The object of research, development or design (in Russian) : Пленки TiN, TiSi2 и SiCx контактной системы

The object of research, development or design (in Kazakh) : Жанасу жүйесінің TiN, TiSi2 және SiCx қабаттары

Aim of work (in Russian) : Формирование слоев контактной системы TiN/TiSi2/Si в одном технологическом процессе. Изучение устойчивости пленок TiN и SiCx к диффузии меди в кремнии при температуре 600–900°C. Изучение механизма низкотемпературного превращения C49-TiSi2 в C54-TiSi2 в процессе быстрого термического отжига (в вакууме).

Aim of work (in Kazakh) : Бір технологиялық процесте TiN/TiSi2/Si жанасу жүйесінің қабаттарын қалыптастыру. 600–900°С температурада кремнийдегі мыс диффузиясына TiN және SiCx қабыршықтарының кедергісін зерттеу. Жылдам термиялық күйдіру (вакуумда) процесінде C49-TiSi2-тің меншікті кедергісі төмен C54-TiSi2-ге айналу механизмін зерттеу.

Методы исследования (на русском) : В ходе реализации проекта согласно пунктам 4-6 календарного плана выполнены работы по получению тонких пленок TiN, SiC, Cu методом магнетронного распыления. Для исследования влияния температуры подложки, мощности магнетрона и отношения потоков газов N2/Ar на формирование фазы TixNy, были измерены структурные и электрические свойства слоев. Для исследования влияния режимов DC и RF на формирование пленок SiC, влияния температуры отжига на барьерные свойства пленок TiN и SiC в многослойных структурах c-Si/TiN/Cu, c-Si/SiC/Cu, c-Si/TiN/SiC/Cu, c-Si/SiC/TiN/Cu также были измерены структурные и электрические характеристики приповерхностных слоев. Их поверхностное сопротивление (Rs) измерено четырехзондовым методом с использованием Keithley 2400 до и после отжига. Исследования структуры и фазового состава поверхностного слоя проведены методом фотографической рентгеновской дифракции (XRD). Формирование химических связей в слоях анализируется методом ИК спектроскопии. Величины плотности и толщины слоев измерены методом рентгеновской рефлектометрии (XRR).

Методы исследования (на казахском) : Жобаны іске асыру барысында, күнтізбелік жоспардың 4–6-бөліктеріне сәйкес, магнетрондық бүрку әдісі арқылы TiN, SiC, Cu жұқа қабықшаларын алу жұмыстары жүргізілді. Негіздердің (подложкалардың) температурасы, магнетронның қуаты және N₂/Ar газ ағындарының қатынасының TiₓNᵧ фазасының түзілуіне әсерін зерттеу үшін қабаттардың құрылымдық және электрлік қасиеттері өлшенді. SiC қабықшаларының түзілуіне DC және RF режимдерінің, сондай-ақ көпқабатты құрылымдардағы (c-Si/TiN/Cu, c-Si/SiC/Cu, c-Si/TiN/SiC/Cu, c-Si/SiC/TiN/Cu) TiN және SiC қабықшаларының тосқауылдық қасиеттеріне отжиг температурасының әсерін зерттеу мақсатында беттік қабаттардың құрылымдық және электрлік сипаттамалары өлшенді. Олардың беткі кедергісі (Rs) Keithley 2400 құрылғысын пайдалана отырып, төрт-зондты әдіспен отжигке дейін және кейін анықталды. Беттік қабаттың құрылымы мен фазалық құрамы рентгендік дифракция (XRD) әдісімен зерттелді. Қабаттардағы химиялық байланыстардың түзілуі инфрақызыл (ИК) спектроскопия әдісі арқылы талданды. Қабаттардың тығыздығы мен қалыңдығы рентгендік рефлектометрия (XRR) әдісімен өлшенді.

Obtained results and novelty (in Russian) : В результате выполнения пунктов 4–6 календарного плана выявлены особенности влияния условий распыления, включая расход газов азота и аргона и их отношения N₂/Ar в пределах 1–60, а также мощности магнетрона 690–1400 Вт на формирование плёнок TiNₓ, их плотность и стехиометрический состав. Показано, что на величину х влияет не только отношение N₂/Ar, но и мощность магнетрона. При параметрах 1200 Вт, N₂/Ar = 30, 0,8 Па, 320 с и 100 °С получена максимальная плотность 5,247 г/см³ плёнки состава TiN₀,₇₈₆ = Ti₅₆N₄₄. В системе c-Si/TiN/Cu рентгеновская линия Cu₃Si(300) обнаружена после отжига при 600 °С; отжиг при 800 °С приводит к диффузии атомов меди через барьер TiN и исчезновению линий меди. Для системы c-Si/SiC/Cu установлено, что при температурах до 600 °С поверхностное сопротивление практически не изменяется, однако при 800 °С резко возрастает до 5438000 Ом/кв. Дополнительные эксперименты подтвердили отсутствие диффузии меди через карбид кремния; рост сопротивления связан с образованием оксидного слоя на поверхности медной плёнки.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Күнтізбелік жоспардың 4–6-тармақтарын орындау нәтижесінде шашырау шарттарының әсері анықталды. Азот және аргон газдарының шығыны мен олардың N₂/Ar қатынасы (1–60 аралығында), сондай-ақ магнетрон қуатының (690–1400 Вт) TiNₓ қабықшаларының түзілуіне, тығыздығына және стехиометриялық құрамына ықпалы зерттелді. х шамасына тек газдардың N₂/Ar қатынасы ғана емес, магнетрон қуаты да әсер ететіні көрсетілді. 1200 Вт, N₂/Ar = 30, 0,8 Па, 320 с және 100 °C параметрлерінде алынған қабықшаның максималды тығыздығы 5,247 г/см³, құрамы TiN₀,₇₈₆ = Ti₅₆N₄₄ болды. c-Si/TiN/Cu жүйесінде 600 °C температурада отжигіден кейін Cu₃Si(300) сызығы анықталды, ал 800 °C-тағы отжигі мыс атомдарының TiN диффузиялық тосқауыл қабаты арқылы өтіп, мыс сызықтарының жойылуына әкелді. c-Si/SiC/Cu жүйесінде 200–600 °C аралығындағы температураларда беттік кедергі мәндері іс жүзінде өзгеріссіз қалды, алайда 800 °C кезінде күрт өсіп, 5438000 Ом/кв дейін жетті. Қосымша тәжірибелер нәтижесінде мыс атомдарының SiC арқылы диффузиясы мен Cu₃Si фазасының түзілуі жүрмейтіні анықталды. Демек, 800 °C температурадағы беттік кедергінің артуы мыс қабығы бетінде оксидтік қабаттың түзілуімен байланысты.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Обнаружено, что после отжига при температуре 700°С трехслойной системы Si-SiC-TiN-Cu имеет место сохранение барьерных свойств. Для системы c-Si/SiC/Cu при 800°C поверхностное сопротивление резко возрастает до 5438000 Ом/кв, указывая на образование оксидного слоя на поверхности плёнки. Рекомендовано проведение отжига в атмосфере газа аргона повышенной чистоты либо в вакууме для предотвращения окисления пленки меди.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Si–SiC–TiN–Cu үшқабатты жүйесінде 700 °C температурадағы отжигтен кейін барьерлік қасиеттердің сақталуы анықталды. c-Si/SiC/Cu жүйесінде 800 °C температурада беткі кедергі 5 438 000 Ом/шк дейін күрт өсті, бұл қабат бетінде оксидтік қабаттың түзілуін көрсетеді. Мыс қабатын тотығудан қорғау үшін отжиг процесін аргон газының жоғары тазалықтағы атмосферасында немесе вакуумда жүргізу ұсынылады.

Level of implementation (in Russian) : В результате исполнения пунктов 4-6 календарного плана были определены оптимальные технологические параметры синтеза тонких плёнок нитрида титана (TiN) и карбида кремния (SiC), используемых в качестве диффузионного барьерного слоя. Кроме того, исследованы барьерные свойства данных плёнок в отношении диффузии атомов меди в кремниевую подложку при повышенных температурах. Таким образом, планируется внедрить полученные результаты в технологическую линию производства кремниевых солнечных элементов ЛАЭиН.

Level of implementation (in Kazakh) : Күнтізбелік жоспардың 4–6 тармақтарын орындау нәтижесінде диффузиялық тосқауыл қабаты ретінде қолданылатын титанды нитрид (TiN) және кремний карбиді (SiC) жұқа қабаттарын синтездеудің оңтайлы технологиялық параметрлері анықталды. Сонымен қатар, жоғары температурада мыс атомдарының кремний подложкасына диффузиясына қатысты аталған қабаттардың барьерлік қасиеттері зерттелді. Осылайша, алынған нәтижелерді ЛАЭиН кремний күн элементтерін өндіру технологиялық желісіне енгізу жоспарланып отыр. Эффективность:

Efficiency (in Russian) : Полученные результаты показали, что для улучшения барьерных свойств рекомендуется использование тонкого слоя карбида кремния, препятствующего диффузии атомов меди более эффективно, чем пленка нитрида титана.

Efficiency (in Kazakh) : Алып алынған нәтижелер көрсеткендей, барьерлік қасиеттерді жақсарту үшін кремний карбидінің жұқа қабатын қолдану ұсынылады, өйткені ол мыс атомдарының диффузиясына тосқауыл жасауға титанды нитрид қабатынан тиімдірек әсер етеді.

Field of application (in Russian) : Предприятия наноэлектроники и солнечной энергетики.

Field of application (in Kazakh) : Наноэлектроника және күн энергиясы кәсіпорындары