Фазові перетворення в багатошарових плівкових системах Sc/Si і Sc/W/Si/W - Автореферат

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ім. Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукРобота виконана у Національному технічному університеті "Харківський політехнічний інститут" Мінистерства освіти і науки України. Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Кондратенко Валерій Володимирович (головний науковий співробітник кафедри фізики металів та напівпровідників Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут"). Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор, завідувач кафедри теоретичної та експериментальної фізики Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" Косевич Вадим Маркович кандидат фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Науково-технологічного концерну "Інститут монокристалів" НАН України Федоров Олександр Григорович Захист відбудеться 04.10.2002 року о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.051.03 у Харківському національному університеті ім. З дисертацією можна ознайомитись у Центральній науковій бібліотеці Харківського національного університету ім.Структура, фазовий склад плівкових композицій та їхня еволюція під впливом зовнішніх факторів визначають як робочі характеристики мікроелектронного пристрою, так і його надійність і довговічність. Створення рентгенівських дзеркал необхідно для розробки оптичних схем і пристроїв керування мяким рентгенівським випромінюванням, переходу проекційної літографії до більш коротких довжин хвиль, що дозволить досягти більшої щільності розміщення елементів у інтегральних схемах. Багатошарові періодичні покриття, період яких порівняний з довжиною хвилі електромагнітного випромінювання, що падає, є для цього випромінювання інтерференційними структурами. Крім того, у процесі експлуатації дзеркало може піддаватися значним термічним навантаженням, що може викликати проходження процесів хімічної й дифузійної взаємодії компонентів покриття. Були обгрунтовані деякі загальні підходи, сформульовані емпіричні правила, які дозволяють у багатьох випадках передбачити послідовність утворення проміжних сполук - силіцидів у дифузійній зоні на межі розділу металу й кремнію, запропонований ряд теоретичних моделей, які пояснюють окремі ефекти, що спостерігаються.Розшифровка картин малокутової рентгенівської дифракції покрить Sc/Si і Sc/W/Si/W з метою визначення геометричних параметрів покриття (період, співвідношення товщин шарів у періоді) виконували шляхом компютерного розрахунку теоретичної дифракційної картини і її підгонки до експериментальної. Разом з тим, аналіз впливу різних параметрів модельної структури (співвідношення товщин шарів скандію і кремнію у періоді, шорсткість меж розділу шарів, щільність матеріалів покриття, присутність перемішаних зон) на вигляд дифракційної картини показує, що закон згасання гармонік визначається насамперед співвідношенням товщин шарів скандію і кремнію в періоді багатошарового покриття і слабко залежить від інших параметрів моделі. Уже на етапі вакуумного осадження в покриттях Sc/Si протікають процеси хімічної і дифузійної взаємодії скандію і кремнію, що призводить до утворення прошарків аморфного скандій-кремнієвого сплаву товщиною 3 е 4 нм (так звані перемішані зони) на межах розділу шарів аморфного кремнію і полікристалічного скандію. Покриття Sc/Si, отримані за методом магнетронного розпилення, мають істотно більш гладкі межі розділу шарів, ніж покриття, отримані за допомогою електронно-променевого випаровування, що повязано з особливостями умов росту конденсату за різних методів осаджування. При підвищенні температури до 703К термодинамічна система здійснює перехід до метастабільної локальної рівноваги між двома фазами, що залишилися, (кремнієм і аморфним сплавом), що реалізується при істотно більшому ступені перемішування кремнію і скандію, ніж передбачає "масивна" фазова діаграма: шари скандій-кремнієвого сплаву продовжують споживати додаткову кількість кремнію, у результаті чого їхня товщина збільшується, а склад зсувається в напрямку найбільш багатого кремнієм силіциду Sc3Si5.Установлено, що в багатошарових періодичних покриттях Sc/Si з періодом 20 - 35 нм при нагріванні в інтервалі температур 403 - 1243К відбувається формування проміжних сполук (у тому числі і метастабільних фаз) у такій послідовності: - За температур 403 - 523К в результаті реакції твердофазної аморфізації, що продовжується до повної витрати полікристалічного скандію, утворюється аморфний скандій-кремнієвий сплав, склад якого близький до складу силіциду SCSI. У міру підвищення температури до 703К система здійснює перехід у напрямку метастабільної рівноваги між аморфним скандій-кремнієвим сплавом і кремнієм, котра реалізується за істотно більшого ступеня перемішування Sc і Si, ніж допускає рівноважна фазова діаграма для масивних систем.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ