КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 22-29-01095

НазваниеИсследование "рениевого эффекта" в тонких пленках сплавов тугоплавких металлов

Руководитель Шевяков Василий Иванович, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" , г Москва

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-703 - Перспективные технологические процессы микро- и наноэлектроники

Ключевые слова кремниевая высокотемпературная электроника, металлизация, сплавы тугоплавких металлов, рениевый эффект/

Код ГРНТИ47.13.11

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
В настоящее время одним из приоритетных направлений развития электронной отрасли как за рубежом, так и у нас в стране является создание кремниевых полупроводниковых приборов и ИС, способных функционировать при температуре 200°С и выше. Применение изделий высокотемпературной кремниевой микро- и наноэлектроники в оборудовании, эксплуатируемом при высоких рабочих температурах, позволит повысить надежность функционирования различных объектов (атомные и тепловые электростанции, авиакосмическая техника, авто- и электромобили и т.д.). Поскольку в настоящее время отечественные исследователи находятся лишь на начальном этапе поисковых исследований по созданию сложно - функциональной высокотемпературной кремниевой микро- и наноэлектроники, а литературные источники зарубежных научных исследований по данной тематике малочисленны, то существует необходимость как в научных исследованиях, так и прикладных разработках базовых технологий изделий высокотемпературной кремниевой элементной базы, что позволит обеспечить инновационный и технологический прорыв. К критическому узлу кремниевой электронной компонентной базы, с точки зрения тепловой устойчивости, относится металлизация. Одним из ее функциональных элементов являются межсоединения, к которым предъявляются качественно новые требования, связанные с надежностью функционирования системы металлизации в целом. Используемые в настоящее время материалы металлизации кремниевых устройств не способны удовлетворить требованиям, предъявляемым к высокотемпературным кремниевых приборам и ИС. Поэтому необходим поиск новых конструкционных материалов, В связи с этим решение данной проблемы является своевременным и актуальным. В проекте в качестве объекта исследования выбраны тонкие пленки тугоплавких металлов (на примере вольфрама), обладающих .повышенной электромиграционной стойкостью. Для решения проблемы неудовлетворительных механических свойств и низкой адгезионной способности пленок вольфрама нами использован известный «рениевый эффект», проявляющийся в существенном улучшении пластичности тугоплавких материалов: вольфрама и молибдена при добавке в их объем (5-10%) рения. Данный сплав широко используется, например, в металлургической промышленности. Однако, до настоящего времени в мировой литературе практически отсутствуют сведения, раскрывающие физико-химический механизм, объясняющий проявление «рениевого эффекта» в тугоплавких материалах, а также сведения о элементах - аналогах. рения. Исследование закономерностей действия «рениевого эффекта» в тугоплавких материалах на примере вольфрама и выявление примесей, действие которых аналогично рению, как раз и является основной задачей проекта. Будут исследованы роль фоновой примеси углерода и его местоположение в объеме исходных поликристаллических пленок вольфрама на механические характеристики пленок. Будет проведено исследование влияния добавки рения (5-10%) а также добавок титана (5-25%), или азота (5-25%), предположительно как альтернативных рению, на электрофизические и механические свойства (встроенные механические напряжения и адгезионная способность) пленок вольфрама. Будет проведено исследование влияния рения и альтернативных добавок на содержание углерода в объеме поликристаллических зерен и на границах зерен в тонких пленках вольфрама до легирования пленок примесями и после. Для этого будут задействованы Оже – спектроскопия, ВИМС, электронная микроскопия на просвет, применен рентгеноструктурный анализ. Будет проведено исследование электромиграционной стойкости тонких пленок сплавов вольфрама с рением, титаном или азотом. Научная новизна результатов работы заключается в: - - в выявлении роли углерода , как фоновой примеси в вольфраме, в изменении механических характеристик пленок вольфрама; - установлении закономерностей влияния рения и добавок титана или азота, как альтернативных рению, на концентрацию и местоположение примеси углерода в поликристаллических пленках вольфрама; - в предложенной физико – химическая модели, раскрывающей проявление «рениевого эффекта» в тонких пленах тугоплавких металлов на примере вольфрама; - в установлении ряда элементов, которые проявляют аналогичный рению эффект при легировании тонких пленок тугоплавких металлов. В итоге будут разработаны практические рекомендации по применению металлизации на основе сплавов вольфрама в кремниевых приборах и ИС, функционирующих при повышенных температурах (200оС и выше).

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---