Физико-технологические решения создания межсоединений металлизации высокотемпературных кремниевых ИС на основе сплавов вольфрама тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Тимаков Алексей Валерьевич

• Тимаков Алексей Валерьевич
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Тимаков Алексей Валерьевич

Введение

1 Современное состояние многоуровневой металлизации СБИС и проблемы новых перспективных проводящих материалов

1.1 Физические основы работы КМОП транзисторов при повышенных температурах

1.2 Современное состояние многоуровневой металлизации ИС

1.3 Вольфрам как материал функциональных слоев ИС

1.4 Улучшение механических свойств вольфрама

1.5 Многоуровневая металлизация ИС на основе вольфрама

2 Методы формирования и исследования тонких пленок сплавов вольфрама и проволок вольфрама

2.1 Формирование пленок методом магнетронного осаждения

2.2 Измерение толщины пленки при помощи профилометра

2.3 Измерение механических напряжений

2.4 Метод нормального отрыва

2.5 Метод растровой электронной микроскопии

2.6 Метод энергодисперсионного анализа

2.7 Метод вторичной ионной масс-спектрометрии

2.8 Четырехзондовый метод

2.9 Измерение электромиграционной стойкости

3 Исследование проводящих тонких пленок вольфрама и его сплавов вольфрам-рений

3.1 Осаждение пленок чистого вольфрама

3.2 Определение структуры и элементного состава пленок вольфрама

3.3 Измерение встроенных механических напряжений в структуре Ш-8Ю2/81

3.4 Исследование пленок сплава вольфрам рений

3.5 Выводы

2

4 Исследование природы «рениевого эффекта»

4.1 Исследование тонких пленок сплава вольфрам-рений

4.2 Исследование проволок вольфрам и вольфрам-рений

4.3 Природа «рениевого эффекта»

4.4 Выводы

5 Исследование пленок сплава вольфрам-титан и вольфрам-азот

5.1 Магнетронное осаждение пленок сплава вольфрам-титан

5.2 Измерение и теоретический расчет встроенных механических напряжений в структуре Ш(ТГ)-8Ю2/81

5.3 Определение структуры и элементного состава пленок сплава вольфрам-титан

5.4 Магнетронное осаждение пленок сплава вольфрам-азот

5.5 Определение структуры и элементного состава пленок сплава вольфрам-азот

5.6 Выводы

Заключение

Список литературы

Приложение 1 Акты внедрения

Приложение 2 Патент

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Физико-технологические решения создания межсоединений металлизации высокотемпературных кремниевых ИС на основе сплавов вольфрама»

Актуальность работы

На сегодняшний день рынок изделий микроэлектроники быстро развивается. Это связано с ускоряющимися темпами развития различных производственных и ресурсодобывающих областей. Российские производственные мощности направлены на импортозамещение и развитие новых технологий, так как уже имеющаяся электронная компонентная база (ЭКБ) не может в полной мере обеспечить потребность в ИС. Одним из направлений роста является высокотемпературная электроника. Потребность в изделиях, способных эксплуатироваться при высоких температурах (свыше 200 °С), обусловлена активным поиском возможностей контроля и управления различными механическими устройствами с целью повышения стабильности и практичности применяемых технических решений [1-13].

Сформированы два основных направления, в которых присутствует наибольшая потребность в высокотемпературной электронике. Первое обусловлено переносом различных электронных приборов ближе к источнику тепла, который имеет температуру, значительно превышающую рабочий диапазон рядовых электронных схем. В данном случае преследуются две цели: более точное определение рабочих параметров различных установок (например, двигатели летательных аппаратов, активные области ядерных реакторов), снижение длины коммутирующих соединений между различными блоками для увеличения скорости обработки сигналов.

Второе направление отдельно сформировано потребностями геологических и добывающих отраслей. Ежедневно ближние нефтеносные пласты и залежи природного газа теряют свои запасы, чем провоцируют разработку более высокоуровневых

и и гр и

технологий в данной отрасли. Тенденция к увеличению глубины бурения земной коры приводит к новым температурным требованиям к различным необходимым датчикам при проведении технологических операций. Известно, что существует геотермальный градиент температуры - увеличение температуры земной породы с увлечением глубины бурения. В среднем он имеет значение

3-4 °С на 100 метров. Но, например, в штате Орегон (США) наблюдается изменение температуры до 150 °С на 1 км. В связи с этим, использование высокотемпературной электроники становится весьма критично.

Рисунок 1 иллюстрирует примеры рабочих диапазонов температур для различных областей применения электроники. Например, некоторые электронные датчики в ядерных реакторах и ракетных двигателях при температурах, превышающих 200 °С [9, 14, 15].

| -55°С -40° С €°С 70°С Коммерческие ) 85°С 125°С 250°С

Промышленные ')

Военные

Высокотемпературный (ВТ) диапазон /

400°С

Расширенный ВТ диапазон

4-ДТ - 455°С-►

Рисунок 1 - Требуемый температурный диапазон работы устройств для разных областей

Сегодня в качестве металлизации ИС применяются медь и алюминий с различными добавками. Алюминию присущ основной для высокотемпературной электроники недостаток - высокий уровень электромиграции, в связи с чем критически нарушается целостность проводников, и приборы выходят из строя [9]. Медь также обладает данным недостатком, но при повышении температуры увеличивается степень ее диффузии в объем кремния, что изменяет параметры транзисторов. Для последней проблемы разработаны диффузионно-барьерные слои (ДБС), но их применение увеличивает удельное сопротивление проводников и увеличивает их толщину.

Инновационными элементами в качестве металлизации высокотемпературных ИС являются тугоплавкие металлы, и в частности вольфрам. Он лишен такого недостатка как низкий уровень электромиграционной стойкости и имеет достаточно низкое удельное. Но получение качественных пленок вольфрама затруднительно из-за его механических свойств. Решение данной проблемы заключается в добавлении в состав вольфрама различных примесей.

Научная новизна

Установлены закономерности влияния легирующей примеси рения в диапазоне концентраций 0-20 ат.% на механические и электрофизические свойства межсоединений металлизации кремниевых ИС на основе вольфрама.

Определена зависимость адгезионной способности межсоединений на основе вольфрама от концентрации легирующего рения в диапазоне 0 - 20 ат.%.

Предложено физико-химическое представление о «рениевом эффекте» в тонких пленках вольфрама, учитывающее наличие фоновой примеси углерода и его местоположение в их структуре.

Выявлены примеси-аналоги рения - ^ (10 - 15 ат.%) и N(10 - 15 ат.%), обеспечивающие снижение уровня механических напряжений и улучшения адгезионной способности в структуре

Практическая значимость

В результате исследования получен ряд практически значимых результатов:

1. Исследованные и представленные в работе решения по созданию тонких пленок сплавов вольфрама с рением, характеризующиеся пониженным уровнем встроенных механичсеких напряжений и удовлетворительной адгезии к оксиду кремния, являются основой для создания межсоединений металлизации высокотемпературных кремниевых ИС, характеризующихся повышенной электромиграционной стойкостью.

2. Выявленные аналоги рению (титан и азот) позволяют реализовать надежные межсоединения металлизации ИС без применения редко встречающегося в России элемента.

3. Предложенный в рамках работы физико-химический подход, учитывающий местоположение фоновой примеси - углерода в структуре пленки, на их механические свойства, позволяет объяснить природу «рениевого эффекта» в тонких пленках тугоплавких металлов.

4. Результаты использованы при выполнении НИР в рамках Гранта Российского Научного Фонда 2022-2023 гг. 22-29-01095 «Исследование «рениевого эффекта» в тонких пленках сплавов тугоплавких металлов».

5. По результатам работы получен результат интеллектуальной деятельности Патент РФ на изобретение №2775446 «Способ получения тонких металлических пленок на основе вольфрама» от 21 декабря 2021 года.

6. Результаты работы успешно применяются в учебном процессе института ИнЭл НИУ МИЭТ в рамках бакалавриата по направлению 11.03.04 "Электроника и наноэлектроника" в лекционном курсе по предмету "Основы технологии электронной компонентной базы" и магистратуры по направлению 11.04.04 "Электроника и наноэлектроника" в лекционном курсе по предмету "Технологические процессы наноэлектроники". Реализация результатов работы подтверждается актами об использовании.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. В отличие от пленок чистого вольфрама добавление примеси рения с концентрацией 5 - 10% в состав тонких пленок вольфрама обеспечивает снижение уровня механических напряжений в 3 раза в структурах W-SiO2/Si, повышенную адгезионную способность к оксиду кремния, а также повышенную электромиграционную стойкость при температурах свыше 200 °С.

2. Предложенный физико-химический подход, учитывающий местоположение фоновой примеси - углерода в структуре пленок вольфрама, позволяет объяснить природу «рениевого эффекта».

3. Снижение уровня механических напряжений в структурах W-SiO2/Si обеспечивается легированием вольфрама примесями-аналогами рения: Т (10 - 15 ат.%) и N(10 - 15 ат.%).

Личный вклад автора

В рамках данной работы все результаты исследований получены непосредственно самим автором, либо при его непосредственном участии с другими исследователями.

Апробация работы

Результаты работы апробированы на следующих конференциях: Материаловедение, формообразующие технологии и оборудование 2020, Ялта, Россия, 2020; 27-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и

аспирантов "Микроэлектроника и информатика 2020", Москва, Россия, 2020; XXIV Всероссийская молодежная научная конференция "Актуальные проблемы физической и функциональной электроники", Ульяновск, Россия, 2021; 28-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика 2021", Москва, Россия, 2021; The international conference micro- and nanoelectronics - 2021, Zvenigorod, Russia, 2021; Конференция "Материаловедение, формообразующие технологии и оборудование 2022" (ICMSSTE 2022) Ялта, Россия, 2022; XXV Всероссийская молодежная научная конференция "Актуальные проблемы физической и функциональной электроники" Ульяновск, Россия, 2022; 29-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика 2022", Москва, Россия, 2022; XXVI Всероссийская молодежная научная конференция "Актуальные проблемы физической и функциональной электроники": Ульяновск, Россия, 2023;

Публикации

По результатам исследования было опубликовано 14 работ. Из них 3 статьи в журналах, индексируемых в Scopus и WoS, 2 входящих в перечень ВАК, получен 1 РИД (Патент РФ).

Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Материал работы изложен на 123 страницах, включая 111 рисунков, 14 таблиц и 2 приложения. Список литературы содержит 132 наименование.

Во введении раскрыта актуальность результатов данной работы, научная новизна, практическая значимость, апробация и публикации.

В первой главе рассмотрено физическое подтверждение возможности применения КНИ-КМОП транзисторов для высокотемпературной кремниевой микроэлектроники субмикронного диапазона, современное состояния металлизации ИС, ее достоинства и недостатки. Приведены примеры улучшения механических свойств макро изделий из вольфрама при помощи различных физико-химических принципов. Сформулированы цели и задачи работы.

Вторая глава раскрывает методические особенности проведения экспериментов.

Третья глава посвящена исследованию проводящих тонких пленок вольфрама и его сплавов вольфрам-рений, полученных методом магнетронного осаждения на

окисленных кремниевых подложках. Представлены результаты исследования влияния технологических параметров осаждения на удельное объемное сопротивление пленок вольфрама и его сплавов с рением (5 - 20 ат.%).

В четвертой главе приведено исследование природы «рениевого эффекта».

В пятой главе содержатся результаты экспериментов по осаждению тонких пленок сплавов вольфрам-титан и вольфрам-азот, как элементы-аналоги рения.

В заключении собраны общие результаты работы и выводы.

1 Современное состояние многоуровневой металлизации СБИС и проблемы новых перспективных проводящих материалов

1.1 Физические основы работы КМОП транзисторов при повышенных температурах

Современные логические элементы формируются по давно известной КМОП технологии. Ее планарный вариант не подходит для высокотемпературных ИС, так как существует ряд проблем с токами утечки, а также со снижением подвижности носителей заряда в канале. Решить данную проблему можно заменой материала подложки с кремния на карбид кремния (SiC) или арсенид галлия (GaN), температура работа которых может превышать 200 °С (вплоть до 600 °C). Но на сегодняшний день стоимость приборов на таких перспективных материалах достаточно высока и мировые производственные мощности не смогут обеспечить резкое повышение потребности. Поэтому уход от кремниевой подложки на данном этапе развития микроэлектроники невозможен. В связи с чем, исследователями разрабатываются новые технологии и одна из них - кремний-на-изоляторе (КНИ или SOI) (рис. 2).

Преимуществами данной технологией перед стандартной планарной являются сниженные токи утечки и повышенная скорость работы при аналогичной потребляемой мощности, которые вызывают быструю деградацию приборов и их изначально нестабильную работу. Поэтому такие устройства перспективны для применения в

Gate

Рисунок 2 - Современная КНИ-КМОП технология [16]

61558255555555555555555555856B

качестве активных областей высокотемпературных ИС. Теоретически определено, что предел рабочей температуры КНИ-КМОП транзисторов составляет 400 °С, но на практике исследователи достигли температуры 350 °С. Из чего следует, что токи утечки являются одним из основных сдерживающих факторов, ограничивающих стабильную работу приборов при повышенных температурах [17].

Собственная концентрация носителей заряда пг в полупроводниках определяется формулой [18]:

щ = 3,9 • 1016 • Т3/2 • ехр (^О2) (1)

В случае сильнолегированного полупроводника n-типа проводимости (^>>^), концентрация основных носителей заряда п0 вычисляется из (2):

п0 • Ро = п2 (2)

Уравнение электронейтральности для невырожденного равновесного полупроводника:

По + ЫА=Ро + Ы0 (3)

Из уравнения (3) для П0 при ^ = 0 выводится приближение, определяющая концентрацию основных носителей заряда в полупроводнике:

По « 1 п* + Ыв] (4)

Из (4) следует, что при повышении температуры работы КПОМ транзистора концентрация носителей заряда в большей степени определяется собственной концентрацией.

При температурах работы транзистора ниже температуры перехода проводимость определяется в основном концентрацией примеси (рис. 3). Зависимости от температуры работы в этом диапазоне практически не наблюдается. Но при достижении температуры перехода проводимость резко сменяется на собственную, зависимость которой от температуры является критической. Поэтому нормальная работа транзистора должна обеспечиваться в области температур ниже переходной. Для этого необходимо повышать концентрацию легирующей примеси. Но с другой стороны присутствует ограничение по токам утечки, которые увеличиваются вместе с концентрации примесей.

Температура, К

Рисунок 3 - График зависимости концентрации основных и собственных носителей заряда от температуры при различной концентрации легирующей примеси (п -собственная концентрация носителей заряда, п0 - концентрация основных носителей заряда для полупроводника п-типа, ^ - концентрация легирующей примеси)

Вторым фактором, который ограничивает возможность увеличения температуры работы транзистора, является пороговое напряжение. Этот параметр обеспечивает изменение режима работы. По рисунку 4 видно, что повышение температуры влечет снижение данного параметра. Такая зависимость также негативно сказывается на стабильности устройств, так как при достижении шумов в ИС уровня порогового напряжения нарушается логика вычисления устройств (транзистор может открыться при отсутствующем сигнале). Так же заметна нелинейная зависимость порогового напряжения от температуры, что в значительной степени сужает температурный диапазон работы транзистора. И при температуре 400 составляет порядка сотни мВ. В результате необходимо обеспечить достаточное значение порогового напряжения [18].

Температура,

Рисунок 4 - График зависимости порогового напряжения КНИ п-канального

транзистора от температуры

Исследователи в работе [18] экспериментально определили зависимости подпорогового тока утечки и тока утечки на р-п переходе в диапазоне температур от 50 до 400 °С. Получены входные вольт-амперная характеристики (ВАХ) КНИ КМОП п-канального транзистора при различных температурах, указанных выше (рис. 5).

Уровень тока утечки при низки температурах в пределах 100 °С составляет порядка нескольких пА, что не повлияет на работу приборов. При дальнейшем повышении температуры этот параметр получает значительный рост. И при достижении 400 °С значение тока утечки составляет 0,5 мкА. Таким образом, по рисунку 5 можно сделать вывод, что режим сильной инверсии - необходимое требование для стабильной работы транзистора при высоких температурах.

Так как физические принципы работы КНИ структур обеспечивают возможность применения кремния в качестве материала подложки высокотемпературных ИС, необходимо создать металлизацию, которая позволит стабильно работать приборам, основанным на данной технологии.

А

400

//50 °С

2-10 1 2

Напряжение затвор-исток УЗИ,В

Рисунок 5 - Входные ВАХ п-канального КНИ КМОП в диапазоне

температур 50 - 400 °С

1.2 Современное состояние многоуровневой металлизации ИС

В результате уменьшения всех элементов ИС повышается быстродействие логических элементов, к чему и стремится мировая индустрия. Уменьшение размеров системы металлизации приводит к уменьшению поперечного сечения проводников. Это влечет к снижению скорости передачи сигналов через такие проводники. Также уменьшается расстояние между элементами, что приводит к появлению дополнительных паразитных конденсаторов, которые в корне меняют результаты операций готового устройства. В конечном счете, скорость обработки сигнала в логических схемах определяется временем передачи его через систему металлизации. Также уменьшение поперечного сечения проводников приводит к увеличению степени электромиграции, что приводит к разрушению проводников и нарушению работы приборов в целом.

На сегодняшний день уменьшение размеров кристаллов СБИС возможно только с применением многоуровневой металлизации. Каждые 2 года увеличивается количество этих уровней. В таблице 1 приведена тенденция изменения количества уровней металлизации СБИС.

Таблица 1 - Тенденции развития многоуровневой металлизации СБИС

Год выпуска СБИС 2005 2007 2008 2012 2013 2016 2017 2019

Число уровней металлизации 11 11 12 12 13 13 14 14

Элементы металлизации СБИС можно разделить на несколько видов: контактная металлизация, межсоединения, межуровневые контакты, контактные площадки.

Контактная система металлизации выполняет функцию контакта к кремнию. Межсоединения - линии, выполняющие роль проводников многоуровневой системы металлизации. Межуровневые контакты соединяют разные уровни слоев металлизации. Контактные площадки обеспечивают электрическое соединение кристаллов с внешними соединениями.

В первую очередь для одноуровневых ИС использовался алюминий. Он обладает рядом положительных свойств, которые на первых порах перекрывали все отрицательные. Алюминий обладает: низким удельным сопротивлением (2,65 мкОмсм), высокой степенью адгезии к кремнию и диэлектрикам, хорошим уровнем корозионностокойсти, малорастворим в кремнии, образуя мелкие акцепторные уровни в запрещенной зоне полупроводника. Но с постепенным уменьшением размеров элементов и толщины проводников начинают проявляться и отрицательные стороны этого металла. В первую очередь взаимодействие с кремнием и оксидом кремния в области контактов и высокие показатели термо- и электромиграции. Эксперименты подтверждают значительное увеличение отказов ИС в результате термообработки. На рисунке 6 представлен пример нарушения областей транзистора после селективного травления алюминия с поверхности подложки.

Рисунок 6 - Микрофотография поверхности кремния после термообработки и селективного травления алюминия с поверхности

На диаграмме состояний (рис. 7) Al-Si наблюдается наличие эвтектического сплава, температура плавления которого составляет 577 0С [19]. Растворимость алюминия в кремнии практически невозможна. Растворимость кремния в алюминии составляет 1,65 ат.%. Результатом таких взаимодействий является растворение кремния в пленке металлизации алюминия при достаточно низких температурах. То есть алюминий "травит" кремний. В [20] установлено, что максимальная глубина проникновения алюминия в кремний при температурах свыше 500 ос составляет 1,45 мкм, что полностью может разрушить активные части транзисторов. При температуре ниже 5000С проникновение алюминия в кремний варьируется в диапазоне от 50 до 100 нм.

Такое поведение алюминия определяется образованием жидкой фазы при температуре свыше 500 ос [20]. На это указывает процентное содержание кремния в алюминии, которое значительно превосходит теоретико-экспериментальные данные фазовой диаграммы. Одной из причин может служить локальный нагрев алюминия свыше 577 ос, что приводит к образованию эвтектического сплава. Это происходит в результате экзотермической реакции оксида кремния с алюминием.

3SiÜ2 + 4Al ^ 3Si + AI2O3 В результате такой реакции выделяется 220 кДж тепла на 1 моль оксида кремния. Хотя перед осаждением слоя металлизации проводится травление поверхности пластины с целью удалению окисла, его наличие в пределах 1 -3 нм все равно

обнаруживается [20]. Это обусловлено быстрым естественным образованием оксида кремния в естественных условиях под действием атмосферного кислорода, которое происходит в пределах пикосекунд. Экспериментально установлено, что наибольшее образование ям и канавок в результате "травления" кремния алюминием расположено на краях контактных окон, где толщина остаточного окисла больше. На рисунке 8 изображена схема протравливания алюминием кремния с углублением в активную область р-п перехода.

Рисунок 7 - Фазовая диаграмма состояний Al-Si

Рисунок 8 - Схема "травления" кремния алюминием

Преодоление данной проблемы возможно только в результате отказа от термообработки, что невозможно обеспечить для изготовления ИС, так как для образования контакта алюминия к полупроводнику необходим нагрев. Очищение поверхности кремния от окисла возможно, но за очень короткие промежутки времени между технологическими операциями цикла осаждения металла тонкая пленка оксида (1-3 нм) сформируется на поверхности кремния.

Таким образом, к концу эпохи применения однослойной металлизации на основе алюминия сформировались определенные требования к качеству и электрофизическим параметрам пленок: низкое удельное контактное сопротивление (к p+ и п+), время задержки сигнала, термическая стабильность, электромиграционная стойкость, снижение уровня взаимодействия с материалом подложки. Алюминий имеет довольно большую разницу в значении контактного сопротивления к разным легированным областям - 40 мкОмсм2, п+ - 400 мкОмсм2). Также алюминий обладает высоким уровнем термомиграции, что обусловлено низкой температурой его плавления.

Добавление кремния в алюминий замедлило отказ от данного материала для использования его в качестве межсоединений, но решить проблемы при уменьшении размеров всех элементов ИС не позволило.

Следующий этап - развитие многослойной металлизации на основе алюминия. Многослойная металлизация включает в себя несколько функциональных слоев:

и и 1 1 и и с» и

контактный слой, диффузионно-барьерный слой, несколько уровней межсоединений на основе алюминия.

К контактному слою предъявляются одни из самых высоких требований в данной технологии, так как именно с помощью него осуществляется контакт между кремнием и всей металлизацией в целом. Среди них выделяются: низкое удельное сопротивление, наименьшая разница между удельным контактным сопротивлением к различным легированным областям, отсутствие примесных уровней в запрещенной зоне полупроводника, высокая температура работы, минимальная диффузия в область р-п перехода.

Со стороны химического взаимодействия металлов с кремнием существует разделение на 2 группы: металлы, образующие с кремнием эвтектические сплавы и металлы, которые образуют силициды. Первая группа не представляет интереса из-за образования интерметаллидов. В связи с этим особый интерес вызывают металлы из

второй группы. Основными из них стали П81, Т1812, Со812, N181. На их основе разработана технология «SaHride». На рисунке 9 представлены основные операции технологии «Salicide». На первом этапе формируют диэлектрический слой и с помощью реактивно-ионного травления (РИТ) формируют оксидные «спейсеры» (рис. 9а). После осаждается пленка титана (рис. 9б) и проводится термоотжиг. Таким образом, происходит химическое взаимодействие кремниевой подложки с осажденным металлом, в результате образуется силицид титана (Т18Ь). Последним этапом селективно травится титан, оставляя после себя только силицидную фазу (рис. 9в), которая и является контактным слоем.

Выбор металла для образования силицида определяется минимальными топологическими нормами для конкретного изделия. Так, при размерах активных элементов ИС более 0,18 мкм применяется титан. Важной особенностью является образования поликристаллической структуры силицида титана, что при уменьшении размеров приводит к взаимному проникновению с кремнием и формированием нечеткой границе раздела. Поэтому переход к кобальту, а далее и к никелю, которые образуют монокристаллические структуры с кремнием, становятся более оправданными при их большем удельном сопротивлении. Преимуществом никеля перед кобальтом является его меньшее потребление кремния при термообработке (табл. 2).

1)

ш^а

6)

и^1

в)

Таблица 2 - Расход кремния при образовании силицидов металлов

Металл Силицид Количество кремния на 1 нм металла, нм Толщина образованного силицида на 1 нм металла, нм

Т1 2.28 2.60

Ш нкь 1.71 2.12

Со Со812 3.61 3.52

N1 N181 1.83 2.36

Проводящий слой обеспечивает коммутацию всех слоев ИС. Для него выставляются требования с точки зрения быстродействия, низкого уровня удельного сопротивления, высокого уровня адгезии с материалами, которыми он контактирует, высокого уровня электромиграции (плотность электрического тока 105 - 106 А/см2), а также возможности присоединения внешних выводов. Подходящими в этом плане являются алюминий, золото, медь, серебро и тугоплавкие металлы, с которыми существует ряд проблем, связанных с их адгезионными свойствами.

Диффузионно-барьерные слои предназначены для предотвращения любого взаимодействия контактного слоя с основной металлизацией. Применяются такие материалы как титан и вольфрам, сплавы Ш-Т1, Ш-Ы-Т1, Та-81-Ы, Т1-81-Ы, а также нитриды и карбиды.

Первые годные ИС состояли из двух уровней алюминиевой металлизации. Контакт к кремнию осуществлялся с помощью силицидов переходных металлов. Но при температурах свыше 500 0С начинается взаимодействие алюминия с силицидом, что приводит к нарушению металлического соединения, образованию итерметаллидов, выпадению чистого кремния, что лишает проводимости данного контакта. Вдобавок наблюдается проникновение алюминия в подложку, что не предотвращается добавлением кремния в состав металла. После таких выводов в состав металлизации был добавлен диффузионно-барьерный слой (рисунок 10).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Тимаков Алексей Валерьевич, 2025 год

Список литературы

1. High-Temperature IC's. - Fraunhofer-Institut fur Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS. - URL: www.ims.fraunhofer.de (accessed 20 august 2022).

2. Effect of film deposition rate on the thermoelectric output of Tungsten-Rhenium thin film thermocouples by DC magnetron sputtering / B. Tian, Z. Liu, Z. Zhang, Y. Liu, Q. Lin, S. Peng, Z. Jiang // J. Micromech. Microeng. - 2020. - № JMM-104602.R2. - P. 1 - 11.

3. Influence of thickness and sputtering pressure on electrical resistivity and elastic wave propagation in oriented columnar tungsten thin films / A. Chargui, R. Beainou, A. Mosset, S. Euphrasie, V. Potin, P. Vairac, N. Martin // Nanomaterials. - 2020. №10. - P. 81.

4. Металлизация высокотемпературных кремниевых ИС на основе сплава вольфрама с титаном / А.Н. Белов, А.А. Голишников, Д.А. Костюков, В.И. Шевяков // Известия вузов. Электроника. - 2019. - Том 24. - № 1. - С. 22 - 29.

5. Effect of heat treatment on thermoelectric properties of tungsten-rhenium thin film thermocouples by RF magnetron sputtering / Z. Zhang, B. Tian, Z. Du, Q. Lin, P. Shi, P. Ren, N. Zhao, Z. Jiang // AIP Advances - 2018. - Vol. 125113. - P. 8.

6. Бенедиктов А.С. Способ формирования системы многоуровневой металлизации на основе вольфрама для высокотемпературных интегральных микросхем / А.С. Бенедиктов, П.В. Игнатов, В.А. Гвоздев // Патент RU 2 611 098 C1. - 2017.

7. Measurement study of residual stress on tungsten-rhenium thin film thermocouples by nanoindentation technology / B. Tian, Q. Yu, Z. Zhang, Q. Lin, N. Zhao, W. Jing, Z. Jiang // Proceedings of the 12th IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems. - 2017. - P. 800 - 803.

8. Dooho Choi1. On the Potential of Tungsten as Next-generation semiconductor interconnects / Dooho Choi1, K. Barmak // Electronic materials letters. - 2017. - Vol. 13, №. 5. - P. 449-456.

9. Tungsten alloyed with rhenium as an advanced material for heat-resistant silicon ICs interconnects / A.N. Belov, Yu.A. Chaplygin, A.A. Golishnikov, D.A. Kostyukov, M.G. Putrya, S.O. Safonov, V.I. Shevyakov // Proceeding of SPIE. 2016.- Vol. 10224. - P. 10224-5.

10. Multilevel metallization for high temperature microelectronics / S.I. Babkin, S.I. Volkov, K.S. Esenkin, A.S. Novoselov, A.A. Stolyarov // Electronic engineering. Series 2. Semiconductor devices - 2016. - Issue 2 (241). - P. 33 - 44.

11. Watson J. A review of high-temperature electronics technology and applications / J. Watson, G. Castro // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. - 2015. -26(12). - P. 9226-9235.

12. Watson J. High-Temperature Electronics Pose Design and Reliability Challenges / J. Watson, G. Castro // Analog Dialogue. - 2014. - vol.46. - P. 1 - 7.

13. Medhi A.I. A Case for High Temperature Electronics for Aerospace / A.I. Medhi, K. Brockschmidt // High Temperature Electronics Conference (HiTEC). - 2006. - P. 23-24.

14. Shoucair F.S. Potential and problems of high temperature electronics and CMOS integrated circuits (25 - 250°C) / F.S. Shoucair // Microelectronics Journal. - 1991. - 22(2). -P. 39-54.

15. The changing automotive environment: high temperature electronics / R.W. Johnson, J.L. Evans, P. Jacobsen, J.R. Thompson, M. Christopher // IEEE Transactions on electronics packaging manufacturing. - 2004. - 27(3). - P. 164-176.

16. Ghosh S. Modeling the performance of short-channel fully depleted silicon-on-insulator (SOI) metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs) / S. Ghosh // Silicon-On-Insulator (SOI) Technology. - 2014. - P. 77-101.

17. Высоковольтные LDMOS транзисторы на КНИ структуре для экстремальной электроники / С.И. Бабкин, С.И. Волков, А.А. Глушко, С.А. Морозов, А.С. Новоселов, А.А. Столяров. // Микроэлектроника. - 2020. - T. 49. - № 4. - С. 304 -313.

18. Colinge P.J. Silicon-on-insulator technology / P.J. Colinge // Materials to VLSI. Kluwer Academic Publisher. - 2004. - P. 341.

19. Лякишев Н.П. Диаграммы состояний двойных металлических систем: справочник Т.1/ Н.П. Лякишев. - Москва: Машиностроение, 2001. - 992 с.

20. Шевяков В.И. Программа профессионального модуля «физико-технологические особенности создания силицидных контактов» / Шевяков В.И. // НИУ МИЭТ. - 2011. URL: https://gigabaza.ru/doc/178811-pall.html.

21. Металлизация ультрабольших интегральных схем. / Д.Г. Громов, А.И. Мочалов, А.Д. Сулимин, В.И. Шевяков - М.: Изд «БИНОМ. Лаборатория знаний», 2009 - 277с.

22. Copper damascene interconnects for the 65 nm technology node: a first look at the reliability properties / G. Steinlesberger, A. von Glasod, M. Engelhardtl, G. Schindler, W. Honleinl, M. Holz, E. Bertagnoll // IEEE. - 2002. - №02EX519. - P. 265 - 267.

23. Electrical characterization of copper interconnects with end-of-roadmap feature sizes / G. Schindler, G. Steinlesberger, M. Engelhardt, W. Steinhogl // Solid-State Electronics. - 2003. - 47(7). - P. 1233 - 1236.

24. Comprehensive study of the resistivity of copper wires with lateral dimensions of 100 nm and smaller / W. Steinhögl, G. Schindler, G. Steinlesberger, M. Traving, M. Engelhardt // Journal of Applied Physics. - 2005. - 97(2). - P. 023706-1 - 023706-7.

25. Low K.S. Advanced lnterconnects and Contacts. / K.S. Low, H. Poetzlberger, A. O'Neill // Symposium. - 1999. - P. 23.

26. Improving electrical performance of Cu porous ultra-low k dielectrics single damascene lines / L.Y. Yang, D.H. Zhang, C.Y. Li, S.Y. Wu, P.D. Foo // Electronics letters. -2004. - Vol. 40. - №. 12. P. 729 - 730.

27. Barrier-first integration for improved reliability in copper dual damascene interconnects / G.B. Alers, R.T. Rozbicki, G.J. Harm, S.K. Kailasam, G.W. Ray, M. Danek // IEEE. - 2003. - №0-7801-7797-4/03. - P. 27 - 29.

28. Denga F. X., Zhangb D. H., Liaoa H., Hua H. Advanced direct contact via (DCV) process with Ta/TaN/Ta tri-layer barrier for advanced BEOL dual damascene Cu interconnects // IEEE. - 2010. - №978-1-4244-5598-0. - P. 1 - 4.

29. Advanced Direct Contact Via (DCV) Process with Ta/TaN/Ta Tri-layer Barrier for Advanced BEOL Dual Damascene Cu Interconnects / F.X. Denga, D.H. Zhangb, H. Liaoa, H. Hua // IEEE Transactions on semiconductor manufacturing. - 2003. - Vol. 16. - №. 3. - P. 1 - 4.

30. Jones G. W. Multilevel tungsten and liftoff processing / G. W. Jones, S. Tandon // Journal of electronic materials. - 1990. - Vol. 19. - №1. - P. 18 - 20.

31. Kobeda E. Fabrication of Tungsten Local Interconnect for VLSI Bipolar Technology / E. Kobeda, N. J. Mazzeo, J.P. Gambino // Journal of The Electrochemical Society. - 1993. - 140(10). - P. 3007 - 3013.

32. A Study of Tungsten Metallization for the Advanced BEOL Interconnections / J.H.C. Chen, S.S.C. Fan, et al. // Engineering, Materials Science. - 2016. - P. 1 - 3.

33. Broadbent E.K. High-density high-reliability tungsten Interconnection by filled interconnect groove metallization / E.K. Broadbent, J.M. Flanner, W.G.M. Van den hoek // IEEE transactions on electron devices. - 1988. - vol. 35. - №. 7. - P. 1 - 4.

34. Глебовский В.Г. Способ получения составной мишени для распыления сплава вольфрам-титан-рений / Патент RU 2 454 482 С2. - 2012.

35. Глебовский В.Г., Штинов Е.Д., Кочетов О.С. Вольфрам-титановая мишень для магнетронного распыления и способ ее получения / Патент RU 2 352 684 С1. - 2009.

36. Глебовский В.Г. Способ получения составной мишени для распыления сплава вольфрам-титан-кремний / Патент RU 2 454 481 С2. - 2012.

37. Drynan J. Comparison of CVD and PVD tungsten for gigabit-scale dram interconnections / J. Drynan, K. Koyama // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. - 1996. - Vol. 427. -P. 307-316.

38. Tuning of tungsten thin film superconducting transition temperature for fabrication of photon number resolving detectors / A. Lita, D. Rosenberg, S. Nam, A. Miller, D. Balzar, L. Kaatz, E. Schwall // IEEE transactions on applied superconductivity. - 2005. -Vol. 15, № 2. - P. 3528-3531.

39. Stress reduction in tungsten films using nanostructured compliant layers / T. Karabacak, C. Picu, J. Senkevich, G. Wang, T. Lu // Journal of applied physics - 2004. - Vol. 96, № 10. - P. 5740-5746.

40. Influence of residual stresses in hard tool coatings on the cutting performance / K. Bobzin, T. Brogelmann, H.J. Maier, T. Heidenblut, C. Kahra, M. Carlet // Journal of Manufacturing Processes. - 2021. - 69. - P. 340-350.

41. Dislocationcore symmetry and slip planes in tungsten alloys: Ab initio calculations and microcantilever bending experiments / H. Li, S. Wurster, C. Motz, L. Romaner, C. Ambrosch-Draxl, R. Pippan // Acta Mater. - 2012. - 60. P. 748-758.

42. S. Effect of hot rolling and annealing on the mechanical properties and thermal conductivity of W-0.5 wt.% TaC alloys / Z. Miao, X. Xie, R. Yang, R. Liu et al. // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. - 2016. - 56. - P. 8-17.

43. Mishra S.C. Development of tungsten base alloys through nano structuring / Department of Metallurgical and Materials Engineering NIT Rourkela. - 2015. - 23 p.

44. Kharchenko V. High-temperature strength of refractory metals, alloys and composite materials based on them / V. Kharchenko, V. Bukhanovskii // Strength Mater. -2012. - 44. - P. 512-517.

45. Leonhardt T. Properties of tungsten-rhenium and tungsten-rhenium with hafnium carbide / T. Leonhardt // JOM. - 2009. - 61. - P. 68-71.

46. Rieth M. Limitations of W and W-1% La2O3 for use as structural materials / M. Rieth, B. Dafferner // J. Nucl. Mater. - 2005. - 342. - P. 20-25.

47. High-Temperature Properties of ParticleStrengthened W-Re / K. Shin, A. Luo, B. Chen, D. Jacobson // JOM - 1990. - 42. - P. 12-15.

48. Song G. The mechanical and thermophysical properties of ZrC/W composites at elevated temperature / G. Song, Y. Wang, Y. Zhou // Mater. Sci. Eng. A - 2002. - 334. - P. 223-232.

49. Fracture strength and microstructure of ODS tungsten alloys / I. Wesemann, W. Spielmann, P. Heel, A. Hoffmann // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. - 2010. - 28. - P. 687691.

50. Потехина Н.Д. Особенности сегрегации углерода на поверхности вольфрама / Н.Д. Потехина, Н.Р. Рутькова, А.Я. Тонтегоде // Физика твердого тела. -2003. - Том 45. - C. 742 - 747.

51. Савицкий Е.М. Исследование растворимости углерода в сплаве Mo+45% Re / Е.М. Савицкий, М.А. Тылкина, Л.З. Кониева, А.В. Логунов - Москва: ВИАМ. - 1972. -8 с.

52. Krajnikov A. Rhenium effect in Irradiated Mo-Re Alloys and Welds / A. Krajnikov, F. Morito, M. Danylenko // Universal Journal of Materials Science. - 2014. -Vol. 2. - P. 19-26.

53. Geach G. The Alloys of Rhenium with Molybdenum or With Tungsten and Having Good High Temperature Properties / G. Geach, J. Hughes // Plansee Proceedings. -1955. - P. 245 - 253.

54. Klopp W. Mechanical properties of dilute tungsten-rhenium alloys. / W. Klopp, W. Witzke, P. Raffo // NASA Technical Note NASA TN D. - 1966. - P. 1 - 32.

55. Klopp W. A review of chromium, molybdenum and tungsten alloys / W. Klopp // J. Less Common Met. - 1975. - 42. - P. 261 - 278.

56. Strain rate dependence of tensile properties of tungsten alloys for plasma-facing components in fusion reactors / M. Fukuda, T. Tabata, A. Hasegawa, S. Nogami, T. Muroga // Fusion Eng. Des. - 109-111. - 2016. - P. 1674 - 1677.

57. Gao H. Effects of rhenium on creep resistance in tungsten alloys / H. Gao, R. Zee // J. Mater. Sci. Lett. - 2001. - 20. - P. 885 - 887.

58. Ren C. Methods for improving ductility of tungsten-a review / C. Ren et al. // International Journal of Refractory Metals Hard Materials. - 2018. - 75. - P. 170 - 183.

59. Vandervoort R. The creep behavior of W-5Re / R. Vandervoort // Metall. Trans. A. - 1970. - 1. - P. 857 - 864.

60. Witzke W. The effects of composition on mechanical properties of W-4Re-Hf-C Alloys / W. Witzke // Metall. Trans. A. - 1974. - 5. - P. 499 - 504.

61. Fracture toughness of polycrystalline tungsten alloys / B. Gludovatz, S. Wurster, A. Hoffmann, R. Pippan // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. - 2010. - 28. - P. 674 - 678.

62. Effect of rhenium addition on fracture toughness of tungsten at elevated temperatures / Y. Mutoh, K. Ichikawa, K. Nagata, M. Takeuchi // J. Mater. Sci. - 1995. - 30. -P. 770 - 775.

63. Some electron structure characteristics of W-Re solid solutions / S. Budagovskiy, V. Bykov, M. Gavrilyuk, et al. // NASA Technical Translation Report NASA TT F-15. - 1973. - P. 214.

64. Yaroshevsky A. Abundances of chemical elements in the Earth's crust / A. Yaroshevsky //Geochem. Int. - 2006. - 44. - P. 48-55.

65. Lassner E. Tungsten Springer / E. Lassner, W. Schubert. - Springer. - 1999. -

422 p.

66. Jaffee R. The effect of rhenium on the fabricability and ductility of molybdenum and tungsten / R. Jaffee, C. Sims // Battelle Memorial Institute. - 1958. - P. 49.

67. Setyawan W. Effects of transition metals on the grain boundary cohesion in tungsten / W. Setyawan, R. Kurtz // Scr. Mater. - 2012. - 66. - P. 558 - 561.

68. Phase stability, point defects, and elastic properties of W-V and W-Ta alloys / M. Muzyk, D. Nguyen-Manh, K. Kurzydlowski, N. Baluc, S. Dudarev // Phys. Rev. B. - 2011. -84. - P. 104 - 115.

69. Kirchheim R. Solid solution softening and hardening by mobile solute atoms with special focus on hydrogen / R. Kirchheim // Scr. Mater. - 2012. - 67. - P. 767 - 770.

70. Petukhov B. Effect of solid-solution softening of crystalline materials: review / B. Petukhov // Crystallogr. Rep. - 2007. - 52. - P. 112 - 122.

71. Romaner L. Effect of rhenium on the dislocation core structure in tungsten / L. Romaner, C. Ambrosch-Draxl, R. Pippan // Phys. Rev. Lett. - 2010. - 104. - P. 195503-1 -195503-4.

72. Okamoto H. ASTM Handbook Volume 3 Alloy Phase Diagrams / H. Okamoto. -ASM International. - 1993. - 512 p.

73. Evolution of tungsten degradation under combined high cycle edgelocalized mode and steady-state heat loads / T. Loewenhoff, A. Buger, J. Linke, G. Pintsuk, A. Schmidt, L. Singheiser, C. Thomser // Phys. Scr. - 2011. - T145. - P. 014057.

74. Melt-layer ejection and material changes of three different tungsten materials under high heat-flux conditions in the tokamak edge plasma of TEXTOR / J. Coenen, V. Philipps, S. Brezinsek, G. Pintsuk, I. Uytdenhouwen, M. Wirtz, A. Kreter, K. Sugiyama, H. Kurishita, Y. Torikai, Y. Ueda, U. Samm // Nuclear Fusion. - 2011. - 51. - P. 113020.

75. First-principles study on structural stability, electronic structure and mechanical properties of VB group transition metal tungsten alloys W-TM (TM=V, Nb, Ta) / J. C. Liang et al. // Materialstoday. - 2024. - Vol. 38. - P. 107920.

76. Morris J. Fracture-resistant dilute-solution ultralloys for space-power systems / J. Morris // Eng. Fract. Mech. - 1988. - 30. - P. 609 - 626.

77. Fracture behavior of tungstenvanadium and tungsten-tantalum alloys and composites / S. Wurster, B. Gludovatz, A. Hoffmann, R. Pippan // J. Nucl. Mater. - 2011. -413. - P. 166 - 176.

78. Mechanical behavior of W-Y2O3 and W-Ti alloys from 25 °C to 1000 °C / . Aguirre, A. Martin, J. Pastor, J. LLorca, M. Monge, R. Pareja // Metal. Mater. Trans. A. -2009. - 40A. - P. 2283-2290.

79. Mechanical properties of Y2O3-doped W-Ti alloys / M. Aguirre, A. Martin, J. Pastor, J. LLorca, M. Monge, R. Pareja // J. Nucl. Mater. - 2010. - 404. - P. 203 - 209.

80. Patra A. Combined effect of Ni and nano-Y2O3 addition on microstructure, mechanical and high temperature behavior of mechanically alloyed W-Mo / A. Patra, R. Saxena, S. Karak // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. - 2016. - 60. - P. 131-146.

81. W-based alloys for advanced divertor designs: options and environmental impact of state-of-the-art alloys / L. El-Guebaly, R. Kurtz, M. Rieth, H. Kurishita, A. Robinson // Fusion Sci. Technol. - 2011. - 60. - P. 185-189.

82. The synergetic effect of TaC particles and Re alloy on microstructure and mechanical properties in tungsten alloy / R. Liu et al. // Journal of Materials Research and Technology. - 2024. - Vol. 28. - P. 4639 - 4646.

83. Lakshmi Prasad B.S. Effect of Rhenium addition on tungsten heavy alloys processed through spark plasma sintering / B.S. Lakshmi Prasad, A. Raja Annamalai // Ain Shams Engineering Journal. - 2021. - Vol. 12. - 3. - P. 2957 - 2963.

84. Mao R. Enhanced mechanical properties of tungsten alloy by synergistic strengthening of flaky NisAl and AbO3 nano-particles / R. Mao, Z. Fan, D. Xiang // Journal of Alloys and Compounds. - 2022. - Vol. 898. - P. 162790.

85. The effect of Ni doping on the mechanical behavior of tungsten / Z.Z. Fand et al. // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. - 2020. - Vol. 92. - P. 105281.

86. Effect of molybdenum addition on microstructure and mechanical properties of 90% tungsten heavy alloys / B. Chen et al. // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. - 2022. - Vol. 106. - P. 105868.

87. Антоненко С.В. Технология тонких пленок: Учебное пособие / С.В. Антоненко. - Москва: МИФИ. - 2008. - 104 с.

88. Смолко Г.Г. Технология тонких пленок. Справочник. Т. 1/ Г.Г. Смолко, М.И. Елисон. - Москва: Советское радио. - 1977. - 664 с.

89. Смолко Г.Г. Технология тонких пленок. Справочник. Т. 2/ Г.Г. Смолко, М.И. Елисон. - Москва: Советское радио. - 1977. - 768 с.

90. Голишников А.А. Учебное пособие по дисциплине «Плазменные технологии в наноэлектронике» / А.А. Голишников, М.Г. Путря. - Москва: МИЭТ. -2011. - 172 с.

91. Вдовичев С.Н. Современные методы высокоплазменного напыления и плазменной обработки тонкопленочных металлических структур / С.Н. Вдовичев. -Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет. - 2012. - 60 с.

92. Берлин Е. Вакуумная технология и оборудование для нанесения и травления пленок / Е. Берлин, С. Двинин, Л. Сейдман. - Москва: Техносфера. - 2007. -93 с.

93. Wilde J. Hochtemperatur-Elektronik: Stand und Herausforderungen / J. Wilde // Fachausschuß Aufbau- und Verbindungstechnik. - 2002. - P. 15.

94. Зотов С.В. Конструкторско-технологические аспекты производства мишеней для магнетронно-распылительных систем / С.В. Зотов, Н.Н. Трушин // Materials Science, Engineering. - 2011. - P. 1 - 7.

95. Surface sintering of tungsten powder targets designed by electromagnetic discharge: A novel approach for film synthesis in magnetron sputtering / B. Wicher et al. // Materials and Design. - 2020. - Vol. 191. - P. 108634.

96. Комоцкий В.А. Способ измерения толщины металлической пленки / Патент RU 2 221 989 C2. - 2004.

97. Frey H. Handbook of Thin Film Technology / H. Frey, H.R. Khan // Springer -2015. - 379 p.

98. Hoffman R.W. Mechanical Properties of Non-Metallic Thin Films // R.W. Hoffman, C.H.S. Dupuy, A. Cachard / Physics of Nonmetallic Thin Films. - 1976. - P. 273 -353.

99. James M.R. Quantitative nondestructive measurements of residual stresses // M.R. James, O. Buck / Critical Reviews in Solid State and Material Sciences. - 1980. - T. 9. -№1. - P. 105 - 116.

100. Techniques for Measurements of Strain in Thin Films // S. Tamulevicius et al. / NATO Science Series. - 2003. -Vol. 128. - P. 601 - 618.

101. Зимон А.Д. Адгезия пленок и покрытий / А.Д. Зимон. М: химия - 1977. -

352 с.

102. Гоулдстейн Дж. Практическая растровая электронная микроскопия / Дж. Гоулдстейн, Х. Яковица. - Москва: Мир. - 1978. - 656 с.

103. Власов А.И. Электронная микроскопия / А.И. Власов, К.А. Елсуков, И.А. Косопалов. - Москва: МГТУ им. Баумана. - 2011. - 168 с.

104. Дулов Е.Н. Рентгеноспектральный флуоресцентный анализ. Конспект лекций / Е.Н. Дулов, Н.Г. Ивойлов. - Казань: Казанский государственный университет.

- 2008. - 51 с.

105. Шпольский Э.В. Атомная физика. Том 1 / Э.В.Шпольский. - Москва: Наука. - 1974. - 575 с.

106. Шпольский Э.В. Атомная физика. Том 2 / Э.В.Шпольский. - Москва: Наука. - 1974. - 447 с.

107. Мазурицкий М.И. Способы фокусировки и разложения в спектр рентгеновского излучения / М.И. Мазурицкий // Соросовский образовательный журнал.

- 2001. - №10. - С. 95 - 101.

108. Физические основы рентгеноспектрального микроанализа. Сведения о методах рентгеноспектрального микроанализа. - Санкт-Петербург: ЦКП "Материаловедение и диагностика в передовых технологиях" при ФТИ им. А.Ф. Иоффе.

- 2010. - 27 с.

109. Энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия / А.В. Пирогов, Н.В. Малехонова, А.И. Бобров, Н.О. Кривулин, Д.А. Павлов Электронное учебно-методическое пособие под редакцией Павлова Д.А. - Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет. - 2014 - 73 с.

110. Дудников С.А. Экспериментальные методы исследования и метрология / Новочеркасский политехнический институт: Новочеркасск. - 2011. - 14 с.

111. Вудраф, Д. Современные методы исследования поверхности / Д. Вудраф, Т. Делчар - М.: Мир. - 1989. - 564 с.

112. Hofmann S. Sputter depth profile analysis of interfaces / S. Hofmann // Rep. Progr. Phys. - 1998. - V. 61. - P. 827.

113. Reconstruction of original indium distribution in InGaAs quantum wells from experimental SIMS depth profiles / Y. Kudriavtsev, R. Asomoza, S. Gallardo-Hernandez, M. Ramirez-Lopez, M. Lopez-Lopez, V. Nevedomsky, K. Moiseev // Physica B: Condensed Matter. - 2014. - V. 453 . - P. 53 - 58.

114. Boulsina F. Deconvolution of SIMS depth profiles: Towards simple and faster techniques / F. Boulsina, M. Berrabah, J. C. Dupuy // Appl. Surf. Sci. - 2008. - V. 255. - Issue 5. - P. 1946-1958.

115. Свистова Т.В. Методы исследования материалов и структур электроники: учеб. пособие / Т.В. Свистова. Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет». - 2013. - 225 с.

116. Физические методы исследования материалов твердотельной электроники / С.И. Рембеза, Б.М.Синельников, Е.С. Рембеза, Н.И. Каргин. Ставрополь: СевКавГТУ. -2002. - 429 с.

117. Оценка надежности алюминиевой металлизации интегральных схем электромиграционных при проведении испытаний при ускоренных постоянной температуре / С.О. Сафонов, В.П. Беспалов, A.A. Голишников, М.Г. Путря // Известия вузов. Электроника. - 2014. - №3. - С. 21-29.

118. Тимаков А.В. Многоуровневая металлизация высокотемпературных кремниевых ИС на основе вольфрама. Физика и технология / А.В. Тимаков, В.С. Горностай-Польский, В.И. Шевяков // Известия высших учебных заведений. Электроника. - 2023. - Т. 28. - № 2. — С. 164 - 179.

119. Тимаков А.В. Формирование тонких пленок вольфрама на кремнии и оксиде кремния методом магнетронного осаждения / А.В. Тимаков // 27-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика 2020" : тез. докл. - М. - 2020. - С. 22 - 26.

120. Timakov A.V. Investigation of the electrophysical and mechanical properties of metallization based on alloys W with Re, Ti, N for high-temperature silicon VLSI / A.V. Timakov, V.I. Shevyakov // Proc. of SPIE - 2022. - Vol. 12157. - P. 1215719-6.

121. Тимаков А.В. Исследование влияния примеси рения на механические свойства тонких пленок вольфрама металлизации высокотемпературных кремниевых ИС / А.В. Тимаков, В.И. Шевяков // Электронная техника. Серия 3. Микроэлектроника. - Москва. - 2023. - №4(192). - С. 51 - 54.

122. Gromov D.G. Interaction between binary alloy thin films and silicon substrate: the conditions of bilayer formation and the effect of additional component / D.G. Gromov, A.I. Mochalov, V.P. Pugachevich, I.N. Sorokin // Appl. Phys. - 2000. - Vol. 70. - P. 333-340.

123. Timakov A.V. Rhenium effect in thin films and wires of tungsten-rhenium alloys / A.V. Timakov, Shevyakov V.I. // Russian Microelectronics - 2023. - Vol. 52. - Suppl. 1. -P. S220 - S223.

124. Тимаков А.В. Проявление рениевого эффекта в тонких пленках сплавов вольфрама / А.В. Тимаков // XXVI Всероссийская молодежная научная конференция "Актуальные проблемы физической и функциональной электроники": тез. докл. -Ульяновск - 2023. - С. 151- 152.

125. Тимаков А.В. Исследование природы «рениевого эффекта» в тонких пленках тугоплавких металлов на примере вольфрама / А.В. Тимаков // 29-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика 2022" : тез. докл. - М, 2022. - С. 56.

126. Тимаков А.В. Исследование влияния фоновой примеси углерода на электрофизические и механические свойства тонких пленок вольфрама / А.В. Тимаков // XXV Всероссийская молодежная научная конференция "Актуальные проблемы физической и функциональной электроники": тез. докл. - Ульяновск. - 2022. - С. 151152.

127. Тимаков А.В., Шевяков В.И. Горностай-Польский В.С. Исследование «рениевого эффекта» в тонких пленках сплавов вольфрама // Конференция "Материаловедение, формообразующие технологии и оборудование 2022" (ICMSSTE 2022): тез. докл. - Ялта, 2022. - С. 28 - 29.

128. Горностай-Польский В.С., Тимаков А.В., Шевяков В.И. Способ получения тонких металлических пленок на основе вольфрама. / Патент РФ RU 2775446 C1 - 2022.

129. Шевяков В.И. Исследование адгезионных свойств тонких пленок вольфрама и его сплавов на кремниевых подложках / В.И. Шевяков, А.А. Голишников А.В. Тимаков // Материаловедение, формообразующие технологии и оборудование 2020 : тез. докл. - Ялта, 2020. - С. 22 - 26.

130. Тимаков А.В. Исследование и разработка процесса магнетронного осаждения тонких пленок вольфрама и его сплавов с Re, Ti, N на кремнии и оксиде кремния / А.В. Тимаков // XXIV Всероссийская молодежная научная конференция "Актуальные проблемы физической и функциональной электроники" : тез. докл. -Ульяновск, 2021. - С. 116 - 117.

131. Тимаков А.В. Исследование особенностей металлизации высокотемпературных кремниевых ИС на основе вольфрама и его сплавов / А.В. Тимаков // 28-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция

студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика 2021" : тез. докл. - М, 2021.

- С. 22 - 26.

132. Timakov A. V. Research of electrophysical and mechanical properties of metallization based on W alloys with Re, Ti, N for high-temperature silicon VLSI / A.V. Timakov, Shevyakov V.I. // The international conference micro- and nanoelectronics - 2021 : abstracts. - Zvenigorod, 2021. - C. 176.

Приложение 1 Акты внедрения

"УТВКРЖДАЮ"

кгор по УР НИУ МИЭТ - У

1Г~/ А.Г. Балашов 0£_2024г.

АКТ

об использовании в учебном процессе научных результатов кандидатской диесершции Тнмакова A.B. по теме «Физико-технологические решения создания межсоединений металлизации высокотемпературных кремниевых ПС' на основе сплавов вольфрама»

В учебном процессе института Интегральной »лекгроннкн в рабочей про!рамме лекционных занятий по курсу "Основы технолопш ЭКЬ" используются следующие результаты uiccepiанионной работы:

• физическое обоснование работоспособности МДП-транзисторных структур при повышенных температурах (более 200 С» (Лекция 2);

- результаты исследовании влияния примеси рения <»рениевый >ффект») на механические и электрофизические свойства тонкопленочных межсоединений металлизации НС' (Лекция 14):

- изложенные методика ускоренного испытания при повышенной температуре иск I ромиграцноиной сюйкости тонкопленочных металлических проводников, методика измерений адгезионной способности гонкопленочных проводников к окисленным кремниевым подложкам (Лекция 15).

Рсзу пьтагы диссертации используются студентами при подготовке магистерских диссертаций но темашке Многоуровневая металлизация I1C"'.

/7

Директоринститута Интегральной Электроники, д.т.н.. проф.

Лосев В.В

Приложение 2 Патент