Исследование тонкоплёночных диэлектриков на основе пентаоксида тантала
Введение
Тонкоплёночные технологии применяются для изготовления изделий микро- и наноэлектроники, гибридных интегральных схем, работающих на сверхвысоких частотах, термоэлектрических охладителей и генераторов, силовых интегральных схем [1].
Плёнки на основе Ta2O5 нашли широкое применение в тонкоплёночных конденсаторных структурах, где особое внимание уделяется выбору материала изолятора. Так, в источнике [2] перечислены следующие требования к диэлектрику для уменьшения занимаемой площади конденсатором в интегральных схемах: высокая диэлектрическая проницаемость, электрическая прочность, малые значения температурного коэффициента ёмкости и тангенса угла диэлектрических потерь. Диэлектрики на основе пентаоксида тантала обладают высоким удельным поверхностным сопротивлением , удельной ёмкостью порядка , высокой диэлектрической проницаемостью при частоте 1 кГц , низким тангенсом угла диэлектрических потерь .
Введение
ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Физико-химические свойства тантала и пентаоксида тантала
1.2 Выбор материала для обкладок конденсаторной структуры
1.3 Методы получения тонких плёнок
ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Исследование эталонной конденсаторной структуры
2.2 Исследование влияния отжига на диэлектрические свойства МДМ-структуры
2.3 Исследование влияния распыления в смеси газов Ar+O2 на диэлектрические свойства МДМ-структуры
2.4 Исследование влияния температуры подложки на диэлектрические свойства МДМ-структуры
2.5 Исследование влияния тока разряда на диэлектрические свойства МДМ-структуры
2.6 Исследование влияния повышенного давления активного газа на диэлектрические свойства МДМ-структуры
2.7 Исследование влияния электронной составляющей плазмы газового разряда на диэлектрические свойства МДМ-структуры
2.8 Исследование влияния нескольких изменений технологических факторов на диэлектрические свойства МДМ-структуры
Заключение
Список использованных источников
1. Вольпян О.Д., Обод Ю.А., Яковлев П.П. Оптические свойства плёнок Ta2O5 в коротковолновой области спектра [Электронный курс]: статья в журнале «Прикладная физика», 2012. URL: https://applphys.orion-ir.ru/appl-12/12-4/PF-12-4-47.pdf (дата обращения 31.05.22).
2. Шелохвостов В.П., Чернышов В.П. Проектирование интегральных микросхем: учебное пособие. Тамбов: Тамбовский государственный технический университет, 2008. 208 с.
3. Плотников В.В., Дроздовский А.В., Шишмакова Г.А. Исследование механизмов проводимости композиционных наноматериалов на основе многослойных плёночных структур Ta2O5/TiO2 [Электронный курс]: статья в сетевом журнале «Современные проблемы науки и образования», 2013. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=10665 (дата обращения 31.05.22).
4. Егоров К.В. Резистивное переключение в структурах металл-изолятор на основе оксида гафния и оксида тантала, формируемых атомно-слоевым осаждением [Электронный курс]: диссертация. URL: https://www.dissercat.com/content/rezistivnoe-pereklyuchenie-v-strukturakh-metall-izolyator-na-osnove-oksida-gafniya-i-oksida (дата обращения 31.05.22).
5. Чистоедова И.А. Полифункциональные тонкие плёнки неметаллических соединений тантала [Электронный курс]: диссертация, опубликованная на официальном сайте Томского политехнического университета. URL: https://earchive.tpu.ru/handle/11683/6183 (дата обращения 30.05.22).
6. Зефиров Н.С. Химическая энциклопедия. Москва: Советская энциклопедия, 1995. 494 с.
7. Вилья Н., Голосов Д.А., Нгуен Т.Д. Диэлектрические свойства плёнок оксида тантала, нанесённых методом реактивного магнетронного распыления [Электронный курс]: статья в сетевом журнале «Проблемы физики, математики, техники», 2019. URL: http://mi.mathnet.ru/pfmt632 (дата обращения 30.05.22).
8. Корчагин Б.В., Орлов В.И. Обзоры по электронной технике: Нанесение металлов и их соединений методами магнетронного и диодного распыления. М.: Электроника, 1986. 42 с.
9. Данилин Б.С. Получение тонкоплёночных слоёв с помощью магнетронной системы ионного распыления. М.: Зарубежная радиоэлектроника, 1978. 105 с.
10. Ивановский Г.Ф., Петров В.И. Ионно-плазменная обработка материалов. М.: Радио и связь, 1986. 232 с.
11. Рахманин Н.М., Писаревский А.М. Обзоры по электронной технике: Методы изготовления резистивных слоёв при повышенных требованиях к стабильности и точности. М.: Электроника, 1974. 36 с.
12. Данилин Б.С. Получение тонкоплёночных элементов микросхем. М.: Энергия, 1977. 136 с.
13. Майссела Р., Елинсона М.И., Смолко Г.Г. Технология тонких плёнок: учебное пособие. М.: Сов радио, 1977. 664 с.
14. Данилина Т. И. Технология тонкопленочных микросхем: учебное пособие. Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2006. 151 с.
15. Скобленко А.В. Материалы и методы получения высокостабильных тонкоплёночных резисторов микросхем. Зарубежная электронная техника, 1982. 29 с.
В источнике [5] отмечается, что формирование и рост плёнки сопровождается поглощение остаточных газов в вакуумной камере из-за обратного потока пара из диффузионного насоса. При анализе состава образца помимо чистого тантала наблюдалось значительное содержание углерода, кислорода и других загрязнений. Улучшить показатель чистоты конечной плёнки удалось при помощи предварительного нагрева подложки, поскольку увеличенная температура приводит к десорбции с поверхности пластины группы OH и других загрязнений.
Существенным недостатком метода реактивного-магнетронного распыления является неравномерность потока атомов по скоростям с катода – мишени и предварительный нагрев подложки способствует увеличению диффузии адсорбированных атомов по поверхности, а значит и более равномерному росту плёнки [14].