Yugra State University BulletinYugra State University BulletinВестник Югорского государственного университета1816-92282078-9114Yugra State University9592010.17816/byusu20210416-31New materials and technologyНОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИResearch ArticlePhase composition and concentration of yttriumin films during the deposition of aluminumand aluminum alloys from the gas phaseФазовый состав и концентрации иттрия в пленках при осаждении алюминия и алюминиевых сплавов из газовой фазыSnitovskyYury P.СнитовскийЮрий Павлович
Belarus

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor for the Department of Micro and Nanoelectronics

Кандидат технических наук, доцент кафедры микро и наноэлектроники

yu.snitovsky@tut.byBelarusian State University of Informatics and RadioelectronicsБелорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники2312202117416310301202203012022Copyright ©; 2021, Snitovsky Y.P.Copyright ©; 2021, Снитовский Ю.П.2021Snitovsky Y.P.Снитовский Ю.П.http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0https://vestnikugrasu.org/byusu/article/view/95920

The work is devoted to the study of the stabilizing effect of yttrium additions during the deposition of thin aluminum films, which are used for the manufacture of elements of micro- and nanoelectronic devices. The surfaces of Al films doped with aluminum oxide were investigated using a scanning electron microscope before and after annealing for 300–420 s at a temperature of 500 °C. It is shown that fine alumina particles are uniformly distributed on the surface of the films during thermal evaporation of a wire made of an Al – Al2O3 alloy. By the method of quantitative metallography, the content of the AlxOy phase in the Al films was determined: when spraying wire from the Al – Al2O3 alloy, its content was 10–12% of the mass fraction; when spraying wire made of Al – Al2O3 alloy and Al wire in a ratio of 50:50 – 1% mass fraction.

Работа посвящена изучению стабилизирующего влияния добавок иттрия при осаждении тонких пленок алюминия, которые используются для изготовления элементов микро- и наноэлектронных приборов. Исследованы поверхности пленок Al, легированных окисью алюминия с помощью растрового электронного микроскопа до и после отжига в течение 300–420 с при температуре 500 °C. Показано, что на поверхности пленок равномерно распределены мелкодисперсные частицы окиси алюминия при термическом испарении проволоки из сплава Al–Al2O3. Методом количественной металлографии было определено содержание фазы AlxOy в пленках Al: при распылении проволоки из сплава Al–Al2O3 содержание ее составило 10–12 % массовой доли; при распылении проволоки из сплава Al–Al2O3 и проволоки Al в соотношении 50:50 – 1 % массовой доли.

plasma coatingaluminum alloysyttrium additivessilicon epitaxial structuresX-ray phase analysishard alloyплазменное нанесение покрытийсплавы алюминиядобавки иттриякремниевые эпитаксиальные структурырентгенофазовый анализтвердый сплавVashchenko, V. A. Physical limitations of semiconductor devices / V. A. Vashchenko, V. F. Sinkevitch. – New York : Springer, 2008. – 337 p.Kapur, P. Technology and Reliability Constrained Future Copper Interconnects. I. Resistance Modeling / P. Kapur, J. P. McVittie, K. C. Saraswat // IEEE Transaction on Electron Devices. – 2002. – Vol. 49, № 4. – P. 590-597.Effect of plasma spraying regimes on structure and properties of Ni3Al coatings / E. E. Kornienko, D. O. Mul', O. A. Rubtsova [et al.]. – DOI: 10.1134/S0869864316060147 // Thermophysics and Aeromechanics. – 2016. – Vol. 23 (6). – P. 919–927.Патент SU 1292628 СССР, МПК Н01L 21/28 (2006.01). Способ формирования омических контактов к кремнию : № 3886882/25 : заявл. 19.04.1985 : опубл. 20.03.2012 / Шепурев С. А., Снитовский Ю. П., Принцев Г. В. – 1 с. – Текст : непосредственный.Патент SU 1709864 СССР, МПК H01L 21/28 (2006.01). Способ создания омических контактов к кремнию : № 4789079/25 : заявл. 08.02.1990 : опубл. 20.03.2012 / Снитовский Ю. П., Сенько С. Ф., Воробьев О. А., Баранов И. Л. – 1 с. – Текст : непосредственный.Lee, C. A. Contact and thin film problems of submicron devices structurres / C. A. Lee // Thin Solid Films. – 1979. – Vol. 64, № 1. – P. 1–8.Control of dispersed-phase temperature in plasma flows by the spectral-brightness pyrometry method / A. V. Dolmatov, I. P. Gulyaev, P. Yu. Gulyaev, V. I. Jordan. – DOI: 10.1088/1757-899X/110/1/012058 // IOPConference Series: Materials Science and Engineering. – 2016. – Vol. 110, № 1. – P. 012058.Cui, H. Z. Influence of micropores on structural instability of the combustion wave / H. Z. Cui, A. A. Grigoryevskaya, P. Yu. Gulyaev // Yugra State University Bulletin. – 2019. – № 4 (55). – P. 33-40.Analysis and optimization of gas-thermal spray process in terms of condensed phase velocity and temperature / A. V. Dolmatov, I. P. Gulyaev, E.A. Lyskov [et al.]. – DOI: 10.1134/S0869864317010097 // Thermophysics and Aeromechanics. – 2017. – Vol. 24 (1). – P. 83–94.Hecht, L. C. Contact resistance response surface of sintered Al films on (100) silicon / L. C. Hecht // Journal of Vacuum Science and Technology. – 1979. – Vol. 16, № 2. – P. 328–330.Пожела, Ю. Физика быстродействующих транзисторов / Ю. Пожела. – Вильнюс : Мокслас, 1989. – 264 с. – Текст : непосредственный.Hartsough, L. D. Resistivity of bias-sputtered Ti–W films / L. D. Hartsough // Thin Solid Films. – 1979. – Vol. 64, № 1. – P. 17–23.Dolmatov, A. V. Investigation of structure formation in thin films by means of optical pyrometry / A. V. Dolmatov, I. V. Milyukova, P. Y. Gulyaev. – DOI: 10.1088/1742-6596/1281/1/012010 // Journal of Physics: Conference Series. – 2019. – Vol. 1281. – P. 012010.Borodina, K. Thermal analysis of reaction producing KXTiO2 / K. Borodina, S. Sorokina, N. Blinova // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. – 2018. – Vol. 131. – № 1. – P. 561-566. DOI: 10.1007/s10973-017-6840-0.3-D ICs: A Novel ChipDesign for Improving DeepSubmicron Interconnect Performance and Systems-on-ChipIntegration / K. Banerjee, Soure S. J., P. Kapur, K. C. Saraswat // Proceedings of the IEEE. – 2001. – Vol. 99, № 5. – P. 602–633.Очистка пластин кремния перед первым окислением / М. И. Бакулина [и др.]. – Текст : непосредственный // Электронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы. – 1974. – Вып. 8. – С. 88–93.Снитовский, Ю. П. Исследование деградационных процессов в металлизации на основе алюминия и совершенствование конструкции и технологии изготовления СВЧ-транзисторов : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. – Минск, 1983. – 20 с. – Текст : непосредственный.Hansen, M. Constitution of binary alloys / M. Hansen. – New York : McGrow-Hill Inc., 1958. – 1305 p.Патент SU 398663 СССР. Способ получения литых дисперсных сплавов : № 1707711/22-1 : заявл. 21.10.1971 : опубл. 01.01.1973 / Г. Л. Царев, И. С. Литманович. – 2 с. – Текст : непосредственный.Алюминиевые сплавы. Металловедение алюминия и его сплавов : справочное руководство / под редакцией И. Н. Фридляндера. – Москва : Металлургия, 1971. – 352 с. – Текст : непосредственный.Савицкий, Е. М. Перспективы исследования и применения редкоземельных металлов, сплавов и соединений / Е. М. Савицкий. – Текст : непосредственный // Редкоземельные металлы и сплавы. – Москва : Наука, 1971. – С. 5-17.Сплавы редкоземельных металлов / Е. М. Савицкий, В. Ф. Терехова, И. В. Буров [и др.]. – Москва : АН СССР, 1962. – 267 с. – Текст : непосредственный.Патент SU 598458 СССР, М. Кл H01L 21/28. Способ многоуровневой металлизации больших интегральных схем : № 2385220/18-25 : заявл. 02.07.1976 : опубл. 25.07.1979 / В. М. Колешко. – 2 с. – Текст : непосредственный.Терехова, В. Ф. Иттрий / В. Ф. Терехова, Е. М. Савицкий. – Москва : Наука, 1967. – 160 с. – Текст : непосредственный.Сплавы на основе алюминия для систем металлизации полупроводниковых приборов и микросхем / Л. Я. Беленький [и др.] // Электронная техника. Сер. 6. Материалы. – 1978. – Вып. 9 (124). – С. 8–13.Пилянкевич, А. Н. Практика электронной микроскопии. Методы препарирования / А. Н. Пилянкевич. – Москва ; Киев : Машгиз, 1961. – 176 с. – Текст : непосредственный.Гуляев, П. Ю. Виновский критерий выбора параметров редукции температурного распределения частиц по их суммарному тепловому спектру / П. Ю. Гуляев, В. И. Иордан, И. П. Гуляев. – Текст : непосредственный // Известия высших учебных заведений. Физика. – 2008. – Т. 51, № 9-3. – С. 69–76.Методы и средства контроля чистоты и качества поверхности полупроводников / О. А. Фестваль [и др.]. – Текст : непосредственный // Обзоры по электронной технике. Сер. 6. Материалы. – 1976. – Вып. 9. – 35 с.Increasing the noise immunity of optical-electronic systems based on video cameras with an optical converter / M. P. Boronenko, P. Yu. Gulyaev, A. E. Seregin, K. G. Poluhina. – DOI: 10.1088/1742-6596/643/1/012028 // Journal of Physics: Conference Series. – 2015. – Vol. 643. – P. 012028.Старшинов, И. П. Использование метода светящихся точек для оценки загрязненности поверхности кремниевых пластин ионами / И. П. Старшинов, И. Г. Ерусалимчик. – Текст : непосредственный // Электронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы. – 1982. – Вып. 5. – С. 41–46.Бороненко, М. П. Измерение скорости и температуры частиц в потоке низкотемпературной плазмы / М. П. Бороненко, И. П. Гуляев, А. Е. Серегин. – Текст : непосредственный // Известия высших учебных заведений. Физика. – 2014. – Т. 57, № 3-2. – С. 70–73.Киселев, В. Ф. Поверхностные явления в полупроводниках и диэлектриках / В. Ф. Киселев. – Москва : Наука, 1970. – 400 с. – Текст : непосредственный.Григорьевская, А. А. Компьютерный эксперимент верификации инвариантных свойств Trace-критерия спиновой неустойчивости движения фронта горения / А. А. Григорьевская. – Текст : непосредственный // Математика : материалы 59-й Международной научной студенческой конференции. – Новосибирск : ИПУ НГУ, 2021. – С. 94–95.Surface Treatment of (1102) Sapphire and (100) Silicon for Molecular Beam Epitaxial Growth / A. Christon, E. P. Richmond, B. R. Wilkins, A. R. Knudson // Applied Physics Letters. – 1984. – Vol. 44, № 8. – P. 196–198.Бороненко, М. П. Телевизионная измерительная система наносекундного разрешения / М. П. Бороненко, П. Ю. Гуляев. – Текст : непосредственный // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2014. – № 1 (31). – С. 60–64.Коробцов, В. В. Влияние химической очистки поверхности кремния на эпитаксиальный рост кремния / В. В. Коробцов, А. П. Шапоренко, В. В. Балашов. – Текст : непосредственный // Микроэлектроника. – 1998. – Т. 27, № 5. – С. 367–369.Гуляев, П. Ю. Байесовское восстановление цвета цифровых изображений / П. Ю. Гуляев, Ю. П. Гуляев, А. В. Долматов. – Текст : непосредственный // Вестник СГУГиТ. – 1997. – № 2. – С. 114–115.Correction factor in temperature measurements by optoelectronic systems / N. Bikberdina, R. Yunusov, M. Boronenko, P. Gulyaev // Journal of Physics: Conference Series. – 2017. – Vol. 917. – P. 052031.Snitovsky, Yu. P. The formation of ohmic contacts of molybdenum/silicon at ion implantation into the interface region / Yu. P. Snitovsky // 6th Int. Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects. (EFRE 2018 Sept. 16-22). – Tomsk, 2018. – P. 372.Снитовский, Ю. П. Формирование омических контактов молибден/кремний при ионной имплантации в область границы раздела / Ю. П. Снитковский. – Текст : непосредственный // Известия вузов. Физика. – 2018. – Т. 61, № 8/2. – С. 155–159.Солодуха, В. А. Управляемые процессы трансформации параметров кремниевых биполярных СВЧ-транзисторов ионными пучками / В. А. Солодуха, Ю. П. Снитовский, Я. А. Соловьев. – Текст : непосредственный // Вестник Югорского государственного университета. – 2018. – Вып. 4 (51). – С. 23–37.