film waveguides with focused ion beam milling // Optics express. 2006. Vol. 14. №4. P. 1505-1511.

76. Takai M., Jarupoonphol W., Ochiai C., Yavas O., Park Y. Processing of vacuum microelectronic devices by focused ion and electron beams // Applied Physics A-Materials Science & Processing. 2003. №76. P. 1007-1012.

77. Li H., Kang D., Blamire M., Huck W. Focused ion beam fabrication of silicon print masters //Nanotechnology. 2003. №14. P. 220-223.

78. Okada M.s Nakamatsu K., Kanda K., Haruyama Y., Kometani R., Kaito T., Matsui S. Examination of focused-ion-beam repair resolution for UV-nanoimprint templates // Japanese Journal of Applied Physics. 2008. Vol. 47. № 6. P. 5160-5163.

79. Cryan M., Hill M., Cortaberria Sanz D., Ivanov P. Focused ion beam-based fabrication of nanostructured photonic devices // Journal of selected topics in quantum electronics. 2005. Vol. 11. №6. P. 1266-1277.

80. Tormen M., Carpentiero A., Ferrari E., Cojoc D. Novel fabrication method for three-dimensional nanostructuring: an application to micro-optics // Nanotechnology. 2007. №18 (385301). P. 1-4.

81. Герасименко H.H., Чамов A.A., Медетов H.A., Ханин В.А. Особенности формирования рельефа при травлении кремния фокусированным ионным пучком // Письма в ЖТФ. 2010. Т.36. вып. 21. С. 38-45.

82. Wilhelmi О., Reyntjens S., Mitterbauer С., Roussel L., Stokes D., Hubert D. Rapid prototyping of nanostructured materials with a focused ion beam // Japanese Journal of Applied Physics. 2008. Vol. 47. № 6. P. 5010-5014.

83. Nellen P., Callegari V., Bronnimann R. FIB-milling of photonic structures and sputtering simulation // Microelectronic Engineering. 2006. №83. P. 1805-1808.

84. Атепалихин B.B., Быков B.A., Быков A.B., Поляков В.В. Нанотехнологические комплексы и их применение в наноэлектронике // Материалы XI Международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника», Нижний Новгород. 2007. Т. 2. С. 505-506.

85. Ziegler F. SRIM 2008 Instruction Manual // Electronic resource. URL: www.srim.org. (access date: 16.01.2011).

86. Yong-wen Т., Yu-min S., Peng Z., Cheng-yu W., Hai Y. Monte Carlo simulation for the sputtering yield of SisN4 thin film milled by focused ion beams //Optoelectronics letters. 2008. Vol. 4. №4. P. 273-275.

87. Volkert C.A., Minor A.M. Focused ion beam microscopy and micromachining// MRS bulletin. 2007. Vol. 32. P. 389-399.

88. Ali M., Hung W., Yongqi F. A review of focused ion beam sputtering // International journal of precision engineering and manufacturing. 2005. Vol. 11. №1. P. 157-170.

89. Stomeo T., Visimberga G., Todaro M.T. Rapid prototyping of two-dimensional photonic crystal devices by a dual beam focused ion beam system // Microelectronic Engineering. 2005. №78-79. P. 417-421.

90. Kim H., Hobler G., Lugstein A. Simulation of ion beam induced micro/nano fabrication // J. Micromech. Microeng. 2007. Vol. 17. P. 1178-1183.

91. Tseng A., Insua I., Park J., Chen C. Milling yield estimation in focused ion beam milling of two-layer substrates // J. Micromech. Microeng. 2005. №15. P. 20-28.

92. Ali M., Hung W. Surface roughness of sputtered silicon surface modeling // Materials and manufacturing processes. 2001. Vol. 16. № 3. P. 297313.

93. Kim H., Hobler G., Steiger A., Lugstein A., Bertagnolli E. Full three-dimensional simulation of focused ion beam micro/nanofabrication // Nanotechnology. 2007. №18 (245303). P. 1-8.

94. Kalyanasundaram N., Freund J., Johnson H. A multiscale crater function model for ion-induced pattern formation in silicon // J. Phys.: Condens. Matter. 2009. №21 (224018). P. 1-9.

95. Birkgan S.E., Bachurin V.I., Rudy A. S., Smirnov V. K. Modelling of surface topography development during ion sputtering of solids // Radiation effects & defects in solids. 2004. Vol. 00. P. 1-10.

96. Ishitani T., Yaguchi T. Cross-sectional sample preparation by focused ion beam: a review of ion-sample interaction // Microscopy research and technique. 1996. № 35. P. 320-333.

97. Kubena R.L., Ward J.W. Current density profiles for a Ga+ ion microprobe and their lithographic implications // Appl. Phys. Lett. 1987. № 51. P. 1-3.

98. Han J., Lee H., Min В., Lee S. Prediction of nanopattern topography using two-dimensional focused ion beam milling with beam irradiation intervals // Microelectronic Engineering. 2010. №87. P. 1-9.

99. Айнспрук, H. Плазменная технология в производстве СБИС / под ред. Н. Айнспрука, Д. Брауна. М: Мир, 1987. 465 с.

100. Lee H., Han J., Min В., Lee S. Geometric compensation of focused ion beam machining using image processing // Applied physics express. 2008. №1. P. 127002-1 -127002-3.

101. Bischoff L., Teichert J., Heera V. Focused ion beam sputtering investigations on SiC // Applied surface science. 2001. № 184. P. 372-376.

102. Li W., Lalev G., Dimov S., Zhao H., Pham D. A study of fused silica micro/nano patterning by focused-ion-beam // Applied surface science. 2007. №253. P. 3608-3614.

103. Gierak J., Bourhis E., Merrat M. Exploration of the ultimate patterning potential achievable with focused ion beams // Microelectronic engineering. 2005. № 78-79. P. 266-278.

104. Yongqi Fu, Ngoi Kok Investigation of aspect ratio of hole drilling from micro to nanoscale via focused ion beam fine milling // Innovation in Manufacturing Systems and Technology (IMST). 2005. № 01. P. 1-5.

105. Munoz-Garcia J., Cuerno R., Castro M. Coupling of morphology to surface transport in ion-beam-irradiated surfaces: normal incidence and rotating targets // J. Phys.: condens. Matter. 2009. № 21 (224020). P. 1-12.

106. Черняев В.Н., Технология производства интегральных микросхем и микропроцессоров. М., 1987. 358 с.

107. Кравченко А.Ф., Овсюк В.Н. Электронные процессы в твердотельных системах пониженной размерности. Новосибирск: Изд-во Новосиб. ун-та, 2004. 448 с.

108. Борисенко В.Е., Ворьбьева А.И., Уткина Е.А. Наноэлектроника / под ред. В.Е. Борисенко. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2009. 223 с.

109. Ю.А. Новиков, A.B. Раков, П.А. Тодуа Нанотехнология и нанометрология // Труды института общей физики им. A.M. Прохорова. 2006. Т. 62. С. 3-13.

110. Окрепилов, В.В. Стандартизация и метрология в нанотехнологиях. Спб.: Наука, 2008. 260 с.

111. Каталог аксессуаров компании «Нанотехнология-МДТ» электронный ресурс. URL: http://www.ntmdt.ru (дата обращения 1.03.2011).

112. Menozzi С., Calabri L., Facci Р., Pingue P., Dinelli F., Baschieri P. Focused ion beam as tool for atomic force microscope (AFM) probes sculpturing // Journal of Physics: Conference Series. 2008. №126. P. 1-4.

113. XV Международного симпозиума «Нано физика и наноэлектроника». Нижний Новгород, 14-18 марта 2011. С. 533-534.

114. Xia J.S., Tominaga R., Usami N., Iwamoto S. Resonant photoluminescence from Ge self-assembled dots in optical microcavities // Journal of crystal growth. 2009. №311. P. 883-887.

115. Быков В.А. Разработка и освоение производства приборов и оборудования для нанотехнологии // Российские нанотехнологии. 2007. Т. 2. № 1-2. С. 32-36.