Синтез и термические свойства высокочистых металлорганических соединений, эффективных в процессах атомно-слоевого и химического газофазного осаждения функциональных слоев для микроэлектроники

Отчет 80 с., 1 кн., 35 рис., 21 табл., 74 источн., 3 прил. Ключевые слова: металлорганические соединения, высокочистые соединения, термодинамика фазовых превращений, атомно-слоевое осаждение, химическое газофазное осаждение, high-k диэлектрические слои, металлические слои, микроэлектроника. Объекты исследования: летучие соединения циркония, гафния, титана, магния, меди, кобальта, рутения и получаемые из них оксидные или металлические пленки. Цель работы: разработка технологий получения металлорганических соединений-прекурсоров, отвечающих критериям высокой чистоты и требованиям к термохимическим свойствами, для процессов атомно-слоевого осаждения оксидных слоев с высоким значением диэлектрической проницаемости (high-k), а именно, гафния, циркония, титана, а также металлических слоев, а именно, рутения, меди, кобальта в элементах микроэлектроники. Отработка методов очистки прекурсоров и развитие методик контроля их чистоты. Задачи 2024 г: (1) Синтез, выделение и первичная очистка серии металлорганических соединений (МОС) Cu, Co, Ru для получения металлических слоев. (2) Исследование строения и термических свойств синтезированных МОС. (3) Тестирование МОС в ALD процессах осаждения смешанных оксидных слоев, исследование состава и характеристик полученных материалов. (4) Глубокая очистка выбранных МОС, наработка экспериментальных образцов соединений. Разработка эффективного аналитического сопровождения технологий получения МОС, а именно информативных и экспрессных методик атомно-эмиссионного и масс-спектрального анализа с индуктивно связанной плазмой (АЭС ИСП и МС ИСП). (5) Синтез, выделение и очистка серии МОС Mg для получения оксидных слоев, исследование их строения и термических свойств. Основные результаты. За отчетный период расширены сведения о химии комплексов Cu с β-дикетонатными лигандами и их производными, а также разнолигандных комплексах Mg, получены новые сведения о термических свойствах востребованных МОС кобальта, рутения и меди. Разработаны ИСП-АЭС и ИСП-МС методики аналитического определения микропримесей 58-62 элементов в высокочистых МОС кобальта, рутения и меди (уровень чистоты 5N, 6N). Разработаны методики синтеза и очистки, получены образцы МОС: β-дикетоната и β-иминокетоната Cu(II), циклопентадиенилдикарбонила Co(I), этилциклопентадиенил Ru(II), имеющих чистоту не менее 5N по содержанию не менее 58 элементов-примесей. Изучены особенности формирования на ALD-установках индивидуальных пленок Sm2O3, а также смешанных оксидных пленок M-RE-O (M = Zr, Hf, RE = Sm, Sc), обладающих перспективными диэлектрическими характеристиками (k > 20), для которых достигнута равномерность осаждения на уровне 2%. Новизна и оригинальность результатов заключается в установлении новых особенностей химии МОС Cu, определении 4 новых кристаллических структур и новых сведений о термических свойствах 3 МОС в конденсированной и/или газовой фазах и/или процессах их парообразования. Практическая значимость: полученные/верифицированные сведения о термических свойствах соединений могут быть использованы при оптимизации процессов осаждения металлических слоев материалов для микроэлектроники. Сведения об особенностях роста и характеристиках оксидных пленок, могут быть использованы для адаптации процедур осаждения к различным ALD реакторам. Публикации в 2024: статьи – 2, патенты – 1 (заявка), доклады на конференциях – 5.